UA110317C2

UA110317C2 - Спосіб підготовки кормового матеріалу

Info

Publication number: UA110317C2
Application number: UAA201014297A
Authority: UA
Inventors: Marshall Medoff
Original assignee: Xyleco Inc
Priority date: 2008-04-30
Filing date: 2009-04-28
Publication date: 2015-12-25
Also published as: AR102134A2; AR104798A2; AR104794A2; AR104797A2; AR104796A2; AR104793A2; AR104795A2; AR105617A2

Abstract

Винахід належить до способу підготовки кормового матеріалу, що складається з опромінення біомаси пучком електронів дозою опромінення щонайменше 5,0 Мрад та потужністю щонайменше 5 кВт, для одержання кормового матеріалу, що має середньочисельну молекулярну масу від 3000 Дальтон до 50000 Дальтон.

Description

ГАЛУЗЬ ТЕХНІКИ

Цей винахід стосується переробки біомаси, композицій, що включають сахаридні елементи, організовані в молекулярний ланцюг, способів одержання амінокислот або антибіотиків, способів одержання харчового або імуностимулюючого матеріалу і продуктів, одержуваних такими способами.

РІВЕНЬ ТЕХНІКИ

Біомаса, зокрема відходи біомаси, широко доступна. Було б корисним одержання продуктів з біомаси.

СУТЬ ВИНАХОДУ

Ілюстративні продукти, які можна продукувати з використанням способів, представлених в даному описі, включають продукти харчування, придатні для вживання, наприклад, в їжу людиною і/або твариною, в аквакультурі, сільському господарстві, вирощуванні рослин без грунту (гідропоніка), фармацевтичних засобах, нутрицевтиках, носіях для доставки фармацевтичних засобів і дозованих формах, фармацевтичних ексципієнтах, фармацевтичних кон'югатах, поперечнозшитих матрицях, таких як гідрогелі, поглинаючих матеріалах, добривах і продуктах лігніну. Будь-який продукт, описаний в даному документі або продукований способами, описаними в даному документі, можна використовувати як є або як попередник або проміжний матеріал при одержанні іншого продукту.

У багатьох варіантах здійснення продукти можна виробляти з використанням Маїига! Еогсе "М

Спетівігу. У способах Маїшга! Рогсе"М Спетівігу використовується контрольоване застосування фізичних сил, таких як пучки частинок, сила тяжіння, світло і т. д., і маніпулювання ними, для внесення в молекули передбачуваних структурних і хімічних змін. У переважних варіантах здійснення способи Маїига! Рогсе"М Спетівзігу змінюють молекулярну структуру без хімічних реагентів або мікроорганізмів. З використанням природних процесів можна створювати новий корисний матеріал без шкоди навколишньому середовищу.

У одному аспекті одержання харчового матеріалу включає зміну молекулярної структури полісахаридів біомаси, включаючи полісахариди у формі целюлози, геміцелюлози або крохмалю, для одержання харчового матеріалу, який має доступність живильних елементів, що перевищує доступність живильних елементів біомаси.

У одному аспекті даний винахід стосується способів підготовки харчових матеріалів для тварин (наприклад, людини і тварин, включаючи, але не обмежуючись ними, м'ясомолочну худобу, домашніх тварин, тварин зоопарків і т. д.3 ії для рослин (наприклад, сільськогосподарських рослин або культур або водних рослин, зокрема в гідропонному розчині або в аквакультурі), і для водних організмів (наприклад, риб, ракоподібних, молюсків і т. п.).

Ці способи включають одержання першого матеріалу, який включає біомасу (наприклад, рослинну біомасу, тваринну біомасу, мікробну біомасу і біомасу міських відходів), що містить полісахариди у формі целюлози, геміцелюлози і/або крохмалю. Потім молекулярну структуру полісахаридів першого матеріалу модулюють (наприклад, збільшують, зменшують або зберігають) для одержання другого матеріалу з більшою доступністю живильних речовин (наприклад, білків, вуглеводів, жирів, вітамінів і/або мінералів), ніж в першому матеріалі.

Необов'язково способи можуть включати надання другого матеріалу тваринам (наприклад, людині і/або тваринам, що не є людиною).

У деяких варіантах здійснення способи, описані в даному документі, можна використовувати для одержання матеріалів, придатних для застосування для підтримання або стимуляції росту мікроорганізмів (наприклад, бактерій, дріжджів, грибів, одноклітинних організмів, наприклад водоростей або подібних грибам найпростіших, наприклад слизистої плісняви), водних організмів (наприклад, в аквакультурі) і/або рослин і дерев (наприклад, в сільському господарстві, вирощуванні рослин без грунту і лісівництві).

У одному аспекті спосіб включає конвертування переробленого матеріалу з використанням мікроорганізму для одержання придатного в їжу матеріалу, амінокислоти або її похідного, антибіотика або імуностимулюючого матеріалу, причому перероблений матеріал одержують переробкою біомаси, що містить полісахариди у формі целюлози, геміцелюлози або крохмалю, що має перший рівень неподатливості, з використанням щонайменше одного з радіаційного опромінення, обробки ультразвуком, піролізу і окислення, з одержанням переробленого матеріалу, що має рівень неподатливості нижче, ніж рівень неподатливості першого матеріалу, де неподатливість визначають шляхом інкубації в присутності целюлази.

Деякі варіанти здійснення одержання придатного в їжу матеріалу включають виділення і/або очищення придатного в їжу матеріалу. Придатний в їжу матеріал може бути засвоюваним і/або всмоктуваним. Придатний в їжу матеріал може бути вибраний з групи, яка складається з фармацевтичних засобів, нутрицевтиків, білків, жирів, вітамінів, олій, волокон, мінералів, цукрів, вуглеводів і спирту.

У деяких варіантах здійснення одержання амінокислоти або її похідного, амінокислоту або її похідне вибирають з групи, яка складається з І-амінокислот і Ю-амінокислот, таких як І- глутамінова кислота (глутамат мононатрію (М5С)), І -аспарагінова кислота, І-фенілаланін, І1- лізин, І-треонін, І-триптофан, І-валін, І-лейцин, І -ізолейцин, І-метіонін, І-гістидин і 1- фенілаланін, І -лізин, 0 -метіонін і Ї-триптофан. Мікроорганізм може бути вибраний з групи, яка складається з молочнокислих бактерій (АВ), Е. соїї, Васійиє 5ибБійвБ їі Согуперасіегічт дішатісит.

У деяких варіантах здійснення одержання антибіотика, антибіотик вибирають з групи, яка складається з тетрацикліну, стрептоміцину, циклогексаміду, неоміцину, циклосерину, еритроміцину, канаміцину, лінкоміцину, ністатину, поліміксину В і бацитрацину. Мікроорганізм може бути вибраний з групи, яка складається з Зігеріотусеб5 гето5и5, Зігеріотусев дгізеий5, зЗігеріотусев їПодіає, Зігеріотусе5 огспідасеи5, Зперіотусез егуїйгтєив5, 5Бігеріотусев5

Капатусеїісив, Зігеріотусев, зігеріотусез пошгзеї, Васійи5 роїутуха і Васійи5 Іспепіогтів.

У деяких варіантах здійснення біомаса може бути вибрана з групи, яка складається з паперу, паперової продукції, паперових відходів, деревини, пресованої деревини, деревної тирси, сільськогосподарських відходів, стічних вод, силосу, трав, рисового лушпиння, макухи, бавовни, джуту, пеньки, льону, бамбука, сизалю, абаки, соломи, серцевин кукурудзяних качанів, кукурудзяної соломи, проса, люцерни, сіна, кокосових волокон, морської трави, водоростей і їх сумішей. У деяких випадках біомаса має внутрішні волокна і є роздробленою до такої міри, щоб внутрішні волокна були по суті оголені, і/або де біомаса має площу поверхні ВЕТ більше ніж приблизно 0,25 мг/г і об'ємну густину менше ніж приблизно 0,5 г/см3. Переробка може включати опромінення іонізуючим випромінюванням. Перероблений матеріал можна піддавати ферментативному гідролізу.

У одному аспекті поглинач включає перероблений матеріал біомаси, що включає сахаридні елементи, організовані в молекулярний ланцюг, де від приблизно 1 з кожних 2 до приблизно 1 з кожних 250 сахаридних елементів включає групу карбонової кислоти або її складного ефіру або солі.

Зо У деяких варіантах здійснення перероблений матеріал біомаси оброблений силаном для того, щоб поглинач був ліпофільним.

У іншому аспекті фільтрувальний матеріал включає опромінений целюлозний або лігпноцелюлозний матеріал, адаптований для затримання і фільтрації потоку.

У іншому аспекті продукт включає конвертований матеріал, одержаний конвертуванням переробленого матеріалу з використанням мікроорганізму, з одержанням конвертованого матеріалу, причому перероблений матеріал одержують шляхом переробки біомаси, що містить полісахариди у формі целюлози, геміцелюлози або крохмалю, що має перший рівень неподатливості, з використанням щонайменше одного з радіаційного опромінення, обробки ультразвуком, піролізу і окислення, для одержання переробленого матеріалу, що має рівень неподатливості більш низький, ніж рівень неподатливості першого матеріалу, де неподатливість визначають шляхом інкубації в присутності целюлази.

У іншому аспекті даний винахід стосується способів поліпшення фармацевтичного профілю матеріалів. Ці способи включають одержання першого матеріалу, що включає біомасу (наприклад, рослинну біомасу, тваринну біомасу, мікробну біомасу і біомасу міських відходів), що містить полісахариди у формі целюлози, геміцелюлози і/або крохмалю, і модулювання (наприклад, збільшення, зменшення або збереження) молекулярної структури полісахаридів першого матеріалу для одержання другого матеріалу, де одним з результатів способів є те, що фармацевтичний профіль другого матеріалу є кращим або вдосконаленим в порівнянні з фармацевтичним профілем першого матеріалу. У деяких випадках способи включають застосування перших матеріалів з невеликим фармацевтичним профілем або без нього перед модулюванням молекулярної структури першого матеріалу. Другі матеріали, одержані з використанням способів, описаних в даному документі, придатні для введення тварині.

У наступному аспекті винахід стосується способів одержання фармацевтичного засобу рослинного походження. Ці способи включають переробку матеріалу, що включає біомасу (наприклад, рослинну біомасу, тваринну біомасу, мікробну біомасу і біомасу міських відходів), що містить полісахариди у формі целюлози, геміцелюлози і/або крохмалю, що містить один або декілька продукованих в рослині фармацевтичних засобів, з використанням будь-якого одного або декількох з радіаційного опромінення, обробки ультразвуком, піролізу і окислення для одержання фармацевтичного засобу рослинного походження. У деяких випадках бо фармацевтичний препарат рослинного походження може бути виділеним і/або очищеним.

У іншому аспекті даний винахід стосується способів одержання нутрицевтиків для вживання людиною і/або тваринною, що не є людиною. Ці способи включають переробку матеріалу, що містить біомасу (наприклад, рослинну біомасу, тваринну біомасу, мікробну біомасу і біомасу міських відходів), що містить полісахариди у формі целюлози, геміцелюлози і/або крохмалю, так щоб змінювалася молекулярна структура полісахаридів матеріалу (наприклад, збільшувалася або зменшувалася молекулярна маса матеріалу). Ці способи необов'язково також можуть включати введення одержаних матеріалів людині і тварині, що не є людиною.

У альтернативному аспекті винахід стосується способів одержання біологічних засобів і/або фармацевтичних засобів. Ці способи включають переробку матеріалу, який включає біомасу, що містить полісахариди у формі целюлози, геміцелюлози і/або крохмалю, щоб змінити молекулярну структуру полісахаридів матеріалу. Потім одержані матеріали можна комбінувати з одним або декількома біологічними засобами і/або одним або декількома фармацевтичними засобами, які можна вводити суб'єкту.

Також даний винахід стосується способів одержання гідрогелів. Ці способи включають переробку матеріалу, який включає біомасу, що містить полісахариди у формі целюлози, геміцелюлози і/або крохмалю, і зміну молекулярної структури полісахаридів з одержанням матеріалу, який включає поперечнозшиті полімерні ланцюги. Крім того, спосіб може включати поперечне зшивання полімерних ланцюгів в переробленому матеріалі.

У іншому аспекті даний винахід стосується способів одержання поглинаючого або адсорбуючого матеріалу. Ці способи включають переробку матеріалу, який включає біомасу, що містить полісахариди у формі целюлози, геміцелюлози і/або крохмалю, і зміну молекулярної структури полісахаридів для одержання поглинаючого матеріалу. Ці поглинаючі матеріали можуть бути зарядженими, наприклад позитивно або негативно зарядженими, і вони можуть мати ліпофільні і/або гідрофільні властивості. По суті, матеріали можна використовувати як підстилку або підстильний шар для тварин і/або поглинаючого матеріалу для зв'язування матеріалів в розчині (наприклад, забруднювачів). У деяких варіантах здійснення ці поглинаючі матеріали можна використовувати для зв'язування біологічних матеріалів в розчинах крові або плазми.

У наступному аспекті даний винахід стосується способів одержання добрив. Ці способи

Зо включають переробку матеріалу, який включає біомасу, що містить полісахариди у формі целюлози, геміцелюлози і/або крохмалю, і зміну молекулярної структури полісахаридів з одержанням матеріалу, який має більш високу розчинність, ніж вихідний матеріал, і який придатний як добриво.

Кожний з цих способів включає обробку біомаси з використанням одного або декількох з (наприклад, одного, двох, трьох або чотирьох з) зменшення розміру (наприклад, механічного зменшення розміру окремих фрагментів біомаси), радіаційного опромінення, обробки ультразвуком, піролізу і окислення для модулювання матеріалів. У деяких варіантах здійснення в способах використовується доза радіаційного випромінювання, наприклад, від 0,1 до 10 Мрад.

У деяких варіантах здійснення в способах використовується доза радіаційного випромінювання, наприклад, від більше ніж 10 до 1000 Мрад.

У деяких аспектах даний винахід також стосується композиції, виготовленої з використанням будь-якого зі способів, описаних в цьому документі. Наприклад, винахід стосується композиції, яка включає сахаридні елементи, організовані в молекулярний ланцюг, де від приблизно 1 з кожних 2 до приблизно 1 з кожних 250 сахаридних елементів містить групу карбонової кислоти або її складного ефіру або солі, і композиція придатна для вживання як харчового матеріалу.

У деяких варіантах здійснення композиція включає множину таких ланцюгів. У деяких випадках від приблизно 1 з кожних 5 до приблизно 1 з кожних 250 сахаридних елементів кожного ланцюга містить групу карбонової кислоти або її складного ефіру або солі, зокрема від приблизно 1 з кожних 8 до приблизно 1 з кожних 100 або від приблизно 1 з кожних 10 до приблизно 1 з кожних 50 сахаридних елементів кожного ланцюга містить групу карбонової кислоти або її складного ефіру або солі. Кожний ланцюг може включати від приблизно 10 до приблизно 200 сахаридних елементів. Кожний ланцюг може включати геміцелюлозу або целюлозу, і/або кожний ланцюг може включати сахаридні елементи, які включають групи, вибрані з групи, яка складається з нітрозогруп, нітрогруп і нітрильних груп. Сахаридні елементи можуть включати 5 або б вуглецевих сахаридних елементів. Середня молекулярна маса композиції відповідно до стандартів РЕС складає від 1000 до 1000000, зокрема менше 10000.

Під "придатним для вживання як харчовий матеріал" мають на увазі, що композиція є нетоксичною, в умовах її передбачуваного застосування, для живого організму, якого нею годують, і забезпечує деяку поживну цінність організму, наприклад енергію і/або живильні (516) речовини.

У деяких варіантах здійснення сировину біомаси попередньо обробляють. У деяких варіантах здійснення способи, описані в даному документі, можуть включати попередню обробку для зниження одного або декількох розмірів окремих фрагментів біомаси. Наприклад, попередня обробка може включати зменшення одного або декількох розмірів окремих фрагментів, наприклад дроблення, нарізання, подрібнення, роздавлювання або розтирання.

У всіх способах, описаних в даному документі, можна застосовувати тиск. Наприклад, щонайменше один зі способів обробки, наприклад радіаційне опромінення, можна проводити на біомасі під тиском більше ніж приблизно 2,5 атмосфери (0,25 МПа), наприклад більше ніж 5 або атмосфер (0,5 або 1 МПа). 10 Приклади біомаси (яка також називається "сировиною біомаси" або "сировиною") включають целюлозні або лігноцелюлозні матеріали, такі як папір, паперова продукція, паперові відходи, деревина, пресована деревина, деревна тирса, сільськогосподарські відходи, стічні води, силос, трави, рисове лушпиння, макуха, бавовна, джут, пенька, льон, бамбук, сизаль, абака, солома, серцевини кукурудзяних качанів, кукурудзяна солома, просо, люцерна, сіно, кокосові волокна, маніока і синтетична целюлоза і/або їх суміші. У деяких випадках біомаса може включати одноклітинні і/або багатоклітинні організми. ілюстративні організми включають, але не обмежуються ними, наприклад, одноклітинні організми (наприклад, тварини (наприклад, найпростіші, такі як джгутикові, амебоподібні, інфузорії і споровики) і рослини (наприклад, водорості, такі як альвеолобіонти, хлорарахніофіти, криптомонади, евгленіди, глаукофіти, гаплофіти, червоні водорості, страмінопіли і зелені водорості)), морську траву, планктон (наприклад, макропланктон, мезопланктон, мікропланктон, нанопланктон, пікопланктон і фемптопланктон), фітопланктон, бактерії (наприклад, грампозитивні бактерії, грамнегативні бактерії і екстремофіли), дріжджі і/або їх суміші. У деяких випадках біомаса може включати одноклітинні або багатоклітинні організми, одержані з океану, озер і водоймищ, що включають солону воду і прісну воду. У деяких випадках біомаса може включати органічні матеріали відходів, такі як відходи тваринництва або екскременти тварин або відходи або екскременти людини (наприклад, компост і стічні води). У деяких випадках біомаса може включати будь-яку комбінацію будь-яких з них. Інші матеріали біомаси описані в даному документі. Інші матеріали біомаси, які включають целюлозу, описані в патентах, патентних заявках і публікаціях, які включені в даний опис як посилання. У деяких випадках біомаса може бути, наприклад, в розчині, сухою і замороженою.

Якщо біомаса являє собою або включає мікроорганізми, ці мікроорганізми, як правило, включають вуглеводи, наприклад целюлозу. Ці мікроорганізми можуть бути в розчині, сухими, замороженими, в активному і/або неактивному стані. У деяких варіантах здійснення ці мікроорганізми можуть вимагати додаткової переробки перед впливом на них способами, описаними в даному документі. Наприклад, мікроорганізми можуть бути в розчині і їх можна витягати з розчину, наприклад, центрифугуванням і/або фільтрацією. Альтернативно або додатково, мікроорганізми можна піддавати способам, описаним в даному документі, без цих додаткових стадій, наприклад мікроорганізми можна використовувати в розчині. У деяких випадках біомаса може являти собою або може включати природний або синтетичний матеріал.

Опромінення, наприклад, можна проводити з використанням іонізуючого випромінювання, такого як гамма-промені, пучок електронів або ультрафіолетове С-випромінювання, що має довжину хвилі від приблизно 100 нм до приблизно 280 нм. Іонізуюче випромінювання може включати випромінювання пучка електронів. Наприклад, радіаційне випромінювання можна застосовувати в загальній дозі від приблизно 10 Мрад до приблизно 150 Мрад, наприклад при рівні дози від приблизно 0,5 до приблизно 10 Мрад/добу або від 1 Мрад/с до приблизно 10

Мрад/с. У деяких варіантах здійснення опромінення включає застосування двох або більше джерел випромінювання, таких як гамма-промені і пучок електронів.

У деяких варіантах здійснення біомаса виявляє перший рівень неподатливості, і вуглеводний матеріал виявляє другий рівень неподатливості, який є більш низьким, ніж перший рівень неподатливості. Наприклад, другий рівень неподатливості може бути нижчим, ніж перший рівень неподатливості щонайменше приблизно на 10 95 (наприклад, на 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 99, 100 95). У деяких варіантах здійснення рівень неподатливості може бути знижений на 50-90 95.

Біомасу можна одержувати дробленням біомаси (наприклад, джерела волокон біомаси) для забезпечення волокнистого матеріалу. Наприклад, дроблення можна проводити за допомогою різального пристрою з обертовим ножем. Волокна волокнистого матеріалу можуть мати, наприклад, середнє відношення довжини до діаметра (Г/О) більше 5/1. Волокнистий матеріал може мати, наприклад, площу поверхні ВЕТ більше 0,25 мг/г (наприклад, 0,3, 0,35, 0,35, 0,4, 0,5, 60 1, 1,5, 2, 3, 10, 25 ме/г або більше ніж 25 мг/г).

У деяких варіантах здійснення вуглевод може включати один або декілька р-1,4-зв'язків і мати середньочислову молекулярну масу від приблизно 3000 до 50000 дальтон.

У деяких прикладах попередньо оброблений матеріал біомаси може додатково включати буфер, такий як бікарбонат натрію або хлорид амонію, електроліт, такий як хлорид калію або хлорид натрію, фактор росту, такий як біотин, і/або пару основ, таких як урацил, поверхнево- активна речовина, мінерал або хелатуючий агент.

Для сприяння зниженню молекулярної маси целюлози в будь-якому зі способів, описаних в даному документі, можна використовувати фермент, наприклад целюлолітичний фермент, і/або засіб, що викликає набухання.

Коли використовують мікроорганізм, він може являти собою природний мікроорганізм або одержаний способами інженерії мікроорганізм (наприклад, генетично модифікований мікроорганізм (ЗММ)). Наприклад, мікроорганізм може являти собою бактерію, наприклад целюлолітичну бактерію, гриб, наприклад дріжджі, рослину або одноклітинний організм, наприклад водорості, найпростіші або подібні грибам одноклітинні організми, наприклад слизисту плісняву, одноклітинні організми (наприклад, тварини (наприклад, найпростіші, такі як джгутикові, амебоподібні, інфузорії і споровики) і рослини (наприклад, водорості, такі як альвеолобіонти, хлорарахніофіти, криптомонади, евгленіди, глаукофіти, гаплофіти, червоні водорості, страмінопіли і зелені водорості), морську траву, планктон (наприклад, макропланктон, мезопланктон, мікропланктон, нанопланктон, пікопланктон і фемптопланктон), фітопланктон і/або їх суміші. У деяких варіантах здійснення мікроорганізм являє собою біло- червону плісняву. У деяких випадках мікроорганізм може включати одноклітинні і/або багатоклітинні організми, наприклад організми з океану, озер і водоймищ, що включають солону воду і прісну воду. Коли організми є сумісними, можна використовувати їх суміші.

Як правило, різні мікроорганізми можуть продукувати ряд корисних продуктів шляхом функціонування на матеріалах, конвертування, біоконвертування або ферментації матеріалів.

Наприклад, за допомогою ферментації або інших способів можна одержувати спирти, органічні кислоти, вуглеводні, водень, білки, вуглеводи, жири/олії/ліпіди, амінокислоти, вітаміни або суміші будь-яких з цих матеріалів.

Приклади продуктів, які можна одержувати з використанням способів, описаних в даному

Зо документі, включають моно- і поліфункціональні С1-Сб-алкілспирти, моно- і поліфункціональні карбонові кислоти, С1-Сб-вуглеводні і їх комбінації. Конкретні приклади придатних спиртів включають метанол, етанол, пропанол, ізопропанол, бутанол, етиленгліколь, пропіленгліколь, 1,4-бутандіол, гліцерин і їх комбінації. Конкретні приклади придатних карбонових кислот включають мурашину кислоту, оцтову кислоту, пропіонову кислоту, масляну кислоту, валеріанову кислоту, капроєву кислоту, пальмітинову кислоту, стеаринову кислоту, щавлеву кислоту, малонову кислоту, янтарну кислоту, глутарову кислоту, олеїнову кислоту, ліноленову кислоту, гліколеву кислоту, молочну кислоту, у-гідроксимасляну кислоту і їх комбінації.

Приклади придатних вуглеводнів включають метан, етан, пропан, пентан, н-гексан і їх комбінації.

Їнший аспект винаходу стосується способу, який включає конвертування низькомолекулярного цукру, або матеріалу, який включає низькомолекулярний цукор, в суміші з біомасою, мікроорганізмом і розчинником або системою розчинників, наприклад водою або сумішшю води і органічного розчинника, в будь-який продукт, описаний в даному документі. Без зв'язку з якою-небудь конкретною теорією, вважають, що наявність твердої речовини, такої як тверда речовина з високою площею поверхні і/або високою пористістю, може підвищити швидкості реакції шляхом збільшення ефективної концентрації розчинених речовин і надання субстрату, на якому може протікати реакція. Докладний опис такої конверсії представлений в патентній заявці США Мо 12/417840, поданій З квітня 2009 року, повний зміст якої включений в даний опис як посилання в повному об'ємі.

Термін "волокнистий матеріал", як використовують в даному описі, являє собою матеріал, який включає множину пухких, дискретних і роздільних волокон. Наприклад, волокнистий матеріал може бути одержаний з джерела волокон, що являє собою відбілений крафт-папір, шляхом дроблення, наприклад, за допомогою різального пристрою з обертовим ножем.

Термін "сито", як використовують в даному описі, означає елемент, здатний просівати матеріал відповідно до розміру. Приклади сит включають пластину, циліндр з отворами або подібне, або дротяне сито або матер'яну тканину.

Термін "піроліз", як використовують в даному описі, означає руйнування зв'язків в матеріалі з використанням теплової енергії. Піроліз може відбуватися, коли матеріал, що розглядається, знаходиться у вакуумі або занурений в газоподібну речовину, таку як окислювальний газ, 60 наприклад повітря або кисень, або відновний газ, такий як водень.

Вміст кисню визначають за допомогою елементного аналізу шляхом піролізу зразка в печі, працюючій при 1300 "С або вище.

Для цілей цього опису, вуглеводи являють собою матеріали, які повністю складаються з одного або декількох сахаридних елементів або які включають один або декілька сахаридних елементів. Сахаридні елементи можуть бути функціоналізованими в області кільця за допомогою однієї або декількох функціональних груп, таких як групи карбонових кислот, аміногрупи, нітрогрупи, нітрозогрупи або нітрильні групи, і, проте, вважатися вуглеводами.

Вуглеводи можуть бути полімерними (наприклад, рівними 10-меру, 100-меру, 1000-меру, 10000- меру або 100000-меру або перевищуючими їх), олігомерними (наприклад, рівними 4-меру, 5- меру, б-меру, 7-меру, 8-меру, 9У-меру або 10-меру або перевищуючими їх), тримерними, димерними або мономерними. Коли вуглеводи утворені з більше ніж одного повторюваного елемента, всі елементи можуть бути однаковими або різними.

Приклади полімерних вуглеводів включають целюлозу, ксилан, пектин і крохмаль, в той час як прикладами димерних вуглеводів є целобіоза і лактоза. Приклади мономерних вуглеводів включають глюкозу і ксилозу.

Вуглеводи можуть бути частиною надмолекулярної структури, наприклад, ковалентно приєднаної до структури. Приклади таких матеріалів включають лігноцелюлозні матеріали, такі як матеріали, що знаходяться в дереві.

Крохмальний матеріал є матеріалом, який являє собою крохмаль або похідне крохмалю або включає значні кількості крохмалю або похідного крохмалю, наприклад більше ніж приблизно 5 мас. 96 крохмалю або похідного крохмалю. Для цілей цього опису, крохмаль являє собою матеріал, який включає амілозу, амілопектин або їх фізичну і/або хімічну суміш, наприклад суміш амілози і пектину, що складає 20:80 або 30:70 мас. 95. Наприклад, рис, кукурудза і їх суміші являють собою крохмальні матеріали. Похідні крохмалю включають, наприклад, мальтодекстрин, кислотно-модифікований крохмаль, основно-модифікований крохмаль, відбілений крохмаль, окислений крохмаль, ацетильований крохмаль, ацетильований і окислений крохмаль, фосфатно-модифікований крохмаль, генетично модифікований крохмаль і крохмаль, який є стійким до розщеплення.

Для цілей цього опису, низькомолекулярний цукор являє собою вуглевод або його похідне,

Зо які мають молекулярну масу по формулі (за винятком вологовмісту) менше ніж приблизно 2000, наприклад менше ніж приблизно 1800, менше ніж приблизно 1600, менше ніж приблизно 1000, менше ніж приблизно 500, менше ніж приблизно 350 або менше ніж приблизно 250. Наприклад, низькомолекулярний цукор може являти собою моносахарид, наприклад глюкозу або ксилозу, дисахарид, наприклад целобіозу або сахарозу, або трисахарид.

Засоби, що викликають набухання, як використовують в даному описі, являють собою матеріали, які викликають видиме набухання, наприклад підвищення об'єму целюлозних і/або лігноцелюлозних матеріалів відносно ненабухлого стану, що становить 2,5 95, при застосуванні до таких матеріалів як розчину, наприклад, водного розчину. Приклади включають лужні речовини, такі як гідроксид натрію, гідроксид калію, гідроксид літію і гідроксиди амонію, підкислювацчі, такі як мінеральні кислоти (наприклад, сірчана кислота, хлористоводнева кислота і фосфорна кислота), солі, такі як хлорид цинку, карбонат кальцію, карбонат натрію, сульфат бензилтриметиламонію, і основні органічні аміни, такі як етилендіамін.

У деяких варіантах здійснення перед опроміненням до біомаси не додають ніяких хімічних реагентів, наприклад засобів, що викликають набухання. Наприклад, в деяких з цих варіантів здійснення перед опроміненням або іншою переробкою не додають ніяких лужних речовин (таких як гідроксид натрію, гідроксид калію, гідроксид літію і гідроксиди амонію), підкислювачів (таких як мінеральні кислоти (наприклад, сірчана кислота, хлористоводнева кислота і фосфорна кислота)), солей, таких як хлорид цинку, карбонат кальцію, карбонат натрію, сульфат бензилтриметиламонію, або основних органічних амінів, таких як етилендіамін. У деяких випадках не додають додаткової води. Наприклад, біомаса перед переробкою може мати менше 0,5 мас. 95 доданих хімічних реагентів, наприклад менше ніж 0,4, 0,25, 0,15 або 0/1 мас. 96 доданих хімічних реагентів. У деяких випадках біомаса перед опроміненням має не більше ніж слідові кількості, наприклад менше 0,05 мас. 95, доданих хімічних реагентів. У інших випадках біомаса перед опроміненням по суті не має доданих хімічних реагентів або засобів, що викликають набухання. Уникнення застосування таких хімічних реагентів також може поширюватися на переробку, наприклад, протягом всього часу перед ферментацією або протягом всього часу.

Термін "харчовий", як використовують в даному описі, означає придатний для вживання як їжі.

"Роздроблений матеріал", як використовують в даному описі, являє собою матеріал, який включає окремі волокна, в яких щонайменше приблизно 5095 окремих волокон мають відношення довжина/діаметр (Г/0) щонайменше приблизно 5 і які мають об'ємну густину в нестисненому стані менше ніж приблизно 0,6 г/см3.

У деяких варіантах здійснення зміна молекулярної структури біомаси, як використовують в даному описі, означає зміну розташування хімічних зв'язків, наприклад типу і кількості функціональних груп, або конформації структури. Наприклад, зміна молекулярної структури може включати зміну рівня неподатливості матеріалу, зміну надмолекулярної структури матеріалу, окислення матеріалу, зміну середньої молекулярної маси, зміну середньої кристалічності, зміну площі поверхні, зміну міри полімеризації, зміну пористості, зміну міри розгалуження, прищеплену співполімеризацію з іншими матеріалами, зміну розміру кристалічного домену або зміну розміру всього домену.

Якщо не визначено інакше, всі технічні і наукові терміни, використовувані в даному описі, мають те ж значення, яке звичайно мають на увазі фахівці в галузі, до якої належить цей винахід. Незважаючи на те, що на практиці або при тестуванні даного винаходу можна використовувати способи і матеріали, схожі або еквівалентні способам або матеріалам, описаним в даному документі, придатні способи і матеріали описані нижче. Всі публікації, патентні заявки, патенти і інші посилання, згадані в даному описі, включені як посилання в повному об'ємі. У випадку суперечності, потрібно керуватися даним описом. Крім того, матеріали, способи і приклади є тільки ілюстративними і не призначені для обмеження.

Як використовують в даному описі, термін "суб'єкт" використовують протягом описі для опису тварини, яка є людиною або яка не є людиною. Термін включає, але не обмежується ними, птахів, плазунів, риб, рослини, земноводних і ссавців, наприклад людей, інших приматів, свиней, гризунів, таких як миші і щури, кролики, морські свинки, хом'яки, а також корів, коней, кішок, собак, овець і кіз.

Повний зміст ММО 2008/073186 включений в даний опис як посилання в повному об'ємі.

Повний опис кожної з наступних патентних заявок США включений в даний опис як посилання: попередні заявки США з серійними номерами 61/049391; 61/049394; 61/049395; 61/049404; 61/049405; 61/049406; 61/049407; 61/049413; 61/049415 і 61/049419, подані 30 квітня 2008 року; попередні заявки США з серійними номерами 61/073432; 61/073436; 61/073496; 61/073530; 61/073665 і 61/073674, подані 18 червня 2008 року; попередня заявка США з серійним номером 61/106861, подана 20 жовтня 2008 року; попередні заявки США з серійними номерами 61/139324 і 61/139453, обидві подані 19 грудня 2008 року, і патентні заявки США з серійними номерами 12/417707; 12/417720; 12/417840; 12/417699; 12/417731; 12/417900; 12/417880; 12/417723; 12/417786 і 12/417904, всі подані З квітня 2009 року.

Будь-який вуглеводний матеріал, описаний в даному документі, можна використовувати в будь-якому застосуванні або способі, описаному в будь-якому патенті або патентній заявці, включені в даний опис як посилання.

У будь-якому зі способів, описаних в даному документі, радіаційне випромінювання можна застосовувати з пристрою, який знаходиться в сховищі.

Інші ознаки і переваги винаходу стануть очевидними з представленого нижче докладного опису і формули винаходу.

ОПИС КРЕСЛЕНЬ

На Фіг. 1 представлена блок-схема, що ілюструє конверсію біомаси в продукти і побічні продукти.

На Фіг. 2 представлена блок-схема, що ілюструє конверсію джерела волокна в перший і другий волокнистий матеріал.

На Фіг. 3 представлений поперечний переріз різального пристрою з обертовим ножем.

На Фіг. 4 представлена блок-схема, що ілюструє конверсію джерела волокна в перший, другий і третій волокнистий матеріал.

На Фіг. 5 представлена блок-схема, що ілюструє ущільнення матеріалу.

На Фіг. 6 представлене перспективне зображення преса для гранулювання.

На Фіг. 7А представлений ущільнений волокнистий матеріал у формі гранул.

На Фіг. 7В представлений поперечний переріз порожнистих гранул, в яких центр порожнини знаходиться на одній лінії з центром гранули.

На Фіг. 7С представлений поперечний переріз порожнистої гранули, в якій центр порожнини зміщений відносно центра гранули.

На Фіг. 70 представлений поперечний переріз тридольної гранули.

На Фіг. 8 представлена блок-схема, що ілюструє послідовність обробки для переробки (516) сировини.

На Фіг. 9 представлений вигляд в розрізі гамма-випромінювача, що знаходиться в бетонному сховищі.

На Фіг. 10 представлений збільшений вигляд області К з фіг. 9.

На Фіг. 11 представлена блок-схема, що ілюструє послідовність попередньої обробки сировини опроміненням пучком електронів.

На Фіг. 11А представлене схематичне представлення іонізованої біомаси, а потім окисленої або гашеної.

На Фіг. 118 представлений схема (вигляд збоку) системи для опромінення матеріалу з низькою об'ємною густиною, а на Фіг. 11С представлений поперечний переріз системи по лінії 110-116.

На Фіг 110 схематично представлений вигляд поперечного перерізу системи з псевдозрідженим шаром для опромінення матеріалу з низькою об'ємною густиною.

На Фіг. 11Е представлена схема (вигляд збоку) іншої системи для опромінення матеріалу з низькою об'ємною густиною.

На Фіг. 12 представлена схема системи для обробки ультразвуком технологічного потоку целюлозного матеріалу в рідкому середовищі.

На Фіг. 13 представлена схема пристрою для обробки ультразвуком, що має два перетворювачі, приєднані до одного рупора.

На Фіг. 14 представлена блок-схема, що ілюструє систему для піролітичної попередньої обробки сировини.

На Фіг. 15 представлений поперечний переріз (вигляд збоку) камери для піролізу.

На Фіг. 16 представлений поперечний переріз (вигляд збоку) камери для піролізу.

На Фіг. 17 представлений поперечний переріз (вигляд збоку) піролізера, який включає нагрітий волосок.

На Фіг. 18 схематично представлений поперечний переріз (вигляд збоку) піролізера по точці

Кюрі.

На Фіг. 19 схематично представлений поперечний переріз (вигляд збоку) пічного піролізера.

На Фіг. 20 схематично представлений поперечний переріз (вигляд зверху) лазерного пристрою для піролізу.

Зо На Фіг. 21 схематично представлений поперечний переріз (вигляд зверху) пристрою для миттєвого піролізу з вольфрамовим волоском.

На Фіг. 22 представлена блок-схема, що ілюструє систему для окислювальної попередньої обробки сировини.

На Фіг. 23 представлена блок-схема, що ілюструє загальний вигляд процесу конвертування

З5 джерела волокна в продукт, наприклад етанол.

На Фіг. 24 представлений вигляд поперечного перерізу пристрою для парового вибуху.

На Фіг. 25 схематично представлений вигляд поперечного перерізу гібридного пристрою для обробки пучком електронів/ультразвуком.

На Фіг. 26 представлений знімок, одержаний за допомогою скануючого електронного мікроскопа при збільшенні 25Х, волокнистого матеріалу, одержаного з паперу з багатошаровим покриттям. Волокнистий матеріал одержували на різальному пристрої з обертовим ножем з використанням сита з отворами 1/8 дюйма (0,32 см).

На Фіг. 27 представлений знімок, одержаний за допомогою скануючого електронного мікроскопа при збільшенні 25Х, волокнистого матеріалу, одержаного з відбіленого крафт- картону. Волокнистий матеріал одержували на різальному пристрої з обертовим ножем з використанням сита з отворами 1/8 дюйма (0,32 см).

На Фіг. 28 представлений знімок, одержаний за допомогою скануючого електронного мікроскопа при збільшенні 25Х, волокнистого матеріалу, одержаного з відбіленого крафт- картону. Волокнистий матеріал двічі дробили на різальному пристрої з обертовим ножем з використанням сита з отворами 1/16 дюйма (0,16 см) при кожному дробленні.

На Фіг. 29 представлений знімок, одержаний за допомогою скануючого електронного мікроскопа при збільшенні 25Х, волокнистого матеріалу, одержаного з відбіленого крафт- картону. Волокнистий матеріал три рази дробили на різальному пристрої з обертовим ножем. У ході першого дроблення використовували сито з отворами 1/8 дюйма (0,32 см); в ході другого дроблення використовували сито з отворами 1/16 дюйма (0,16 см) і в ході третього дроблення використовували сито з отворами 1/32 дюйма (0,08 см).

На Фіг. 30 схематично представлений вигляд збоку пристрою для обробки ультразвуком, а на Фіг. 31 представлений вигляд поперечного перерізу через комірку для переробки з Фіг. 30.

На Фіг. 32 представлений знімок, одержаний за допомогою скануючого електронного бо мікроскопа при збільшенні 1000Х, волокнистого матеріалу, одержаного шляхом дроблення проса на різальному пристрої з обертовим ножем, а потім пропускання роздробленого матеріалу через сито з отворами 1/32 дюйма (0,08 см).

На Фіг. 33 і 34 представлені знімки, одержані за допомогою скануючого електронного мікроскопа при збільшенні 1000Х, волокнистого матеріалу з Фіг. 32 після опромінення гамма- променями в дозі 10 Мрад і 100 Мрад, відповідно.

На Фіг. 35 представлені знімки, одержані за допомогою скануючого електронного мікроскопа при збільшенні 1000Х, волокнистого матеріалу з Фіг. 32 після опромінення дозою 10 Мрад і обробки ультразвуком.

На Фіг. 36 представлені знімки, одержані за допомогою скануючого електронного мікроскопа при збільшенні 1000Х, волокнистого матеріалу з Фіг. 32 після опромінення дозою 100 Мрад і обробки ультразвуком.

На Фіг. 37 представлений інфрачервоний спектр крафт-паперу, нарізаного на різальному пристрої з обертовим ножем.

На Фіг. 38 представлений інфрачервоний спектр крафт-паперу з Фіг. 37 після опромінення гамма-випромінюванням в дозі 100 Мрад.

На Фіг. 39 представлена схема процесу конверсії біомаси.

На Фіг. 40 представлена схема іншого процесу конверсії біомаси.

На Фіг. 41 представлена схема пересувної установки для переробки біомаси на базі вантажного автомобіля.

На Фіг. 42 представлена схема пересувної установки для переробки біомаси на базі поїзда.

На Фіг. 43А їі 43В представлені схеми, на яких показані стадії переробки для одержання продуктів і співпродуктів з біомаси (А) і для одержання продуктів з використанням стадії біоконверсії.

На Фіг. 44 представлена схема, на якій показаний процес ферментації з підживленням із змінним об'ємом.

На Фіг. 45 представлена схема, на якій показаний процес ферментації з підживленням з фіксованим об'ємом.

На Фіг. 46 представлена схема, на якій показані стадії переробки, необхідні для одержання продуктів 1, 2 і 3. Зірочками показано, що стадія є необов'язковою. Чорна стрілка вказує на те,

Зо що можна проводити необов'язкову стадію ущільнення.

ДОКЛАДНИЙ ОПИС

Біомасу (наприклад, рослинну біомасу, тваринну біомасу, мікробну біомасу і біомасу міських відходів) можна переробляти для одержання корисних продуктів з використанням способів, описаних в даному документі, таких як продукти харчування. Крім того, можна одержувати функціоналізовані матеріали, що мають бажані типи і кількості функціональних груп, таких як групи карбонових кислот, альдегідні групи, кетонові групи, нітрильні групи, нітрогрупи або нітрозогрупи, які можна одержувати з використанням способів, описаних в даному документі.

Такі функціоналізовані матеріали можуть бути, наприклад, більш розчинними, легше утилізовними різними мікроорганізмами або вони можуть бути більш стабільними протягом тривалого часу, наприклад менш схильними до окислення. У даному описі, нижче, описані системи і процеси, в яких можуть використовуватися різні матеріали біомаси, наприклад целюлозні матеріали, лігноцелюлозні матеріали, крохмальні матеріали або матеріали, які являють собою або які включають низькомолекулярні цукри, як матеріали сировини. Матеріали біомаси часто є легкодоступними, але можуть бути важко перероблюваними, наприклад шляхом ферментації або вони можуть давати неоптимальні виходи при досить низькій швидкості, наприклад, шляхом ферментації. Матеріали біомаси спочатку попередньо обробляють, часто шляхом зменшення розміру матеріалів вихідної сировини. Потім піддану попередній обробці біомасу можна обробляти з використанням одного або декількох з радіаційного опромінення (в умовах контрольованої температури), обробки ультразвуком, окислення, піролізу і парового вибуху. Різні системи і способи для попередньої обробки можуть використовувати в комбінаціях по дві, три або навіть чотири з цих технологій.

Альтернативно або додатково, даний винахід оснований, щонайменше частково, на спостереженні, що способи, описані в даному документі можна застосовувати для конвертування біомаси в неенергетичні матеріали і композиції. Такі матеріали і композиції включають, але не обмежуються ними, продукти харчування (наприклад, придатні для вживання людиною і/або тваринами), фармацевтичні засоби, нутрицевтики, носії для доставки фармацевтичних засобів і дозовані форми, фармацевтичні ексципієнти, фармацевтичні кон'югати, поперечнозшиті матриці, такі як гідрогелі, поглинаючі матеріали, добрива і продукти лігніну. (516)

ТИПИ БІОМАСИ

Як правило, будь-який матеріал біомаси, який являє собою або включає вуглеводи, які повністю складаються з одного або декількох сахаридних елементів або включають один або декілька сахаридних елементів, можна переробляти будь-яким зі способів, описаних в даному документі. Як використовують в даному описі, біомаса включає целюлозні, геміцелюлозні, крохмальні матеріали і матеріали, що містять лігнін. Наприклад, матеріал біомаси може являти собою целюлозні або лігноцелюлозні матеріали або крохмальні матеріали, такі як зерна кукурудзи, зерна рису або інші корми, або матеріали, які являють собою або включають один або декілька низькомолекулярних цукрів, такого як сахароза або целобіоза.

Наприклад, такі матеріали можуть включати папір, паперову продукцію, деревину, родинні деревині матеріали, пресовану деревину, трави, рисове лушпиння, макуху, бавовну, джут, пеньку, льон, бамбук, сизаль, абаку, солому, серцевини кукурудзяних качанів, кокосові волокна, водорості, морську траву (наприклад, гігантські морські водорості), водяний гіацинт, маніоку, кавові зерна, мелені кавові зерна (звичайні мелені кавові зерна), синтетичну целюлозу або суміші будь-яких з них.

Джерела волокон включають целюлозні джерела волокон, включаючи папір і паперові продукти (наприклад, папір з багатошаровим покриттям і крафт-папір), і лігноцелюлозні джерела волокон, включаючи деревину і родинні деревині матеріали, наприклад пресовану деревину. Інші придатні джерела волокон включають природні джерела волокон, наприклад трави, рисове лушпиння, макуху, джут, пеньку, льон, бамбук, сизаль, абаку, солому, серцевини кукурудзяних качанів, кокосові волокна; джерела волокон з високим вмістом са-целюлози, наприклад бавовну; і синтетичні джерела волокон, наприклад екструдовану пряжу (орієнтовану пряжу або неорієнтовану пряжу). Природні або синтетичні джерела волокон можна одержувати з клаптів первинних текстильних матеріалів, наприклад залишків, або вони можуть являти собою використані відходи, наприклад лахміття. Коли як джерела волокон використовують паперову продукцію, вона може являти собою натуральні матеріали, наприклад шматки первинних матеріалів, або вона може являти собою використані відходи. Крім первинних вихідних матеріалів, також як джерела волокон можна використовувати відходи використаних продуктів, промислові (наприклад, субпродукти) відходи і відходи переробки (наприклад, скидні

Зо води від переробки паперу). Також джерело волокон може бути одержане або утворене з відходів людини (наприклад, стічні води), тварин або рослин. Додаткові джерела волокон описані в даній галузі техніки, наприклад, див. патенти США МоМо 6448307, 6258876, 6207729, 5973035 і 5952105.

Мікробні джерела включають, але не обмежуються ними, будь-який мікроорганізм і/або організм, що зустрічається в природі або генетично модифікований, який містить або здатний забезпечувати джерело вуглеводів (наприклад, целюлози), наприклад одноклітинні організми (наприклад, тварини (наприклад, найпростіші, такі як джгутикові, амебоподібні, інфузорії і споровики) і рослини (наприклад, водорості, такі як альвеолобіонти, хлорарахніофіти, криптомонади, евгленіди, глаукофіти, гаплофіти, червоні водорості, страмінопіли і зелені водорості)), морську траву, планктон (наприклад, макропланктон, мезопланктон, мікропланктон, нанопланктон, пікопланктон і фемптопланктон), фітопланктон, бактерії (наприклад, грампозитивні бактерії, грамнегативні бактерії і екстремофіли), дріжджі і/або їх суміші. У деяких випадках мікробну біомасу можна одержувати з природних джерел, наприклад з океану, озер, водоймищ, наприклад з солоною водою або прісною водою, або з джерел на суші. Альтернативно або додатково, мікробну біомасу можна одержувати з культуральних систем, наприклад великомасштабних сухих і вологих культуральних систем.

Приклади біомаси включають оновлюваний органічний матеріал, такий як рослинна біомаса, мікробна біомаса, тваринна біомаса (наприклад, будь-який побічний продукт тваринництва, відходи тваринництва і т. д.) і біомаса міських відходів, включаючи будь-які і всі комбінації цих матеріалів біомаси.

Рослинна біомаса і лігноцелюлозна біомаса включають органічний матеріал, що походить з рослин (деревний або недеревний), особливо матеріал, доступний на постійній основі.

Приклади включають біомасу сільськогосподарських або продовольчих культур (наприклад, цукрову тростину, цукровий буряк або кукурудзяні зерна) або їх екстракт (наприклад, цукор з цукрової тростини і кукурудзяний крохмаль з кукурудзи), сільськогосподарські відходи і залишки, такі як кукурудзяна солома, пшенична солома, рисова солома, макуха цукрової тростини, бавовна і т. п. Крім того, рослинна біомаса включає, але не обмежується ними, дерева, деревні енергетичні культури, деревні відходи і залишки, такі як тріски хвойного дерева, відходи з кори, деревна тирса, потоки відходів паперової і целюлозної промисловості, деревне волокно і т. п. бо Крім того, як інше джерело рослинної біомаси потенційно можна у великому масштабі вирощувати кормову посівну траву, таку як просо і т. п. Для міських територій найкраща потенційна рослинна сировина біомаси включає відходи садівництва (наприклад, скошена трава, листя, обрізана частини дерев і вітролом) і відходи переробки овочів.

У деяких варіантах здійснення біомаса включає лігноцелюлозну сировину, яка може являти собою рослинну біомасу, таку як, але не обмежуючись ними, біомаса недеревних рослин, сільськогосподарські культури, такі як, але не обмежуючись ними, трави, наприклад, але не обмежуючись ними, С4-трави, такі як просо, спартина, райграс, міскантус, двокитичник тростинний або їх комбінації, або залишки переробки цукру, такі як макуха або бурякова пульпа, сільськогосподарські залишки, наприклад соєва солома, кукурудзяна солома, рисова солома, рисове лушпиння, ячмінна солома, серцевина кукурудзяного качана, пшенична солома, солома каноли, вівсяна солома, вівсяне лушпиння, кукурудзяне волокно, утилізоване волокно деревної пульпи, деревна тирса, тверда деревина, наприклад дерево і тирса осики, м'яка деревина або їх комбінації. Крім того, лігноцелюлозна сировина може включати целюлозні матеріали відходів, такі як, але не обмежуючись ними, газетний папір, картон, деревна тирса і т. п. Лігноцелюлозна сировина може включати один тип сировини або, альтернативно, лігноцелюлозна сировина може включати суміш волокон, які можуть походити з різної лігноцелюлозної сировини. Більше того, лігноцелюлозна сировина може включати свіжу лігноцелюлозну сировину, частково висушену лігноцелюлозну сировину, повністю висушену лігноцелюлозну сировину або їх комбінацію.

Мікробна біомаса включає біомасу, яка одержана з одноклітинних організмів і/або багатоклітинних організмів, які зустрічаються в природі або генетично модифіковані, наприклад організмів з океану, озер, водоймищ, наприклад з солоною водою або прісною водою, або організмів суші, і містить джерело вуглецю (наприклад, целюлози). Мікробна біомаса може включати, але не обмежуватися ними, наприклад, одноклітинні організми (наприклад, тварини (наприклад, найпростіші, такі як джгутикові, амебоподібні, інфузорії і споровики) і рослини (наприклад, водорості, такі як альвеолобіонти, хлорарахніофіти, криптомонади, евгленіди, глаукофіти, гаплофіти, червоні водорості, страмінопіли і зелені водорості)), морську траву, планктон (наприклад, макропланктон, мезопланктон, мікропланктон, нанопланктон, пікопланктон і фемптопланктон), фітопланктон, бактерії (наприклад, грампозитивні бактерії,

Зо грамнегативні бактерії і екстремофіли), дріжджі і/або їх суміші. У деяких випадках мікробну біомасу можна одержувати з природних джерел, наприклад з океану, озер, водоймищ, наприклад з солоною водою або прісною водою, або з джерел на суші. Альтернативно або додатково, мікробну біомасу можна одержувати з культуральних систем, наприклад великомасштабних сухих і вологих культуральних систем.

Біомаса тварин включає будь-який органічний матеріал відходів, такий як одержаний з тварин матеріал відходів або екскременти, або матеріал відходів або екскременти людини (наприклад, компост і стічні води).

У деяких варіантах здійснення вуглевод являє собою або включає матеріал, який має один або декілька Д-1,4-зв'язків і має середньочислову молекулярну масу приблизно від 3000 до 50000. Такий вуглевод являє собою або включає целюлозу (І), яка утворена з Д-глюкози 1 шляхом конденсації ДВ-(1--4)-глікозидних зв'язків. Цей зв'язок протилежний а-(1--4)-глікозидним зв'язкам, присутнім в крохмалі і інших вуглеводах. но по но он 1 он! іш (Ф) (Фін й о (Ф) й но 7 он он

І

Крохмальні матеріали включають сам крохмаль, наприклад кукурудзяний крохмаль, пшеничний крохмаль, картопляний крохмаль або рисовий крохмаль, похідне крохмалю або матеріал, який включає крохмаль, такий як продукт харчування або сільськогосподарська культура. Наприклад, крохмальний матеріал може являти собою аракчу, гречку, банан, ячмінь, маніоку, кудзу, кислицю, саго, сорго, звичайну домашню картоплю, солодку картоплю, таро, ямс або одне або декілька бобових, таких як кінські боби, сочевиця або горох. Також крохмальними матеріалами є суміші цих і/або інших крохмальних матеріалів. У конкретних варіантах здійснення крохмальний матеріал одержаний з кукурудзи. Різні кукурудзяні крохмалі і їх похідні описані в "Согп Загсп", Согп Кеїпег5 Аззосіайоп (11 видання, 2006 рік).

Матеріали біомаси, які включають низькомолекулярні цукри, можуть включати, наприклад, щонайменше приблизно 0,5 мас.95 низькомолекулярного цукру, наприклад щонайменше приблизно 2, 3, 4, 5,6, 7, 8, 9, 10, 12,5, 25, 35, 50, 60, 70, 80, 90 мас. 95 або навіть щонайменше приблизно 95 мас.9о низькомолекулярного цукру. У деяких випадках біомаса по суті складається з низькомолекулярного цукру, наприклад, більше ніж на 95 мас. 95, наприклад 96, 97, 98, 99 мас. 95 або по суті 100 мас. 95 низькомолекулярного цукру.

Матеріали біомаси, які включають низькомолекулярні цукри, можуть являти собою сільськогосподарські продукти або харчові продукти, такі як цукрова тростина або цукровий буряк, або їх екстракт, наприклад сік цукрової тростини або цукрового буряка. Матеріали біомаси, які включають низькомолекулярні цукри, можуть являти собою по суті чисті екстракти, такі як нерафінований або кристалізований столовий цукор (сахароза). Низькомолекулярні цукри включають похідні цукрів. Наприклад, низькомолекулярні цукри можуть бути олігомерними (наприклад, рівними 4-меру, 5-меру, б6-меру, 7-меру, 8-меру, 9-меру або 10-меру або перевищуючими їх), тримерними, димерними або мономерними. Коли вуглеводи утворені більше ніж одним повторюваним елементом, всі повторювані елементи можуть бути однаковими або різними.

Конкретні приклади низькомолекулярних цукрів включають целобіозу, лактозу, сахарозу, глюкозу і ксилозу, а також їх похідні. У деяких випадках похідні цукрів більш швидко розчиняються в розчині або утилізуються мікробами для продукції корисного матеріалу.

Декілька таких цукрів і похідних цукрів представлені нижче.

Коо) по , А зн й ен мання пе іш но ря ще о ей - но ті Глюкозх В. щі

Й с ка ій на. /

АХ я 4 Ще ок ни Й ан не р-МаАВ КІ ж (І озновсновна кислота сахарози) на он д-кетоглюканома кнСлОог на, те 7 он в на и сх т я ді ножа й З Дон

В он

НО Ко! що гЗ я Ка де я ча -7 КО я З

В нат и йон о га й ов

Косашя в Ті і і п а па го і

Глюкуронова Ше чи дме

Х кислота нут я-МАХ Кише - ро б-ззноосновна кнелота сахирози нс т

Фруктоза но лк он

Я г зи, є ся й тон це З ни но ; " й

Сихареза м ше ТД наб кон он

Для одержання будь-яких продуктів, описаних в даному документі, можна використовувати комбінації (наприклад, самостійно або в комбінації з будь-яким матеріалом біомаси, компонентом, продуктом і/або співпродуктом, одержаним з використанням способів, описаних в даному документі) будь-яких матеріалів біомаси, описаних в цьому документі. Наприклад, суміші целюлозних матеріалів і крохмальних матеріалів можна використовувати для одержання будь-якого продукту, описаного в даному документі.

СИСТЕМИ ДЛЯ ОБРОБКИ БІОМАСИ

На Фіг. 1 представлена система для конвертування біомаси 100, зокрема біомаси зі значними кількостям целюлозних і лігноцелюлозних компонентів і/або крохмальних компонентів, в корисні продукти і побічні продукти. Система 100 включає підсистему для підготовки вихідного матеріалу 110, підсистему для попередньої обробки 114, підсистему для первинної переробки 118 і підсистему для подальшої переробки 122. У підсистему для підготовки вихідного матеріалу 110 подається біомаса в сирій формі, і в ній біомаса фізично підготовлюється для застосування як сировини для подальших процесів (наприклад, зменшення розміру і гомогенізація біомаси) і зберігається як в сирій формі, так і у формі сировини.

Сировина біомаси зі значними кількостями целюлозних і/або лігноцелюлозних компонентів або крохмальних компонентів може мати високу середню молекулярну масу і кристалічність, які можуть ускладнювати переробку сировини в корисні продукти (наприклад, ферментацію сировини для одержання етанолу). Таким чином, є корисною обробка сировини біомаси, наприклад, з використанням способів обробки, описаних в даному документі. Як описано в даному документі, в деяких варіантах здійснення при обробці біомаси не використовують кислоти, основи і/або ферменти для переробки біомаси, або використовують таку обробку тільки в невеликих або каталітичних кількостях.

У підсистему для обробки 114 подається сировина біомаси з підсистеми для підготовки сировини 110 і в ній сировина підготовлюється для застосування в основних процесах продукції,

наприклад, шляхом зменшення середньої молекулярної маси і кристалічності сировини. З підсистеми для обробки 114 оброблена сировина подається в підсистему для первинної переробки 118 і в ній продукуються корисні продукти (наприклад, етанол, інші спирти, фармацевтичні препарати і/або продукти харчування). У деяких випадках продукт підсистеми для первинної переробки 118 є придатним безпосередньо, однак в інших випадках він вимагає додаткової переробки, здійснюваної підсистемою для подальшої переробки 122. Підсистема для подальшої переробки 122 забезпечує подальшу переробку потоку продукту з системи для первинної переробки 118, яка потрібна для нього (наприклад, дистиляція і денатурація етанолу), а також обробку потоків відходів з інших підсистем. У деяких випадках співпродукти підсистем 114, 118, 122 також можуть бути прямо або непрямо придатні як вторинні продукти іМабо для підвищення загальної ефективності системи 100. Наприклад, підсистема для подальшої переробки 122 може виробляти оброблену воду для рециркуляції як технічної води в інших підсистемах, і/або вона може виробляти спалювані відходи, які можна використовувати як паливо для котлів, що генерують пару і/або електрику.

На оптимальний розмір установки для конверсії біомаси впливають фактори, що включають економічність масштабу і тип і доступність біомаси, використовуваної як сировина. Збільшення розміру установки має тенденцію до збільшення економічності масштабу, асоційованої з процесами в установці. Однак зростаючий розмір установки також має тенденцію до підвищення витрат (наприклад, витрат на транспортування) на одиницю сировини.

Дослідження, що аналізують ці фактори, вказують на те, що прийнятний розмір установок для конверсії біомаси може варіювати від 100 до 1000 або більше, наприклад 10000 тонн сухої сировини на добу, залежно, щонайменше частково, від типу використовуваної сировини. Тип сировини біомаси також може впливати на вимоги по зберіганню на установці, де установки, призначені, головним чином, для переробки сировини, доступність якої сезонно варіює (наприклад, кукурудзяна солома), вимагають в більшій мірі зберігання сировини на місці, ніж за межами установки, в порівнянні з установками, призначеними для переробки сировини, доступність якої є відносно постійною (наприклад, макулатура).

ПОПЕРЕДНЯ ОБРОБКА БІОМАСИ

У деяких випадках способи попередньої обробки починаються з фізичної підготовки біомаси,

Зо наприклад зменшення розміру матеріалів сировини біомаси, наприклад, нарізанням, розтиранням, подрібненням, роздавлюванням, дробленням або рубанням. У деяких варіантах здійснення способи (наприклад, механічні способи) використовують для зменшення розміру іабо розмірів окремих фрагментів біомаси. У деяких випадках пухку сировину (наприклад, перероблений папір або просо) попередньо обробляють дробленням або розрізанням. Для видалення з потоку сировини дуже великих об'єктів або небажаних об'єктів, наприклад таких як камені або цвяхи, можна використовувати сита і/або магніти.

Системи для попередньої обробки вихідного матеріалу можуть бути адаптовані для продукції потоків сировини з конкретними характеристиками, наприклад конкретними максимальними розмірами, конкретними співвідношеннями довжини і ширини або конкретними співвідношеннями площ поверхонь. Як частина попередньої обробки вихідного матеріалу, можна регулювати об'ємну густину сировини (наприклад, підвищувати).

Зменшення розміру

У деяких варіантах здійснення біомаса має форму волокнистого матеріалу, який включає волокна, одержувані дробленням біомаси. Наприклад, дроблення можна проводити за допомогою різального пристрою з обертовим ножем.

Наприклад, і посилаючись на Фіг. 2, джерело волокна біомаси 210 дроблять, наприклад в різальному пристрої з обертовим ножем, з одержанням першого волокнистого матеріалу 212.

Перший волокнистий матеріал 212 пропускають через перше сито 214, що має середній розмір отворів 1,59 мм або менше (1/16 дюйма, 0,0625 дюйма), з одержанням другого волокнистого матеріалу 216. Якщо бажано, джерело волокна можна подрібнювати перед дробленням, наприклад за допомогою пристрою для подрібнення. Наприклад, коли як джерело волокна використовують папір, папір спочатку можна подрібнювати до смужок шириною, наприклад, від 1/4 до 1/2 дюйма (від 0,64 до 1,28 см), з використанням пристрою подрібнення, наприклад пристрою для подрібнення з гвинтами з зустрічним обертанням, такого як пристрій, виготовлений Мипзоп ((іса, М.М). Як альтернатива подрібненню, розмір паперу можна зменшувати нарізанням до бажаного розміру з використанням гільйотинного різального пристрою. Наприклад, гільйотинний різальний пристрій можна використовувати для нарізання паперу на листи, наприклад, шириною 10 дюймів (25,4 см) і довжиною 12 дюймів (30,5 см).

У деяких варіантах здійснення дроблення джерела волокна і пропускання одержаного першого волокнистого матеріалу через перше сито проводять одночасно. Дроблення і пропускання також можна проводити в послідовному процесі.

Наприклад, різальний пристрій з обертовим ножем можна використовувати для одночасного дроблення джерела волокна і просіювання першого волокнистого матеріалу. Посилаючись на

Фіг. 3, різальний пристрій з обертовим ножем 220 включає лійку 222, в яку можна поміщати подрібнене джерело волокна 224, одержане стандартними способами. Подрібнене джерело волокна дробиться між стаціонарними лезами 230 і обертовими лезами 232 з одержанням першого волокнистого матеріалу 240. Перший волокнистий матеріал 240 пропускається через сито 242, і одержаний другий волокнистий матеріал 244 збирається в кошик 250. Для полегшення збирання другого волокнистого матеріалу, кошик може мати тиск нижче номінального атмосферного тиску, наприклад щонайменше на 1095 нижче номінального атмосферного тиску, наприклад щонайменше на 25 95 нижче номінального атмосферного тиску, щонайменше на 50 95 нижче номінального атмосферного тиску або щонайменше на 75 95 нижче номінального атмосферного тиску. У деяких варіантах здійснення для підтримання тиску в кошику нижче номінального атмосферного тиску використовують джерело вакууму 252.

Дроблення може бути переважним для "розкриття" і "напруження" волокнистих матеріалів, роблячи целюлозу матеріалів більш чутливою до розділення ланцюгів і/або зниження кристалічності. Розкриті матеріали також можуть бути більш чутливими до окислення при опроміненні.

У деяких варіантах здійснення дроблення може бути переважним для "розкриття" і "напруження" волокнистих матеріалів, роблячи целюлозу матеріалів більш чутливою до розщеплення і всмоктування у жуйних тварин.

Джерело волокна можна дробити в сухому стані, в гідратованому стані (наприклад, маючи аж до десяти процентів по масі абсорбованої води) або у вологому стані, наприклад, маючи від приблизно 10 мас. 95 до приблизно 75 мас. 95 води. Джерело волокна можна дробити навіть при частковому або повному зануренні в рідину, таку як вода, етанол або ізопропанол.

Джерело волокна також можна дробити в атмосфері газу (такого як потік або атмосфера газу, відмінного від повітря), наприклад в кисні або азоті або парі.

Інші способи одержання волокнистих матеріалів включають, наприклад, жорновий помел, механічне розпушення або розривання, подрібнення на стрижневому млині або подрібнення розтиранням на повітрі.

Якщо бажано, волокнисті матеріали можна розділяти, наприклад постійно або партіями, на фракції згідно з їх довжиною, шириною, густиною, типом матеріалу або деякою комбінацією цих ознак.

Наприклад, чорні метали можна відділяти від будь-якого волокнистого матеріалу пропусканням волокнистого матеріалу, який включає чорний метал, мимо магніту, наприклад електромагніту, а потім пропусканням одержаного волокнистого матеріалу через серію сит, де кожне сито має отвори відмінного розміру.

Волокнисті матеріали також можна розділяти, наприклад, з використанням високошвидкісного газу, наприклад повітря. У такому підході, волокнисті матеріали розділяють відведенням різних фракцій, які, якщо бажано, можна піддати фотонній характеризації. Такий пристрій для розділення розглянутий в І іпазеу еї аІ., патент США Мо 6883667.

Волокнисті матеріали можна попередньо обробляти безпосередньо відразу після їх підготовки, або їх можна висушувати, наприклад, при приблизно 105 "С протягом 4-18 годин, так щоб перед застосуванням вміст вологи складав, наприклад, менше ніж приблизно 0,5 95.

Якщо бажано, з волокнистих матеріалів, які включають лігнін, лігнін можна видаляти. Також для полегшення руйнування матеріалів, які включають целюлозу, матеріал можна обробляти перед опроміненням нагріванням, хімічним реагентом (наприклад, мінеральною кислотою, основою або сильним окислювачем, таким як гіпохлорит натрію) і/або ферментом.

У деяких варіантах здійснення середній розмір отвору першого сита складає менше 0,79 мм (1/32 дюйма, 0,03125 дюйма), наприклад менше 0,51 мм (1/50 дюйма, 0,02000 дюйма), менше 0,40 мм (1/64 дюйма, 0,015625 дюйма), менше 0,23 мм (0,009 дюйма), менше 0,20 мм (1128 дюйма, 0,0078125 дюйма), менше 0,18 мм (0,007 дюйма), менше 0,13 мм (0,005 дюйма) або навіть менше 0,10 мм (1/256 дюйма, 0,00390625 дюйма). Сито виготовляють переплетенням мононитки, що має відповідний діаметр для одержання бажаного розміру отвору. Наприклад, мононитки можуть бути виготовлені з металу, наприклад нержавіючої сталі. По мірі зменшення розмірів отворів, структурні вимоги для мононитки підвищуються. Наприклад, для розмірів отворів менше 0,40 мм, може бути переважним виготовлення сит з монониток, виготовлених з бо матеріалу, відмінного від нержавіючої сталі, наприклад титану, сплавів титану, аморфних металів, нікелю, вольфраму, родію, ренію, кераміки або скла. У деяких варіантах здійснення сито виготовляють з пластини, наприклад металевої пластини, що має отвори, наприклад, вирізані в пластині з використанням лазера. У деяких варіантах здійснення площа отворів в ситі складає менше 52 95, наприклад менше 41 95, менше 36 95, менше 31 95, менше 30 95.

У деяких варіантах здійснення другий волокнистий матеріал дроблять і пропускають через перше сито або сито з відмінним розміром. У деяких варіантах здійснення другий волокнистий матеріал пропускають через друге сито, що має середній розмір отворів, який дорівнює або менше ніж розмір отворів першого сита.

Посилаючись на Фіг. 4, третій волокнистий матеріал 220 можна одержувати з другого волокнистого матеріалу 216 дробленням другого волокнистого матеріалу 216 і пропусканням одержаного матеріалу через друге сито 222, що має середній розмір отворів, менший ніж у першого сита 214.

Як правило, волокна волокнистих матеріалів можуть мати відносно високе середнє співвідношення довжини і діаметра (наприклад, більше 20 до 1), навіть якщо їх піддавали дробленню більше одного разу. Крім того, волокна волокнистих матеріалів, описані в даному документі, можуть мати відносно вузький розподіл довжини і/або співвідношення довжини і діаметра.

Як використовують в даному описі, середню ширину волокон (наприклад, діаметр) визначають оптично, випадковим чином вибравши приблизно 5000 волокон. Середня довжина волокон являє собою кориговані довжини, зважені по довжині. Площа поверхні ВЕТ (Вгипанег,

Еттеї і ТеІПег) являє собою багатоточкову площу поверхні, і пористість являє собою величину, що визначається ртутною порометрією.

Середнє співвідношення довжини і діаметра другого волокнистого матеріалу 14 може складати, наприклад, більше ніж 5/1, більше ніж 8/1, наприклад більше ніж 10/1, більше ніж 15/11, більше ніж 20/1, більше ніж 25/1 або навіть більше ніж 50/1. Середня довжина другого волокнистого матеріалу 14 може складати, наприклад, приблизно від 0,5 до 2,5 мм, наприклад приблизно від 0,75 до 1,0 мм, і середня ширина (тобто діаметр) другого волокнистого матеріалу 14 може складати, наприклад, приблизно від 5 до 50 мкм, наприклад приблизно від 10 до 30

МКМ.

У деяких варіантах здійснення стандартне відхилення довжини другого волокнистого матеріалу 14 складає менше 60 95 від середньої довжини другого волокнистого матеріалу 14, наприклад менше 50 95 від середньої довжини, менше 40 95 від середньої довжини, менше 25 95 від середньої довжини, менше 10 95 від середньої довжини, менше 5 95 від середньої довжини або навіть менше 1 95 від середньої довжини.

У деяких варіантах здійснення площа поверхні ВЕТ другого волокнистого матеріалу перевищує 0,1 мг/г, наприклад перевищує 0,25 м-/г, перевищує 0,5 мг/г, перевищує 1,0 мг/г, перевищує 1,5 м-/г, перевищує 1,75 м-/г, перевищує 5,0 м-/г, перевищує 10 м-/г, перевищує 25 ме/г, перевищує 35 м"/г, перевищує 50 м"/г, перевищує 60 м"/г, перевищує 75 м"/г, перевищує 100 ме/г, перевищує 150 мг/г, перевищує 200 м-/г або навіть перевищує 250 м"/г. Пористість другого волокнистого матеріалу 14 може, наприклад, перевищувати 20 95, перевищувати 25 95, перевищувати 35 95, перевищувати 50 95, перевищувати 60 95, перевищувати 70 95, наприклад перевищувати 80956, перевищувати 85905, перевищувати 9095, перевищувати 92 95, перевищувати 94 95, перевищувати 95 95, перевищувати 97,5 95, перевищувати 99 95 або навіть перевищувати 99,5 95.

У деяких варіантах здійснення співвідношення середнього відношення довжини і діаметра першого волокнистого матеріалу і середнього відношення довжини і діаметра другого волокнистого матеріалу складає, наприклад, менше 1,5, наприклад менше 1,4, менше 1,25, менше 1,1, менше 1,075, менше 1,05, менше 1,025 або навіть по суті дорівнює 1.

У конкретних варіантах здійснення другий волокнистий матеріал знов дроблять і одержаний волокнистий матеріал пропускають через друге сито, що має середній розмір отворів, менший ніж у першого сита, з одержанням третього волокнистого матеріалу. У таких випадках співвідношення середнього відношення довжини до діаметра другого волокнистого матеріалу і середнього відношення довжини до діаметра третього волокнистого матеріалу може складати, наприклад, менше 1,5, наприклад менше 1,4, менше 1,25 або навіть менше 1,1.

У деяких варіантах здійснення третій волокнистий матеріал пропускають через третє сито з одержанням четвертого волокнистого матеріалу. Четвертий волокнистий матеріал можна, наприклад, пропускати через четверте сито з одержанням п'ятого матеріалу. Аналогічні процеси просіювання можна повторювати стільки разів, скільки бажано, для одержання бажаного волокнистого матеріалу, що має бажані властивості. бо Ущільнення

Як використовують в даному описі, ущільнення стосується збільшення об'ємної густини матеріалу. Ущільнені матеріали можна переробляти, або будь-які перероблені матеріали можна ущільнювати будь-яким з описаних в даному документі способів.

Матеріал, наприклад волокнистий матеріал, що має низьку об'ємну густину, можна ущільнювати до продукту, що має більш високу об'ємну густину. Наприклад, композицію матеріалу, що має об'ємну густину 0,05 г/см, можна ущільнювати ізолюванням волокнистого матеріалу у відносно газонепроникній структурі, наприклад мішку, виготовленому з поліетилену, або мішку, виготовленому з шарів поліетилену, що чергуються, і нейлону, з подальшим видаленням зі структури газу, що в ній міститься, наприклад повітря. Після видалення повітря зі структури волокнистий матеріал може мати, наприклад, об'ємну густину більше 0,3 г/смуУ, наприклад 0,5, 0,6, 0,7 г/см3 або більше, наприклад 0,85 г/см3. Після ущільнення продукт можна попередньо обробляти будь-яким зі способів, описаних в даному документі, наприклад опроміненням, наприклад гамма-випромінюванням. Це може бути переважним, коли бажано транспортувати матеріал в інше місце, наприклад на віддалене виробниче підприємство, де композиція волокнистого матеріалу може бути додана в розчин, наприклад, для одержання етанолу. Після проколювання по суті газонепроникної структури, ущільнений волокнистий матеріал може повернутися практично до його первинної об'ємної густини, наприклад щонайменше 60 95 від його первинної об'ємної густини, наприклад 70, 80, 85 95 або більше, наприклад 95 95 від його первинної об'ємної густини. Для зменшення статичної електрики у волокнистому матеріалі, в матеріал можна додавати засіб, що знімає статичні заряди.

У деяких варіантах здійснення структура, наприклад переносник, такий як мішок, виготовлена з матеріалу, який розчиняється в рідині, такій як вода. Наприклад, структура може бути виготовлена з полівінілового спирту, так що вона розчиняється при контакті з водним розчином. Такі варіанти здійснення дозволяють додавати ущільнені структури прямо в розчини, які включають мікроорганізм, без первинного вивільнення вмісту структури, наприклад, розрізанням.

Посилаючись на Фіг. 5, матеріал біомаси можна комбінувати з будь-якими бажаними добавками і зв'язуючим засобом, а потім ущільнювати із застосуванням тиску, наприклад, пропускаючи матеріал через певний зазор між притискними валиками із зустрічним обертанням

Зо або пропускаючи матеріал через прес для гранулювання. Під час застосування тиску необов'язково можна застосовувати нагрівання для полегшення ущільнення волокнистого матеріалу. Потім ущільнений матеріал можна опромінювати.

У деяких варіантах здійснення матеріал перед ущільненням має об'ємну густину менше 0,25 г/см3, наприклад менше 0,20, 0,15, 0,10, 0,05 г/см" або менше, наприклад 0,025 г/см3. Об'ємну густину визначають з використанням АТМ 018958. У короткому викладі, спосіб включає заповнення мірного циліндра з відомим об'ємом зразком і визначення маси зразка. Об'ємну густину обчислюють діленням маси зразка в грамах на відомий об'єм циліндра в кубічних сантиметрах.

Переважні зв'язуючі речовини включають зв'язуючі речовини, які є розчинними У воді, набухають під дією води або які мають температуру переходу в склоподібний стан менше 25 "С, при визначенні диференціальною скануючою калориметрією. Розчинні у воді зв'язуючі речовини мають розчинність у воді щонайменше приблизно 0,05 мас. 95. Набухаючі у воді зв'язуючі речовини являють собою зв'язуючі речовини, об'єм яких зростає більше ніж на 0,5 95 під дією води.

У деяких варіантах здійснення зв'язуючі речовини, які є розчинними у воді або набухають при її впливі, включають функціональні групи, які здатні утворювати зв'язок, наприклад водневий зв'язок, з волокнами волокнистого матеріалу, наприклад целюлозного волокнистого матеріалу. Наприклад, функціональна група може являти собою групу карбонової кислоти, карбоксилатну групу, карбонільну групу, наприклад альдегіду або кетону, групу сульфонової кислоти, сульфонатну групу, групу фосфорної кислоти, фосфатну групу, амідну групу, аміногрупу, гідроксильну групу, наприклад спирту, і комбінації цих груп, наприклад групи карбонової кислоти і гідроксильної групи. Конкретні приклади мономерів включають гліцерин, гліоксаль, аскорбінову кислоту, сечовину, гліцин, пентаеритрит, моносахарид або дисахарид, лимонну кислоту і виннокам'яну кислоту. Придатні сахариди включають глюкозу, сахарозу, лактозу, рибозу, фруктозу, манозу, арабінозу і еритрозу. Приклади полімерів включають полігліколі, поліоксіетилен, полікарбонові кислоти, поліаміди, поліаміни і полісульфонові кислоти, полісульфонати. Конкретні приклади полімерів включають поліпропіленгліколь (РРО), поліетиленгліколь (РЕС), поліоксіетилен, наприклад РОЇ МОХФ), співполімери оксиду етилену і оксиду пропілену, поліакрилову кислоту (РАА), поліакриламід, поліпептиди, поліетиленімін,

полівінілпіридин, полі(натрій-4-стиролсульфонат) і полі(2-акриламідометил-1- пропансульфонову кислоту).

У деяких варіантах здійснення зв'язуючий засіб включає полімер, який має температуру переходу в склоподібний стан менше 25"С. Приклади таких полімерів включають термопластичні еластомери (ТРЕ). Приклади ТРЕ включають поліефір-блок-аміди, такі як поліефір-блок-аміди, доступні під торговою назвою РЕВАХФ), поліефірні еластомери, такі як поліефірні еластомери, доступні під торговою назвою НУТРЕЇГ ФУ, і стирольні блок-співполімери, такі як блок-співполімери, доступні під торговою назвою ККАТОМФ). Інші придатні полімери, що мають температуру переходу в склоподібний стан менше 25 "С, включають співполімер етилену і вінілацетату (ЕМА), поліолефіни, наприклад поліетилен, поліпропілен, співполімери етилен- пропілен і співполімери етилену і альфа-олефінів, наприклад 1-октену, такі як співполімери, доступні під торговою назвою ЕМОСАСЕФ. У деяких варіантах здійснення, наприклад, коли матеріал являє собою перетворений у волокнисту масу папір з багатошаровим покриттям, матеріал ущільнюють без додавання спеціального полімеру з низькою температурою переходу в склоподібний стан.

У конкретному варіанті здійснення зв'язуюча речовина являє собою лігнін, наприклад природний або синтетично модифікований лігнін.

Придатна кількість зв'язуючої речовини, що додається до матеріалу, обчислена з розрахунку на масу сухої речовини, складає, наприклад, від приблизно 0,01 95 до приблизно 50 95, наприклад 0,03, 0,05,0,1, 0,25, 0,5, 1,0, 5, 10 95 або більше, наприклад 25 95, з розрахунку на загальну масу ущільненого матеріалу. Зв'язуючу речовину можна додавати до матеріалу як нерозбавлену чисту рідину, як рідину, в якій розчинена зв'язуюча речовина, як сухий порошок зв'язуючої речовини або як гранули зв'язуючої речовини.

Ущільнений волокнистий матеріал можна виготовляти в пресі для гранулювання.

Посилаючись на Фіг. 6, прес для гранулювання 300 має лійку 301 для утримання неущільненого матеріалу 310, який включає вуглеводовмісні матеріали, такі як целюлоза. Контейнер сполучений зі шнеком 312, який приводиться в рух двигуном із змінною швидкістю 314, так щоб неущільнений матеріал міг транспортуватися в пристрій для перемішування 320, в якому неущільнений матеріал перемішується лопатями 322, які обертаються за допомогою двигуна

Зо 330 пристрою для перемішування. Інші інгредієнти, наприклад будь-які добавки і/або наповнювачі, описані в даному документі, можна додавати через вхідний канал 332. Якщо бажано, під час знаходження волокнистого матеріалу в пристрої для перемішування можна додавати нагрівання. Після перемішування матеріал виводиться з пристрою для перемішування через рукав 340 до іншого шнека 342. Рукав, контрольований привідний механізмом 344,

З5 дозволяє безперешкодне проходження матеріалу з пристрою для перемішування до шнека.

Шнек обертається під дією двигуна 346 і контролює подачу волокнистого матеріалу у вузол матриці з роликами 350. Конкретно, матеріал подається в порожнисту циліндричну матрицю 352, яка обертається навколо горизонтальної осі і яка має радіальні отвори 250. Матриця 352 обертається навколо осі під дією двигуна 360, який включає прилад для вимірювання потужності, що вказує загальну енергію, споживану двигуном. Ущільнений матеріал 370, наприклад, в формі гранул, падає з жолоба 372 і збирається і переробляється, наприклад, опроміненням.

Зручно, щоб після ущільнення матеріал мав форму гранул або стружки, що приймають різну форму. Потім гранули можна опромінювати. У деяких варіантах здійснення гранули або стружка мають циліндричну форму, наприклад, маючи максимальний поперечний розміром, наприклад, 1 мм або більше, наприклад 2, 3, 5, 8, 10, 15 мм або більше, наприклад 25 мм. Інші зручні форми включають гранули або стружку, які мають пластинчату форму, наприклад, маючи товщину 1 мм або більше, наприклад 2, 3, 5, 8, 10 мм або більше, наприклад 25 мм; ширину, наприклад, 5 мм або більше, наприклад 10, 15, 25, 30 мм або більше, наприклад 50 мм; і

БО довжину 5 мм або більше, наприклад 10, 15, 25, 30 мм або більше, наприклад 50 мм.

Далі, посилаючись на Фіг. 7А-70, гранули можна виготовляти так, щоб вони мали всередині порожнину. Як показано, порожнина може бути розташована, головним чином, на одній лінії з центром гранули (Фіг. 7В) або вона може бути зміщена від центра гранули (Фіг. 7С).

Виготовлення гранули, порожнистої всередині, може підвищити швидкість розчинення в рідині після опромінення.

Далі, посилаючись на Фіг. 70, гранула може мати, наприклад, поперечну форму, яка є багатодольною, наприклад тридольною, як показано, або чотиридольною, п'ятидольною, шестидольною або десятидольною. Виготовлення гранул з такою поперечною формою також може підвищити швидкість розчинення в розчині після опромінення.

Альтернативно ущільнений матеріал може мати будь-яку іншу бажану форму, наприклад ущільнений матеріал може мати форму пластини, циліндра або брикету.

Приклади ущільнення

У одному прикладі як сировину можна використовувати картонні коробки для соку об'ємом півгалона (1,9 л), виготовлені з білого крафт-картону, що має об'ємну густину 20 фунт/фут? (0,32 г/смУ). Картон можна складати до плоского стану, а потім подавати в пристрій для подрібнення для одержання схожого на конфеті матеріалу, що має ширину від 0,1 дюйма (0,25) до 0,5 дюйма (1,27 см), довжину від 0,25 дюйма (0,63 см) до 1 дюйма (2,54 см) і товщину, еквівалентну товщині вихідного матеріалу (приблизно 0,075 дюйма (0,19 см)). Схожий на конфеті матеріал можна подавати в різальний пристрій з обертовим ножем, який дробить схожі на конфеті фрагменти, розриваючи фрагменти і вивільняючи волокнистий матеріал.

У деяких випадках декілька систем пристрій для подрібнення-пристрій для дроблення можуть бути розташовані з послідовною продукцією. У одному варіанті здійснення дві системи пристрій для подрібнення-пристрій для дроблення можуть бути розташовані послідовно, де продукт першого пристрою для дроблення подається як вхідний матеріал у другий пристрій для подрібнення. У іншому варіанті здійснення три системи пристрій для подрібнення-пристрій для дроблення можуть бути розташовані послідовно, де продукт першого пристрою для дроблення подається як вхідний матеріал у другий пристрій для подрібнення і продукт другого пристрою для дроблення подається як вхідний матеріал в третій пристрій для подрібнення. Очікується, що декілька проходжень через системи пристрій для подрібнення-пристрій для дроблення можуть зменшити розмір частинок і збільшити загальну площу поверхні в потоці вихідних матеріалів.

У іншому прикладі волокнистий матеріал, одержаний подрібненням і дробленням картонних коробок для соку, можна обробляти для збільшення його об'ємної густини. У деяких випадках, волокнистий матеріал можна оббризкувати водою або розбавленим маточним розчином

РОІГМОХ'"М УуУБЕ М10 (поліоксіетилен), приготованим у воді. Потім змочений волокнистий матеріал можна переробляти в пресі для гранулювання, діючому при кімнатній температурі.

Прес для гранулювання може збільшувати об'ємну густину потоку вихідного матеріалу більше ніж на один порядок.

Коо) ОБРОБКА

Попередньо оброблену біомасу можна обробляти для застосування в основних процесах продукції, наприклад, шляхом зменшення середньої молекулярної маси, кристалічності і/або підвищення площі поверхні і/або пористості біомаси. У деяких варіантах здійснення біомасу можна обробляти для зниження неподатливості біомаси. Процеси обробки можуть включати щонайменше один (наприклад, один, два, три, чотири або п'ять) з опромінення, обробки ультразвуком, окислення, піролізу і парового вибуху.

Неподатливість являє собою термін, використовуваний в даній галузі, як використовують в даному описі, який в широкому значенні стосується протидії матеріалу біомаси доступу деградуючих полісахариди агентів (наприклад, мікроорганізмів і/або ферментів (наприклад, мікробних ферментів)) до полісахаридів, що містяться в біомасі (див., наприклад, Ніттеї еї аї.,

Маїйопа! Непежабіє Епегду І арогаюгу (МАЕГ) ТесНпіса! Нерої МАЕС/ТР-510-37902, А!йдиві, 2005 і Майопа! Кепежаріє Епегду Гарогаїгу (МКЕ!) Тесппіса! Керогі МКЕЇ/ВК-510-40742, Магси, 2007). Наприклад, доступність полісахаридів (наприклад, целюлози і геміцелюлози) в першому матеріалі біомаси з першим рівнем неподатливості є більш низькою, ніж доступність полісахаридів (наприклад, целюлози і геміцелюлози) в тому ж лігноцелюлозному матеріалі після обробки для зниження рівня неподатливості матеріалу. Іншими словами, рівень полісахаридів, доступних деградуючим полісахариди агентам, є більш високим після обробки для зменшення неподатливості.

Оцінка рівнів неподатливості лігноцелюлозної біомаси

Рівень неподатливості лігноцелюлозного матеріалу можна оцінювати з використанням ряду відомих в даній галузі способів. Приклади таких способів включають, але не обмежуються ними, способи характеризації поверхні, ферментативні способи і функціональні способи.

Ілюстративні способи характеризації поверхні, які можна використовувати для оцінки рівня неподатливості лігноцелюлозних матеріалів, відомі в даній галузі (для огляду див. Ніттеї еї аї.,

Маїйопа! Непежабіє Епегду І арогаїгу (МАЕЇГ) Теснпіса! Герої МАЕК/ТР-510-37902, А!йдиві, 2005 і Оіпд еї аї, Місгозсору апа Місгоапаїузі5, 14:1494-1495, 2004). Наприклад, рівень неподатливості лігноцелюлозних матеріалів можна оцінювати з використанням мікроскопічних іабо спектроскопічних способів аналізу поверхні (наприклад, з використанням одного або декількох способів аналізу поверхні, описаних нижче) для ідентифікації, оцінки і/або кількісного бо визначення змін (наприклад, структурних змін) в лігноцелюлозних матеріалах, які вказують на зниження неподатливості матеріалу. Ілюстративні зміни, які можна використовувати як ознаки зниження неподатливості лігноцелюлозних матеріалів, включають зовнішній вигляд ямок або пор, і/або поверхні розгорнутих мікрофібрил. Див., наприклад, Нітитеї еї аї!., Майопа! Кепежаріє

Епегау Іарогаїту (МАЕ!) Тесппісаї Вероїй МАЄ /ТР-510-37902, А!йдиві, 2005 і Оіпд еї аї.,

Містозсору апа Містоапа|цувів, 14:1494-1495, 2004, де описані наступні способи: (1) Скануючу електронну мікроскопію (ЗЕМ) можна використовувати для візуалізації морфології поверхні біологічних і небіологічних матеріалів в широкому діапазоні збільшень (збільшення до 20000Х) і з високою глибиною поля (див., наприклад, соте? еї а!., ВібтесппоЇоду

Тог Віоїшеї!5, 1, Осіорег 23, 2008; 5імап еї а!., Аррі. Місгобріо!. Віотесппо!., 72:346-352, 2006). Як правило, біологічні зразки, такі як зразки лігноцелюлозної біомаси, перед аналізом покривають тонким шаром електроннощільного матеріалу, такого як вуглець або атомізоване золото.

Наприклад, зразки можна поміщати в муфти 5ЕМ і покривати золотом/паладієм. Потім ці поміщені зразки можна спостерігати з використанням відомих способів і пристроїв, наприклад

УЕОГ ОМ 69401 М БЕМ (Чеої Па., ТоКуо, щдарап), при прискорюючому напруженні 5 кВ. (2) Пізніше були розроблені способи для аналізу зразків, що містять природну вологу - спосіб, названий ЗЕМ в режимі природного середовища (ЕБЕМ), наприклад, з використанням

Оцапіа ГЕС 400 ЕБЕМ (РЕ! Сотрапу). Застосування Е5ЕМ в аналізі клітин дріжджів описане

Веп еї аї., Іпмевіїдайоп ої Ше тогрпоіоду, міарійу апа теспапіса! ргорепіє5з ої уєаві сеїЇв іп епмігоптепіаї! 5ЕМ, 5саппіпо, рибіїєпей опіїпе А!йдиві 5, 2008). Такі способи в режимі природного середовища можна використовувати для аналізу лігноцелюлозної біомаси, що містить вологу, без застосування електроннощільних покриттів. (3) Також можна використовувати атомно-силову мікроскопію (АЕМ), наприклад, з використанням ОІ-Меесо МийіМоде РісоБогсе 5узіет (див., наприклад, Зйцед еї аї., Кем. 5061.

Іпзігит., 79:103701, 2008). АЕМ ефективно дозволяє аналізувати топографію поверхні при дуже високому збільшенні, одночасно також дозволяючи аналіз сил притягання і відштовхування між вершиною скануючого зонда і поверхнею зразка, таким чином, забезпечуючи зображення висоти і фазове зображення. АЕМ в зростаючій мірі використовують для аналізу біологічних зразків внаслідок її високого атомного рівня розрізнення і її простоти застосування (зразки не вимагають тривалої підготовки). Крім того, АЕМ можна використовувати для спостереження за

Зо сухими і гідратованими поверхнями безпосередньо з використанням простукувального зонда. (4) Трансмісійна електронна мікроскопія (ТЕМ), наприклад, з використанням ЕЕЇ Теспаї Е20, дозволяє визначення внутрішніх структур біологічних і небіологічних матеріалів аж до збільшення щонайменше 350000Х. Як правило, визначення внутрішніх структур може бути полегшене з використанням тіньових способів зображення або забарвлення висококонтрастними сполуками. Також можна проводити композиційний аналіз матеріалів шляхом моніторингу вторинних рентгенівських променів, що утворюються при взаємодії електрон-зразок, з використанням енергодисперсного рентгенівського мікроаналізу. Способи на основі ТЕМ для аналізу рівня неподатливості лігноцелюлозного матеріалу описані в даній галузі (див., наприклад, Кпоадвз еї а!., Сап. 9. Місгобіої, 41:592-600, 1995). (5) Оптична мікроскопія ближнього поля (МЕЗОМ) з використанням, наприклад, ОІ-Айгога-3

МОМ (Мікоп), дозволяє спостереження поверхонь за допомогою світлового мікроскопа з довгою глибиною поля, який адаптований для проведення вторинного спектрофотометричного аналізу, такого як ШМЛ/ЛЗ, флуоресцентний аналіз і аналіз за допомогою лазера Рамана. У деяких варіантах здійснення МЕБОМ можна проводити з використанням інвертаційного мікроскопа ОІутри5 1 х 71, обладнаного камерою ССО з високим розрізненням ОР7О, для проведення мікроскопії окремих молекул. (6) Конфокальну мікроскопію (СЕМ) і конфокальну скануючу лазерну мікроскопію (СІ М) (див., наприклад, Майопа! Кепемжаріє Епегду Гарогаїгу (МКЕМ) Тесппіса! Керопгї МКЕС/ВК-510- 40742, Магсп, 2007) можна використовувати для одержання оптичних зрізів, які можна використовувати для побудови тривимірного зображення поверхні і внутрішніх структур. Як правило, СЕМ і С5БІМ проводять в поєднанні зі способами мічення, наприклад, флуоресцентними барвниками (див., наприклад, боїе еї аї., Місгор. Есої., Рибіїєпей опіїпе оп

Мометрег 4, 2008).

У деяких варіантах здійснення рівень неподатливості лігноцелюлозного матеріалу можна оцінювати з використанням одного або декількох способів, відомих в даній галузі, наприклад способів, описаних в цьому документі. Потім той же зразок або його частину можна оцінювати після обробки для виявлення зміни (наприклад, структурної зміни) неподатливості. У деяких варіантах здійснення поява або спостереження ямок або пор, і/або поверхневе розгортання мікрофібрил в першому лігноцелюлозному матеріалі з першим рівнем неподатливості або на ньому є меншим, ніж поява або спостереження ямок або пор, і/або розгортання поверхні мікрофібрил в зразку після обробки для зменшення рівня неподатливості матеріалу.

Альтернативно або додатково, зміну (наприклад, зниження) рівня неподатливості лігноцелюлозного матеріалу можна аналізувати з використанням ферментативних способів.

Наприклад, лігноцелюлозний матеріал можна інкубувати в присутності однієї або декількох целюлаз, наприклад, до або після обробки з використанням способів, описаних в цьому документі. У деяких варіантах здійснення збільшення руйнування целюлози целюлазою вказує на зміну рівня неподатливості матеріалу, наприклад зниження неподатливості матеріалу. У деяких варіантах здійснення підвищення руйнування целюлози целюлазою приводить до збільшення кількості моносахаридів і/або дисахаридів в зразку.

У деяких варіантах здійснення кількість (наприклад, концентрація) моносахаридів і/або дисахаридів внаслідок активності ферменту (наприклад, целюлази) в зразку, що містить перший лігноцелюлозний матеріал з першим рівнем неподатливості, є більш низьким, ніж кількість (наприклад, концентрація) моносахаридів і/або дисахаридів внаслідок активності ферменту (наприклад, целюлази) в тому ж зразку після обробки для зниження рівня неподатливості матеріалу.

Альтернативно або додатково, зміну (наприклад, зниження) рівня неподатливості лігноцелюлозного матеріалу можна аналізувати з використанням функціональних способів.

Наприклад, лігноцелюлозний матеріал можна культивувати в присутності ферментуючого цукри мікроорганізму, наприклад, з використанням способів культивування, описаних в даному документі, до і після обробки з використанням способів, описаних в цьому документі. У деяких варіантах здійснення підвищення рівня одного або декількох продуктів, продукованих мікроорганізмом, вказує на зміну рівня неподатливості матеріалу, наприклад на зниження неподатливості матеріалу.

У деяких варіантах здійснення швидкість росту мікроорганізму і/або продукування продукту мікроорганізмом в зразку, що містить перший лігноцелюлозний матеріал з першим рівнем неподатливості, є більш низькою, ніж швидкість росту мікроорганізму і/або утворення продукту мікроорганізмом в тому ж зразку після зниження рівня неподатливості матеріалу.

У деяких варіантах здійснення зміну рівня неподатливості матеріалу можна виражати як (1)

Зо співвідношення (наприклад, показник рівня неподатливості матеріалу до обробки відносно рівня неподатливості матеріалу після обробки); (2) процентну зміну (наприклад, зниження) рівня неподатливості матеріалу; (3) процентну зміну (наприклад, зниження) рівня полісахариду, доступного деградуючому полісахарид агенту (наприклад, ферменту) після обробки, в порівнянні з рівнем до обробки, на одиницю маси вихідного матеріалу біомаси; або (4) процентну зміну (наприклад, підвищення) розчинності матеріалу в конкретному розчиннику.

У деяких випадках другий матеріал містить целюлозу, яка має кристалічність (Сг), яка є більш низькою, ніж кристалічність (Сі) целюлози першого матеріалу. Наприклад, (Сг) може бути більш низькою ніж (Сі) більше ніж приблизно на 10 95, наприклад 15, 20, 25, 30, 35, 40 95 або навіть більше ніж приблизно на 50 95.

У деяких варіантах здійснення вихідний індекс кристалічності (перед опроміненням) складає від приблизно 40 95 до приблизно 87,5 95, наприклад від приблизно 50 95 до приблизно 75 95 або від приблизно 60 95 до приблизно 70 905, і індекс кристалічності після опромінення складає від приблизно 10 95 до приблизно 50 95, наприклад від приблизно 15 95 до приблизно 45 95 або від приблизно 20 956 до приблизно 40 95. Однак, в деяких варіантах здійснення, наприклад після екстенсивного опромінення, індекс кристалічності може складати менше ніж 5 95. У деяких варіантах здійснення матеріал після опромінення є по суті аморфним.

У деяких варіантах здійснення вихідна середньочислова молекулярна маса (перед опроміненням) складає від приблизно 200000 до приблизно 3200000, наприклад від приблизно 250000 до приблизно 1000000 або від приблизно 250000 до приблизно 700000, і середньочислова молекулярна маса після опромінення складає від приблизно 50000 до приблизно 200000, наприклад від приблизно 60000 до приблизно 150000 або від приблизно 70000 до приблизно 125000. Однак, в деяких варіантах здійснення, наприклад після екстенсивного опромінення, середньочислова молекулярна маса може складати менше ніж приблизно 10000 або навіть менше ніж приблизно 5000.

У деяких варіантах здійснення другий матеріал може мати рівень окислення (702), що перевищує рівень окислення (7101) першого матеріалу. Більш високий рівень окислення матеріалу може сприяти його здатності до диспергування, набухання і/або розчинення, далі посилюючи схильність матеріалів до хімічного, ферментативного або біологічного впливу. У деяких варіантах здійснення для підвищення рівня окислення другого матеріалу відносно бо першого матеріалу, опромінення проводять в окислювальній атмосфері, наприклад в атмосфері повітря або кисню, одержуючи другий матеріал, який є більш окисленим, ніж перший матеріал.

Наприклад, другий матеріал може мати більшу кількість гідроксильних груп, альдегідних груп, груп кетонів, груп складних ефірів або груп карбонових кислот, які можуть підвищувати його гідрофільність.

Комбінована обробка

У деяких варіантах здійснення біомасу можна обробляти з використанням щонайменше одного (наприклад, двох, трьох, чотирьох або п'яти) зі способів обробки, описаних в даному документі, таких як два або більше з радіаційного опромінення, обробки ультразвуком, окислення, піролізу і парового вибуху, або з попередньою, проміжною або подальшою підготовкою біомаси, як описано в даному документі, або без неї. Способи обробки можна застосовувати до біомаси, наприклад целюлозного і/або лігноцелюлозного матеріалу, в будь- якому порядку, багато разів (наприклад, два або більше застосувань способу обробки) або одночасно. У інших варіантах здійснення матеріали, які включають вуглевод, підготовляють застосуванням трьох, чотирьох або більше будь-яких зі способів, описаних в даному документі (в будь-якому порядку або одночасно). Наприклад, вуглевод можна одержувати, застосовуючи до целюлозного і/або лігноцелюлозного матеріалу радіаційне опромінення, обробку ультразвуком, окислення, піроліз і, необов'язково, паровий вибух (в будь-якому порядку або одночасно). Потім одержаний вуглеводовмісний матеріал можна конвертувати за допомогою одного або декількох мікроорганізмів, таких як бактерії (наприклад, грампозитивні бактерії, грамнегативні бактерії і екстремофіли), дріжджі або суміші дріжджів і бактерій, в ряд бажаних продуктів, як описано в даному документі. Комплексні способи можуть забезпечити матеріали, які можуть більш легко утилізуватися різними мікроорганізмами внаслідок їх більш низької молекулярної маси, більш низької кристалічності і/або підвищеної розчинності. Комплексні способи можуть забезпечити синергію і можуть знизити загальні необхідні витрати енергії, в порівнянні з будь-яким окремим способом.

Наприклад, в деяких варіантах здійснення може бути надана сировина біомаси, яка включає вуглевод, що продукований способом, який включає опромінення і обробку ультразвуком (в будь-якому порядку або одночасно) матеріалу біомаси, способом, який включає опромінення і окислення (в будь-якому порядку або одночасно) матеріалу біомаси, способом, який включає

Зо опромінення і піроліз (в будь-якому порядку або одночасно) матеріалу біомаси, способом обробки, який включає опромінення і піроліз (в будь-якому порядку або одночасно) матеріалу біомаси, або способом, який включає опромінення і паровий вибух (в будь-якому порядку або одночасно) матеріалу біомаси. Потім надану сировину біомаси можна вводити в контакт з мікроорганізмом, здатним конвертувати щонайменше частину, наприклад щонайменше приблизно 1 мас. 95, біомаси в продукт.

У деяких варіантах здійснення спосіб не включає гідроліз біомаси, наприклад, кислотою, основою і/або ферментом, наприклад мінеральною кислотою, такою як хлористоводнева або сірчана кислота.

Якщо бажано, частина біомаси може включати гідролізований матеріал, або біомаса може не включати його. Наприклад, в деяких варіантах здійснення щонайменше приблизно сімдесят процентів по масі біомаси являє собою негідролізований матеріал, наприклад щонайменше 95 мас. 96 сировини являє собою негідролізований матеріал. У деяких варіантах здійснення по суті вся біомаса являє собою негідролізований матеріал. У деяких варіантах здійснення 100 95 біомаси являє собою негідролізований матеріал.

Будь-яка сировина або будь-який реактор або ферментер, завантажений сировиною, може включати буфер, такий як бікарбонат натрію, хлорид амонію або Тгі5; електроліт, такий як хлорид калію, хлорид натрію або хлорид кальцію; фактор росту, такий як біотин, і/або пару основ, таких як урацил або його еквівалент; поверхнево-активну речовину, таку як Туеепо або поліетиленгліколь; мінерал, такий як кальцій, хром, мідь, йод, залізо, селен або цинк; або хелатуючий агент, такий як етилендіамін, етилендіамінтетраоцтова кислота (ЕДТО) (або її форма солі, наприклад ЕДТО натрію або калію) або димеркапрол.

Коли використовують радіаційне опромінення, його можна застосовувати до будь-якого зразка, який є сухим або вологим, або навіть диспергованим в рідині, такій як вода. Наприклад, опромінення можна проводити на матеріалі біомаси, в якому менше ніж приблизно 25 маб. 95 матеріалу біомаси має поверхню, змочену рідиною, такою як вода. У деяких варіантах здійснення опромінення проводять на матеріалі біомаси, в якому матеріал біомаси по суті не змочений рідиною, такою як вода.

У деяких варіантах здійснення будь-яку переробку, описану в даному документі, проводять на матеріалі біомаси, що залишається сухим в одержаному вигляді або після висушування бо матеріалу, наприклад з використанням нагрівання і/або зниженого тиску. Наприклад, в деяких варіантах здійснення матеріал біомаси має менше ніж приблизно п'ять процентів по масі утримуваної води, виміряної при 25 "С і при відносній вологості п'ятдесят процентів.

Якщо бажано, в будь-якому способі, описаному в даному документі, можна використовувати засіб, що викликає набухання, як визначено в даному описі. У деяких варіантах здійснення, коли целюлозний і/або лігноцелюлозний матеріал переробляють з використанням радіаційного опромінення, менше ніж приблизно 25 мас. 96 матеріалу біомаси знаходиться в набухлому стані, де набухлий стан характеризується як наявність об'єму, який більше ніж на 2,5 95 перевищує об'єм в ненабухлому стані, наприклад більше ніж на 5,0, 7,5, 10 або 15 95 перевищує об'єм в ненабухлому стані У деяких варіантах здійснення, коли до матеріалу біомаси застосовують радіаційне опромінення, матеріал біомаси по суті не знаходиться в набухлому стані.

У конкретних варіантах здійснення, коли використовують радіаційне опромінення, матеріал біомаси включає засіб, що викликає набухання, і набухлий матеріал біомаси одержує дозу менше ніж приблизно 10 Мрад.

Коли в будь-якому способі використовують радіаційне опромінення, його можна застосовувати при одночасному впливі на біомасу повітря, збагаченого киснем повітря або навіть кисню, або в атмосфері інертного газу, такого як азот, аргон або гелій. Коли є бажаним максимальне окислення, використовують окислювальне середовище, таке як повітря або кисень.

Коли використовують радіаційне опромінення, його можна застосовувати до біомаси, такої як целюлозний і/або лігноцелюлозний матеріал, під тиском більше ніж приблизно 2,5 атмосфери (253 кПа), наприклад більше ніж 5 (506 кПа), 10 (1012 кПа), 15 (1518 кПа), 20 (2036 кПа) або навіть більше ніж приблизно 50 атмосфер (5060 кПа). Опромінення може підвищувати розчинність, здатність до набухання або здатність до диспергування біомаси в розчиннику.

У конкретних варіантах здійснення спосіб включає опромінення і обробку ультразвуком, і опромінення передує обробці ультразвуком. У інших конкретних варіантах здійснення обробка ультразвуком передує опроміненню, або опромінення і обробку ультразвуком проводять по суті одночасно.

У деяких варіантах здійснення спосіб включає опромінення і обробку ультразвуком (в будь-

Зо якому порядку або одночасно) і, крім того, включає окислення, піроліз або паровий вибух.

Коли спосіб включає радіаційне опромінення, опромінення можна проводити з використанням іонізуючої радіації, такої як гамма-промені, пучок електронів або ультрафіолетове С-випромінювання, що має довжину хвилі від приблизно 100 нм до приблизно 280 нм, пучок частинок, такий як пучок електронів, повільні нейтрони або альфа-частинки. У деяких варіантах здійснення опромінення включає два або більше джерел випромінювання, такі як гамма-промені і пучок електронів, які можна застосовувати в будь-якому порядку або одночасно.

У конкретних варіантах здійснення обробку ультразвуком можна проводити з частотою від приблизно 15 кГц до приблизно 25 кГц, наприклад від приблизно 18 до 22 кГц, з використанням рупора потужністю 1 кВт або більше, наприклад рупора потужністю 2, 3, 4, 5 кВт або навіть 10 кВт.

У деяких варіантах здійснення біомаса має першу середньочислову молекулярну масу, і одержаний вуглевод включає другу целюлозу, що має другу середньочислову молекулярну масу, більш низьку, ніж перша середньочислова молекулярна маса. Наприклад, друга середньочислова молекулярна маса є більш низькою, ніж перша середньочислова молекулярна маса більше ніж приблизно на двадцять п'ять процентів, наприклад зниження становить 2х, Зх,

Бх, 7х, 10х, 25х або навіть 100х.

У деяких варіантах здійснення перша целюлоза має першу кристалічність, а друга целюлоза має другу кристалічність, більш низьку ніж перша кристалічність, наприклад більше ніж приблизно на два, три, п'ять, десять, п'ятнадцять або двадцять п'ять процентів більш низьку кристалічність.

У деяких варіантах здійснення перша целюлоза має перший рівень окислення, а друга целюлоза має другий рівень окислення, більш високий ніж перший рівень окислення, наприклад більш високий на два, три, чотири, п'ять, десять або навіть двадцять п'ять процентів.

У деяких варіантах здійснення перша біомаса має перший рівень неподатливості, і кінцева біомаса має другий рівень неподатливості, більш низький, ніж перший рівень.

Обробка радіаційним випромінюванням

Для переробки біомаси з широкої множини різних джерел можна використовувати одну або декілька послідовностей переробки з метою екстракції з сировини корисних речовин і з метою бо одержання часткове деградованого органічного матеріалу, який виконує функцію вхідного потоку при подальших стадіях і/або послідовностях переробки. Опромінення може знижувати неподатливість, молекулярну масу і/або кристалічність сировини.

У деяких варіантах здійснення для опромінення матеріалів використовують енергію, накопичену в матеріалі, яка вивільняє електрон з його атомної орбіталі. Радіаційне опромінення можна здійснювати за допомогою 1) важких заряджених частинок, таких як альфа-частинки або протони, 2) електронів, утворених, наприклад, при бета-розпаді або в прискорювачах електронних пучків, або 3) електромагнітного радіаційного випромінювання, наприклад гамма- променів, рентгенівських променів або ультрафіолетових променів. У одному підході, для опромінення сировини можна використовувати радіаційне випромінювання, що генерується радіоактивними речовинами. У деяких варіантах здійснення можна використовувати будь-яку комбінацію з (1)-(3) в будь-якому порядку або одночасно. У іншому підході, для опромінення сировини можна використовувати електромагнітне випромінювання (наприклад, генероване з використанням джерел електронних пучків). Застосовувані дози залежать від бажаного ефекту і конкретної сировини. Наприклад, високі дози радіаційного опромінення можуть руйнувати хімічні зв'язки в компонентах сировини, а низькі дози радіаційного опромінення можуть підвищити утворення хімічних зв'язків (наприклад, поперечне зшивання) в компонентах сировини. У деяких випадках, коли є бажаним розділення ланцюгів і/або є бажаною функціоналізація ланцюгів полімерів, можна використовувати частинки важче електронів, такі як протони, група ядер гелію, іони аргону, іони кремнію, іони неону, іони вуглецю, іони фосфору, іони кисню або іони азоту. Коли є бажаним розділення ланцюгів з розмиканням циклу, для посиленого розмикання циклу можна використовувати позитивно заряджені частинки внаслідок їх властивостей кислот Льюїса.

Посилаючись на Фіг. 8, в одному способі перший матеріал 2, який являє собою або включає целюлозу, що має першу середньочислову молекулярну масу ("Ммі), опромінюють, наприклад обробкою іонізуючим випромінюванням (наприклад, у формі гамма-випромінювання, рентгенівського випромінювання, ультрафіолетового (УФ) світла від 100 до 280 нм, пучка електронів або інших заряджених частинок) з одержанням другого матеріалу 3, який включає целюлозу, що має другу середньочислову молекулярну масу ("Ммг) нижче ніж перша середньочислова молекулярна маса. Другий матеріал (або перший і другий матеріал) можна

Зо змішувати з мікроорганізмом (наприклад, бактерією або дріжджами), який може утилізувати другий і/або перший матеріал, продукуючи продукт 5.

Оскільки другий матеріал З має целюлозу, що має знижену неподатливість, молекулярну масу відносно першого матеріалу, і, в деяких випадках, знижену кристалічність, другий матеріал, як правило, є більш дисперговним, набухаючим і/або розчинним в розчині, що містить мікроорганізм. Ці властивості роблять другий матеріал 3 більш схильним до хімічного, ферментативного і/або біологічного впливу (наприклад, мікроорганізму) відносно першого матеріалу 2, що може значною мірою підвищити швидкість продукції і/або рівень продукції бажаного продукту, наприклад етанолу. Радіаційне опромінення також може стерилізувати матеріали.

У деяких варіантах здійснення друга середньочислова молекулярна маса ("Миг) є більш низькою, ніж перша середньочислова молекулярна маса ("Ммі) більше ніж приблизно на 10 95, наприклад 15, 20, 25, 30, 35, 40, 50, 60 95 або навіть більше ніж приблизно на 75 95.

Іонізуюче випромінювання

Кожна форма радіаційного випромінювання іонізує біомасу через конкретні взаємодії, що визначаються енергією радіаційного випромінювання. Важкі заряджені частинки в основному іонізують речовину через кулонівське розсіяння; більше того, ці взаємодії генерують енергетичні електрони, які можуть далі іонізувати речовину. Альфа-частинки ідентичні ядру атома гелію і утворюються шляхом альфа-розпаду різних радіоактивних ядер, таких як ізотопи вісмуту, полонію, астату, радону, францію, радію, декількох актиноїдів, таких як актиній, торій, уран, нептуній, кюрій, каліфорній, америцій і плутоній.

Коли використовують частинки, вони можуть бути нейтральними (незарядженими), позитивно зарядженими або негативно зарядженими. Коли вони є зарядженими, заряджені частинки можуть нести позитивний або негативний заряд, або декілька зарядів, наприклад один, два, три або навіть чотири або більше зарядів. У випадках, коли є бажаним розділення ланцюгів, можуть бути бажаними позитивно заряджені частинки, частково, внаслідок їх кислотного характеру. Коли використовують частинки, частинки можуть мати масу спочиваючого електрона або більшу масу, наприклад в 500, 1000, 1500 або 2000 або більше разів перевищуючу масу спочиваючого електрона. Наприклад, частинки можуть мати масу від приблизно 1 атомної одиниці до приблизно 150 атомних одиниць, наприклад від приблизно 1 60 атомної одиниці до приблизно 50 атомних одиниць або від приблизно 1 до приблизно 25,

наприклад 1, 2, 3, 4, 5, 10, 12 або 15 атомних одиниць. Прискорювачі, використовувані для прискорення частинок, можуть бути ЮС-електростатичними, ЮС-електродинамічними, ЕЕ- лінійними, лінійними з магнітною індукцією або безперервними. Наприклад, циклотронні прискорювачі доступні від ІВА, Бельгія, такі як система Кподоїгопбт), а прискорювачі ОС-типу доступні від КОЇ, на даний час ІВА Іпдизігіа!, такі як ОупатйігопФ). Іони і прискорювачі іонів розглянуті в Іпігодисіогу Мисієаг Рпузіс5, Кеппеїй 5. Кгапе, допп Уміеу 4 5опв, Іпс. (1988), Кт

РгеїІес, РІЛІКА В 6 (1997) 4, 177-206, Спи, ММШат Т., "Омегміемжм ої СПоРеоп Веат ТНегару",

Соіштрив-Опіо, ІСВО-ІАЕА Мееііпо, 18-20 Магсн 2006, мага, У. еї а!., "АПегпайіпд-Рпазе-Росивзей 1Н-ОТІ. ог Неаму-Іоп Медіса! АссеїІегайюг5", Ргосеедіпд5 ої ЕРАС 2006, Едіпригдй, Зсойапа, і

Ї ейпег, С.М. еї аї., "ав ої Те Зирегсопдисіїпд ЕСВ Іоп боцгсе Мепив", Ргосеєдіпд5 ої ЕРАС 2000, Міеппа, Ає!йвіпа. Як правило, генератори містяться в сховищі, наприклад зі свинцю або бетону.

Електрони взаємодіють шляхом кулонівського розсіювання і гальмування радіаційного випромінювання, що викликається змінами швидкості електронів. Електрони можуть генеруватися радіоактивними ядрами, які піддаються бета-розпаду, такими як ізотопи йоду, цезію, технецію і іридію. Альтернативно як джерело електронів можна використовувати електронну гармату з використанням термоіонної емісії.

Електромагнітне радіаційне випромінювання впливає через три процеси: фотоелектричне поглинання, комптонівське розсіяння і утворення пар. Переважаючий вплив визначається енергією падаючого радіаційного випромінювання і атомного числа матеріалу. Сума взаємодій, що приводять до поглинання радіаційного випромінювання в целюлозному матеріалі, може бути виражена за допомогою масового коефіцієнта поглинання (див. "Іопілайоп Кадіайоп' в

РСТ/О52007/022719).

Електромагнітне випромінювання поділяють на гамма-промені, рентгенівські промені, ультрафіолетові промені, інфрачервоні промені, мікрохвилі або радіохвилі, залежно від довжини хвилі.

Наприклад, для опромінення матеріалів можна використовувати гамма-випромінювання.

Посилаючись на фіг. 9 ї 10 (збільшений вигляд області К), гамма-випромінювач 10 включає джерела гамма-випромінювання 408, наприклад таблетки Со, робочий стіл 14 для утримання матеріалів, що підлягають опроміненню, і накопичувач 16, наприклад, виготовлений з множини залізних пластин, які всі знаходяться в камері з бетонним захистом (сховище) 20, яка включає вхід у вигляді лабіринту 22 позаду освинцьованих дверей 26. Накопичувач 16 включає множину каналів 30, наприклад шістнадцять або більше каналів, що дозволяють джерелам гамма- випромінювання проходити на своєму шляху через накопичувач поблизу робочого стола.

У процесі роботи зразок, що підлягає опроміненню, поміщають на робочий стіл.

Опромінювач адаптований для того, щоб доставляти бажаний рівень дози і щоб з експериментальним блоком 31 було сполучено керуюче обладнання. Потім оператор покидає захисну камеру, проходячи через вхід у вигляді лабіринту і через освинцьовані двері. Оператор займає контрольну панель 32, інструктуючи комп'ютер 33 до приведення джерел радіаційного випромінювання 12 в робоче положення з використанням циліндра 36, приєднаного до гідравлічного насоса 40.

Гамма-випромінювання має перевагу значної глибини проникнення в різні матеріали зразка.

Джерела гамма-променів включають радіоактивні ядра, такі як ізотопи кобальту, кальцію, технецію, хрому, галію, індію, йоду, заліза, криптону, самарію, селену, натрію, талію і ксенону.

Джерела рентгенівських променів включають зіткнення електронного пучка з металевими мішенями, такими як вольфрам або молібден, або сплави, або компактні джерела світла, такі як джерела світла, що комерційно виробляються Іупсеап. Джерела ультрафіолетового випромінювання включають дейтерієві або кадмієві лампи. Джерела інфрачервоного радіаційного випромінювання включають керамічні лампи з вікном з сапфіра, цинку або селенідів. Джерела мікрохвиль включають клістрони, джерела Зіеміп КЕ-типу або джерела атомних пучків, в яких використовується газоподібний водень, кисень або азот.

У способах, описаних в даному документі, можна використовувати різні інші пристрої для опромінення, включаючи польові іонізаційні джерела, електростатичні сепаратори іонів, польові іонізаційні генератори, джерела з термоіїонною емісією, джерела іонів з надвисокочастотним розрядом, рециркуляційні або статичні прискорювачі, динамічні лінійні прискорювачі, прискорювачі Ван-де-Граафіа і зігнені тандемні прискорювачі. Такі пристрої розкриті, наприклад, в попередній заявці США з серійним номером 61/073665, повний зміст якої включений в цей документ як посилання.

Електронні пучки

У деяких варіантах здійснення як джерело радіаційного випромінювання використовують пучок електронів. Пучок електронів має перевагу високих рівнів доз (наприклад, 1, 5 або навіть 10 Мрад за секунду), високої продуктивності, меншої захисної ізоляції і меншої кількості ізолюючого обладнання. Електрони також можуть бути більш ефективними відносно забезпечення розділення ланцюгів. Крім того, електрони, що мають енергію 4-10 МеВ, можуть мати глибину проникнення від 5 до 30 мм або більше, наприклад 40 мм.

Електронні пучки можна генерувати, наприклад, за допомогою електростатичних генераторів, каскадних генераторів, трансформаторних генераторів, низькоенергетичних прискорювачів зі скануючою системою, низькоенергетичних прискорювачів з лінійним катодом, лінійних прискорювачів і імпульсних прискорювачів. Електрони можуть бути придатні як джерело іонізуючого випромінювання, наприклад, для відносно тонких стосів матеріалів, наприклад менше ніж приблизно 0,5 дюйма (1,27 см), наприклад менше ніж 0,4 дюйма (1,02 см), 0,3 дюйма (0,76 см), 0,2 дюйма (0,51 см) або менше ніж 0,1 дюйма (0,25). У деяких варіантах здійснення енергія кожного електрона в електронному пучку складає від приблизно 0,3 МеВ до приблизно 2,0 МеВ (мегаелектронвольт), наприклад від приблизно 0,5 МеВ до приблизно 1,5

МеВ або від приблизно 0,7 МеВ до приблизно 1,25 МеВ.

На Фіг. 11 представлена принципова технологічна схема 3000, яка включає різні стадії в послідовності попередньої обробки сировини пучком електронів. На першій стадії 3010 суха сировина подається з джерела вихідного матеріалу. Як розглянуто вище, суха сировина з джерела вихідного матеріалу може бути попередньо перероблена перед доставкою до пристроїв для опромінення пучком електронів. Наприклад, якщо сировина одержана з рослинних джерел, певні частини рослинного матеріалу можуть бути видалені перед збиранням рослинного матеріалу і/або перед доставкою рослинного матеріалу за допомогою пристрою для транспортування сировини. Альтернативно або додатково, як відображено на необов'язковій стадії 3020, сировину біомаси можна піддавати механічній переробці (наприклад, для зменшення середньої довжини волокон в сировині) перед доставкою до пристроїв для опромінення пучком електронів.

На стадії 3030 суха сировина переміщається в пристрій для транспортування сировини (наприклад, на конвеєрну стрічку) і розподіляється по поперечній довжині пристрою для

Зо транспортування сировини приблизно рівномірно по об'єму. Це можна здійснювати, наприклад, вручну або шляхом індукції локалізованого вібраційного руху в деякій точці пристрою для транспортування сировини перед переробкою шляхом опромінення пучком електронів.

У деяких варіантах здійснення змішувальна система подає хімічний реагент 3045 в сировину в необов'язковому процесі 3040, в якому утворюється суспензія. Об'єднання води з переробленою сировиною в стадії змішування 3040 приводить до водної суспензії сировини, яку можна транспортувати, наприклад, через систему труб, а не з використанням, наприклад, конвеєрної стрічки.

Наступна стадія 3050 являє собою цикл, який охоплює вплив на сировину (в сухій формі або у формі суспензії) опромінення пучком електронів з одного або декількох (наприклад, М) пристроїв для опромінення пучком електронів. Суспензія сировини переміщається через кожний з М "потоків" електронних пучків на стадії 3052. Рух через потоки або між ними може відбуватися з постійною швидкістю, або під час проходження крізь кожний потік може бути пауза, з подальшим швидким переміщенням до наступного потоку. На стадії 3053 невелика частина суспензії сировини піддається впливу кожного потоку протягом деякого заданого часу впливу.

Пристрої для опромінення пучком електронів можуть бути комерційно придбані від (оп Веат

Арріїсайопв, І оимаїп-Іа-Меиме, Бельгія, або Тйап Согрогайоп, Дієго, СА. Типова енергія електронів може становити 1, 2, 4,5, 7,5 або 10 МеВ. Типова потужність пристрою для опромінення пучком електронів може становити 1, 5, 10,20, 50, 100, 250 або 500 кВт.

Ефективність деполімеризації суспензії сировини залежить від використовуваної енергії електронів і застосовуваної дози, в той час як час впливу залежить від потужності і дози. Типові дози можуть мати значення 1, 5, 10, 20, 50, 100 або 200 кГр.

При виборі оптимальних характеристик потужності пристрою для опромінення пучком електронів враховуються витрати на роботу, капітальні витрати, амортизаційні витрати і зона розміщення пристрою. При виборі оптимальних рівнів експозиційної дози опромінення пучком електронів враховуються витрата енергії і питання екології, безпеки і здоров'я (Е5Н). При виборі оптимальної енергії електронів враховують витрату енергії; в цьому випадку, більш низька енергія електронів може бути переважною з точки зору сприяння деполімеризації якої-небудь суспензії сировини (див., наприклад, Воиспаго, еї а!., Сеїміозе (2006) 13:601-610).

Для забезпечення більш ефективного процесу деполімеризації, може бути переважним проведення опромінення електронним пучком з подвійним проходженням. Наприклад, пристрій для транспортування сировини може направляти сировину (в сухій формі або у формі суспензії) вниз і в зворотному напрямку відносно його первинного напрямку транспортування. Системи з подвійним проходженням можуть забезпечити переробку більш густих суспензій сировини і можуть забезпечити більш однорідну деполімеризацію крізь товщину суспензії сировини.

Пристрій для опромінення пучком електронів може генерувати або фіксований промінь, або скануючий промінь. Переважним може бути скануючий промінь з великою довжиною розгортки сканування і високими швидкостями сканування, оскільки це може ефективно замінити велику ширину фіксованого променя. Крім того, доступна довжина розгортки 0,5, 1, 2 м або більше.

Один з придатних пристроїв описаний в прикладі 22.

Після транспортування частини суспензії сировини через М пристроїв для опромінення пучком електронів, в деяких варіантах здійснення може бути необхідним, як на стадії 3060, механічне розділення рідких і твердих компонентів суспензії сировини. У цих варіантах здійснення з рідкої частини суспензії сировини відфільтровуються залишкові тверді частинки і їх повертають на стадію приготування суспензії 3040. Потім тверда частина суспензії сировини переміщається на наступну стадію переробки 3070 за допомогою пристрою для транспортування сировини. У інших варіантах здійснення для подальшої переробки сировина підтримується у формі суспензії.

Пучок важких іонних частинок

Для опромінення вуглеводів або матеріалів, які включають вуглеводи, наприклад целюлозних матеріалів, лігноцелюлозних матеріалів, крохмальних матеріалів або сумішей будь-яких з цих і інших матеріалів, описаних в даному документі, можна використовувати частинки важче електронів. Наприклад, можна використовувати протони, групу ядер гелію, іони аргону, іони кремнію, іони неону, іони вуглецю, іони фосфору, іони кисню або іони азоту. У деяких варіантах здійснення частинки важче електронів можуть індукувати більш високі рівні розділення ланцюгів. У деяких випадках позитивно заряджені частинки можуть індукувати більш високі рівні розділення ланцюгів, ніж негативно заряджені частинки, внаслідок їх кислотності.

Більш важкі пучки можна генерувати, наприклад, з використанням лінійних прискорювачів

Зо або циклотронів. У деяких варіантах здійснення енергія кожної частинки в пучку складає від приблизно 1,0 МеВ/атомну одиницю до приблизно 6000 МеВ/атомну одиницю, наприклад від приблизно З МеВ/атомну одиницю до приблизно 4800 МеВ/атомну одиницю або від приблизно 10 МеВ/атомну одиницю до приблизно 1000 МеВ/атомну одиницю.

Електромагнітне випромінювання

У варіантах здійснення, в яких опромінення проводять за допомогою електромагнітного випромінювання, електромагнітне випромінювання може мати енергію на фотон (в електроновольтах), наприклад, більше 102 еВ, наприклад більше 105, 104, 105, 105 еВ або навіть більше 107 еВ. У деяких варіантах здійснення електромагнітне випромінювання має енергію на фотон від 107 до 107 еВ, наприклад від 107 до 105 еВ. Електромагнітне випромінювання може мати частоту, наприклад, більше 1016 Гц, більше 1077, 1018, 1019, 1029 Гц або навіть більше 102!

Гц. У деяких варіантах здійснення електромагнітне випромінювання має частоту від 108 до 1022

Гц, наприклад від 10"? до 107! Гц.

Дози

У деяких варіантах здійснення опромінення (з будь-яким джерелом радіаційного випромінювання або комбінацією джерел) проводять доти, поки матеріал не одержує дозу щонайменше 0,5 Мрад, наприклад щонайменше 1,0 Мрад, щонайменше 2,5 Мрад, щонайменше 5,0 Мрад або щонайменше 10,0 Мрад. У деяких варіантах здійснення опромінення проводять доти, поки матеріал не одержує дозу щонайменше від 1,0 до 6,0 Мрад, наприклад від 1,5 до 4,0 Мрад.

У деяких варіантах здійснення опромінення проводять при рівні дози від 5,0 до 1500,0 кілорад/годину, наприклад від 10,0 до 750,0 кілорад/годину або від 50,0 до 350,0 кілорад/годину.

У деяких варіантах здійснення використовують два або більше джерел радіаційного випромінювання, таких як два або більше джерел іонізуючого випромінювання. Наприклад, зразки можна обробляти, в будь-якому порядку, пучком електронів, а потім гамма- випромінюванням і УФ-випромінюванням, що має довжину хвилі від приблизно 100 нм до приблизно 280 нм. У деяких варіантах здійснення зразки обробляють трьома джерелами іонізуючого випромінювання, такими як пучок електронів, гамма-випромінювання і енергетичне

УФ-випромінювання.

Альтернативно, в іншому прикладі, волокнистий матеріал біомаси, який включає целюлозний і/або лігноцелюлозний матеріал, опромінюють і, необов'язково, обробляють звуковою енергією, наприклад ультразвуком.

У одному прикладі застосування радіаційного випромінювання як обробки, як сировину використовують картонні коробки для соку об'ємом в півгалона (1,9 л), виготовлені з білого крафт-картону, що має об'ємну густину 20 фунт/фут3 (0,32 г/смУ). Картон можна складати до плоского стану, а потім подавати в послідовність з трьох систем пристрій для подрібнення- пристрій для дроблення, розташованих послідовно, де продукт першого пристрою для дроблення подається як вхідний матеріал у другий пристрій для подрібнення і продукт другого пристрою для дроблення подається як вхідний матеріал в третій пристрій для подрібнення.

Одержаний волокнистий матеріал можна оббризкувати водою і переробляти за допомогою преса для гранулювання, працюючого при кімнатній температурі. Ущільнені гранули можна поміщати в скляну ампулу, з якої відкачують повітря при високому вакуумі, а потім знову заповнюють газоподібним аргоном. Ампулу запаюють в атмосфері аргону. Гранули в ампулі опромінюють гамма-випромінюванням протягом приблизно З годин при рівні дози приблизно 1

Мрад на годину з одержанням опроміненого матеріалу, в якому целюлоза має більш низьку молекулярну масу, ніж вихідний матеріал.

Гасіння і контрольована функціоналізація біомаси

Після обробки одним або декількома типами іонізуючого випромінювання, такими як фотонне випромінювання (наприклад, рентгенівські промені і гамма-промені), опромінення пучком електронів або частинками важче електронів, які позитивно або негативно заряджені (наприклад, протони або іони вуглецю), будь-які з вуглеводовмісних матеріалів або сумішей, описаних в даному документі, стають іонізованими; тобто вони включають радикалів на рівнях, які піддаються детекції за допомогою спектрометра електронного парамагнітного резонансу.

Сучасна межа детекції радикалів становить приблизно 1077 спінів при кімнатній температурі.

Після іонізації будь-який матеріал біомаси, який є іонізованим, можна гасити для зниження рівня радикалів в іонізованій біомасі, наприклад, так, щоб радикали більше не піддавалися детекції за допомогою спектрометра електронного парамагнітного резонансу. Наприклад, радикалів можна гасити, застосовуючи достатній тиск на біомасу і/або використовуючи текуче середовище, що

Зо контактує з іонізованою біомасою, таке як газ або рідина, що реагує (гасить) з радикалами.

Застосування газу або рідини щонайменше для сприяння гасінню радикалів можна використовувати для функціоналізації іонізованої біомаси бажаною кількістю і типом функціональних груп, таких як групи карбонових кислот, енольні групи, альдегідні групи, нітрогрупи, нітрильні групи, аміногрупи, алкіламіногрупи, алкільні групи, хлоралкільні групи або хлорфторалкільні групи. У деяких випадках таке гасіння може підвищити стабільність деяких з іонізованих матеріалів біомаси. Наприклад, гасіння може підвищити стійкість біомаси до окислення. Функціоналізація шляхом гасіння також може підвищити розчинність будь-якої біомаси, описаної в даному описі, може підвищити її термічну стабільність, яка може підвищити утилізацію матеріалу різними мікроорганізмами. Наприклад, функціональні групи, які надаються матеріалу біомаси гасінням, можуть діяти як рецепторні ділянки для зв'язування мікроорганізмами, наприклад для посилення гідролізу целюлози різними мікроорганізмами.

На Фіг. 11А проілюстрована зміна молекулярної і/або надмолекулярної структури сировини біомаси шляхом попередньої обробки сировини біомаси іонізуючим випромінюванням, таким як електрони або іони з енергією, достатньою для іонізації сировини, для забезпечення першого рівня радикалів. Як показано на Фіг. 11А, якщо іонізована біомаса залишається в атмосфері, вона окислюється, наприклад, до такої міри, що утворюються групи карбонових кислот шляхом реакції з атмосферним киснем. У деяких випадках для деяких матеріалів таке окислення є бажаним, оскільки воно може сприяти подальшому зниженню молекулярної маси вуглеводовмісної біомаси, і окислювальні групи, наприклад групи карбонових кислот, в деяких випадках можуть бути корисними для розчинності і утилізації мікроорганізмом. Однак оскільки радикали можуть "жити" протягом деякого часу після опромінення, наприклад більше 1 доби, 5 діб, ЗО діб, З місяців, б місяців або навіть більше 1 року, властивості матеріалу можуть продовжувати змінюватися з перебігом часу, що в деяких випадках може бути небажаним.

Детекція радикалів в опромінених зразках за допомогою спектроскопії електронного парамагнітного резонансу і час життя радикалів в таких зразках розглянуті в Вагоїоца еї аї.,

Рпузісв іп Медісіпе апа Віоіоду, 46 (2001), 461-471 і Вапоюна єї аї., Кадіацоп Ргоїесіоп розітеїгу, Мої. 84, Мов. 1-4, рр. 293-296 (1999). Як представлено на фіг. 114А, іонізовану біомасу можна гасити для функціоналізації і/або стабілізації іонізованої біомаси. У будь-який момент часу, наприклад, коли матеріал є "живим" (все ще має суттєву кількість реактивних проміжних продуктів, таких як радикали), "частково живим" або повністю погашеним, попередньо оброблену біомасу можна конвертувати в продукт, наприклад в продукт харчування.

У деяких варіантах здійснення гасіння включає застосування тиску до біомаси, наприклад, шляхом механічної деформації біомаси, наприклад прямим механічним стисненням біомаси в одному, двох або трьох вимірюваннях, або застосовуючи тиск до текучого середовища, в яке біомаса занурена, наприклад ізостатичне пресування. У таких випадках деформація матеріалу сама по собі дає радикали, які часто захоплюються в кристалічні домени, досить близько для того, щоб радикали могли рекомбінувати або реагувати з іншою групою. У деяких випадках тиск застосовують разом із застосуванням нагрівання, такого як кількість тепла, достатня для підвищення температури біомаси до рівня вище температури плавлення або до температури розм'якшення компонента біомаси, такого як лігнін, целюлоза або геміцелюлоза. Нагрівання може збільшити рухливість молекул в полімерному матеріалі, що може сприяти гасінню радикалів. Коли для гасіння використовують тиск, тиск може перевищувати 1000 фунт/кв. дюйм (6,9 МПа), наприклад перевищувати приблизно 1250 фунт/кв. дюйм (8,6 МПа), 1450 фунт/кв. дюйм (10 МПа), 3625 фунт/кв. дюйм (25,2 МПа), 5075 фунт/кв. дюйм (35 МПа), 7250 фунт/кв. дюйм (50 МПа), 10000 фунт/кв. дюйм (69 МПа) або навіть більше 15000 фунт/кв. дюйм (103,4

МПа).

У деяких варіантах здійснення гасіння включає контактування біомаси з текучим середовищем, таким як рідина або газ, наприклад газ, здатний реагувати з радикалами, такий як ацетилен або суміш ацетилену в азоті, етилен, хлоровані етилени або хлорфторетилени, пропілен або суміші цих газів. У інших конкретних варіантах здійснення гасіння включає контактування біомаси з рідиною, наприклад з рідиною, розчинною в біомасі або щонайменше здатною проникати в біомасу і реагувати з радикалами, як дієн, такий як 1,5-циклооктадієн. У деяких конкретних варіантах здійснення гасіння включає контактування біомаси з антиоксидантом, таким як вітамін Е. Якщо бажано, сировина біомаси може включати антиоксидант, диспергований в ній, і гасіння може відбуватися внаслідок контактування антиоксиданту, диспергованого в сировині біомаси, з радикалами. Можна використовувати комбінації цих і інших матеріалів для гасіння.

Можливі інші способи гасіння. Наприклад, для гасіння будь-якого іонізованого матеріалу,

Зо описаного в даному документі, можна використовувати будь-який спосіб гасіння радикалів в полімерних матеріалах, описаний в Мигаїодіи еї аї., публікація патентної заявки США Мо 2008/0067724 і Мигаїюдіи еї аІ., патент США Мо 7166650. Більше того, для гасіння будь-якого іонізованого матеріалу біомаси можна використовувати будь-який агент для гасіння (описаний як "сенсибілізуючий агент" у вказаних вище описах Мигаїодіи) і/або будь-який антиоксидант, описаний в будь-якому з посилань Мигайодіи.

Функціоналізацію можна посилити з використанням важких заряджених іонів, таких як будь- які з більш важких іонів, описаних в даному документі. Наприклад, якщо бажано посилити окислення, для опромінення можна використовувати заряджені іони кисню. Якщо є бажаними функціональні групи азоту, можна використовувати іони азоту або іони, які включають азот.

Аналогічно, якщо є бажаними групи сірки або фосфору, при опроміненні можна використовувати іони сірки або фосфору.

У деяких варіантах здійснення після гасіння будь-який з гашених іонізованих матеріалів, описаних в даному документі, можна далі обробляти одним або декількома з радіаційного опромінення, такого як іонізуюче або неіонізуюче випромінювання, обробки ультразвуком, піролізу і окислення для додаткової зміни молекулярної і/або надмолекулярної структури.

Опромінення пучком частинок в текучих середовищах

У деяких випадках целюлозні або лігноцелюлозні матеріали можна піддавати опроміненню пучком частинок в присутності одного або декількох додаткових текучих середовищ (наприклад, газів і/або рідин). Вплив на матеріал пучка частинок в присутності одного або декількох додаткових текучих середовищ може підвищити ефективність обробки.

У деяких варіантах здійснення матеріал піддається опроміненню пучком частинок в присутності текучого середовища, такого як повітря. Частинки, прискорені в одному або декількох типах прискорювачів, описаних в даному документі (або в прискорювачі іншого типу), виходять з прискорювача через вихідний отвір (наприклад, тонку мембрану, таку як металева фольга), проходять через об'єм простору, що займається текучим середовищем, а потім падають на матеріал. На доповнення до прямої обробки матеріалу, деякі з частинок утворюють додаткові хімічні частинки шляхом взаємодії з частинками текучого середовища (наприклад, іони і/або радикали, генеровані різними складовими повітря, такими як озон і оксиди азоту). Ці хімічні частинки, що утворилися, також можуть реагувати з матеріалом і можуть діяти як бо ініціатори різних реакцій руйнування хімічних зв'язків в матеріалі. Наприклад, будь-який окислювач, що утворився, може окисляти матеріал, що може приводити до зменшення молекулярної маси.

У певних варіантах здійснення на шлях пучка частинок до потрапляння пучка на матеріал можна селективно подавати додаткові текучі середовища. Як розглянуто вище, реакції між частинками пучка і частинками поданих текучих середовищ можуть утворювати додаткові хімічні частинки, які реагують з матеріалом і можуть сприяти функціоналізації матеріалу і/або в іншому випадку селективно змінювати певні властивості матеріалу. Одне або декілька додаткових текучих середовищ можна направляти на шлях пучка, наприклад, з підвідної труби. Напрямок і швидкість потоку текучого середовища (середовищ), яке подають, можна вибирати відповідно до бажаної потужності або напрямку опромінення для контролю ефективності обробки загалом, включаючи як ефекти, які є наслідком обробки частинками, так і ефекти, які є наслідком взаємодії динамічно утворених частинок з поданого текучого середовища з матеріалом. На доповнення до повітря, ілюстративні текучі середовища, які можна подавати в пучок іонів, включають кисень, азот, один або декілька благородних газів, один або декілька галогенів і водень.

Опромінення матеріалів біомаси з низькою об'ємною густиною і охолоджування опроміненої біомаси

У процесі обробки матеріалів біомаси іонізуючим випромінюванням, особливо при високих рівнях доз, таких як рівні більше 0,15 Мрад за секунду, наприклад 0,25, 0,35, 0,5, 0,75 Мрад/с або навіть більше 1 Мрад/с, матеріали біомаси можуть зберігати значні кількості тепла, так що температура матеріалів біомаси підвищується. У той час як в деяких варіантах здійснення підвищені температури можуть бути переважними, наприклад, коли є бажаною більш висока швидкість реакції, є переважним контроль нагрівання біомаси для збереження контролю над хімічними реакціями, ініційованими іонізуючим випромінюванням, такими як поперечне зшивання, розділення ланцюгів і/або прищеплена співполімеризація, наприклад, для збереження керування процесом. Матеріали з низькою об'ємною густиною, такі як матеріали, що мають об'ємну густину менше ніж приблизно 0,4 г/см3, наприклад менше ніж приблизно 0,35, 0,25 або менше ніж приблизно 0,15 г/см3, особливо при комбінуванні з матеріалами, які мають тонкі поперечні зрізи, такими як волокна, що мають невеликі поперечні розміри, як правило, легше охолодити. Крім того, фотони і частинки, головним чином, можуть проникати глибше в матеріали, що мають відносно низьку об'ємну густину, або через них, що може дозволити переробку більш великих об'ємів матеріалів при більш високих швидкостях і може дозволити застосування фотонів і частинок, що мають більш низьку енергію, наприклад 0,25, 0,5, 0,75 або 1,0 МеВ, що може знизити вимоги до екранування для безпеки. Багато які з матеріалів біомаси, описаних в даному документі, можна переробляти в одній або декількох з систем, представлених на Фіг. 118, 11С, 110 і 11Е, які описані нижче. Представлені системи допускають застосування до матеріалу біомаси з низькою об'ємною густиною одного або декількох типів іонізуючого випромінювання, таких як релятивістські електрони або електрони в комбінації з рентгенівськими променями, при високих рівнях доз, наприклад при рівні більше 1,0, 1,5, 2,5

Мрад/с або навіть більше 5,0 Мрад/с, а потім дозволяють охолодити біомасу перед застосуванням радіаційного опромінення у другий, третій, четвертий п'ятий, шостий сьомий, восьмий дев'ятий навіть десятий раз.

Наприклад, в одному способі зміни молекулярної і/або надмолекулярної структури сировини біомаси, біомасу попередньо обробляють при першій температурі іонізуючим випромінюванням, таким як фотони, електрони або іони (наприклад, однозарядні або багатозарядні катіони або аніони), протягом достатнього часу і/або при достатній дозі для підвищення температури сировини біомаси до другої температури, яка перевищує першу температуру. Потім попередньо оброблену біомасу охолоджують до температури нижче другої температури. Нарешті, якщо бажано, охолоджену біомасу можна обробляти один або декілька разів радіаційним випромінюванням, наприклад іонізуючим випромінюванням. Якщо бажано, після і/або в процесі кожної обробки радіаційним опроміненням біомасу можна охолоджувати.

У деяких варіантах здійснення охолоджування сировини біомаси проводять до такої міри, що після охолоджування біомаса має третю температуру нижче першої температури.

Наприклад, і як більш детально пояснено нижче, обробку сировини біомаси іонізуючим випромінюванням можна проводити по мірі пневматичного транспортування сировини біомаси в текуче середовище, таке як газ, такий як азот або повітря. Для полегшення зменшення молекулярної маси і/або функціоналізації матеріалів, газ можна насичувати будь-яким засобом, що викликає набухання, описаним в даному документі, і/або водяною парою. Наприклад, можна використовувати кислотну водяну пару. Для полегшення зменшення молекулярної маси воду

Зо можна підкисляти органічною кислотою, такою як мурашина або оцтова кислота, або мінеральною кислотою, такою як сірчана або хлористоводнева кислота.

Наприклад, і як більш детально пояснено нижче, обробку сировини біомаси іонізуючим випромінюванням можна проводити по мірі потрапляння сировини біомаси під дію сили тяжіння.

Цей процес може ефективно зменшувати об'ємну густину сировини біомаси по мірі її переробки, і він може сприяти охолоджуванню сировини. Наприклад, біомасу можна транспортувати з першої стрічки на першій висоті над рівнем землі, а потім вона може потрапляти на другу стрічку на другому рівні над рівнем землі, більш низькому, ніж перший рівень. Наприклад, в деяких варіантах здійснення задній край першої стрічки і передній край другої стрічки утворюють зазор. Переважно іонізуюче випромінювання, таке як пучок електронів, протонів або інших іонів, можна застосовувати в області зазору для запобігання пошкодженню системи для транспортування біомаси.

У способах, описаних в даному документі, охолоджування біомаси може включати контактування біомаси з текучим середовищем, таким як газ при температурі нижче першої або другої температури, такий як газоподібний азот при приблизно 77К (-1967С). Можна використовувати навіть воду, таку як вода при температурі нижче номінальної кімнатної температури (наприклад, 25 С).

Сировину біомаси можна обробляти при першій температурі іонізуючим випромінюванням протягом достатнього періоду часу і/або в достатній дозі, наприклад від приблизно 1 секунди до приблизно 10 секунд в дозі від приблизно 0,5 Мрад/с до приблизно 5 Мрад/с, для підвищення температури сировини біомаси до другої температури, що перевищує першу температуру.

Після застосування радіаційного опромінення біомасу можна охолоджувати до другої температури. Охолоджену оброблену біомасу обробляють радіаційним випромінюванням, таким як іонізуюче випромінювання, і потім оброблену біомасу вводять в контакт з мікроорганізмом, здатним конвертувати щонайменше частину, наприклад щонайменше приблизно 1 мас. 95, біомаси в продукт.

У деяких варіантах здійснення спосіб зміни молекулярної і/або надмолекулярної структури сировини біомаси необов'язково включає попередню обробку сировини біомаси шляхом зменшення одного або декількох розмірів окремих фрагментів сировини біомаси і застосування

Зо іонізуючого випромінювання, такого як фотони, електрони або іони, до сировини біомаси. У таких варіантах здійснення сировина біомаси, до якої застосовують іонізуюче випромінювання, має об'ємну густину менше ніж приблизно 0,35 г/см3, наприклад менше ніж приблизно 0,3, 0,25, 0,20 г/см? або менше ніж приблизно 0,15 г/см3, в процесі застосування іонізуючого випромінювання. У таких варіантах здійснення сировину біомаси можна охолоджувати, а потім до охолодженої біомаси можна застосовувати іонізуюче випромінювання. У деяких переважних варіантах здійснення сировина біомаси являє собою або включає окремі волокна і/або частинки, що мають максимальний розмір не більше ніж приблизно 0,5 мм, наприклад не більше ніж приблизно 0,25 мм, не більше ніж приблизно 0,1 мм, не більше ніж приблизно 0,05 мм або не більше ніж приблизно 0,025 мм.

Посилаючись, зокрема, на Фіг. 1188 і 11С, на яких представлені одержання, обробка, транспортування біомаси і пристрій для опромінення 1170 (екранування не проілюстроване на фігурах). У процесі роботи аркуш паперу 1173, наприклад фрагменти відбіленого аркуша крафт- паперу, подається з валика 1172 і доставляється в пристрій 1174, такий як різальна машина з обертовим ножем. Аркуш 1173 перетворюється у волокнистий матеріал 1112 і доставляється в зону для завантаження волокон 1180 за допомогою конвеєра 1178. Якщо бажано, волокна волокнистого матеріалу можна розділяти, наприклад просіюванням, на фракції, що мають різні співвідношення І/О0. У деяких варіантах здійснення волокнистий матеріал 1112, як правило, з низькою об'ємною густиною і переважно тонким поперечним зрізом, безперервно доставляється в зону 1180; і в інших варіантах здійснення волокнистий матеріал доставляється партіями.

Вентилятор 1182 в петлі 1184 розташований поруч із зоною завантаження волокна 1180, і він здатний переміщувати текуче середовище, наприклад повітря, зі швидкістю і в об'ємі, достатніх для пневматичної циркуляції волокнистого матеріалу 1112 в напрямку, вказаному стрілкою 1188, через петлю 1184.

У деяких варіантах здійснення швидкість повітря, що проходить в петлі, достатня для гомогенного диспергування і транспортування волокнистого матеріалу по всій петлі 1184. У деяких варіантах здійснення швидкість потоку перевищує 2500 футів/хвилину (760 м/хв.), наприклад 5000 футів/хвилину (1520 м/хв.), 6000 футів/хвилину (1800 м/хв.) або більше, наприклад 7500 футів/хвилину (2300 м/хв.) або 8500 футів/хвилину (2600 м/хв.).

Завантажений волокнистий матеріал 1112, що проходить через петлю, проходить зону 60 внесення 1190, яка утворює частину петлі 1184. Тут, вносяться будь-які бажані добавки, описані в даному документі, такі як рідина, така як вода, така як підкислена або підлугована вода. У процесі роботи в зоні внесення 1190 добавка, така як рідкий розчин 1196, вноситься в циркулюючий волокнистий матеріал через насадки 98, 99 і 11100. При внесенні рідини насадки продукують розпилюваний спрей або аерозоль, які впливають на волокна по мірі проходження волокон поблизу насадок. Клапан 11102 контролює потік рідини до відповідних насадок 1198, 1199 і 11100. Після внесення бажаної кількості добавки клапан 11102 закривається.

У деяких варіантах здійснення зона внесення 1190 має довжину два фути (0,6 м) або більш, наприклад 125 футів (38 м), 150 футів (46 м), 250 футів (76 м) або більше, наприклад 500 футів (152 м). Більш довгі зони внесення дозволяють внесення протягом більш тривалого періоду часу в процесі проходження волокнистого матеріалу через зону внесення 1190. У деяких варіантах здійснення насадки розташовані на відстані, наприклад, від приблизно трьох до приблизно чотирьох футів (0,9-1,2 м), по довжині петлі 1184.

По мірі проходження волокнистого матеріалу в петлі 1184 і через опромінюючу частину 11107 петлі, яка включає рупор 11109 для доставки іонізуючого випромінювання, волокнистий матеріал опромінюється іонізуючим випромінюванням (екранування не представлене).

По мірі просування опроміненого волокнистого матеріалу по петлі 1184, він охолоджується під дією газів, таких як повітря, циркулюючих в петлі при високих швидкостях, і оточується реактивними газами, такими як озон і/або оксиди азоту, які продукуються під дією іонізуючого випромінювання на циркулюючі гази, такі як повітря. Після проходження через опромінюючу частину 11107, в петлю 1184 можна вводити охолоджувальне текуче середовище, таке як рідина (наприклад, вода) або газ, такий як азот при 77К, для сприяння охолоджуванню волокнистого матеріалу. Якщо бажано, цей процес можна повторювати більше одного разу, наприклад 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 разів або більше, наприклад 15 разів, для доставки у волокнистий матеріал бажаної дози. У той час як довга вісь рупора, як показано, розташована вздовж напрямку потоку, в деяких варіантах здійснення довга вісь рупора розташована поперечно напрямку потоку. У деяких варіантах здійснення як основне джерело іонізуючого випромінювання використовують пучок електронів, а як другорядне джерело іонізуючого випромінювання використовують рентгенівські промені. Рентгенівські промені можна генерувати, маючи металеву мішень, таку як танталова мішень 11111, на внутрішній стороні петлі 1184, так що, коли електрони досягають мішені, відбувається випромінювання рентгенівських променів.

Після доставки бажаної дози до волокнистого матеріалу, волокнистий матеріал можна видаляти з петлі 1184 через сепаратор 11112, який селективно сполучений з петлею 1184 секційним 11114 ії запірним 11116 клапаном. Коли клапан 11116 відкривається, інший клапан також відкривається, дозволяючи повітрю проникнути в петлю 1184, замінюючи повітря, що виходить через сепаратор 11112.

Посилаючись, зокрема, на Фіг. 110, на якій представлений пристрій для опромінення 11121 волокнистого матеріалу в псевдозрідженому шарі з екрануванням. Волокнистий матеріал в текучому середовищі, такому як газ, такий як стиснене повітря, доставляється в екрановану захисну оболонку 11123 через трубопровід 11125 і в екрановану частину з псевдозрідженим шаром 11127. Зустрічні потоки 11131 текучого середовища, такого як газ, і поперечні потоки 11133 текучого середовища, такого як газ, який є таким же, як і газ, що доставляється у зустрічному напрямку, або відмінним від нього, об'єднуються, викликаючи турбулентність в частині шару. Іонізуюче випромінювання застосовується в частині псевдозрідженого шару по мірі транспортування волокнистого матеріалу через частину шару. Наприклад, як показано, можна використовувати три пучки електронів з трьох пристроїв Кподоїгоп?» 11135, 11136 і 11137. Переважно кожний пучок може проникати в псевдозріджений шар на відмінну глибину, і/або кожний пучок може випромінювати електрони з відмінною енергією, такою як 1, З і 5 МеВ.

По мірі проходження опроміненого волокнистого матеріалу через систему, він охолоджується під дією газів, таких як повітря, циркулюючих в системі при високих швидкостях, і він оточується реактивними газами, такими як озон і/або оксиди азоту, які утворюються під дією іонізуючого випромінювання на циркулюючі гази, такі як повітря. Якщо бажано, процес можна повторювати бажану кількість разів доти, поки волокнистий матеріал не одержує бажану дозу. Хоч псевдозріджений шар проілюстрований так, що його довга вісь розташована горизонтально відносно землі, в інших варіантах здійснення довга вісь перпендикулярна землі, так що волокнистий матеріал потрапляє під дію сили тяжіння.

Посилаючись, зокрема, на Фіг. 11Е, на якій представлений інший спосіб транспортування волокнистого матеріалу і пристрій для опромінення 11140 без екранування. Волокнистий матеріал 11144 доставляється з кошика 11142 в перший конвеєр 11150 на першому рівні над бо землею, а потім матеріал переноситься на другий конвеєр 11152 на більш низькій висоті, ніж перший конвеєр. Задній край 11160 першого конвеєра і передній край 11161 другого конвеєра 11152 визначають зазор з відстанню 5. Наприклад, відстань 5 може складати від 4 дюймів (0,1 м) до приблизно 24 дюймів (0,6 м). Матеріал 11144 має достатній момент для вільного падіння під дією сили тяжіння, а потім для потрапляння на другий конвеєр 11152 без падіння в зазор. У процесі вільного падіння до матеріалу застосовується іонізуюче випромінювання. Це розташування може бути переважним в тому, що іонізуюче випромінювання з меншою імовірністю пошкодить систему транспортування, внаслідок відсутності прямого контактування з радіаційним опроміненням.

Після проходження через опромінюючу частину до матеріалу може застосовуватися охолоджувальне текуче середовище, таке як рідина (наприклад, вода) або газ, такий як рідкий азот при 77К, для сприяння охолоджуванню волокнистого матеріалу. Якщо бажано, цей процес можна повторювати більше одного разу, наприклад 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 разів або більше, наприклад 15 разів, для доставки бажаної дози до волокнистого матеріалу. Хоч, як показано, довга вісь рупора є поперечною напрямку потоку матеріалу, можливе інше розташування пучків.

У деяких варіантах здійснення як основне джерело іонізуючого випромінювання використовують пучок електронів, а як другорядне джерело іонізуючого випромінювання використовують рентгенівські промені. Рентгенівські промені можна генерувати, маючи металеву мішень, таку як танталова мішень, на внутрішній стороні петлі, так, що, коли електрони досягають мішені, відбувається випромінювання рентгенівських променів.

У одному прикладі застосування радіаційного випромінювання як обробки, як сировину використовують картонні коробки для соку об'ємом в півгалона (1,9 л), виготовлені з білого крафт-картону, що має об'ємну густину 20 фунт/футЗ (0,32 г/см). Картон можна складати до плоского стану, а потім подавати в послідовність з трьох систем пристрій для подрібнення- пристрій для дроблення, розташованих послідовно, де продукт першого пристрою для дроблення подається як вхідний матеріал у другий пристрій для подрібнення і продукт другого пристрою для дроблення подається як вхідний матеріал в третій пристрій для подрібнення.

Одержаний волокнистий матеріал можна оббризкувати водою і переробляти за допомогою преса для гранулювання, працюючого при кімнатній температурі. Ущільнені гранули можна поміщати в скляну ампулу, з якої відкачують повітря при високому вакуумі. Гранули в ампулі

Зо опромінюють гамма-випромінюванням протягом приблизно З годин при рівні дози приблизно 1

Обробка ультразвуком

Для обробки біомаси з широкої множини різних джерел з метою екстракції з сировини корисних речовин і забезпечення частково зруйнованого органічного матеріалу, який виконує функцію вхідного потоку для подальших стадій і/або послідовностей переробки, можна використовувати одну або декілька серій обробок ультразвуком. Обробка ультразвуком може зменшити неподатливість, молекулярну масу і/або кристалічність сировини, такої як один або декілька з будь-яких матеріалів біомаси, описаних в даному документі, наприклад одне або декілька джерел вуглеводів, таких як целюлозні або лігноцелюлозні матеріали або крохмальні матеріали.

Знову посилаючись на Фіг. 8, в одному способі, перший матеріал біомаси 2, який включає целюлозу, що має першу середньочислову молекулярну масу ("Мм1:), диспергують в середовищі, такому як вода, і обробляють ультразвуком або іншим чином піддають кавітації з одержанням другого матеріалу біомаси 3, який включає целюлозу, що має другу середньочислову молекулярну масу ("Ммг) нижче ніж перша середньочислова молекулярна маса. Другий матеріал (або, в певних варіантах здійснення, перший і другий матеріал) можна змішувати з мікроорганізмом (наприклад, бактерією або дріжджами), який може утилізувати другий і/або перший матеріал, продукуючи продукт 5.

Оскільки другий матеріал З має целюлозу, що має знижену молекулярну масу відносно першого матеріалу і, в деяких випадках, також знижену кристалічність, другий матеріал, як правило, є більш дисперговним, набухаючим і/або розчинним в розчині, що містить мікроорганізм, наприклад більше 105 мікроорганізмів/мл. Ці властивості роблять другий матеріал З більш схильним до хімічного, ферментативного і/або мікробного впливу відносно першого матеріалу 2, що може значною мірою підвищити швидкість продукції і/або рівень продукції бажаного продукту, наприклад етанолу. Обробка ультразвуком також може стерилізувати матеріали, але її не треба застосовувати, поки мікроорганізми передбачувано є живими.

У деяких варіантах здійснення друга середньочислова молекулярна маса ("Ммг) є більш низькою, ніж перша середньочислова молекулярна маса ("Мм:) більше ніж приблизно на 10 95, наприклад 15, 20, 25, 30, 35, 40, 50, 60 95 або навіть більше ніж приблизно на 75 95.

У деяких випадках другий матеріал має целюлозу, що має кристалічність ("Сг), яка є більш низькою, ніж кристалічність (Сі) целюлози першого матеріалу. Наприклад, (Сг) може бути більш низькою, ніж (7С:) більше ніж приблизно на 10 95, наприклад 15, 20, 25, 30, 35, 40 95 або навіть більше ніж приблизно на 50 95.

У деяких варіантах здійснення вихідний індекс кристалічності (перед обробкою ультразвуком) складає від приблизно 40 95 до приблизно 87,5 95, наприклад від приблизно 50 95 до приблизно 75 95 або від приблизно 60 956 до приблизно 70 9б5, і індекс кристалічності після опромінення складає від приблизно 10 95 до приблизно 50 95, наприклад від приблизно 15 95 до приблизно 4595 або від приблизно 2095 до приблизно 4095. Однак, в певних варіантах здійснення, наприклад після екстенсивного опромінення, індекс кристалічності може складати менше ніж 5 95. У деяких варіантах здійснення матеріал після опромінення є по суті аморфним.

У деяких варіантах здійснення вихідна середньочислова молекулярна маса (перед обробкою ультразвуком) складає від приблизно 200000 до приблизно 3200000, наприклад від приблизно 250000 до приблизно 1000000 або від приблизно 250000 до приблизно 700000, і середньочислова молекулярна маса після опромінення складає від приблизно 50000 до приблизно 200000, наприклад від приблизно 60000 до приблизно 150000 або від приблизно 70000 до приблизно 125000. Однак, в деяких варіантах здійснення, наприклад після екстенсивного опромінення, середньочислова молекулярна маса може складати менше ніж приблизно 10000 або навіть менше ніж приблизно 5000.

У деяких варіантах здійснення другий матеріал може мати рівень окислення (702), що перевищує рівень окислення (7101) першого матеріалу. Більш високий рівень окислення матеріалу може сприяти його здатності до диспергування, набухання і/або розчинення, далі посилюючи схильність матеріалів до хімічного, ферментативного або мікробного впливу. У деяких варіантах здійснення, для підвищення рівня окислення другого матеріалу відносно першого матеріалу, опромінення проводять в окислювальній атмосфері, одержуючи другий матеріал, який є більш окисленим, ніж перший матеріал. Наприклад, другий матеріал може

Зо мати більшу кількість гідроксильних груп, альдегідних груп, груп кетонів, груп складних ефірів або груп карбонових кислот, які можуть підвищувати його гідрофільність.

У деяких варіантах здійснення середовище для обробки ультразвуком являє собою водне середовище. Якщо бажано, середовище може включати окислювач, такий як пероксид (наприклад, пероксид водню), диспергуючий засіб і/або буфер. Приклади диспергуючих засобів включають іонні диспергуючі засоби, наприклад лаурилсульфат натрію, і неіонні диспергуючі речовини, наприклад полі(етиленгліколь).

У інших варіантах здійснення середовище для обробки ультразвуком є неводним.

Наприклад, обробку ультразвуком можна проводити в вуглеводні, наприклад толуолі або гептані, в простому ефірі, наприклад діетиловому ефірі або тетрагідрофурані, або навіть в зрідженому газі, такому як аргон, ксенон або азот.

Без зв'язку з якою-небудь конкретною теорією, вважають, що обробка ультразвуком руйнує зв'язки в целюлозі шляхом утворення пузирів в середовищі, що містить целюлозу, які ростуть, а потім різко спадають. У процесі спадання пузирів, який може відбуватися протягом менше ніж наносекунди, імплозивна сила підвищує локальну температуру в пузирі до приблизно 5100К (в деяких випадках навіть вище; див., наприклад, Зизвіїск еї аї., Майиге 434, 52-55) і створює тиск від декількох сотень атмосфер до більше 1000 атмосфер або більше. Саме ці високі температури і тиск руйнують зв'язки. Крім того, без зв'язку з якою-небудь конкретною теорією, вважають, що зменшена кристалічність є наслідком, щонайменше частково, надзвичайно високих швидкостей охолоджування в процесі спадання пузирів, які можуть перевищувати приблизно 10" К/секунду.

Високі швидкості охолоджування, як правило, не дозволяють целюлозі організуватися і кристалізуватися, що приводить до матеріалів, які мають зменшену кристалічність.

Ультразвукові системи і ультразвукова хімія розглянуті, наприклад, в ОЇ еї аїЇ., патент США Мо 5766764; Кобрегі5, патент США Мо 5828156; Мазоп, Спетівігу м'ййпй ОпПгазошпа, ЕїІбеміег, Охіога, (1990); БивіїскК (вдйог), Опгазоцпа: йб Спетісаї, Рнузіса! апа Віоіодіса! еМесіб5, МСН, МУвіпнеїіт, (1988); Ріїсе, "Ситепі Тгепавз іп Зопоспетівігу" Воуа! Босієїу ої Спетівігу, Сатрбгідде, (1992); зЗивіїсК еї а!., Апп. ВАеу. Маїег. 5сі. 29, 295, (1999); БивіїсК еї а!., Майте 353, 414 (1991); НіПег єї аІ.,, Ріпувз. Веу. І ей. 69, 1182 (1992); Ваїтег еї а!., Майте, 352, 414 (1991); БивіїсК еї аї., у). Ат.

Спет. бос, 108, 5641 (1986); Тапду еї аіІ., Сет. Сотт., 2119 (2000); УУапд єї аї., Адмапсейд

Маїег., 12, 1137 (2000); І апдац еї аї., у. ої Саїа|увів, 201, 22 (2001); Реказ єї аІ., Снет. Сотт., бо 988 (2001); Мікпепко еї аІ., Апдем/. Спет. Іпіег. Еа. (Оесетрбрег 2001); Зпаїї єї аї., У. Рпуз. Спет В

103, 3358 (1999); Амімі еї аї., У. Атег. Спет. Зос. 121, 4196 (1999); і Амімі еї аї., У. Атег. Спет. ос. 122, 4331 (2000).

Системи для обробки ультразвуком

На Фіг. 12 представлена загальна система, в якій потік матеріалу біомаси 1210 змішується з потоком води 1212 в ємності 1214 з утворенням технологічного потоку 1216. Перший насос 1218 виводить технологічний потік 1216 з ємності 1214 в напрямку проточної комірки 1224.

Ультразвуковий перетворювач 1226 передає ультразвукову енергію технологічному потоку 1216 по мірі того, як технологічний потік проходить через проточну комірку 1224. Другий насос 1230 виводить технологічний потік 1216 з проточної комірки 1224 в напрямку подальшої переробки.

Ємність 1214 включає перший приймач 1232 і другий приймач 1234, в гідравлічному сполученні з об'ємом 1236. Конвеєр (не показаний) доставляє потік матеріалу біомаси 1210 в ємність 1214 через перший приймач 1232. Потік води 1212 потрапляє в ємність 1214 через другий приймач 1234. У деяких варіантах здійснення потік води 1212 потрапляє в об'єм 1236 по дотичній лінії, що забезпечує завихрюваний потік в об'ємі 1236. У певних варіантах здійснення потік матеріалу біомаси 1210 і потік води 1212 подаються в об'єм 1236 вздовж протилежних осей для посилення перемішування в об'ємі.

Клапан 1238 контролює течію потоку води 1212 через другий приймач 1232 для одержання бажаного співвідношення матеріалу біомаси і води (наприклад, приблизно 10 95 целюлозних матеріали, маса до об'єму). Наприклад, 2000 тонн/добу біомаси можна комбінувати з від 1 мільйона до 1,5 мільйонів галонів/добу (від 3800 до 5700 мз/добу), наприклад 1,25 мільйонів галонів/добу (4700 мз/добу), води.

Перемішування матеріалу біомаси і води в ємності 1214 контролюється розміром об'єму 1236 і швидкостями потоку біомаси і води в об'єм. У деяких варіантах здійснення об'єм 1236 має розмір, що забезпечує мінімальний час знаходження біомаси і води при перемішуванні.

Наприклад, коли через ємність 1214 протікає 2000 тонн/добу біомаси і 1,25 мільйонів галонів/добу (4700 мз/добу) води, об'єм 1236 може становити приблизно 32000 галонів (120 м3) для досягнення мінімального часу знаходження при перемішуванні, що складає приблизно 15 хвилин.

Ємність 1214 включає змішувач 1240 в гідравлічному сполученні з об'ємом 1236. Змішувач

Зо 1240 перемішує вміст об'єму 1236, повністю диспергуючи біомасу у воді об'єму. Наприклад, змішувач 1240 може являти собою обертову лопать, розташовану в ємності 1214. У деяких варіантах здійснення змішувач 1240 диспергує біомасу у воді по суті гомогенно.

Крім того, ємність 1214 включає вихід 1242 в гідравлічному сполученні з об'ємом 1236 і технологічним потоком 1216. Суміш біомаси і води в об'ємі 1236 витікає з ємності 1214 через вихід 1242. Вихід 1242 розташований поблизу дна ємності 1214 для забезпечення виштовхування під дією сили тяжіння суміші біомаси і води з ємності 1214 в технологічний потік 1216.

Перший насос 1218 (наприклад, будь-який з декількох насосів з вихровим робочим колесом, виготовлених Ез5со Ритр5 4 Сопігої5, Го5 Апдеїез, Саїйогпіа) переміщує вміст технологічного потоку 1216 в напрямку проточної комірки 1224. У деяких варіантах здійснення перший насос 1218 струшує вміст технологічного потоку 1216, так щоб суміш целюлозного матеріалу і води була по суті гомогенною на вході 1220 в проточну комірку 1224. Наприклад, перший насос 1218 перемішує технологічний потік 1216, створюючи турбулентний потік вздовж технологічного потоку між першим насосом і входом 1220 проточної комірки 1224.

Проточна комірка 1224 включає реакторний об'єм 1244 в гідравлічному сполученні з входом 1220 і виходом 1222. У деяких варіантах здійснення об'єм реактора 1244 являє собою трубу з нержавіючої сталі, здатну витримувати підвищений тиск (наприклад, 10 бар). Додатково або альтернативно, об'єм реактора 1244 включає прямокутний поперечний переріз.

Крім того, проточна комірка 1224 включає теплообмінник 1246 в тепловому контакті щонайменше з частиною об'єму реактора 1244. Охолоджувальне текуче середовище 1248 (наприклад, вода) вливається в теплообмінник 1246 і поглинає тепло, генероване під час обробки технологічного потоку 1216 ультразвуком в об'ємі реактора 1244. У деяких варіантах здійснення швидкість потоку охолоджувального текучого середовища 1248 в теплообміннику 1246 контролюється для підтримання приблизно постійної температури в об'ємі реактора 1244.

Додатково або альтернативно, температура охолоджувальної рідини 1248, що надходить в теплообмінник 1246, контролюється для підтримання приблизно постійної температури в об'ємі реактора 1244. У деяких варіантах здійснення температура об'єму реактора 1244 підтримується при від 20 до 50 "С, наприклад 25, 30, 35, 40 або 45 "С. Додатково або альтернативно, в інших частинах всього процесу може бути використане тепло, перенесене на охолоджувальне текуче бо середовище 1248 з об'єму реактора 1244.

Перехідний відсік 1226 забезпечує гідравлічне сполучення між об'ємом реактора 1244 і бустером 1250, сполученим (наприклад, механічно сполученим з використанням фланця) з ультразвуковим перетворювачем 1226. Наприклад, перехідний відсік 1226 може включати фланець і систему ущільнювальних кілець, розташованих так, щоб створювати вакуумщільне з'єднання між об'ємом реактора 1244 і бустером 1250. У деяких варіантах здійснення ультразвуковий перетворювач 1226 являє собою високопотужний ультразвуковий перетворювач, виготовлений Ніеі5спег ОКгазопісв ої Тейом/, Німеччина.

У робочому стані генератор 1252 доставляє електрику до ультразвукового перетворювача 1252. Ультразвуковий перетворювач 1226 включає п'єзоелектричний елемент, який перетворює електричну енергію в звук в ультразвуковому діапазоні У деяких варіантах здійснення матеріали обробляють ультразвуком з використанням звуку, що має частоту від приблизно 16 кГц до приблизно 110 кГц, наприклад від приблизно 18 кГц до приблизно 75 кГц або від приблизно 20 кГц до приблизно 40 кГц (наприклад, звуку, що має частоту від 20 до 40 кГц).

Потім ультразвукову енергію доставляють в робоче середовище через бустер 1248.

Ультразвукова енергія, що проходить через бустер 1248 в об'ємі реактора 1244, створює серію стиснень і розріджень технологічного потоку 1216 з інтенсивністю, достатньою для забезпечення кавітації технологічного потоку 1216. Кавітація дезагрегує целюлозний матеріал, диспергований в технологічному потоці 1216. Кавітація також приводить до продукції вільних радикалів у воді технологічного потоку 1216. Ці вільні радикали діють, далі руйнуючи целюлозний матеріал в технологічному потоці 1216.

Як правило, до технологічного потоку 16, що тече зі швидкістю приблизно 0,2 м3/с (приблизно 3200 галонів/хв.), застосовують ультразвукову енергію, що становить від 5 до 4000

МдДж/мУ, наприклад 10, 25, 50, 100, 250, 500, 750, 1000, 2000 або 3000 МДж/м3. Після впливу ультразвукової енергії в об'ємі реактора 1244, технологічний потік 1216 виходить з проточної комірки 1224 через вихідний канал 1222. Другий насос 1230 переміщує технологічний потік 1216 на подальшу переробку (наприклад, будь-який з декількох насосів з вихровим робочим колесом, виготовлених Е55со Ритр5 45 Сопігої5, І о5 Апдеїе5, СаїІШогпіа).

Незважаючи на те, що були описані певні варіанти здійснення, можливі інші варіанти здійснення.

Як приклад, хоч технологічний потік 1216 був описаний як єдиний шлях течії, можливі інші схеми. Наприклад, в деяких варіантах здійснення технологічний потік 1216 включає множину паралельних шляхів течії (наприклад, з течією зі швидкістю 10 галонів/хв. (38 л/хв.)). Додатково або альтернативно, множина паралельних шляхів течії технологічного потоку 1216 протікає в окремих проточних комірках і обробляється ультразвуком паралельно (наприклад, з використанням множини ультразвукових перетворювачів по 16 кВт).

Як інший приклад, хоч один ультразвуковий перетворювач 1226 був описаний як сполучений з проточною коміркою 1224, можливі інші схеми. У деяких варіантах здійснення в проточній комірці 1224 розташована множина ультразвукових перетворювачів 1226 (наприклад, в проточній комірці 1224 може бути розташовано десять ультразвукових перетворювачів). У деяких варіантах здійснення звукові хвилі, згенеровані множиною ультразвукових перетворювачів 1226, відрегульовані за часом (наприклад, синхронізовані, щоб вони знаходилися в різних фазах одна з одною) для посилення кавітаційної дії на технологічний потік 1216.

Як інший приклад, хоч була описана одинична проточна комірка 1224, можливі інші схеми. У деяких варіантах здійснення другий насос 1230 переміщує технологічний потік у другу проточну комірку, де другий бустер і ультразвуковий перетворювач далі обробляють ультразвуком технологічний потік 1216.

Як інший приклад, хоч об'єм реактора 1244 був описаний як закритий об'єм, в певних варіантах здійснення об'єм реактора 1244 є відкритим для навколишніх умов. У таких варіантах здійснення попередню обробку ультразвуком можна проводити по суті одночасно з іншими способами попередньої обробки. Наприклад, ультразвукову енергію можна застосовувати до технологічного потоку 1216 в об'ємі реактора 1244 одночасно з подачею в технологічний потік 1216 електронних пучків.

Як інший приклад, хоч описаний потоковий спосіб, можливі інші схеми. У деяких варіантах здійснення обробку ультразвуком можна проводити в циклічному способі. Наприклад, об'єм можна заповнювати 10 95 (маса по об'єму) сумішшю біомаси у воді і піддавати впливу звуку з інтенсивністю від приблизно 50 Вт/см2 до приблизно 600 Вт/см-, наприклад від приблизно 75

Вт/смг до приблизно 300 Вт/смг або від приблизно 95 Вт/см2 до приблизно 200 Вт/см-.

Додатково або альтернативно, суміш в об'ємі можна обробляти ультразвуком протягом від 60 приблизно 1 години до приблизно 24 годин, наприклад від приблизно 1,5 години до приблизно

12 годин або від приблизно 2 годин до приблизно 10 годин. У певних варіантах здійснення матеріал обробляють ультразвуком протягом заданого періоду часу, а потім дозволяють стояти протягом другого заданого періоду часу перед повторною обробкою ультразвуком.

Далі посилаючись на Фіг. 13, в деяких варіантах здійснення два електроакустичних перетворювачі механічно сполучені з одним рупором. Як показано, пара п'єзоелектричних перетворювачів 60 і 62 приєднана до щілинного прямокутного рупора 64 відповідними проміжними з'єднувальними рупорами 70 і 72, останні з яких також відомі як допоміжні рупори.

Механічна вібрація, забезпечувана перетворювачами, що відповідають на високочастотну електричну енергію, застосовувану до них, передається відповідним з'єднувальним рупорам, які можуть бути сконструйовані так, щоб забезпечувати механічне посилення, наприклад, зі співвідношенням від 1 до 1,2. Рупори представлені з відповідними кріпильними фланцями 74 і 76 для підтримання системи перетворювачів і рупорів в стаціонарному корпусі.

Вібрація, що передається від перетворювачів через з'єднувальні або допоміжні рупори, передається вхідній поверхні 78 рупора і передається через рупор на розташовану навпроти поверхню виходу 80, яка в процесі роботи знаходиться у вимушеному контакті з оброблюваним об'єктом (не показано), до якого застосовують вібрацію.

Високочастотна електрична енергія, забезпечувана джерелом енергії 82, подається до кожного з перетворювачів, електрично сполучених паралельно, через компенсаційний трансформатор 84 і відповідні послідовно сполучені конденсатори 86 і 90, причому один конденсатор сполучений послідовно шляхом електричного з'єднання з кожним з перетворювачів. Компенсаційний трансформатор також відомий як "Баішп", що означає "симетруючий пристрій". Компенсаційний трансформатор включає магнітне осердя 92 і пару ідентичних котушок 94 і 96, які також називаються первинною котушкою і вторинною котушкою, відповідно.

У деяких варіантах здійснення перетворювачі включають комерційно доступні п'єзоелектричні перетворювачі, такі як Вгапбоп ШНгазопісх Согрогайоп моделей 105 або 502, кожна з яких сконструйована для роботи при 20 кГц і максимальній потужності З кВт. Різниця потенціалів при вмиканні живлення для забезпечення максимальної динамічної амплітуди на поверхні виходу перетворювача становить 930 середньоквадратичних вольт. Електричний

Зо струм через перетворювач може варіювати між нулем і 3,5 ампер, залежно від опору навантаження. При 930 середньоквадратичних вольтах коливання на виході становлять приблизно 20 мікрометрів. Максимальне відхилення кінцевої напруги для однієї і тієї ж динамічної амплітуди, таким чином, може становити 186 вольт. Таке відхилення в напрузі може приводити до великих блукаючих струмів між перетворювачами. Симетруючий пристрій 430 забезпечує зрівноважений стан шляхом забезпечення рівного струму через перетворювачі, таким чином усуваючи можливість блукаючих струмів. Розмір дроту в котушці необхідно вибирати для струму максимального навантаження, вказаного вище, і максимальна різниця потенціалів, виникаюча на вході котушки, становить 93 вольта.

Як альтернатива застосуванню ультразвукової енергії можна використовувати високочастотні роторно-статорні пристрої. Цей тип пристрою генерує мікрокавітаційні сили з великою силою зсуву, які можуть дезінтегрувати біомасу при контакті з такими силами. Два типи комерційно доступних високочастотних роторно-статорних пристроїв для диспергування являють собою пристрої БЗиргайїоп'М, які виготовляються Кгирр Іпаизігієїесппік СтрнН і постачаються на ринок Роїт-ОїЇїмег ЮОецізспіапа ЗтрН ої Соппесіїсці, і пристрої Оізрах"М, які виготовляються і постачаються на ринок Іка-УМогке, Іпс. ої Сіпсіппаїї, Ойіо. Робота такого мікрокавітаційного пристрою розглянута в 5іцагі, патент США Мо 5370999.

Хоч ультразвуковий перетворювач 1226 описаний як такий, що включає один або декілька п'єзоелектричних активних елементів для генерування ультразвукової енергії, можливі інші схеми. У деяких варіантах здійснення ультразвуковою перетворювач 1226 включає активні елементи, виготовлені з інших типів магнітострикційного матеріалу (наприклад, чорних металів).

Конструкція і робота такого високопотужного ультразвукового перетворювача розглянута в

Напзеп еї аї., патент США Мо 6624539. У деяких варіантах здійснення ультразвукова енергія переноситься на технологічний потік 16 за допомогою електрогідравлічної системи.

Хоч ультразвуковий перетворювач 1226 описаний як такий, що застосовує електромагнітну відповідь магнітострикційних матеріалів для продукції ультразвукової енергії, можливі інші схеми. У деяких варіантах здійснення до технологічного потоку 16 можна застосовувати акустичну енергію у формі інтенсивної ударної хвилі з використанням підводного розряду. У деяких варіантах здійснення ультразвукова енергія переноситься на технологічний потік 16 через термодинамічну систему. Наприклад, акустичні хвилі з високою густиною енергії можна бо генерувати, застосовуючи потенціал через замкнений об'єм електроліту, тим самим нагріваючи замкнений об'єм і викликаючи підвищення тиску, яке згодом передається через середовище, що поширює звук (наприклад, технологічний потік 1216). Схема і робота такого термогідравлічного перетворювача розглянута в Нагітапп еї аІ., патент США Мо 6383152.

Піроліз

Одну або декілька послідовностей обробки піролізом можна використовувати для переробки біомаси з множини різних джерел для екстракції з біомаси корисних речовин і для одержання частково зруйнованого органічного матеріалу, який служить як вхідний потік для подальших стадій і/або послідовностей переробки.

Знову посилаючись на Фіг. 8, в одному способі перший матеріал біомаси 2, який включає целюлозу, що має першу середньочислову молекулярну масу ("Мм:1), піддають піролізу, наприклад, нагріванням першого матеріалу в трубчастій печі, з одержанням другого матеріалу

З, який включає целюлозу, що має другу середньочислову молекулярну масу ("Миг), яка нижче ніж перша середньочислова молекулярна маса. Другий матеріал (або в певних варіантах здійснення перший і другий матеріал) змішують з мікроорганізмом (наприклад, бактерією або дріжджами), який може утилізувати другий і/або перший матеріал, продукуючи продукт 5.

Оскільки другий матеріал біомаси має целюлозу, що має знижену молекулярну масу відносно першого матеріалу і, в деяких випадках, також зменшену кристалічність, другий матеріал, як правило, є більш дисперговним, набухаючим і/або розчинним в розчині, що містить мікроорганізм, наприклад більше 105 мікроорганізмів/мл. Ці властивості роблять другий матеріал З більш схильним до хімічного, ферментативного і/або мікробного впливу відносно першого матеріалу 2, що може значною мірою підвищити швидкість продукції і/або рівень продукції бажаного продукту, наприклад етанолу. Піроліз також може стерилізувати перший і другий матеріали.

У деяких випадках другий матеріал має целюлозу, що має кристалічність ("Сг), яка є більш низькою, ніж кристалічність (Сі) целюлози першого матеріалу. Наприклад, (Сг) може бути більш низькою, ніж (7С:) більше ніж приблизно на 10 95, наприклад 15, 20, 25, 30, 35, 40 95 або

Зо навіть більше ніж приблизно на 50 95.

У деяких варіантах здійснення вихідний індекс кристалічності (перед піролізом) складає від приблизно 40 95 до приблизно 87,5 95, наприклад від приблизно 50 95 до приблизно 75 95 або від приблизно 60 95 до приблизно 70 95, і індекс кристалічності після опромінення складає від приблизно 10 95 до приблизно 50 95, наприклад від приблизно 15 95 до приблизно 45 95 або від приблизно 20 956 до приблизно 40 95. Однак, в певних варіантах здійснення, наприклад після екстенсивного піролізу, індекс кристалічності може складати менше ніж 5 95. У деяких варіантах здійснення матеріал після піролізу є по суті аморфним.

У деяких варіантах здійснення вихідна середньочислова молекулярна маса (перед піролізом) складає від приблизно 200000 до приблизно 3200000, наприклад від приблизно 250000 до приблизно 1000000 або від приблизно 250000 до приблизно 700000, і середньочислова молекулярна маса після піролізу складає від приблизно 50000 до приблизно 200000, наприклад від приблизно 60000 до приблизно 150000 або від приблизно 70000 до приблизно 125000. Однак, в деяких варіантах здійснення, наприклад після екстенсивного піролізу, середньочислова молекулярна маса може складати менше ніж приблизно 10000 або навіть менше ніж приблизно 5000.

У деяких варіантах здійснення другий матеріал може мати рівень окислення (702), що перевищує рівень окислення (7101) першого матеріалу. Більш високий рівень окислення матеріалу може сприяти його здатності до диспергування, набухання і/або розчинення, далі посилюючи схильність матеріалів до хімічного, ферментативного або мікробного впливу. У деяких варіантах здійснення, для підвищення рівня окислення другого матеріалу відносно першого матеріалу, піроліз проводять в окислювальній атмосфері, одержуючи другий матеріал, який є більш окисленим, ніж перший матеріал. Наприклад, другий матеріал може мати більшу кількість гідроксильних груп, альдегідних груп, груп кетонів, груп складних ефірів або груп карбонових кислот, які можуть підвищувати його гідрофільність.

У деяких варіантах здійснення піроліз матеріалів є постійним. У інших варіантах здійснення матеріал піддають піролізу протягом заданого періоду часу, а потім йому дозволяють охолодитися протягом другого заданого періоду часу перед повторним піролізом.

Системи для піролізу

На Фіг. 14 представлена технологічна схема 6000, яка включає різні стадії піролітичної системи для попередньої обробки сировини. На першій стадії 6010 з джерела вихідного матеріалу подається суха сировина.

Як описано вище, перед доставкою в камеру для піролізу суха біомаса з джерела вихідного матеріалу може бути попередньо переробленою. Наприклад, якщо біомаса одержана з рослинних джерел, певні частини рослинного матеріалу можуть бути видалені перед збиранням рослинного матеріалу і/або перед доставкою рослинного матеріалу в пристрій для транспортування сировини. Альтернативно або додатково, сировину біомаси можна піддавати механічній переробці 6020 (наприклад, для зниження середньої довжини волокон в сировині) перед доставкою в камеру для піролізу.

Після механічної переробки біомаса проходить стадію корекції вологості 6030. Характер стадії корекції вологості залежить від вмісту вологи в механічно переробленій біомасі. Як правило, піроліз біомаси відбувається найбільш ефективно, коли вміст вологи в сировині складає від приблизно 10 95 до приблизно 30 95 (наприклад, від 15 до 25 95) по масі сировини.

Якщо вміст вологи в сировині перевищує приблизно 40 мас.95, надмірне теплове навантаження, забезпечуване вмістом води в біомасі, підвищує витрату енергії на подальших стадіях піролізу.

У деяких варіантах здійснення, якщо біомаса має вміст вологи, що перевищує 30 мас. 95, можна домішувати до неї більш сухий матеріал біомаси 6220, який має низький вміст вологи, одержуючи змішану сировину на стадії 6030 з середнім вмістом вологи, який знаходиться в межах, вказаних вище. У певних варіантах здійснення біомасу з високим вмістом вологи можна просто сушити, розподіляючи матеріал біомаси на конвеєрі, що рухається, який циклічно пропускає біомасу через вмонтований в лінію нагрівальний елемент. Нагрівальний елемент випарює частину води, присутньої в сировині.

У деяких варіантах здійснення, якщо біомаса зі стадії 6020 має вміст вологи, який є дуже низьким (наприклад, нижче ніж приблизно 10 мас. 95), механічно перероблену біомасу можна об'єднувати з більш вологим матеріалом сировини 6230, з більш високим вмістом вологи, таким як відстій стічних вод. Альтернативно або додатково, для збільшення вмісту вологи в суху біомасу стадії 6020 можна додавати воду 6240.

На стадії 6040 біомаса, тепер з вмістом в ній вологи, скоректованим для того, щоб він входив в прийнятні межі, може попередньо нагріватися на необов'язковій стадії попереднього нагрівання 6040. Стадію обробки 6040 можна використовувати для підвищення температури біомаси до 75-150 "С при підготовці для подальшого піролізу біомаси. Залежно від природи сировини і конкретної конструкції камери для піролізу, попереднє нагрівання біомаси може забезпечити, щоб розподіл тепла в біомасі залишався в ході піролізу більш однорідним, і може знизити теплове навантаження на камеру для піролізу.

Потім сировина транспортується в камеру для піролізу для проходження піролізу на стадії 6050. У деяких варіантах здійснення транспортуванню сировини сприяють додаванням в потік сировини одного або декількох стиснених газів 6210. Гази створюють градієнт тиску в каналі для транспортування сировини, переміщуючи сировину в камеру для піролізу (і навіть через камеру для піролізу). У певних варіантах здійснення транспортування сировини відбувається механічно; а саме сировину в камеру для піролізу транспортує система транспортування, яка включає конвеєр, такий як гвинтовий транспортер.

Також в сировину можна додавати інші гази 6210 перед камерою для піролізу. У деяких варіантах здійснення, наприклад, до сировини можна додавати один або декілька каталітичних газів для сприяння розкладанню сировини в процесі піролізу. У певних варіантах здійснення в сировину можна додавати один або декілька поглиначів для уловлювання летких матеріалів, що вивільняються в процесі піролізу. Наприклад, в ході піролізу можуть вивільнятися різні сполуки на основі сірки, такі як сульфіди, і в сировину можна додавати такий засіб, як газоподібний водень, для забезпечення десульфуризації продуктів піролізу. Водень сполучається з сульфідами з утворенням газоподібного сірководню, який можна видаляти з підданої піролізу сировини.

Піроліз сировини в камері може включати нагрівання сировини до відносно високих температур для забезпечення часткового розкладання сировини. Як правило, сировина нагрівається до температури в діапазоні від 150 до 1100 "С. Температура, до якої сировина нагрівається, залежить від ряду факторів, що включають склад сировини, середній розмір частинок сировини, вміст вологи і бажані продукти піролізу. Для багатьох типів сировини біомаси використовують, наприклад, температури піролізу від 300 до 550 "С.

Час знаходження сировини в камері для піролізу, як правило, залежить від ряду факторів, бо включаючи температуру піролізу, склад сировини, середній розмір частинок сировини, вміст вологи і бажані продукти піролізу. У деяких варіантах здійснення матеріали сировини піддають піролізу при температурі трохи вище температури розкладання матеріалу в інертній атмосфері, наприклад від приблизно 2 С до приблизно 10 "С вище температури розкладання або від приблизно З3"С до приблизно 7 "С вище температури розкладання. У таких варіантах здійснення матеріал, як правило, витримують при цій температурі протягом більше ніж 0,5 години, наприклад більш 1,0 години або більше ніж приблизно 2,0 години. У інших варіантах здійснення матеріали піддаються піролізу при температурі, що значно перевищує температуру розкладання матеріалу в інертній атмосфері, наприклад від приблизно 75 С до приблизно 175 7С вище температури розкладання або від приблизно 85 "С до приблизно 150 "С вище температури розкладання. У таких варіантах здійснення матеріал, як правило, тримають при цій температурі протягом менш 0,5 години, наприклад менше 20 хвилин, менше 10 хвилин, менше 5 хвилин або менше 2 хвилин. У інших варіантах здійснення матеріали піддаються піролізу при крайній температурі, наприклад від приблизно 200 "С до приблизно 500 "С вище температури розкладання матеріалу в інертному навколишньому середовищі або від приблизно 250 "С до приблизно 400 "С вище температури розкладання. У таких варіантах здійснення матеріал звичайно витримують при цій температурі менш 1 хвилини, наприклад менше 30 секунд, менше 15 секунд, менше 10 секунд, менше 5 секунд, менше 1 секунди або менше 500 мс. Такі варіанти здійснення, як правило, називають миттєвим піролізом.

У деяких варіантах здійснення сировина в камері нагрівається відносно швидко до вибраної температури піролізу. Наприклад, камера може бути сконструйована для нагрівання сировини зі швидкістю від 500 до 11000 "С/с. Типові швидкості нагрівання виникаючого з біомаси матеріалу сировини складають, наприклад, від 500 до 1000 "С/с.

Турбулентна течія матеріалу сировини в камері для піролізу звичайно є переважною, оскільки вона забезпечує відносно ефективну передачу тепла матеріалу сировини від нагрівальної підсистеми. Турбулентної течії можна досягати, наприклад, проганяючи матеріал сировини через камеру з використанням одного або декількох газів-носіїв 6210, що нагнітаються. Як правило, гази-носії є відносно інертними відносно матеріалу сировини, навіть при високих температурах в камері для піролізу. Ілюстративні гази-носії включають, наприклад, азот, аргон, метан, монооксид вуглецю і діоксид вуглецю. Альтернативно або додатково,

Зо механічні системи транспортування, такі як гвинтові транспортери, можуть транспортувати сировину і здійснювати її циркуляцію в камері для піролізу, створюючи турбулентну течію сировини.

У деяких варіантах здійснення піроліз сировини відбувається по суті за відсутності кисню і інших реактивних газів. Кисень може видалятися з камери для піролізу періодичним продуванням камери азотом під високим тиском (наприклад, при тиску азоту 2 бари або більше). Після продування камери газова суміш, присутня в камері для піролізу (наприклад, в процесі піролізу сировини), може включати менше за 4 мол. 95 кисню (наприклад, менше 1 мол. 96 кисню і навіть менше 0,5 мол. 95 кисню). Відсутність кисню забезпечує відсутність займання сировини при підвищених температурах піролізу.

У певних варіантах здійснення в сировину можуть подаватися і бути присутніми в процесі піролізу відносно невеликі кількості кисню. Цей спосіб називають окислювальним піролізом. Як правило, окислювальний піроліз протікає в декілька стадій нагрівання. Наприклад, на першій стадії нагрівання сировина нагрівається в присутності кисню для забезпечення часткового окислення сировини. Ця стадія витрачає доступний кисень в камері для піролізу. Потім на подальших стадіях нагрівання температуру сировини підвищують далі. Однак внаслідок витрати всього кисню в камері, займання сировини не відбувається, і відбувається піролітичне розкладання сировини без займання (наприклад, з утворенням вуглеводневих продуктів). Як правило, процес нагрівання сировини в камері для піролізу для ініціації розкладання є ендотермічним. Однак при окислювальному піролізі утворення діоксиду вуглецю шляхом окислення сировини є екзотермічним процесом. Тепло, що вивільняється при утворенні діоксиду вуглецю, може сприяти подальшим стадіям нагрівання при піролізі, тим самим знижуючи теплове навантаження, забезпечуване сировиною.

У деяких варіантах здійснення піроліз протікає в інертному оточенні, наприклад при оточенні матеріалів сировини аргоном або газоподібним азотом. У певних варіантах здійснення піроліз може протікати в окислювальному навколишньому середовищі, такому як повітря або аргон, збагачений повітрям. У деяких варіантах здійснення піроліз може протікати у відновних навколишніх умовах, наприклад при оточенні матеріалів сировини газоподібним воднем. Для сприяння піролізу до матеріалу до або в процесі піролізу можна додавати різні хімічні речовини, такі як окислювачі, відновники, кислоти або основи. Наприклад, можна додавати сірчану кислоту 60 або можна додавати пероксид (наприклад, бензоїлпероксид).

Як розглянуто вище, можна використовувати множину різних умов переробки, залежно від таких факторів, як склад сировини і бажані продукти піролізу. Наприклад, для матеріалу сировини, що містить целюлозу, можна використовувати відносно м'які умови піролізу, включаючи температури миттєвого піролізу від 375 до 450 "С і час знаходження менше 1 секунди. Як інший приклад, для органічного твердого матеріалу відходів, такого як відстій стічних вод, звичайно використовують температури миттєвого піролізу від 500 до 650 "С, при часі знаходження між 0,5 і З секундами. Як правило, багато які з параметрів процесу піролізу, включаючи час знаходження, температуру піролізу, турбулентність сировини, вміст вологи, склад сировини, склад продуктів піролізу і сукупний склад газів, можуть регулюватися автоматично системою регуляторів і автоматизованою системою контролю.

Після стадії піролізу 6050 продукти піролізу проходять стадію гасіння 6250 для зниження температури продуктів перед подальшою переробкою. Як правило, стадія гасіння 6250 включає оббризкування продуктів піролізу потоками охолоджувальної води 6260. Охолоджувальна вода також утворює суспензію, яка включає твердий нерозчинений матеріал і різні розчинені продукти. Також в потоці продуктів присутня суміш, яка включає різні гази, в тому числі газоподібні продукти, гази-носії і інші типи технологічних газів.

Потік продуктів транспортується через вмонтований в лінію газопровід в газовіддільник, який здійснює стадію відділення газів 6060, на якій газоподібні продукти і інші гази відділяються від суспензії, утвореної при гасінні продуктів піролізу. Відділена суміш газів необов'язково направляється у вентилятор 6130, який підвищує тиск газу шляхом продування суміші повітрям.

Суміш газів можна піддавати стадії фільтрації 6140, на якій суміш газів проходить через один або декілька фільтрів (наприклад, фільтрів з активованим вугіллям) для видалення частинок і інших домішок. На наступній стадії 6150 фільтрований газ може піддаватися стисненню і зберігатися до застосування. Альтернативно фільтрований газ може піддаватися подальшим стадіям переробки 6160. Наприклад, в деяких варіантах здійснення фільтрований газ може піддаватися конденсації для відділення різних газоподібних сполук з суміші газів. Різні сполуки можуть включати, наприклад, різні вуглеводневі продукти (наприклад, спирти, алкани, алкени, алкіни, прості ефіри), утворені в процесі піролізу. У певних варіантах здійснення фільтрований газ, що містить суміш вуглеводневих компонентів, може бути об'єднаний з парогазом 6170

Зо (наприклад, сумішшю водяної пари і кисню) і піддаватися процесу крекінгу для зниження молекулярної маси вуглеводневих компонентів.

У деяких варіантах здійснення камера для піролізу включає джерела тепла, які спалюють вуглеводневі гази, такі як метан, пропан і/"або бутан, нагріваючи сировину. Частина 6270 відділених газів може рециркулювати в камері для піролізу для згоряння, генеруючи технологічне тепло для підтримання процесу піролізу.

У певних варіантах здійснення в камеру для піролізу може подаватися технологічне тепло, яке може бути використане для підвищення температури матеріалів сировини. Наприклад, опромінення сировини радіаційним випромінюванням (наприклад, гамма-випромінюванням, опроміненням пучком електронів або іншими типами радіаційного опромінення) може нагрівати матеріали сировини до відносно високих температур. Нагріті матеріали сировини можуть охолоджуватися системою теплообміну, яка видаляє частину надмірного тепла з опроміненої сировини. Система теплообміну може бути адаптована для транспортування частини теплової енергії в камеру для піролізу для нагрівання (або попереднього нагрівання) матеріалу сировини, знижуючи, тим самим, витрату енергії на процес піролізу.

Суспензія, що містить рідкі і тверді продукти піролізу, може піддаватися необов'язковій стадії зневоднення 6070, в якій надлишок води може бути видалений з суспензії за допомогою таких процесів, як механічне стиснення і випарювання. Надлишок води 6280 може фільтруватися, а потім рециркулювати для подальшого застосування при гасінні продуктів розкладання піролізу на стадії 6250.

Потім зневоднена суспензія проходить стадію механічного розділення 6080, на якій твердий матеріал продукту 6110 відділяється від рідкого матеріалу продукту 6090 за допомогою серії фільтрів тонкого очищення із зростанням міри очищення. На стадії 6100 рідкий матеріал продукту 6090 може надалі конденсуватися (наприклад, випарюванням) для видалення відпрацьованої води 6190 і очищатися такими способами, як екстракція. Екстракція може включати додавання одного або декількох органічних розчинників 6180, наприклад, для відділення продуктів, таких як масла, від таких продуктів, як спирти. Придатні органічні розчинники включають, наприклад, різні вуглеводні і галогенвуглеводні. Потім очищені рідкі продукти 6200 можуть піддаватися подальшим стадіям переробки. Відпрацьована вода 6190 може фільтруватися, якщо необхідно, і рециркулювати для подальшого застосування при бо гасінні продуктів розкладання шляхом піролізу на стадії 6250.

Після відділення на стадії 6080 твердий матеріал продукту 6110 необов'язково піддається стадії висушування 6120, яка може включати випарювання води. Потім твердий матеріал 6110 може бути збережений для подальшого застосування або він може піддаватися подальшим стадіям переробки, залежно від ситуації.

Параметри процесу піролізу, розглянуті вище, є ілюстративними. Як правило, величини цих параметрів можуть широко варіювати, залежно від природи сировини і бажаних продуктів.

Більше того, можна використовувати множину різних способів піролізу, включаючи застосування джерел тепла, таких як полум'я вуглеводнів і/або печі, інфрачервоні лазери, мікрохвильові нагрівники, індукційні нагрівники, резистивні нагрівники і інші нагрівальні пристрої і конфігурації.

Для розкладання сировини можна використовувати множину різних камер для піролізу. У деяких варіантах здійснення, наприклад, піроліз сировини може включати нагрівання матеріалу з використанням резистивного нагрівального елемента, такого як металевий волосок або металева стрічка. Нагрівання може відбуватися шляхом прямого контакту між резистивним нагрівальним елементом і матеріалом.

У певних варіантах здійснення піроліз може включати нагрівання матеріалу шляхом індукції, наприклад, з використанням піролізера по точці Кюрі. У деяких варіантах здійснення піроліз може включати нагрівання матеріалу шляхом застосування радіаційного випромінювання, такого як інфрачервоне радіаційне випромінювання. Радіаційне випромінювання може генеруватися лазером, таким як інфрачервоний лазер.

У певних варіантах здійснення піроліз може включати нагрівання матеріалу конвективною теплотою. Конвективна теплота може утворюватися протікаючим потоком нагрітого газу.

Нагрітий газ може підтримуватися при температурі менше ніж приблизно 1200 "С, наприклад менше ніж приблизно 1000 "С, менше 750 "С, менше 600 "С, менше 400 "С або навіть менше 300 С. Нагрітий газ може підтримуватися при температурі вище ніж приблизно 250 "6.

Конвективна теплота може генеруватися нагрітим тілом, що оточує перший матеріал, наприклад, як в печі.

У деяких варіантах здійснення піроліз може включати нагрівання матеріалу парою при температурі вище ніж приблизно 250 "С.

Зо Варіант здійснення камери для піролізу представлений на Фіг. 15. Камера 6500 включає ізольовану стінку камери 6510 з вентиляційним отвором 6600 для відпрацьованих газів, множину топок 6520, які генерують тепло для процесу піролізу, транспортний канал 6530 для транспортування сировини через камеру 6500, гвинтовий транспортер 6590 для транспортування сировини через канал 6530 в турбулентному потоці і систему для гасіння 6540, яка включає гвинтовий транспортер 6610 для транспортування продуктів піролізу, водяні форсунки 6550 для оббризкування продуктів піролізу охолоджувальною водою і газовий сепаратор для відділення газоподібних продуктів 6580 від суспензії 6570, що містить тверді і рідкі продукти.

Інший варіант здійснення камери для піролізу представлений на Фіг. 16. Камера 6700 включає ізольовану стінку камери 6710, канал для подачі сировини 6720, похилу внутрішню стінку камери 6730, топки 6740, які генерують тепло для процесу піролізу, вентиляційний отвір 6750 для відпрацьованих газів і газовий сепаратор 6760 для відділення газоподібних продуктів 6770 від рідких і твердих продуктів 6780. Камера 6700 адаптована для обертання в напрямку, показаному стрілкою 6790, для забезпечення належного перемішування і турбулентного потоку сировини в камері.

Наступний варіант здійснення камери для піролізу представлений на Фіг. 17. Філаментний піролізер 1712 включає тримач зразка 1713 з резистивним нагрівальним елементом 1714 у формі дроту, намотаного навколо відкритого простору, що визначається тримачем зразка 1713.

Необов'язково, нагрітий елемент може обертатися навколо осі 1715 (як указано стрілкою 1716) для перевертання матеріалу, який включає целюлозний матеріал, в тримачі зразка 1713.

Простір 1718, що визначається огорожею 1719, підтримується при температурі вище кімнатної температури, наприклад від 200 до 250 "С. При звичайному застосуванні газ-носій, наприклад інертний газ, або окислювальний або відновний газ, рухається в поперечному напрямку через тримач зразка 1713, в той час як резистивний нагрівальний елемент обертається і нагрівається до бажаної температури, наприклад 325 "С. Після відповідного періоду часу, наприклад від 5 до 10 хвилин, піролізований матеріал видаляється з тримача зразка. Систему, представлену на

Фіг. 17, можна масштабувати і робити безперервною. Наприклад, замість дроту як нагрівальний елемент може бути використаний гвинт гвинтового транспортера. Матеріал може постійно потрапляти в тримач зразка, стикаючись з нагрітим гвинтом, який здійснює піроліз матеріалу. У той же час гвинт може виштовхувати піролізований матеріал з тримача зразка, дозволяючи входження нового непіролізованого матеріалу.

Інший варіант здійснення камери для піролізу представлений на Фіг. 18, на якій показаний піролізер по точці Кюрі 1820, який включає камеру для зразка 1821, в якій знаходиться феромагнітна фольга 1822. Камеру для зразка 1821 оточує радіочастотна котушка 1823.

Простір 1824, що визначається огорожею 1825, підтримується при температурі вище кімнатної температури, наприклад від 200 до 250 "С. При звичайному застосуванні газ-носій рухається в поперечному напрямку через тримач зразка 1821, в той час як фольга 1822 піддається індуктивному нагріванню застосовуваним радіочастотним полем для піролізу матеріалу при бажаній температурі.

Інший варіант здійснення камери для піролізу представлений на Фіг. 19. Пічний піролізер 130 включає рухомий тримач зразка 131 і піч 132. При звичайному застосуванні зразок опускається (як указано стрілююю 137) в зону нагріву 135 печі 132, в той час як газ-носій заповнює кожух 136 і рухається в поперечному напрямку через тримач зразка 131. Зразок нагрівається до бажаної температури протягом бажаного періоду часу для одержання піролізованого продукту. Піролізований продукт віддаляється з піролізера шляхом підняття тримача зразка (як указано стрілкою 134).

У певних варіантах здійснення, як показано на Фіг. 20, целюлозну мішень 140 можна піддавати піролізу шляхом обробки мішені, яка міститься у вакуумній камері 141, лазерним випромінюванням, наприклад випромінюванням, що має довжину хвилі від приблизно 225 нм до приблизно 1500 нм. Наприклад, мішень можна руйнувати при 266 нм з використанням четвертої гармонічної хвилі лазера Ма-мЖАс (5ресіга Рпузіс5, ЗСК170, Зап дове, Саїї). Показана оптична конфігурація дозволяє практично монохроматичному світлу 143, згенерованому лазером 142, направлятися з використанням дзеркал 144 і 145 на мішень після проходження через лінзу 146 у вакуумній камері 141. Як правило, тиск у вакуумній камері підтримується на рівні менше 105 мм рт.ст. У деяких варіантах здійснення використовують інфрачервоне випромінювання, наприклад випромінювання з лазера Ма-мЖАс, що становить 1,06 мікрометрів. У таких варіантах здійснення з целюлозним матералом можна змішувати чутливий до інфрачервоного випромінювання барвник, з одержанням целюлозної мішені. Інфрачервоний барвник може

Зо посилювати нагрівання целюлозного матеріалу. Руйнування лазером описане Віапспеї-Ріпспег еї а. в патенті США Мо 5942649.

Посилаючись на Фіг. 21, в деяких варіантах здійснення целюлозний матеріал може піддаватися миттєвому піролізу шляхом покривання вольфрамового волоска 150, такого як вольфрамовий волосок від 5 до 25 мм, бажаним целюлозним матеріалом, в той час як матеріал міститься у вакуумній камері 151. Для забезпечення піролізу через волосок пропускають струм, який викликає швидке нагрівання волоска протягом бажаного періоду часу. Як правило, нагрівання продовжують протягом секунд, а потім волоску дозволяють охолонути. У деяких варіантах здійснення нагрівання проводять декілька разів для забезпечення бажаної міри піролізу.

У певних варіантах здійснення вуглеводовмісний матеріал біомаси може нагріватися за відсутності кисню в реакторі з псевдозрідженим шаром. Якщо бажано, вуглеводовмісна біомаса може мати відносно тонкі поперечні зрізи і може включати будь-які з волокнистих матеріалів, описаних в даному документі, для ефективного перенесення тепла. Матеріал можна нагрівати шляхом теплообміну від гарячих металевих або керамічних, наприклад скляних, гранул або піску в реакторі, і одержані піролізовані рідину або масло можуть транспортуватися в центральну виробничу установку для виготовлення продукту.

Окислення

Для переробки вихідної сировини з множини різних джерел з метою екстракції з сировини корисних речовин і одержання частково зруйнованого органічного матеріалу, який служить як вхідний потік для подальших стадій і/або послідовностей переробки, можна використовувати одну або декілька послідовностей окислювальної переробки.

Знову посилаючись на Фіг. 8, в одному способі перший матеріал біомаси 2, який включає целюлозу, що має першу середньочислову молекулярну масу ("Ммі) і має перший вміст кисню (0), піддають окисленню, наприклад, нагріванням першого матеріалу в трубчастій печі в потоці повітря або збагаченого киснем повітря, з одержанням другого матеріалу 3, який включає целюлозу, що має другу середньочислову молекулярну масу ("Мкиг) і що має другий вміст кисню (О:) нижче, ніж перший вміст кисню (701). Другий матеріал (або, в певних варіантах здійснення перший і другий матеріал) можна, наприклад, змішувати з матеріалом, таким як мікроорганізм, з одержанням композита 4 або іншого продукту 5. Забезпечення більш високого рівня окислення 60 може підвищити здатність до диспергування окисленого матеріалу, наприклад, в розчиннику.

Такі матеріали також можна комбінувати з твердою речовиною і/або рідиною. Наприклад, рідина може бути у формі розчину, а тверда речовина може бути у формі частинок. Рідина і/або тверда речовина можуть включати мікроорганізм, наприклад бактерію і/або фермент.

Наприклад, бактерія і/або фермент можуть діяти на целюлозний або лігноцелюлозний матеріал, продукуючи продукт, такий як білок. Ілюстративні продукти описані в РІВКООЗ МАТЕКІАЇ 5 АМО

СОМРОЗБІТЕ5, О55М 11/453951, поданій 15 червня 2006 року.

У деяких варіантах здійснення друга середньочислова молекулярна маса не більше ніж на 97 96 нижче першої середньочислової молекулярних маси, наприклад не більше ніж на 95, 90, 85, 80, 75, 70, 65, 60, 55, 50, 45, 40, 30, 20, 12,5, 10,0, 7,5, 5,0, 4,0, 3,0, 2,5, 2,0 95 або не більше ніж на 1,095 нижче першої середньочислової молекулярної маси. Величина зниження молекулярної маси залежить від застосування.

Наприклад, в деяких варіантах здійснення вихідна середньочислова молекулярна маса (перед окисленням) складає від приблизно 200000 до приблизно 3200000, наприклад від приблизно 250000 до приблизно 1000000 або від приблизно 250000 до приблизно 700000, і середньочислова молекулярна маса після піролізу складає від приблизно 175000 до приблизно 3000000, наприклад від приблизно 200000 до приблизно 750000 або від приблизно 225000 до приблизно 600000.

Використовувані смоли можуть являти собою термореактивні пластмаси або термопластичні пластмаси. Приклади термопластичних смол включають непружні і еластомерні термопластичні пластмаси. Непружні термопластичні пластмаси включають поліолефіни (наприклад, поліетилен, поліпропілен або співполімери поліолефіну), поліефіри (наприклад, терефталат поліетилену), поліаміди (наприклад, нейлон 6, 6/12 або 6/10) і поліетиленіміни.

Приклади еластомерних термопластичних смол включають еластомерні стиролові співполімери (наприклад, співполімери стирол-етилен-бутилен-стирол), поліамідні еластомери (наприклад, співполімери поліефір-поліамід) і співполімери етилен-вінілацетат.

У конкретних варіантах здійснення використовують лігнін, наприклад будь-який лігнін, який утворюється в будь-якому зі способів, описаних в даному документі.

У деяких варіантах здійснення термопластична смола має швидкість потоку в розплавленому стані від 10 г/10 хвилин до 60 г/10 хвилин, наприклад від 20 г/10 хвилин до 50 гГ/10 хвилин або від 30 г/10 хвилин до 45 г/10 хвилин, при вимірюванні з використанням АЗТМ 1238. У певних варіантах здійснення можна використовувати сумісні суміші будь-яких з вказаних вище термопластичних смол.

У деяких варіантах здійснення термопластична смола має індекс полідисперсності (РОЇ), наприклад відношення середньозваженої молекулярної маси до середньочислової молекулярної маси, більше 1,5, наприклад більше 2,0, більше 2,5, більше 5,0, більше 7,5 або навіть більше 10,0.

У конкретних варіантах здійснення як термопластичну смолу використовують поліолефіни або суміші поліолефінів.

Приклади термореактивних смол включають природний каучук, бутадієновий каучук і поліуретани.

У деяких варіантах здійснення вихідна середньочислова молекулярна маса (перед окисленням) складає від приблизно 200000 до приблизно 3200000, наприклад від приблизно 250000 до приблизно 1000000 або від приблизно 250000 до приблизно 700000, і середньочислова молекулярна маса після піролізу складає від приблизно 50000 до приблизно 200000, наприклад від приблизно 60000 до приблизно 150000 або від приблизно 70000 до приблизно 125000. Однак, в деяких варіантах здійснення, наприклад після екстенсивного окислення, середньочислова молекулярна маса може складати менше ніж приблизно 10000 або навіть менше ніж приблизно 5000.

У деяких варіантах здійснення другий вміст кисню щонайменше приблизно на п'ять процентів перевищує перший вміст кисню, наприклад перевищує на 7,5, 10,0, 12,5, 15,0 або 17,5 95. У деяких переважних варіантах здійснення другий вміст кисню щонайменше приблизно на 20,0 956 перевищує вміст кисню в першому матеріалі. Вміст кисню вимірюють елементним аналізом шляхом піролізу зразка в печі, працюючій при 1300 "С або більше. Придатним пристроєм для елементного аналізу є аналізатор 1їЕСО СНМ5-932 3 піччю для високотемпературного піролізу МТЕ-900.

У деяких варіантах здійснення окислення першого матеріалу 200 не приводить до суттєвої зміни кристалічності целюлози. Однак в деяких випадках, наприклад після надмірного окислення, другий матеріал має целюлозу, що має кристалічність (Сг) нижче кристалічності (101) целюлози першого матеріалу. Наприклад, (б2) може бути нижче ніж (7Сї) приблизно 60 більше ніж на 5 95, наприклад на 10, 15, 20 95 або навіть 25 95. Це може бути бажаним для підвищення розчинності матеріалів в рідині, такій як рідина, яка включає бактерію і/або фермент.

У деяких варіантах здійснення вихідний індекс кристалічності (перед окисленням) складає від приблизно 40 95 до приблизно 87,5 95, наприклад від приблизно 50 95 до приблизно 75 95 або від приблизно 60 95 до приблизно 70 95, і індекс кристалічності після окислення складає від приблизно 30 95 до приблизно 75,0 95, наприклад від приблизно 35,0 95 до приблизно 70,0 95 або від приблизно 37,5 956 до приблизно 65,0 95. Однак, в певних варіантах здійснення, наприклад після екстенсивного окислення, індекс кристалічності може складати менше ніж 5 95. У деяких варіантах здійснення матеріал після окислення є по суті аморфним.

Без зв'язку з якою-небудь конкретною теорією, вважають, що окислення підвищує кількість груп на целюлозі, що створюють водневі зв'язки, таких як гідроксильні групи, альдегідні групи, групи кетонів, групи карбонових кислот або ангідридні групи, які можуть підвищити її здатність до диспергування і/або її розчинність (наприклад, в рідині). Для подальшого підвищення здатності до диспергування в смолі, смола може включати компонент, який включає групи, що створюють водневі зв'язки, такі як одна або декілька ангідридних груп, груп карбонових кислот, гідроксильних груп, амідних груп, аміногруп або сумішей будь-яких з цих груп. У деяких переважних варіантах здійснення компонент включає полімер, який співполімеризований з малеїновим ангідридом і/або має прищеплений малеїновий ангідрид. Такі матеріали доступні від Юиропі під торговою назвою ЕОБАВОМОФ).

Як правило, окислення першого матеріалу 200 відбувається в окислювальному середовищі.

Наприклад, окислення можна досягати за допомогою піролізу в окислювальному середовищі, або йому може сприяти піроліз в окислювальному середовищі, такому як повітря або аргон, збагачений повітрям. Для сприяння окисленню до матеріалу перед окисленням або в процесі окислення можна додавати різні хімічні речовини, такі як окислювачі, кислоти або основи.

Наприклад, перед окисленням можна додавати пероксид (наприклад, бензоїлпероксид).

Системи для окислення

На Фіг. 22 представлена технологічна схема 5000, яка включає різні стадії в системі окислювальної попередньої обробки сировини. На першій стадії 5010 з джерела вихідного матеріалу подається суха сировина. Джерело вихідного матеріалу може включати, наприклад,

Зо платформу або контейнер для зберігання, які сполучені з суміщеним реактором для окислення через конвеєрну стрічку або інший пристрій для транспортування сировини.

Як описано вище, перед доставкою в реактор для окислення суха сировина з джерела вихідного матеріалу може бути попередньо оброблена. Наприклад, якщо сировина одержана з рослинних джерел, певні частини рослинного матеріалу можуть видалятися перед збиранням рослинного матеріалу і/або перед доставкою рослинного матеріалу в пристрій для транспортування сировини. Альтернативно або додатково, сировину біомаси можна піддавати механічній переробці (наприклад, для зниження середньої довжини волокон в сировині) перед доставкою в реактор для окислення.

Після механічної переробки 5020 сировина 5030 транспортується в систему для перемішування, яка подає воду 5150 в сировину в процесі механічного перемішування.

Об'єднання води з переробленою сировиною на стадії перемішування 5040 приводить до водної суспензії 5050 сировини, яку потім можна обробляти одним або декількома окислювачами.

Як правило, в суміш додають один літр води на кожні від 0,02 до 1,0 кг сухої сировини.

Співвідношення сировини і води в суміші залежить від джерела сировини і конкретних окислювачів, використовуваних далі в процесі загалом. Наприклад, при звичайних промислових послідовностях переробки лігноцелюлозної біомаси, водна суспензія 5050 сировини включає від приблизно 0,5 кг до приблизно 1,0 кг сухої біомаси на літр води.

У деяких варіантах здійснення, також на стадії перемішування сировини 5040, в суспензію сировини може додаватися одна або декілька захищаючих волокна добавок 5170. Захищаючі волокна добавки сприяють зниженню деградації певних типів волокон біомаси (наприклад, целюлозних волокон) в процесі окислення сировини. Захищаючі волокна добавки можна використовувати, наприклад, якщо бажаний продукт переробки лігноцелюлозної сировини включає целюлозні волокна. ілюстративні захищаючі волокна добавки включають сполуки магнію, такі як гідроксид магнію. Концентрації захищаючих волокна добавок в суспензії 5050 сировини можуть складати, наприклад, від 0,1 до 0,4 95 сухої маси сировини біомаси.

У певних варіантах здійснення водну суспензію 5050 сировини можна піддавати необов'язковій екстракції 5180 органічним розчинником для видалення з суспензії нерозчинних у воді речовин. Наприклад, екстракція суспензії 5050 одним або декількома органічними бо розчинниками приводить до очищеної суспензії і потоку органічних відходів 5210, який включає нерозчинні у воді матеріали, такі як жири, масла і інші неполярні речовини на основі вуглеводнів. Придатні розчинники для проведення екстракції суспензії 5050 включають, наприклад, різні спирти, вуглеводні і галогенвуглеводні.

У деяких варіантах здійснення водну суспензію 5050 сировини можна піддавати необов'язковій термічній обробці 5190 для подальшої підготовки сировини до окислення.

Приклад термічної обробки включає нагрівання суспензії сировини в присутності стисненої пари. У волокнистій сировині біомаси стиснена пара забезпечує набухання волокон, експонуючи велику частину поверхонь волокон водному розчиннику і окислювачам, які подаються на подальших стадіях переробки.

У певних варіантах здійснення водну суспензію сировини 5050 можна піддавати необов'язковій обробці основними речовинами 5200. Обробка однією або декількома основними речовинами може полегшити відділення лігніну від целюлози в лігноцелюлозній сировині біомаси, тим самим поліпшуючи подальше окислення сировини. Ілюстративні основні речовини включають гідроксиди лужних і лужноземельних металів, такі як гідроксид натрію, гідроксид калію і гідроксид кальцію. Як правило, можна використовувати множину основних речовин, звичайно в концентраціях від приблизно 0,01 95 до приблизно 0,5 95 сухої маси сировини.

Водна суспензія 5050 сировини транспортується (наприклад, через вмонтовану в лінію систему труб) в камеру, яка може являти собою камеру для попередньої окислювальної переробки або реактор для окислення. На стадії попередньої окислювальної переробки 5060 в рідку суспензію 5050 додається один або декілька окислювачів 5160 з утворенням окислювального середовища. У деяких варіантах здійснення, наприклад, окислювачі 5160 можуть включати пероксид водню. Пероксид водню можна додавати в суспензію 5050 як водний розчин і у співвідношеннях в діапазоні від З до 30-35 мас. 95 суспензії 5050. Пероксид водню має ряд переваг як окислювач. Наприклад, водний розчин пероксиду водню є відносно недорогим, відносно хімічно стабільним і не є особливо шкідливим відносно інших окислювачів (і, таким чином, не вимагає обтяжливих процедур зберігання і дорогого захисного обладнання). Більше того, пероксид водню здійснює розкладання з утворенням води в процесі окислення сировини, так що очищення потоку відходів є відносно нескладним і недорогим.

У певних варіантах здійснення окислювачі 5160 можуть включати кисень (наприклад,

Ко) газоподібний кисень) або окремо, або в комбінації з пероксидом водню. Газоподібний кисень може барботувати суспензію 5050 у співвідношеннях в діапазоні від 0,5 до 10 мас. 95 суспензії 5050. Альтернативно або додатково, газоподібний кисень також може подаватися у водну фазу при рівновазі з суспензією 5050 (наприклад, парова головка над суспензією 5050). Газоподібний кисень може подаватися або в камеру для попередньої окислювальної переробки, або в реактор для окислення (або в обидва), залежно від конфігурації системи для окислювальної переробки. Як правило, наприклад, парціальний тиск кисню в парі над суспензією 5050 перевищує атмосферний тиск кисню і знаходиться в діапазоні від 0,5 до 35 бар, залежно від природи сировини.

Газоподібний кисень можна подаватися в чистій формі або він може бути змішаний з одним або декількома газами-носіями. Наприклад, в деяких варіантах здійснення повітря під високим тиском надає кисень у водяній парі. У певних варіантах здійснення газоподібний кисень може безперервно надаватися в паровій фазі для забезпечення того, щоб в процесі переробки сировини концентрація кисню в парі залишалася в певних заданих межах. У деяких варіантах здійснення газоподібний кисень може бути спочатку поданий в достатній концентрації для окислення сировини, а потім сировина може транспортуватися в закриту ємність що знаходиться під тиском (наприклад, реактор для окислення), для переробки.

У певних варіантах здійснення окислювачі 5160 можуть включати утворюваний кисень (наприклад, радикали кисню). Як правило, утворюваний кисень продукується при необхідності в реакторі для окислення або в камері, що знаходиться в гідравлічному сполученні з реактором для окислення, за допомогою однієї або декількох реакцій розкладання. Наприклад, в деяких варіантах здійснення утворюваний кисень може утворюватися в реакції між МО і О2 в суміші газів або в розчині. У певних варіантах здійснення утворюваний кисень може продукуватися при розкладанні НОСІ в розчині. Інші способи, за допомогою яких може продукуватися утворюваний кисень, включають електрохімічне генерування, наприклад в розчині електролітів.

Як правило, утворюваний кисень є ефективним окислювачем внаслідок відносно високої реакційної здатності кисневих радикалів. Однак утворюваний кисень також може бути відносно селективним окислювачем. Наприклад, коли лігноцелюлозна сировина обробляється утворюваним киснем, переважно відбувається селективне окислення лігніну відносно інших компонентів сировини, таких як целюлоза. У результаті окислення сировини утворюваним бо киснем забезпечує спосіб селективного видалення фракції лігніну з певних типів сировини. Як правило, для досягнення ефективного окислення використовують концентрації утворюваного кисню від приблизно 0,5 до 5 95 сухої маси сировини.

Без зв'язку з теорією, вважають, що утворюваний кисень реагує з лігнпоцелюлозною сировиною щонайменше по двох різних механізмах. У першому механізмі утворюваний кисень піддається реакції приєднання до лігніну, приводячи до часткового окислення лігніну, яке солюбілізує лігнін у водному розчині. У результаті солюбілізований лігнін може бути видалений з іншої частини сировини шляхом промивання. У другому механізмі утворюваний кисень руйнує бутанові поперечну зшивки і/або відкриває ароматичні кільця, які сполучені через бутанові поперечні зшивки. У результаті розчинність водного розчину лігніну зростає, і фракцію лігніну можна відділяти від іншої частини сировини шляхом промивання.

У деяких варіантах здійснення окислювачі 5160 включають озон (Оз). Застосування озону може вносити деякі умови поводження з хімічними реагентами в послідовності окислювальної переробки. При надмірно енергійному нагріванні водний розчин озону може швидко розкластися, з потенційно несприятливими наслідками як для людей, що є операторами системи, так і для обладнання системи. Таким чином, озон, як правило, утворюється в термічно ізольованій ємності з потовщеними стінками, окремо від ємності, яка містить суспензію сировини, і транспортується до неї на відповідній стадії способу.

Без зв'язку з теорією, вважають, що озон здійснює розкладання на кисень і радикали кисню, і що за окислювальні властивості озону відповідальні радикали кисню (наприклад, утворюваний кисень) так, як описано вище. Озон, як правило, переважно окисляє фракцію лігніну в лігноцелюлозних матеріалах, залишаючи фракцію целюлози відносно незачепленою.

Умови окислення сировини біомаси на основі озону, як правило, залежать від природи біомаси. Наприклад, для целюлозної і/або лігноцелюлозної сировини, ефективне окислення сировини забезпечують концентрації озону від 0,1 до 20 г/м3 сухої сировини. Як правило, вміст води в суспензії 5050 складає від 10 до 80 мас. 95 (наприклад, від 40 до 60 мас. 95). У процесі основаного на озоні окислення температура суспензії 5050 може підтримуватися міжб0 і 100 "С, щоб уникнути інтенсивного розкладання озону.

У деяких варіантах здійснення суспензія 5050 сировини може оброблятися водним лужним розчином, який включає один або декілька гідроксидів лужних або лужноземельних металів, таких як гідроксид натрію, гідроксид калію і гідроксид кальцію, а потім може оброблятися озоновмісним газом в реакторі для окислення. Було виявлено, що цей процес значно збільшує розкладання біомаси в суспензії 5050. Як правило, наприклад, концентрація іонів гідроксиду в лужному розчині складає від 0,001 до 10 мас. 95 суспензії 5050. Після змочування сировини шляхом контакту з лужним розчином, в реактор для окислення подається озоновмісний газ, де він контактує з сировиною і окисляє її.

Окислювачі 5160 також можуть включати інші речовини. У деяких варіантах здійснення, наприклад, в суспензію 5050 можна подавати окислювачі на основі галогену, такі як хлор і оксихлоридні речовини (наприклад, гіпохлорит). У певних варіантах здійснення в суспензію 5050 можна подавати азотовмісні окислювачі. Ілюстративні азотовмісні окислювачі включають, наприклад, МО і МО». Азотовмісні речовини в суспензії 5050 також можуть об'єднуватися з киснем, створюючи додаткові окислювачі. Наприклад, як МО, так і МО» об'єднуються з киснем в суспензії 5050 з утворенням нітратних сполук, які є ефективними окислювачами для сировини біомаси. Окислювачі на основі галогену і азоту можуть, в деяких варіантах здійснення, забезпечувати відбілювання сировини біомаси, залежно від природи сировини. Відбілювання може бути бажаним для певних одержуваних з біомаси продуктів, які екстрагуються на подальших стадіях переробки.

Інші окислювачі можуть включати, наприклад, різні пероксикислоти, пероксіоцтові кислоти, персульфати, перкарбонати, перманганати, тетроксид осмію і оксиди хрому.

Після стадії попередньої окислювальної переробки 5060, суспензія 5050 сировини окислюється на стадії 5070. Якщо окислювачі 5160 додаються до суспензії 5050 в реакторі для окислення, тоді окислення протікає в цьому ж реакторі. Альтернативно, якщо окислювачі 5160 додаються до суспензії 5050 в камері для попередньої обробки, тоді суспензія 5050 транспортується в реактор для окислення через з'єднуючу їх систему труб. Після потрапляння всередину реактора для окислення, окислення сировини біомаси продовжується при контрольованому наборі навколишніх умов. Як правило, наприклад, реактор для окислення являє собою циліндричну ємність, яка закрита від зовнішнього навколишнього середовища і знаходиться під тиском. Можлива як циклічна, так і безперервна робота, хоч навколишні умови, як правило, легше контролювати при потокових циклічних діях по переробці.

Окислення суспензії 5050 сировини, як правило, протікає в реакторі для окислення при бо підвищених температурах. Наприклад, температура суспензії 5050 в реакторі для окислення, як правило, підтримується вище 100 "С, в діапазоні від 120 до 240 "С. Для багатьох типів сировини біомаси окислення є особливо ефективним, якщо температура суспензії 5050 підтримується між 150 її 220"С. Суспензію 5050 можна нагрівати з використанням різних пристроїв для теплообміну. Наприклад, в деяких варіантах здійснення реактор для окислення контактує з нагрівальною банею, яка включає масло або розплавлені солі. У певних варіантах здійснення серія теплообмінних труб оточує реактор для окислення і контактує з ним, і циркуляція гарячого текучого середовища в трубах нагріває суспензію 5050 в реакторі. Інші нагрівальні пристрої, які можна використовувати для нагрівання суспензії 5050, включають, наприклад, резистивні нагрівальні елементи, індукційні нагрівники і мікрохвильові джерела.

Час знаходження суспензії 5050 сировини в реакторі для окислення для переробки сировини можна варіювати, якщо бажано. Як правило, суспензія 5050 знаходиться в реакторі при окисленні від 1 хвилини до 60 хвилин. Для відносно м'якого матеріалу біомаси, такого як лігноцелюлозний матеріал, час знаходження в реакторі для окислення може складати від 5 хвилин до 30 хвилин, наприклад, при тиску кисню в реакторі від З до 12 бар і при температурі суспензії від 160 до 210 "С. Однак для інших типів сировини час знаходження в реакторі для окислення може бути більшим, наприклад до 48 годин. Для визначення відповідного часу знаходження суспензії 5050 в реакторі для окислення, аліквоти суспензії можна витягувати з реактора через певні інтервали часу і аналізувати для визначення концентрацій конкретних продуктів, що представляють інтерес, таких як складні сахариди. Інформацію про підвищення концентрацій певних продуктів в суспензії 5050, як функцію часу, можна використовувати для визначення часу знаходження для конкретних класів матеріалу сировини.

У деяких варіантах здійснення в процесі окислення суспензії 5050 сировини можна проводити корекцію рН суспензії шляхом додавання однієї або декількох хімічних речовин в реактор для окислення. Наприклад, в певних варіантах здійснення окислення протікає більш ефективно в діапазоні рН приблизно 9-11. Для підтримання рН в цьому діапазоні в реактор для окислення можуть подаватися такі речовини, як гідроксиди лужних і лужноземельних металів, карбонати, аміак і буферні розчини.

У процесі окислення може бути важливою циркуляція суспензії 5050 для забезпечення достатнього контакту між окислювачами 5160 і сировиною. Циркуляції суспензії можна досягати

Зо з використанням різних способів. Наприклад, в деяких варіантах здійснення реактор для окислення може бути обладнаний пристроєм для механічного перемішування, який включає лопаті крильчатки або колесо з лопатями. У певних варіантах здійснення реактор для окислення може являти собою петльовий реактор, в якому водний розчинник, в якому суспендована сировина, одночасно дренується з дна реактора і рециркулює у верхню частину реактора шляхом накачування, тим самим забезпечуючи, щоб суспензія постійно багато разів перемішувалася і не застоювалася в реакторі.

Після завершення окислення сировини суспензія транспортується в пристрій для розділення, де протікає стадія механічного розділення 5080. Як правило, стадія механічного розділення 5080 включає одну або декілька стадій фільтрації тонкого очищення із зростанням міри очищення суспензії для механічного розділення твердих і рідких складових.

Рідка фаза 5090 відділяється від твердої фази 5100, і після цього ці дві фази переробляються незалежно. Тверда фаза 5100 необов'язково може піддаватися стадії висушування 5120, наприклад, в пристрої для висушування. Стадія висушування 5120 може включати, наприклад, механічний розподіл твердого матеріалу на поверхні для висушування і випарювання води з твердої фази 5100 шляхом обережного нагрівання твердого матеріалу.

Після стадії висушування 5120 (або, альтернативно, без стадії висушування 5120) тверда фаза 5100 транспортується для подальших стадій переробки 5140.

Рідка фаза 5090 необов'язково може піддаватися стадії висушування 5110 для зменшення концентрації води в рідкій фазі. У деяких варіантах здійснення, наприклад, стадія висушування 5110 може включати випарювання і/або дистиляцію, і/або екстракцію води з рідкої фази 5090 шляхом обережного нагрівання рідини. Альтернативно або додатково, для видалення води з рідкої фази 5090 можна використовувати один або декілька хімічних осушувальних реагентів.

Після стадії висушування 5110 (або, альтернативно, без стадії висушування 5110) рідка фаза 5090 транспортується для подальших стадій переробки 5130, які можуть включати різні стадії хімічної і біологічної обробки, такі як хімічний і/або ферментативний гідроліз.

На стадії висушування 5110 утворюється потік відходів 5220, водний розчин, який включає розчинені хімічні речовини, такі як кислоти і основи у відносно низьких концентраціях. Обробка потоку відходів 5220 може включати, наприклад, нейтралізацію рН однією або декількома мінеральними кислотами або основами. Залежно від концентрації розчинених солей в потоці 60 відходів 5220, розчин може піддаватися частковій деїіонізації (наприклад, шляхом пропускання потоку відходу через іонообмінну систему). Потім потік відходів, який включає, головним чином, воду, може рециркулювати в загальному процесі (наприклад, як вода 5150), може бути відведений до іншого процесу або може бути скинутий.

Як правило, у випадку лігноцелюлозної сировини біомаси після стадії розділення 5070, рідка фаза 5090 включає множину розчинних полі- і олігосахаридів, які потім можуть відділятися і/або відновлюватися до сахаридів меншої довжини ланцюга шляхом подальших стадій переробки.

Тверда фаза 5100, як правило, включає, головним чином, целюлозу, наприклад, з меншими кількостями утворюваних з геміцелюлози і лігніну продуктів.

У деяких варіантах здійснення окислення можна проводити при підвищеній температурі в реакторі, такому як камера для піролізу. Наприклад, знову посилаючись на Фіг. 17, матеріали сировини можуть окислюватися в філаментному піролізері 1712. При звичайному застосуванні окислювальний газ-носій, наприклад повітря або суміш повітря/аргон, рухається в поперечному напрямку через тримач зразка 1713, в той час як резистивний нагрівальний елемент обертається і нагрівається до бажаної температури, наприклад 325 "С. Після відповідного періоду часу, наприклад від 5 до 10 хвилин, окислений матеріал видаляється з тримача зразка.

Систему, представлену на Фіг. 2, можна масштабувати і робити безперервною. Наприклад, замість дроту як нагрівальний елемент може бути використаний гвинт гвинтового транспортера.

Матеріал може безперервно потрапляти в тримач зразка, наштовхуючись на нагрітий гвинт, який здійснює піроліз матеріалу. У той же час гвинт може виштовхувати окислений матеріал з тримача зразка, дозволяючи надходження нового неокисленого матеріалу.

Знову посилаючись на Фіг. 18, матеріал сировини може окислюватися в піролізері по точці

Кюрі 1820. При звичайному застосуванні окислювальний газ-носій рухається в поперечному напрямку через камеру для зразка 1821, в той час як фольга 1822 піддається індуктивному нагріванню радіочастотним полем, застосовуваним для окислення матеріалу при бажаній температурі.

Знову посилаючись на фіг. 19, матеріал сировини може окислюватися в пічному піролізері 130. При звичайному застосуванні зразок опускається (як указано стрілкою 137) в зону нагріву 135 печі 132, в той час як газ-носій заповнює кожух 136 і рухається в поперечному напрямку через тримач зразка 131. Зразок нагрівається до бажаної температури протягом бажаного

Зо періоду часу для одержання піролізованого продукту. Піролізований продукт видаляється з піролізера шляхом підняття тримача зразка (як указано стрілкою 134).

Знову посилаючись на Фіг. 20, матеріал сировини може окислюватися шляхом формування целюлозної мішені 140 разом з окислювачем, таким як пероксид, і обробки мішені, яка міститься у вакуумній камері 141, лазерним випромінюванням, наприклад випромінюванням, що має довжину хвилі від приблизно 225 нм до приблизно 1600 нм. Показана оптична конфігурація дозволяє практично монохроматичному світлу 143, згенерованому лазером 142, направлятися з використанням дзеркал 144 і 145 на мішень після проходження через лінзу 146 у вакуумній камері 141. Як правило, тиск у вакуумній камері підтримується на рівні менше 105 мм рт.ст. У деяких варіантах здійснення використовують інфрачервоне випромінювання, наприклад випромінювання з лазера Ма-хАс, що становить 1,06 мікрометрів. У таких варіантах здійснення з целюлозним матеріалом можна змішувати чутливий до інфрачервоного випромінювання барвник, з одержанням целюлозної мішені. Інфрачервоний барвник може посилювати нагрівання целюлозного матеріалу. Руйнування лазером описане Віапспеї-Ріпспег еї аї. в патенті США Мо 5942649.

Знову посилаючись на Фіг. 21, матеріали сировини можуть швидко окислюватися шляхом покривання вольфрамового волоска 150 разом з окислювачем, таким як пероксид, бажаним целюлозним матеріалом, в той час як матеріал знаходиться у вакуумній камері 151. Для забезпечення окислення через волосок пропускають струм, який викликає швидке нагрівання волоска протягом бажаного періоду часу. Як правило, нагрівання продовжують протягом декількох секунд, а потім волоску дозволяють охолонути. У деяких варіантах здійснення нагрівання проводять декілька разів для забезпечення бажаної міри окислення.

Знову посилаючись на Фіг. 12, в деяких варіантах здійснення матеріали сировини можна окисляти за допомогою звуку і/або кавітації. Як правило, для досягнення окислення матеріали обробляють ультразвуком в окислювальному середовищі, такому як вода, насичена киснем або іншим хімічним окислювачем, таким як пероксид водню.

Знову посилаючись на Фіг. 9 і 10, в певних варіантах здійснення для сприяння окисленню матеріалів сировини використовують іонізуюче випромінювання. Як правило, для досягнення окислення матеріали опромінюють в окислювальному середовищі, такому як повітря або кисень. Наприклад, для опромінення матеріалів можна використовувати гамма-випромінювання бо іабо опромінення пучком електронів.

Інші способи обробки

Паровий вибух можна застосовувати окремо без яких-небудь зі способів, описаних в даному документі, або в комбінації з будь-яким зі способів, описаних в даному документі.

На Фіг. 23 показане загальне представлення всього процесу конвертування джерела волокна 400 в продукт 450, такий як етанол, за допомогою способу, який включає дроблення і паровий вибух для одержання волокнистого матеріалу 401, який потім гідролізується і конвертується, наприклад ферментується, з утворенням продукту. Джерело волокна може бути конвертоване у волокнистий матеріал 401 рядом можливих способів, включаючи щонайменше один спосіб дроблення і щонайменше один спосіб парового вибуху.

Наприклад, один варіант включає дроблення джерела волокна, з подальшою необов'язковою стадією(ями) просіювання і необов'язковою додатковою стадією(ями) дроблення для одержання роздробленого джерела волокна 402, яке потім може піддаватися паровому вибуху з утворенням волокнистого матеріалу 401. Після процесу парового вибуху необов'язково іде процес витягання волокон для видалення рідин або "розчину" 404, що утворилися в процесі парового вибуху. Матеріал, що утворився, після парового вибуху роздробленого джерела волокна, може додатково дробитися в необов'язковій додатковій стадії(ях) дроблення і/або необов'язковій стадії(ях) просіювання.

У іншому способі волокнистий матеріал 401 спочатку піддається паровому вибуху з утворенням підданого паровому вибуху джерела волокна 410. Потім одержане піддане паровому вибуху джерело волокна піддається необов'язковому способу витягання волокон для видалення рідин або розчину. Потім одержане піддане паровому вибуху джерело волокна може дробитися з одержанням волокнистого матеріалу. Піддане паровому вибуху джерело волокна також може піддаватися одній або декільком додатковим стадіям просіювання і/або одній або декільком необов'язковим додатковим стадіям дроблення. Спосіб дроблення і парового вибуху джерела волокна для одержання роздробленого і підданого паровому вибуху волокнистого матеріалу додатково розглянутий нижче.

Перед дробленням або паровим вибухом джерело волокна може бути нарізане на фрагменти або смуги матеріалу типу конфеті. Процеси дроблення можуть протікати в сухому стані (наприклад, який має менше 0,25 мас. 95 поглиненої води), в гідратованому стані або

Зо навіть тоді, коли матеріал частково або повністю занурений в рідину, таку як вода або ізопропанол. Також спосіб необов'язково може включати стадії висушування вихідного потоку після парового вибуху або дроблення для забезпечення додаткових стадій сухого дроблення або парового вибуху. Стадії дроблення, просіювання і парового вибуху можуть бути проведені в присутності або за відсутності різних хімічних розчинів.

У способі парового вибуху джерело волокна або роздроблене джерело волокна контактує з парою під високим тиском, і пара дифундує в структури джерела волокна (наприклад, лігноцелюлозні структури). Потім пара конденсується під високим тиском, тим самим "змочуючи" джерело волокна. Волога в джерелі волокна може здійснювати гідроліз будь-яких ацетильних груп в джерелі волокна (наприклад, ацетильних груп у фракціях геміцелюлози), утворюючи органічні кислоти, такі як оцтова і уронова кислоти. Кислоти, в свою чергу, можуть каталізувати деполімеризацію геміцелюлози, вивільнення ксилану і обмежених кількостей глюкану. Потім, коли тиск скидається, "змочене" джерело волокна (або роздроблене джерело волокна і т. д.) "вибухає". Конденсована волога вмить випаровується внаслідок різкого зниження тиску, і розширення водяної пари надає зсувне зусилля на джерело волокна (або роздроблене джерело волокна і т. д.). Достатнє зсувне зусилля приводить до механічного руйнування внутрішніх структур (наприклад, лігноцелюлозних структур) джерела волокна.

Потім роздроблений і підданий паровому вибуху волокнистий матеріал перетворюється в корисний продукт, такий як етанол. Одним зі способів конвертування волокнистого матеріалу є гідроліз для одержання цукрів 412, що піддаються ферментації, які потім піддають ферментації з утворенням продукту. Також можна використовувати інші відомі або невідомі способи конвертування волокнистих матеріалів в палива.

У деяких варіантах здійснення, перед змішуванням з мікроорганізмом, роздроблений і підданий паровому вибуху волокнистий матеріал 401 стерилізують для знищення яких-небудь конкуруючих мікроорганізмів, які можуть знаходитися на волокнистому матеріалі. Наприклад, волокнистий матеріал можна стерилізувати шляхом впливу на волокнистий матеріал радіаційного випромінювання, такого як інфрачервоне випромінювання, ультрафіолетове випромінювання або іонізуюче випромінювання, таке як гамма-випромінювання. Також мікроорганізми можна знищувати з використанням хімічних стерилізуючих засобів, таких як відбілювач (наприклад, гіпохлорит натрію), хлоргексидин або оксид етилену.

Одним зі способів гідролізу роздробленого і підданого паровому вибуху волокнистого матеріалу є застосування целюлаз. Целюлази являють собою групу ферментів, які діють синергічно, гідролізуючи целюлозу. Також можна використовувати комерційно доступний комплекс ферментів АссеїПегазеФ 1000, який містить комплекс ферментів, які розщеплюють лігноцелюлозну біомасу в цукри, що піддаються ферментації.

Згідно з сучасним розумінням, компоненти целюлази включають ендоглюканази, екзоглюканази (целобіогідролази) і Б-глюкозидази (целобіази). Синергізм між целюлазними компонентами існує, коли гідроліз комбінацією двох або більше компонентів перевищує суму видів активності, що виявляються окремими компонентами. Загальноприйнятий механізм дії целюлазної системи (зокрема, системи Т. Іопдібгаспіаєшт) на кристалічну целюлозу полягає в тому, що ендоглюканаза гідролізує внутрішні В-1,4-глікозидні зв'язки аморфних областей, тим самим збільшуючи кількість експонованих невідновних кінців. Потім екзоглюканази відщеплюють целобіозні елементи з невідновних кінців, які, в свою чергу, гідролізуються бр- глюкозидазами до окремих глюкозних елементів. Існує декілька конфігурацій як ендо-, так і екзоглюканаз, відмінних стереоспецифічністю. Як правило, для оптимального гідролізу целюлози потрібна синергічна дія компонентів в різних конфігураціях. Однак целюлази є більш схильними гідролізувати аморфні області целюлози. Існує лінійна залежність між кристалічністю і швидкостями гідролізу, причому більш високі індекси кристалічності відповідають більш повільним швидкостям гідролізу ферментом. Аморфні області целюлози гідролізуються з подвоєною швидкістю відносно кристалічних областей. Гідроліз роздробленого і підданого паровому вибуху волокнистого матеріалу може бути проведений за допомогою будь-якого способу гідролізу біомаси.

Паровий вибух біомаси іноді приводить до утворення побічних продуктів, наприклад токсичних речовин, які є інгібіторними для активності мікробів і ферментів. Таким чином, спосіб конвертування роздробленого і підданого паровому вибуху волокнистого матеріалу в продукт може необов'язково включати стадію вапнування перед ферментацією для осадження деяких з токсичних речовин. Наприклад, значення рН роздробленого і підданого паровому вибуху волокнистого матеріалу можна підвищувати, щоб воно перевищувало рН 10, додаванням гідроксиду кальцію (Са(ОН)г) з подальшою стадією зниження рН до приблизно 5 додаванням

Зо На5О»х. Потім підданий вапнуванню волокнистий матеріал можна використовувати в такому вигляді без видалення преципітату. Як показано на Фіг. 23, необов'язкову стадію вапнування проводять безпосередньо перед стадією гідролізу роздробленого і підданого паровому вибуху волокнистого матеріалу, але також передбачається проведення стадії вапнування після стадії гідролізу і перед стадією ферментації.

На Фіг. 24 представлений приклад пристрою для парового вибуху 460. Пристрій для парового вибуху 460 включає реакційну камеру 462, в яку поміщається джерело волокна і/або волокнистий матеріал через вхідний отвір 464 для джерела волокна. Реакційна камера закривається шляхом закривання клапана 465 вхідного отвору джерела волокна. Крім того, реакційна камера включає вихідний отвір для стисненої пари 466, який включає паровий клапан 467. Крім того, реакційна камера включає вихідний отвір для скидання тиску вибуху 468, який включає клапан 469 вихідного отвору, сполучений з циклоном 470 через з'єднувальну трубу 472. Коли реакційна камера включає джерело волокна і/або роздроблене джерело волокна і закрита закриваючими клапанами 465, 467 і 469, в реакційну камеру 462 доставляється пара шляхом відкривання клапана 467 вхідного отвору для пари, що дозволяє парі виходити через вхідний отвір для пари 466. Після того, як реакційна камера досягає заданої температури, що може займати приблизно 20-60 секунд, починається час витримування. Температура реакції підтримується на рівні заданої температури протягом бажаного часу витримування, який, як правило, складає приблизно від 10 секунд до 5 хвилин. У кінці періоду витримування клапан вихідного отвору відкривається, дозволяючи скидання тиску вибуху. Процес скидання тиску вибуху переміщує вміст реакційної камери 462 з вихідного отвору для скидання тиску вибуху 468, через з'єднувальну трубу 472, в циклон 470. Потім піддане паровому вибуху джерело волокна або волокнистий матеріал виходить з циклону у формі суспензії в кошик для збирання 474, в той час як більша частина залишкової пари виходить з циклону в атмосферу через вентиляційний отвір 476. Крім того, пристрій для парового вибуху включає вихідний отвір для промивання 478 з клапаном 479 вихідного отвору для промивання, сполученим (із з'єднувальною трубою 472. Клапан 479 вихідного отвору для промивання закритий в процесі використання пристрою для парового вибуху 460 при паровому вибуху, але відкритий в процесі промивання реакційної камери 462. Задана температура реакційної камери 462 переважно складає від 180 до 240 "С або від 200 до 220 "С. Час витримування переважно складає від 10 60 секунд до 30 хвилин або від 30 секунд до 10 хвилин, або від 1 хвилини до 5 хвилин.

Оскільки процес парового вибуху приводить до осаду у вигляді підданого паровому вибуху волокнистого матеріалу, підданий паровому вибуху волокнистий матеріал необов'язково може піддаватися процесу витягання волокон, де від підданого паровому вибуху волокнистого матеріалу відділяється "розчин". Ця стадія витягання волокон є доцільною, оскільки вона забезпечує процеси подальшого дроблення і/або просіювання і може дозволити конверсію волокнистого матеріалу в продукт. Процес виділення волокон проводять з використанням сітчастої тканини для відділення волокон від розчину. Крім того, також можуть бути включені процеси висушування для одержання волокнистого матеріалу або підданого паровому вибуху джерела волокна для подальшої переробки.

Будь-який спосіб переробки, описаний в даному документі, можна використовувати при тиску вище або нижче нормального атмосферного тиску Землі. Наприклад, будь-який процес, в якому використовується радіаційне опромінення, обробка ультразвуком, окислення, піроліз, паровий вибух або комбінації будь-яких з цих процесів для одержання матеріалів, які включають вуглевод, можна проводити під високим тиском, який може підвищувати швидкості реакції. Наприклад, будь-який процес або комбінацію процесів можна проводити під тиском більше ніж приблизно 25 МПа, наприклад більше 50, 75, 100 МПа, 150, 200, 250, 350, 500, 750, 1000 МПа або більше 1500 МПа.

Комбінування пристроїв для опромінення, обробки ультразвуком і/або окислення

У деяких варіантах здійснення може бути переважним комбінування двох або більше з окремих пристроїв для опромінення, обробки ультразвуком, піролізу лабо окислення в єдиний гібридний пристрій. Для такого гібридного пристрою можна проводити декілька процесів послідовно або навіть одночасно, що має перевагу збільшення продуктивності попередньої обробки і потенційної економії витрат.

Наприклад, розглядаються процеси опромінення пучком електронів і обробки ультразвуком.

Кожний окремий процес ефективний відносно зниження середньої молекулярної маси целюлозного матеріалу на порядок або більше, і на декілька порядків при послідовному проведенні.

Процеси, як опромінення, так і обробки ультразвуком, можна застосовувати з використанням гібридного пристрою для обробки пучком електронів/ультразвуком, як

Зо проілюстровано на Фіг. 25. Гібридний пристрій для обробки пучком електронів/ультразвуком 2500 зображений над порожньою ванною (глибина -«-3-5 см) для суспензії целюлозного матеріалу 2550, диспергованого у водному окислювальному середовищі, такому як пероксид водню або пероксид карбаміду. Гібридний пристрій 2500 має джерело енергії 2510, яке живить як випромінювач електронного пучка 2540, так і рупори для обробки ультразвуком 2530.

Випромінювач електронного пучка 2540 генерує пучки електронів, які проходять через пристрій для націлювання пучка електронів 2545 для потрапляння на суспензію 2550, що містить целюлозний матеріал. Пристрій для націлювання пучка електронів може являти собою сканер, який пропускає промінь в діапазоні аж до приблизно б футів в напрямку, приблизно паралельному поверхні суспензії 2550.

На будь-якій стороні випромінювача електронного пучка 2540 знаходяться рупори для обробки ультразвуком 2530, які доставляють енергію ультразвукової хвилі до суспензії 2550.

Рупори для обробки ультразвуком 2530 закінчуються знімною насадкою 2535, яка контактує з суспензією 2550.

Рупори для обробки ультразвуком 2530 мають ризик пошкодження внаслідок тривалого залишкового впливу опромінення пучком електронів. Таким чином, рупори можуть бути захищені стандартним екраном 2520, наприклад, який виготовлений зі свинцю або містить важкий метал сплаву, такого як метал Ліповича, який є непроникним для випромінювання пучка електронів. Однак повинні бути ужиті запобіжні заходи, щоб пересвідчитися, що присутність екрана не впливає на ультразвукову енергію. Знімні наконечники 2535, які сконструйовані з того ж матеріалу, що і рупори 2530, і приєднані до рупорів 2530, звичайно контактують з целюлозним матеріалом 2550, і, як очікується, можуть бути пошкоджені. Таким чином, знімні наконечники 2535 сконструйовані так, щоб їх було легко замінити.

Наступною перевагою такого одночасного процесу обробки пучком електронів і ультразвуком полягає в тому, що ці два процеси мають взаємодоповнюючі результати. У випадку опромінення пучком електронів окремо, недостатня доза може приводити до поперечного зшивання деяких з полімерів в целюлозному матеріалі, яке знижує ефективність процесу деполімеризації загалом. Також для досягнення міри деполімеризації, схожої з мірою деполімеризації, що досягається з використанням опромінення пучком електронів і обробки ультразвуком по окремості, можна використовувати більш низькі дози опромінення пучком бо електронів і/або опромінення ультразвуком.

Пристрій для опромінення пучком електронів також можна комбінувати з одним або декількома з високочастотних роторно-статорних пристроїв, які можна використовувати як альтернативу пристроям з ультразвуковою енергією, і вони можуть виконувати схожу функцію.

Також можливі інші комбінації пристроїв. Наприклад, пристрій для опромінення іонізуючим випромінюванням, який генерує гамма-випромінювання, випромінюване, наприклад, з таблеток обо, можна комбінувати з джерелом електронного пучка і/або джерелом ультразвукової хвилі.

Пристрої для радіаційного опромінення для попередньої обробки біомаси, розглянуті вище, також можна комбінувати з одним або декількома пристроями, які здійснюють одну або декілька послідовностей переробки піролізом. Така комбінація також можна мати перевагу високої продуктивності. Проте, необхідна обережність, оскільки можуть бути протилежні вимоги між деякими способами радіаційного опромінення і піролізом. Наприклад, пристрої для опромінення ультразвуком можуть вимагати, щоб сировина була занурена в рідке окислювальне середовище. З іншого боку, як розглянуто вище, для зразка сировини, що піддається піролізу, може бути переважним, щоб він мав конкретний вміст вологи. У цьому випадку нові системи автоматично вимірюють і проводять моніторинг конкретного вмісту вологи і регулюють його.

Крім того, деякі або всі з вказаних вище пристроїв, особливо пристрій для піролізу, можна комбінувати з пристроєм для окислення, як розглянуто вище.

ОСНОВНІ СПОСОБИ

Ферментація

Як правило, різні мікроорганізми можуть продукувати ряд корисних продуктів шляхом впливу на оброблений матеріал біомаси, наприклад його ферментації. Наприклад, ферментацією або іншими процесами можуть бути продуковані спирти, органічні кислоти, вуглеводні, водень, білки або суміші будь-яких з цих матеріалів.

Мікроорганізм може являти собою природний мікроорганізм або одержаний способами інженерії мікроорганізм. Наприклад, мікроорганізм може являти собою бактерію, наприклад целюлолітичну бактерію, гриб, наприклад дріжджі, рослину або одноклітинний організм, наприклад водорості, найпростіші або подібні грибам одноклітинні організми, наприклад слизисту плісняву. Коли організми є сумісними, можна використовувати суміші організмів.

Для сприяння руйнуванню оброблених матеріалів біомаси, які включають целюлозу, можна

Зо використовувати один або декілька ферментів, наприклад целюлолітичний фермент. У деяких варіантах здійснення матеріали, які включають целюлозу, спочатку обробляють ферментом, наприклад, комбінуючи матеріали і фермент у водному розчині. Потім цей матеріал можна комбінувати з мікроорганізмом. У інших варіантах здійснення комбінування матеріалів, які включають целюлозу, один або декілька ферментів і мікроорганізм, проводять одночасно, наприклад шляхом комбінування у водному розчині.

Також, для сприяння руйнуванню оброблених матеріалів біомаси, оброблені матеріали біомаси можна далі обробляти (наприклад, після опромінення) нагріванням, хімічним реагентом (наприклад, мінеральною кислотою, основою або сильним окислювачем, таким як гіпохлорит натрію) і/або ферментом.

У процесі ферментації цукри, що вивільняються на стадії целюлолітичного гідролізу або оцукрювання, ферментуються, наприклад, в етанол, ферментуючим мікроорганізмом, таким як дріжджі. Придатні ферментуючі мікроорганізми здатні конвертувати вуглеводи, такі як глюкоза, ксилоза, арабіноза, маноза, галактоза, олігосахариди або полісахариди, в продукти ферментації. Ферментуючі мікроорганізми включають штами роду Засспготусез 5рр. наприклад

Засспготусев5 сегемізіає (пекарські дріжджі), зЗасспаготусевз аїайсив, Засспаготусев имагит; рід Кінумеготусез, наприклад види Кіпсумеготусев5 тагхіапи5, Кіпумеготусез їадіїї5; рід Сапаїда, наприклад Сапаїда рзеийдоїгорісаїй5 і Сапаїда бБгаззісає; рід Сіамізрога, наприклад види

СіІамізрога Іюзйапіаеє і СіІамізрога орипіае; рід Распузоїеп, наприклад види Распузоїеп

Іаппорпйи5; рід Вгегаппотусе5, наприклад вид Вгеїаппотусез сіаизепії; рід Ріспіа, наприклад види Ріспіа 5іїрії5; і рід засспагорпади5, наприклад види засспагорпадив дедгадапз (РПйпіррідів,

С,.Р., 1996, СеїПшіозе ріосопмегзіоп Тїесппоіоду, Напароок оп Віоєїнапо!: Ргодисіюп апа Шкнігайоп,

Мутап, С.Е., єд., Тауюг 5 ЕРгапсі5, ММазпіпдаїп, ОС, 179-212).

Комерційно доступні дріжджі включають, наприклад, Кей е(агкв/ езайте ЕШапо!ї Кеа (доступні від Кей Зіаг/і езайте, США) ЕБАГІФ (доступні від РІеізсптапп' 5 Уеабі, відділення Вигп5

Рійр Росй Іпс., США), БОРЕКЗТАКТО) (доступні від АШесі, на даний час І аПйетапа), СЕКТ

ЗТКАМОФ (доступні від Сегі 5ігапа АВ, Швеція) і РЕКМОЇ Ф (доступні від ОМ 5ресіаКіев).

Бактерії, які можуть здійснювати ферментацію біомаси в етанол і інші продукти, включають, наприклад, 2утотопавз тпобБіїї5 і Сіовігідічт (пегтосеїЇїшт (РПііррідіб5, 1996, вище). І е5спіпе еї аї. (Іптетаїіопа! Ууоштпа! ої Зувіветаїййс апа Емоїшіопагу Місгобіооду 2002, 52, 1155-1160) описали анаеробні, мезофільні, целюлолітичні бактерії з лісового грунту, Сіовігідічт рпуїеппепіапз 5р. пом., які перетворюють целюлозу в етанол.

Ферментацію біомаси в етанол і інші продукти можна проводити з використанням певних типів термофільних або генетично сконструйованих мікроорганізмів, таких як види

Тпептпоапаегобасіеєег, включаючи Т. таїййгапії, і види дріжджів, такі як види Ріспіа. Прикладом штаму Т. таїййгапі є АЗМ4, описаний в бБоппе-Напбзеп єї аї. (Арріїєй Містобіоюду апа

ВіоїесппоЇоду 1993, 38, 537-541) або Апнгіпу еї а. (Агсп. Місгобріо!. 1997, 168, 114-119).

Для ферментації або конверсії можна використовувати дріжджі і бактерії 7утотопав.

Оптимальне значення рН для дріжджів складає приблизно від рН 4 до рН 5, в той час як оптимальне значення рН для 7утотопа5 складає приблизно від рН 5 до рН 6. Типовий час ферментації складає приблизно від 24 до 96 годин при температурах в діапазоні від 26 до 40 "С, однак термофільні мікроорганізми віддають перевагу більш високим температурам.

Ферменти, які руйнують біомасу, таку як целюлоза, до більш низькомолекулярних вуглеводовмісних матеріалів, таких як глюкоза, називають целюлолітичними ферментами або целюлазами; цей процес називається "оцукрюванням". Ці ферменти можуть являти собою комплекс ферментів, які діють синергічно, деградуючи кристалічну целюлозу. Приклади целюлолітичних ферментів включають: ендоглюканази, целобіогідролази і целобіази (рВ- глюкозидази). Наприклад, целюлозний субстрат спочатку гідролізується ендоглюканазами у випадкових областях, продукуючи олігомерні проміжні сполуки. Потім ці проміжні сполуки є субстратами для екзорозщеплюючих глюканаз, таких як целобіогідролаза, з утворенням целобіози, відщдеплюваної від кінців полімеру целюлози. Целобіоза являє собою розчинний у воді зв'язаний В-1,4-зв'язком димер глюкози. Нарешті, целобіаза розщеплює целобіозу з утворенням глюкози.

Целюлаза здатна здійснювати деградацію біомаси і може мати грибне або бактеріальне походження. Придатні ферменти включають целюлази з родів Васіїй5, Рзендотопав, Нитісоїа,

Еизагішт, ТПпіеЇаміа, Асгетопішт, Спгузозрогішт і Тгісподегіпа, і включають види Ниптісоїа,

Сорііпиб5, ТНівіаміа, Ривагшт, Мусеїйорпіїйога, Астетопішт, СерНаіІозрогішт, Зсуїаїїдійт,

Репісіййшт або АзрегудйШиє5 (див., наприклад, ЕР 458162), особливо целюлази, продуковані штамами, вибраними з видів Ниїтісоїа іпбоїеп5 (перекласифікованого як 5Зсуїаїідійт

ІШепторпішйт, див., наприклад, патент США Мо 4435307), Соргіпи5 сіпегеи5, Ризагішт охузрогит,

Мусеїїорпійога Іегторнпіїа, Мегірішв5 адідапієи5, ТГНієїаміа (етевзігів, Астетопішт 5р., Астетопійт регвісіпит, Астетопішт астетопішт, Асгтетопішт Бргаспурепійт, Астетопішт аіспготозрогит,

Асгетопішт обсіамайт, Астетопішт ріпКепйопіає, Астетопішт го5еодгізеит, Асгетопійт іпсоїогайшт ії Асгетопіцт їигайшит; переважно з видів Нитісоїа іпбоїєп5 ОМ 1800, Ризагійт

З5 охуврогит ОМ 2672, Мусеїїорпійога Шепторпіа СВ5 117.65, Серпаіозройцт вр. НУМ-202,

Астетопішт 5р. СВ5 478.94, Астетопішт 5р. СВ5 265.95, Астетопішт регвісіпит СВ5 169.65,

Асгетопійт асгетопішт АНИ 9519, Сернаіозрогцт в5р. СВ5 535.71, Астетопішт Бгаспурепійт

Св 866.73, Астетопішт аіспготозрогит СВ5 683.73, Астетопішт орсіамайшт СВ5 311.74,

Астетопішт ріпкепопіде СВБ 157.70, Астетопішт гозеодгізент СВ5 134.56, Астетопійт іпсоїогаїит СВ5 146.62 і Асгетопішт їигаїшт СВ5 299.70Н. Целллолітичні ферменти також можна одержувати з Спгузозрогішт, переважне штаму Спгузозрогішт ІшсКпоу"епзе. Крім того, можна використовувати Тгісподегпта (зокрема Тгісподегта мігіде, Тгісподегта геезеї і

Тпісподегта Копіпдії), алкалофільні Васійй5 (див., наприклад, патент США Мо 3844890 і ЕР 458162) і Зігеріотусез (див., наприклад, ЕР 458162).

Також можна використовувати целюлолітичні ферменти, продуковані з використанням рекомбінантної технології (див., наприклад, УМО 2007/071818 ії УМО 2006/110891).

Використовувані целюлолітичні ферменти можна одержувати ферментацією вказаних штамів мікроорганізмів на живильному середовищі, що містить придатні джерела вуглецю і азоту і неорганічні солі, з використанням способів, відомих в даній галузі (див., наприклад,

Веппей апа Гавбиге, І. (сд5.), Моге Сепе Мапіршіайопе іп ЕРипді, Асадетіс Ргез5, СА 1991).

Придатні середовища доступні від комерційних постачальників і їх можна одержувати згідно з опублікованими складами (наприклад, в каталогах Атегісап Туре Сийиге СоїІесііоп). Діапазони температур і інші умови, придатні для вирощування і продукції целюлази, відомі в даній галузі (див., наприклад, Ваїєу апа ОїЇйї5, Віоспетіса! Епдіпеегіпд ЕипдатепіаІ5, МеоОгам/-НІЇЇ ВоокК

Сотрапу, МУ, 1986).

Обробку целюлози целюлазою звичайно проводять при температурах від 30 до 6576.

Целюлази активні в діапазоні рН приблизно від З до 7. Тривалість стадії оцукрювання може складати аж до 120 годин. Дозування целюлазного ферменту забезпечує досить високий рівень конверсії целюлози. Наприклад, відповідне дозування целюлази, як правило, складає від 5,0 до

50 одиниць фільтрувального паперу (ЕРИ або МЕ) на грам целюлози. ЕРИ є стандартною мірою і визначається і вимірюється згідно з Спозе (1987, Риге апа Аррі. Спет. 59:257-268).

У конкретних варіантах здійснення як ферментна система використовується ферментний комплекс АССЕГЕКАБЕФ 1000 в дозуванні 0,25 мл на грам субстрату. Ферментний комплекс

АССЕЇ ЕКАБЕФ 1000 являє собою коктейль з множини ферментів з множиною видів активності, головним чином екзоглюконази, ендоглюконази, геміцелюлази і бета-глюкозидази. Коктейль має мінімальну ендоглюконазну активність 2500 СМС О/г ії мінімальну бета-глюкозидазну активність 400 рМРО О/г. рН коктейлю складає від приблизно 4,8 до приблизно 5,2. У інших конкретних варіантах здійснення використовувана ферментна система являє собою суміш

СЕП ПГОСІГАБЗТФ 1.5 і Момолуте 188. Наприклад, на кожний грам субстрату можна використовувати 0,5 мл СЕ ГОСІ АБТФ 1.5І і 0,1 мл Момолуте 188. Коли є бажаною більш висока геміцелюлазна (ксиланазна) активність, можна використовувати ОРТІМАЗНОе ВО.

Газифікація

На доповнення до застосування піролізу для попередньої обробки сировини, піроліз також можна використовувати для переробки попередньо обробленої сировини для екстракції корисних матеріалів. Зокрема, можна використовувати форму піролізу, відому як газифікація, для одержання паливних газів, крім різних інших газоподібних, рідких і твердих продуктів. Для проведення газифікації попередньо оброблена сировина подається в камеру для піролізу і нагрівається до високої температури, як правило 700 С або більше. Використовувана температура залежить від ряду факторів, включаючи природу сировини і бажані продукти.

Також для сприяння газифікації в камеру для піролізу додають деякі кількості кисню (наприклад, як чистий газоподібний кисень і/або як повітря) і пари (наприклад, перегрітої пари).

Ці сполуки реагують з вуглецевмісним матеріалом сировини в багатостадійній реакції з утворенням суміші газів, яка називається синтетичним газом (або "синтез-газом"). По суті, в ході газифікації в камеру для піролізу подається обмежена кількість кисню для забезпечення згоряння частини матеріалу сировини з утворенням монооксиду вуглецю і генерування технологічного тепла. Потім технологічне тепло може бути використане для запуску другої реакції, яка перетворює додатковий матеріал сировини у водень і монооксид вуглецю.

На першій стадії реакції загалом, нагрівання матеріалу сировини приводить до вуглистих

Зо залишків, які можуть включати широку множину різних сполук на основі вуглеводнів. Можуть утворюватися певні леткі речовини (наприклад, певні газоподібні вуглеводневі матеріали), що приводить до зниження загальної маси матеріалу сировини. Потім, на другій стадії реакції, частина леткого матеріалу, яка утворюється на першій стадії, реагує з киснем в реакції горіння з утворенням як монооксиду вуглецю, так і діоксиду вуглецю. У цій реакції горіння вивільняється тепло, яке запускає третю стадію реакції. На третій стадії, діоксид вуглецю і пара (наприклад, вода) реагують з вуглистими залишками, що утворилися на першій стадії, з утворенням монооксиду вуглецю і газоподібного водню. Монооксид вуглецю також може реагувати з парою, в реакції конверсії водяної пари, з утворенням діоксиду вуглецю і додаткового газоподібного водню.

Газифікацію можна використовувати як основний процес для одержання продуктів безпосередньо із попередньо обробленої сировини, наприклад, для подальшого транспортування і/або продажу. Альтернативно або додатково, газифікацію можна використовувати як допоміжний процес для одержання палива для всієї системи переробки.

Багатий воднем синтез-газ, який утворюється в процесі газифікації можна спалювати, наприклад, для генерування електрики і/або технологічного тепла, яке може бути направлене на застосування в інших частинах системи переробки. У результаті загальна система переробки може бути щонайменше частково самозабезпечуваною. У процесі і/або після газифікації також можна одержати ряд інших продуктів, включаючи піролітичні масла і газоподібні речовини на основі вуглеводнів; їх можна розділяти і зберігати або транспортувати, якщо бажано.

Для газифікації попередньо обробленої сировини придатна множина різних камер для піролізу, включаючи камери для піролізу, описані в даному документі. Зокрема, системи реакторів з псевдозрідженим шаром, в яких попередньо оброблену сировину піддають флюїдизації в парі їі кисні/повітрі, забезпечують відносно високу продуктивність і пряме виділення продуктів. Тверді вуглисті залишки, які залишаються після газифікації в системі з псевдозрідженим шаром (або в інших камерах для піролізу), можна спалювати для генерування додаткового технологічного тепла для запуску подальших реакцій газифікації.

ПЕРЕРОБКА ОБРОБЛЕНОЇ БІОМАСИ

Дистиляція

Після ферментації одержані текучі середовища можна піддавати дистиляції з 60 використанням, наприклад, "бражної колони" для відділення етанолу і інших спиртів від більшої частини води і залишкових твердих речовин. Пара, що виходить з бражної колони, може являти собою 35 мас.9о етанол, і він подається в ректифікаційну колону. Суміш практично азеотропного (92,5 95) етанолу і води з ректифікаційної колони можна очищати до чистого (99,5 95) етанолу з використанням молекулярних сит парової фази. Осад бражних колон може бути направлений на перший ступінь триступеневого випарника. Зворотний холодильник ректифікаційної колони може забезпечити тепло для цього першого ступеня. Після першого ступеня тверді речовини можна відділяти з використанням центрифуги і сушити у обертовій сушарці. Частину (255905) продукту з центрифуги можна повторно використовувати для ферментації, а залишок може бути відправлений на другий і третій ступені випарника. Велика частина конденсату випарника може бути повернута в процес як досить чистий конденсат, де його невелика частина відділяється на обробку відпрацьованої води для запобігання утворенню сполук з низькою температурою кипіння.

Обробка відпрацьованої води

Обробку відпрацьованої води використовують для мінімізації потреб в додатковій воді на установці шляхом переробки води для повторного застосування на установці. Обробка відпрацьованої води також може давати паливо (наприклад, відстій і біогаз), яке можна використовувати для підвищення загальної ефективності процесу продукції етанолу.

Наприклад, як більш детально описано нижче, відстій і біогаз можна використовувати для генерування пари і електрики, які можна використовувати в різних виробничих процесах.

Відпрацьовану воду спочатку прокачують через сито (наприклад, решітку) для видалення великих частинок, які збираються в сміттєвий контейнер. У деяких варіантах здійснення великі частинки відправляють на сміттєві звалища. Додатково або альтернативно, великі частинки спалюють для генерування пари і/або електрики, як детально описано нижче. Як правило, відстань в решітці складає від 1/4 дюйма (0,6 см) до 1 дюйма (2,5 см) (наприклад, 1/2 дюйма (1,3 см)).

Потім відпрацьована вода протікає в ємність для зрівноваження, де концентрація органічних сполук у відпрацьованій воді зрівноважується протягом часу відстоювання. Як правило, час відстоювання складає від 8 годин до 36 годин (наприклад, 24 години). У ємності розташований змішувач для перемішування вмісту ємності. У деяких варіантах здійснення для перемішування

Зо вмісту ємності використовують множину змішувачів, розташованих по всій ємності. У певних варіантах здійснення змішувач по суті перемішує вміст ємності для зрівноваження, так щоб умови (наприклад, концентрація і температура відпрацьованої води) по всій ємності були одноманітними.

Перший насос перекачує воду від ємності для зрівноваження через рідинно-рідинний теплообмінник. Теплообмінник регулюється (наприклад, шляхом контролю швидкості потоку текучого середовища через теплообмінник), так щоб відпрацьована вода, що виходить з теплообмінника, мала бажану температуру для анаеробної обробки. Наприклад, бажана температура для анаеробної обробки може складати від 40 до 60 "С.

Після виходу з теплообмінника відпрацьована вода потрапляє в один або декілька анаеробних реакторів. У деяких варіантах здійснення концентрація відстою в кожному анаеробному реакторі є такою ж, як і загальна концентрація відстою у відпрацьованій воді. У інших варіантах здійснення анаеробний реактор має більш високу концентрацію відстою, ніж загальна концентрація відстою у відпрацьованій воді.

У кожний анаеробний реактор, що містить відпрацьовану воду, відмірюють живильний розчин, що містить азот і фосфор. Живильний розчин реагує з відстоєм в анаеробному реакторі з утворенням біогазу, який може містити 50 95 метану і має теплоту згоряння приблизно 12000 британських теплових одиниць, або Віш, на фунт (28000 кДж/кг). Біогаз виходить з кожного анаеробного реактора через вентиляційний отвір і потрапляє в колектор, де множина потоків біогазу об'єднується в єдиний потік. Компресор перекачує потік біогазу в паровий котел або двигун внутрішнього згоряння, як більш детально описано нижче. У деяких варіантах здійснення компресор також перекачує єдиний потік біогазу через каталізатор десульфуризації. Крім того або альтернативно, компресор може перекачувати єдиний потік біогазу через седиментаційну пастку.

Другий насос перекачує анаеробний вихідний потік з анаеробних реакторів в один або декілька аеробний реакторів (наприклад, ректорів для активного мулу). У кожному аеробному реакторі розташований аератор для перемішування анаеробного вихідного потоку, відстою і кисню (наприклад, кисню, що міститься в повітрі). У кожному аеробному реакторі окислення клітинного матеріалу в анаеробному вихідному потоці приводить до продукції діоксиду вуглецю, води і аміаку.

Аеробний вихідний потік переміщується (наприклад, за допомогою сили тяжіння) в сепаратор, де від обробленої води відділяється відстій. Частина відстою повертається в один або декілька аеробних реакторів для створення підвищеної концентрації відстою в аеробних реакторах, тим самим сприяючи аеробному руйнуванню клітинного матеріалу у відпрацьованій воді. Конвеєр видаляє надлишок відстою з сепаратора. Як більш детально описано нижче, надлишок відстою використовується як паливо для генерування пари і/або електрики.

Оброблена вода викачується з сепаратора у відстійник. Тверді речовини, дисперговані в обробленій воді, осідають на дно відстійника і згодом віддаляються. Після періоду відстоювання оброблену воду викачують з відстійника через фільтр для тонкого очищення для видалення яких-небудь додаткових твердих речовин, що залишаються у воді. У деяких варіантах здійснення в оброблену воду додають хлор для знищення патогенних бактерій. У деяких варіантах здійснення для подальшого очищення обробленої води використовують один або декілька способів фізико-хімічної сепарації. Наприклад, оброблену воду можна прокачувати через реактор для абсорбції вугіллям. Як інший приклад, оброблену воду можна прокачувати через реактор зворотного осмосу.

Спалювання відходів

Продукція спирту з біомаси може приводити до утворення різних потоків побічних продуктів, придатних для генерування пари і електрики для застосування в інших частинах установки.

Наприклад, пару, згенеровану при спалюванні потоків побічних продуктів, можна використовувати в процесі дистиляції. Як інший приклад, електрику, згенеровану спалюванням потоків побічних продуктів, можна використовувати для живлення генераторів електронних пучків і ультразвукових перетворювачів, використовуваних в попередній обробці.

Побічні продукти, використовувані для генерування пари і електрики, утворюються у множині джерел протягом всього процесу. Наприклад, анаеробне розщеплення відпрацьованої води дає біогаз з високим вмістом метану і невелику кількість стічної біомаси (відстою). Як інший приклад, тверді речовини після дистиляції (наприклад, неконвертований лігнін, целюлоза і геміцелюлоза, що залишаються після попередньої обробки і основних процесів) можна використовувати як паливо.

Біогаз відводиться до двигуна внутрішнього згоряння, сполученого з електричним

Зо генератором, для генерування електрики. Наприклад, біогаз можна використовувати як джерело палива для двигуна для природного газу з електрозапаленням. Як інший приклад, біогаз можна використовувати як джерело палива для двигуна для природного газу з прямим уприскуванням. Як інший приклад, біогаз можна використовувати як джерело палива для турбіни внутрішнього згоряння. Додатково або альтернативно, двигун внутрішнього згоряння може бути адаптований для комбінованої конфігурації для виробництва електричної і теплової енергії. Наприклад, скидне тепло від двигунів внутрішнього згоряння можна використовувати для забезпечення гарячої води або пари по всьому виробництву.

Відстій і тверді речовини після дистиляції можна спалювати для нагрівання води, що протікає через теплообмінник. У деяких варіантах здійснення вода, що протікає через теплообмінник, випарюється і перегрівається з утворенням пари. У певних варіантах здійснення пару використовують в реакторі для попередньої обробки і при теплообміні в процесах дистиляції і випарювання. Додатково або альтернативно, пара розширюється, живлячи багатоступеневу парову турбіну, сполучену з електричним генератором. Пара, що виходить з парової турбіни, конденсується охолоджувальною водою і повертається в теплообмінник для повторного нагрівання до пари. У деяких варіантах здійснення швидкість потоку води через теплообмінник контролюється для забезпечення заданого вироблення електрики з парової турбіни, сполученої з електричним генератором. Наприклад, в теплообмінник можна додавати воду, щоб забезпечити роботу парової турбіни вище порогових умов (наприклад, турбіна обертається досить швидко для обертання електричного генератора).

У той час як були описані деякі варіанти здійснення, можливі інші варіанти здійснення.

Як приклад, в той час як описано, що біогаз відводиться в двигун внутрішнього згоряння, сполучений з електричним генератором, в певних варіантах здійснення біогаз або деяку його частину можна пропускати через установку для риформінгу палива для продукції водню. Потім водень перетворюється в електрику за допомогою паливного елемента.

Як інший приклад, в той час як описано, що біогаз спалюється окремо від відстою і твердих речовин після дистиляції, в певних варіантах здійснення деякі або всі стічні побічні продукти можна спалювати разом з утворенням пари.

ПРОДУКТИ/СПІВПРОДУКТИ

У деяких варіантах здійснення даний винахід стосується матеріалів, одержаних з 60 використанням способів, описаних в даному документі. У деяких випадках такі матеріали можна використовувати за відсутності матеріалів, що додаються до біомаси до або після переробки, наприклад матеріалів, які в природних умовах не присутні в біомасі. У таких випадках матеріали будуть містити матеріали, що зустрічаються в природі, наприклад, що походять з біомаси.

Альтернативно або додатково, матеріали, одержані з використанням способів, описаних в даному документі, можна комбінувати з іншими природними і/або синтетичними матеріалами, наприклад матеріалами, які в природних умовах не присутні в біомасі.

Як описано вище, в деяких варіантах здійснення способи, описані в даному документі, можна використовувати для конвертування (наприклад, ферментації) біомаси в енергетичний продукт (наприклад, спирт, такий як етанол або вуглеводень) і/або інші продукти, які утворюються внаслідок процесу конверсії (наприклад, органічні кислоти). У таких випадках на біомасу впливають умовами, придатними для такої конверсії. Ілюстративні умови можуть включати, наприклад, щонайменше біомасу і один або декілька мікроорганізмів, здатних конвертувати біомасу в енергію (наприклад, спирт) в умовах, придатних для функціонування організмів. Процесу конверсії можна дозволяти протікати до тієї міри, коли щонайменше частина біомаси конвертована в енергетичні (наприклад, етанол) і/або інші продукти, які утворюються внаслідок конверсії (наприклад, як описано нижче), і/або до тієї міри, коли всі (наприклад, по суті всі) з матеріалів конвертовані в енергетичні (наприклад, етанол) і/або інші продукти, які утворюються внаслідок конверсії. Наприклад, щонайменше приблизно 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 95, 98, 99, 99,5 або 100 95 матеріалів, підданих умовам, придатним для ферментації, конвертуються в енергетичні (наприклад, етанол) і/або інші продукти, які утворюються внаслідок конверсії.

Альтернативно або додатково, способи, описані в даному документі, можна використовувати для модифікації біомаси, наприклад для модифікації (наприклад, підвищення, зниження або збереження) розчинності вихідних матеріалів, для зміни структури, наприклад для функціоналізації, вихідних матеріалів і/або для зміни (наприклад, зменшення) молекулярної маси і/або кристалічності відносно вихідного матеріалу. Такі способи можна здійснювати разом або по окремості. Наприклад, способи, описані в даному документі, можна використовувати для конвертування частини біомаси в енергію. Способи, описані в даному документі, також можна використовувати для модифікації (наприклад, підвищення, зниження або збереження)

Зо розчинності, зміни структури, наприклад функціоналізації, і/або зміни (наприклад, зменшення) молекулярної маси і/або кристалічності біомаси, або навпаки.

У деяких варіантах здійснення способи, описані в даному документі, можна використовувати для одержання (наприклад, екстракції, виділення і/або підвищення доступності, наприклад, в порівнянні з непереробленими матеріалами біомаси) одного або декількох компонентів, що містяться в непереробленому матеріалі біомаси (наприклад, вихідному матеріалі). Ілюстративні компоненти, які можна одержувати (наприклад, екстрагувати, виділяти і/або підвищувати доступність (наприклад, в порівнянні з непереробленим матеріалом біомаси)), включають, але не обмежуються ними, цукор (наприклад, 1,4-двоосновні кислоти (наприклад, янтарну кислоту, фумарову кислоту і яблучну кислоту), 2,5-фурандикарбонові кислоти, З-гідроксипропіонову кислоту, аспарагінову кислоту, глюкарову кислоту, глутамінову кислоту, ітаконову кислоту, 3- гідроксипропіонову кислоту, аспарагінову кислоту, левулінову кислоту, 3-гідроксибутиролактон, гліцерин, сорбіт і/або ксиліт/арабіт), декстрини, циклодекстрини, амілазу, амілопектин, макуху, білки, амінокислоти, пептиди, нуклеїнові кислоти, жири ліпідів, жирні кислоти, глютен, підсолоджувачі (наприклад, глюкозу), спирти цукрів (наприклад, арабіт, ксиліт, рибіт, маніт, сорбіт, ізомальтит, мальтит і лактит), олії (наприклад, тригліцеридні рослинні олії (наприклад, соєву олію, пальмову олію, рапсову олію, соняшникову олію, арахісову олію, бавовняну олію, пальмоядрову олію, оливкову олію), кукурудзяну олію, вівсяну олію, горіхову олію і пальмову олію)), мінерали, вітаміни, токсини і інші хімічні речовини, золу і флаваноїди. Такі компоненти можна використовувати в різних застосуваннях, описаних нижче, наприклад як індивідуальні компоненти, в комбінації з одним або декількома додатковими компонентами, в комбінації з переробленою і/або непереробленою біомасою і/або в комбінації з одним або декількома додатковими компонентами, що не одержуються (наприклад, екстрагуються, виділяються і/або піддаються способам підвищення біодоступності) з біомаси. Способи одержання одного або декількох з цих компонентів відомі в даній галузі.

У деяких варіантах здійснення способи, описані в даному документі, можна використовувати для збільшення доступності одного або декількох компонентів, що містяться в біомасі (наприклад, непереробленій і/або частково переробленій біомасі). Компоненти з підвищеною доступністю можна легше одержувати (наприклад, екстрагувати і/або виділяти), легше використовувати і/або вони можуть бути більш доступними для тварини (наприклад, бо засвоюваними або всмоктуваними у тварини). Компоненти з підвищеною доступністю можуть включати, наприклад, компоненти, які зустрічаються в біомасі в природних умовах, і/або компоненти, які утворюються з використанням способів, описаних в даному документі (наприклад, поперечнозшиті сполуки, низькомолекулярні сполуки). Такі компоненти можуть підвищувати цінність біомаси. Наприклад, низькомолекулярні сполуки можуть легше гідролізуватися в шлунку, ніж неперероблена біомаса. Таким чином, біомасу, що містить більш доступні низькомолекулярні сполуки, можна використовувати як цінне харчове джерело, наприклад для тварин або комах, або для застосування в агрономії, аквакультурі, наприклад, в розведенні риб, водних мікроорганізмів, водних рослин, морської трави і водоростей.

У деяких варіантах здійснення способи, описані в даному документі, можна використовувати для стерилізації біомаси для того, щоб забезпечити придатність матеріалів для вживання тваринами і/або людиною (наприклад, вживання всередину або імплантації), комахами, або для застосування в агрономії, аквакультурі, наприклад в розведенні риб, водних мікроорганізмів, водних рослин, морської трави і водоростей. У деяких варіантах здійснення обробка целюлозного матеріалу опроміненням забезпечує стерильність біомаси і, таким чином, придатність для вживання тваринами і/або людиною (наприклад, для вживання всередину або імплантації). Також опромінену целюлозу можна використовувати в інших продуктах або співпродуктах.

У деяких варіантах здійснення способи, описані в даному документі, можна використовувати для переробки біомаси в матеріал, призначений для вживання (наприклад, вживання всередину або імплантації) людиною і/або тваринами, що не є людиною. Як правило, такі матеріали не повинні по суті містити інфекційного матеріалу (наприклад, патогенного і/або непатогенного матеріалу), токсинів і/або інших матеріалів (наприклад, спор бактерій і грибів, комах і личинок), які можуть бути шкідливими для людини і/або тварини. Способи, відомі в даній галузі і/або описані в даному документі, можна використовувати для видалення, інактивації і/або нейтралізації інфекційного матеріалу (наприклад, патогенного і/або непатогенного матеріалу) іабо токсинів, які можуть бути шкідливими для людини і/або тварин, або які, як правило, небажані в матеріалі, призначеному для застосування у людини і/або тварин. Наприклад, способи можна використовувати для видалення, інактивації і/або нейтралізації інфекційного матеріалу, який може бути присутнім в біомасі. Такі матеріали включають, наприклад, патогенні

Зо і непатогенні бактерії, віруси, гриби, паразити і пріони (наприклад, інфекційні білки). У деяких випадках способи, описані в даному документі, можна використовувати для видалення, інактивації і/або нейтралізації токсинів, наприклад бактеріальних токсинів і токсинів рослин.

Альтернативно або додатково, способи, описані в даному документі, можна використовувати для видалення, інактивації і/або нейтралізації матеріалів, які можуть бути присутніми в біомасі, які не обов'язково є шкідливими, але які є небажаними в матеріалах, що підлягають застосуванню у людини і/або тварин або в агрономії або аквакультурі. Ілюстративні матеріали включають, але не обмежуються ними, спори бактерій і грибів, комах і личинок.

У деяких варіантах здійснення способи, описані в даному документі, можна використовувати для вироблення продуктів і співпродуктів і продуктів біоконверсії, описаних в даному документі, в несприятливих умовах. Такі умови можуть включати умови, які являють собою просторові обмеження і/або екстремальні умови навколишнього середовища, наприклад області з надмірним теплом або холодом, області з надмірною радіацією, області з надмірними забруднювачами і/або області з обмеженим постачанням киснем або сонячним світлом. У деяких варіантах здійснення такі умови можуть включати, але не обмежуватися ними, наприклад, борт космічного корабля, борт космічних станцій (наприклад, в космосі), борт підводних човнів (наприклад, атомних підводних човнів) і інших морських суден або барж, або платформ, призначених для того, щоб залишатися в морі протягом тривалих періодів часу, підводні об'єкти (наприклад, цивільні і/або військові підводні об'єкти), умови пустелі, полярні умови, умови негативних температур (наприклад, в зонах багаторічної мерзлоти), умови на височинах (наприклад, де постачання кисню може бути обмежене і/або існують екстремальні температури) і віддалене місцеположення (наприклад, автономні бази).

У деяких варіантах здійснення продукти і/або співпродукти, описані в даному документі, наприклад, одержані шляхом обробки біомаси з використанням способів, описаних в даному документі, можуть являти собою, наприклад, тверді речовини (наприклад, частинки (наприклад, плівки), грануляти і/або порошки), напівтверді речовини, рідини, гази, пари, гелі їх комбінації.

Спирти

Спирти, продуковані з використанням матеріалів, описаних в даному документі, можуть включати, але не обмежуватися ними, моногідроксиспирт, наприклад етанол, або полігідроксиспирт, наприклад етиленгліколь або гліцерин. Приклади спиртів, які можна 60 продукувати, включають, але не обмежуються ними, метанол, етанол, пропанол, ізопропанол,

бутанол, наприклад, н-, втор- або трет-бутанол, етиленгліколь, пропіленгліколь, 1,4-бутандіол, гліцерин або суміші цих спиртів.

У деяких варіантах здійснення спирти, продуковані з використанням способів обробки, описаних в даному документі, можна використовувати для продукції придатних до вживання напоїв.

Вуглеводні

Вуглеводні включають ароматичні вуглеводні або арени, алкани, алкени і алкіни.

Ілюстративні вуглеводні включають метан, етан, пропан, бутан, ізобутен, гексан, гептан, ізобутан, октан, ізооктан, нонан, декан, бензол і толуол.

Органічні кислоти

Органічні кислоти, продуковані з використанням способів і матеріалів, описаних в даному документі, можуть включати монокарбонові кислоти або полікарбонові кислоти. Приклади органічних кислот включають мурашину кислоту, оцтову кислоту, пропіонову кислоту, масляну кислоту, валеріанову кислоту, капронову кислоту, пальмітинову кислоту, стеаринову кислоту, щавлеву кислоту, малонову кислоту, янтарну кислоту, глутарову кислоту, олеїнову кислоту, ліноленову кислоту, гліколеву кислоту, молочну кислоту, у-гідроксимасляну кислоту або суміші цих кислот.

Продукти харчування

Як описано в даному документі, даний винахід стосується способів, придатних для модифікації біомаси, наприклад, шляхом модифікації (наприклад, підвищення, зниження або збереження) розчинності вихідних матеріалів, зміни структури (наприклад, Ффункціоналізації) вихідних матеріалів, і/або зміни (наприклад, зниження) молекулярної маси і/або кристалічності відносно вихідного матеріалу. Способи можна використовувати для одержання матеріалів з властивостями, які можуть бути сприятливими для застосування як продукти харчування або при одержанні продуктів харчування. Наприклад, способи можна використовувати для одержання матеріалу з поліпшеною (наприклад, підвищеною або зниженою) розчинністю, наприклад, в порівнянні з вихідним матеріалом, який можна використовувати як більш добре всмоктуваний продукт. Підвищену розчинність можна забезпечувати, наприклад, шляхом диспергування (наприклад, розчинення) неперероблених і перероблених матеріалів в

Зо придатному розчиннику, видалення нерозчиненого матеріалу, детекції матеріалів і/або певних компонентів матеріалів (наприклад, цукрів) і порівняння рівнів виявлених матеріалів в перероблених і неперероблених матеріалах. У деяких випадках розчинник, що містить матеріали, можна модифікувати, наприклад, шляхом нагрівання або корекції рН.

Альтернативно або додатково, способи можна використовувати для одержання матеріалу з більш високою поживною цінністю (наприклад, більш високою енергією (наприклад, більш доступною для перетравлювання харчовою енергією) і/або доступністю живильних речовин), коли матеріал вживається твариною, наприклад, в порівнянні з вихідним матеріалом або непереробленою біомасою. Такі способи не обов'язково збільшать загальну кількість енергії або живильних речовин, присутніх у встановленій кількості (наприклад, масі) конкретного типу переробленого матеріалу в порівнянні з тією ж кількістю і типом непереробленої біомаси.

Замість цього, способи, описані в даному документі, можна використовувати для підвищення поживної цінності (наприклад, доступність енергії і/або однієї або декількох живильних речовин) у встановленій кількості (наприклад, масі) конкретного типу переробленої біомаси в порівнянні з тією ж кількістю і типом непереробленої біомаси.

Підвищення доступності калорійності їжі в конкретному типі біомаси можна використовувати для підвищення вживання метаболізованої енергії (МЕЇ) цієї біомаси. Способи вимірювання калорійності їжі відомі в даній галузі. МЕЇ, як правило, обчислюють множенням кількості кілокалорій або кілоджоулів, що містяться в компоненті їжі, на 8595. У деяких варіантах здійснення способи, описані в даному документі, можна використовувати для підвищення МЕЇ біомаси.

Способи порівняння МЕ! переробленої і непереробленої біомаси можуть включати, наприклад, годування рівними кількостями переробленої або непереробленої біомаси щонайменше двох окремих груп з однієї або декількох тварин і вимірювання ростової відповіді тварин.

Доступність живильних речовин можна оцінювати проведенням балансового дослідження.

Протоколи проведення балансових досліджень відомі в даній галузі. Наприклад, в переробленій або непереробленій біомасі можна визначати загальні рівні живильних речовин. Рівними кількостями переробленої або непереробленої біомаси можна годувати щонайменше дві різні групи з однієї або декілька тварин. Потім визначають втрати з екскрементами однієї або бо декількох живильних речовин протягом заданого періоду часу. Підвищену доступність бо живильних речовин визначають як більш низькі кількості однієї або декількох живильних речовин в екскрементах тваринних. Альтернативно або додатково, доступність живильних речовин можна оцінювати шляхом вимірювання і порівняння рівнів однієї або декількох живильних речовин в крові тварин, яких годували переробленою і непереробленою біомасою.

У деяких варіантах здійснення поживну цінність можна збільшувати шляхом збільшення засвоюваності одного або декількох з: енергії, забезпечуваної харчуванням, вуглеводів, цукрів, білків, жирів (насичених, мононенасичених і поліненасичених), холестерину, харчових волокон, вітамінів (наприклад, вітаміну А, Е, С, Вб, В12, каротину, тіаміну, рибофлавіну і ніацину), мінералів (наприклад, кальцію, фосфору, магнію, заліза, цинку, міді, калію, селену і натрію) і масел, коли тварина вживає біомасу.

Як правило, способи, описані в даному документі, можна вибирати і/або оптимізувати для вибору способу або комбінації способів, які приводять до більш розчинного, засвоюваного і/або всмоктуваного матеріалу, наприклад, з бажаною доступністю живильних речовин (наприклад, більш високою доступністю живильних речовин (наприклад, білків, амінокислот, вуглеводів, мінералів, вітамінів, жирів, ліпідів і масел), ніж у вихідному непереробленому матеріалі), які можна використовувати у людини і/або тварин як харчовий продукт. Оскільки матеріали біомаси є легкодоступними і недорогими, матеріали, одержані такими способами, забезпечать економічні продукти харчування і знизять відходи.

У деяких варіантах здійснення матеріали і способи, описані в даному документі, можна використовувати для вироблення продуктів харчування, наприклад сільськогосподарських продуктів харчування і продуктів харчування, придатних для вживання ссавцями, птахами і/або рибами. Такі тварини включають, але не обмежуються ними, тварин для виробництва харчових продуктів, домашніх тварин, тварин зоопарків, лабораторних тварин і/або людину.

У деяких варіантах здійснення матеріали, продуковані способами, описаними в даному документі, які призначені для застосування як харчові продукти (наприклад, у людини і/або тварин), можуть бути додатково переробленими, наприклад гідролізованими. Способи гідролізу відомі в даній галузі і включають, наприклад, застосування ферментів, кислот і/або основ для зменшення молекулярної маси сахаридів. У деяких варіантах здійснення продукти харчування, одержувані способами, описаними в даному документі, можуть включати ферменти (наприклад,

Зо сухі ферменти, активні ферменти і/або ферменти, що вимагають активації).

У деяких варіантах здійснення матеріали, одержувані способами, описаними в даному документі, які призначені для застосування як продукти харчування (наприклад, у людини і/або тварин), можна додатково переробляти для підвищення стерильності матеріалів і/або видалення, інактивації і/або нейтралізації матеріалів, які можуть бути присутніми в біомасі, наприклад інфекційного матеріалу (наприклад, патогенного і/або непатогенного матеріалу), токсинів і/або інших матеріалів (наприклад, спор бактерій і грибів, комах і личинок). Як правило, способи, описані в даному документі, можна вибирати і оптимізувати для забезпечення оптимального видалення, інактивації і/або нейтралізації матеріалів, які можуть бути небажаними.

Корма для тварин

Щорічно по всьому світу продукується понад 600 мільйонів тонн кормів для тварин з щорічним рівнем зростання продукції приблизно 2 95. Сільське господарство є одним з найбільш великих споживачів кормів для тварин, а фермери США витрачають більше 20 мільярдів доларів за рік на сільськогосподарські корми для тварин, призначених для продукції їжі. Інші споживачі кормів включають, наприклад, власників домашніх тварин, зоопарки і лабораторії, які тримають тварин для наукових досліджень.

Як правило, корм для тварин повинен задовольняти конкретні вимоги для даної тварини, або перевершувати їх, наприклад, для підтримання або поліпшення здоров'я конкретного типу або виду тварини, забезпечення росту даної тварини (наприклад, збільшення маси тканин) і/або для стимуляції продукції продуктів. Поліпшені корми для тварин (наприклад, більш розчинні, всмоктувані і/або засвоювані корми) забезпечують або стимулюють ці ефекти з використанням меншої кількості корму і/або при більш низьких витратах.

Використовувані на даний час вихідні матеріали в комерційно продукованих кормах включають кормове зерно (наприклад, кукурудзу, сою, сорго, овес і ячмінь). Кормова промисловість є найбільш великим покупцем кукурудзи, кормового зерна і соєвого борошна в

США. Однак, в зв'язку із зростаючою ціною на кормове зерно, таке як кукурудза, є бажаними більш дешеві альтернативи. Найбільш широкодоступним кормом є біомаса, наприклад целюлозний матеріал. У деяких варіантах здійснення способи, описані в даному документі, можна використовувати для підвищення доступності живильних речовин в одному з цих 60 матеріалів, наприклад, для підтримання або поліпшення здоров'я конкретного типу або виду тварини, стимуляції росту даної тварини (наприклад, збільшення маси тканин) і/або для стимуляції продукції продуктів харчування. Низьку доступність живильних речовин звичайно використовуваних кормів (наприклад, сіна і трав) часто пов'язують з високим вмістом целюлози, геміцелюлози і лігніну в такому матеріалі. На відміну від людей, які не можуть перетравлювати целюлозу, травоїдні тварини, наприклад жуйні тварини, здатні перетравлювати целюлозу, щонайменше частково, за допомогою процесу, відомого як пережовування жуйки. Однак цей процес є недостатнім і вимагає багатьох раундів зригування. Наприклад, жуйні тварини перетравлюють тільки 30-50 90 целюлози і геміцелюлози. У деяких варіантах здійснення способи, описані в даному документі, можна використовувати для підвищення доступності живильних речовин або поживної цінності будь-яких з цих матеріалів, наприклад, для підтримання або поліпшення здоров'я конкретного типу або виду тварини, стимуляції росту даної тварини (наприклад, збільшення маси тканин) і/або для стимуляції продукції продуктів харчування. У способах, описаних в даному документі, використовуються знижені кількості кормів, при більш низьких витратах і/або з меншою кількістю відходів.

Як правило, підвищення доступності живильних речовин в кормах для тварин забезпечує зниження кількості корму, необхідного для годування тварини, щоб тварина одержала ту ж кількість енергії. Отже, для тварини потрібна менша кількість корму, що, таким чином, забезпечує більш економічний корм.

Для підвищення доступності живильних речовин корму здійснювали різні способи з обмеженим успіхом. Такі способи включають застосування ферментів, таких як целюлозні ферменти, для руйнування целюлозного матеріалу на олігосахариди з більш коротким ланцюгом, які легше перетравлюються. Хоч цю практику і використовують в Європі і Австралії, вона є дорогою і її нечасто використовують в країнах, що розвиваються. Інші способи включають видалення соломи для запобігання втраті листя, видалення повітря, фізичну обробку матеріалу (наприклад, ущільнення целюлозного матеріалу, зниження розміру частинок і тонке подрібнення), хімічну обробку і перегодовування. Крім того, корми, що складаються, головним чином, з целюлозного матеріалу, часто доповнюють живильними системами (наприклад, добавки для попереднього змішування). Ці живильні системи, як правило, призначені для забезпечення потреб в їжі даної тварини. Незважаючи на гарантію того, що

Зо тварини одержують необхідні живильні речовини, в таких системах целюлозний матеріал використовується неефективно.

Способи, описані в даному документі, забезпечують способи підвищення доступності живильних речовин або поживної цінності біомаси (наприклад, шляхом модифікації (наприклад, підвищення, зниження або збереження) розчинності біомаси і/або зміни структури (наприклад, функціоналізації) вихідних матеріалів, і/або зміни (наприклад, зниження) молекулярної маси іабо кристалічності), як описано вище, тим самим одержуючи більш цінні корми. У деяких варіантах здійснення способи, описані в даному документі, можна використовувати для підвищення доступності живильних речовин біомаси шляхом руйнування целюлозного матеріалу (наприклад, целюлози і/або геміцелюлози) на сахариди з більш коротким ланцюгом або моносахариди. Шляхом підвищення доступності живильних речовин біомаси, ці способи приводять до більш ефективного корму, який можна використовувати для підтримання або поліпшення здоров'я конкретного типу або виду тварини, стимуляції росту даної тварини (наприклад, збільшення маси тканин) і/або для стимуляції продукції продуктів харчування.

У деяких варіантах здійснення корисний корм для тварин може включати частково перероблену біомасу, наприклад біомасу, роздроблену з використанням способів, описаних в даному документі. Така частково перероблена біомаса може легше гідролізуватися в шлунку тварини.

У деяких варіантах здійснення способи, описані в даному документі, можна використовувати для переробки біомаси для одержання матеріалів, описаних в даному документі. Ці матеріали можуть включати, але не обмежуватися ними, наприклад, полісахариди довжиною більше 1000 сахаридних елементів; приблизно 1000 сахаридних елементів; приблизно 800-900 сахаридних елементів; приблизно 700-800 сахаридних елементів; приблизно 600-700 сахаридних елементів; приблизно 500-600 сахаридних елементів; приблизно 400-500 сахаридних елементів; приблизно 300-400 сахаридних елементів; приблизно 200-300 сахаридних елементів; приблизно 100-200 сахаридних елементів; 100, 90, 80, 70, 60, 50, 45, 40, 35, 30, 25, 20, 19, 18, 17, 16, 15, 14, 13, 12, 11,10,9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2 і 1 сахаридний елемент.

У деяких варіантах здійснення способи приводять до утворення дисахаридів (наприклад, сахарози, лактози, мальтоза, трегалози і целобіози). У деяких варіантах здійснення способи приводять до утворення моносахаридів (наприклад, глюкози (декстрози), фруктози, галактози, бо ксилози і рибози). Ці молекули з більш коротким ланцюгом легше всмоктуються у тварини, що,

тим самим підвищується доступність живильних речовин біомаси. Отже, способи і матеріали, описані в даному документі, можна використовувати як корм або при продукції корму.

У деяких варіантах здійснення матеріали, описані в даному документі, можна використовувати як корм, наприклад сільськогосподарський корм і/або корм, придатний для вживання ссавцями, птахами і/або рибами. Альтернативно або додатково, способи, описані в даному документі, можна використовувати для переробки вихідного матеріалу, придатного для застосування як корму для тварин або в кормі для тварин.

Матеріали, які можуть бути ефективно перероблені з використанням способів, описаних в даному документі, включають целюлозні і лігноцелюлозні матеріали, наприклад продукти орних земель, сільськогосподарські культури, трави, рослини і/або кормове зерно, наприклад, включаючи, але не обмежуючись ними, рослинний матеріал (наприклад, грубі корми, такі як люцернове борошно, сіно, сіно бермудської прибережної трави, зубрівка запашна, рослина кукурудзи і сіно сої), зерна (наприклад, ячмінь, кукурудза (включаючи натуральну і генетично модифіковану кукурудзу), овес, рис, сорго і пшениця), білкові продукти рослин (наприклад, борошно каноли, макуха і борошно насіння бавовни, сафлорове борошно і соєві (включаючи натуральну і генетично модифіковану сою) корм і борошно), побічні продукти переробки зерна (наприклад, продукти з сухої барди, висушене пивне зерно, глютен кукурудзи, макуху і борошно зародків сорго, шкірку арахісового горіха і пшеничні висівки), плоди і побічні продукти плодів (наприклад, висушену цитрусову пульпу, яблучну макуху і пектинову пульпу), меляси (наприклад, бурячні, цитрусові, крохмальні і тростинні меляси), лушпиння мигдалю, розтерту шкаралупу, лушпиння гречки, бобові і побічні продукти бобових, і побічні продукти інших культур. Інші вихідні матеріали включають, але не обмежуються ними, люцерну, ячмінь, лядвенець, капусту (наприклад, капусту кочанну, капусту городню, насіння рапсу (канолу), брукву (шведську ріпу) і ріпу), конюшину (наприклад, конюшину червоно-білу, червону конюшину, конюшину підземну і білу конюшину), трави (наприклад, французький райграс високий, вівсяницю, бермудську траву, костер, вьіІвсяЯнИицю, тонконіг луговий, єжу збірну, плевели і тимофіївку лугову), маїс (кукурудзу), щетинник, просо, сорго і сою. У деяких варіантах здійснення вихідний матеріал може являти собою відходи тваринництва (наприклад, відходи жуйних тварин) або відходи людини.

Зо У деяких варіантах здійснення корми містять тільки матеріали, одержані з використанням способів, описаних в даному документі. Альтернативно або додатково, корми містять додаткові вихідні матеріали (включаючи вихідні матеріали, не оброблені з використанням способів, описаних в даному документі) і добавки. Склад корму може бути таким, щоб він задовольняв потреби даної тварини, наприклад, для підтримання або поліпшення здоров'я конкретного типу або виду тварини, для стимуляції росту даної тварини, збільшення маси тканин і/або для стимуляції продукції продуктів харчування. У деяких разах корм можна виготовляти, щоб він задовольняв потреби даної тварини при найменшій вартості ("раціон найменшої вартості").

Способи визначення складу корму і раціону найменшої вартості добре відомі фахівцям в даній галузі (див., наприклад, Ребії апа МіШег, Апіта! Реей ЕРогтшиїайоп: Есопотіс апа Сотршийег

Арріїсайопз (Ріапі апа Апіта! Зсіепсе), Зргіпдег Рибіїзпіпуо, Рербгоагу 28, 1993 і жшер-адреса всесвітньої мережі Імеіптогтайісв5.сот).

Додаткові вихідні матеріали і добавки, які можна ефективно комбінувати з матеріалом, одержаним з використанням способів, описаних в даному документі, включають, але не обмежуються ними, продукти тваринництва (наприклад, м'ясо тварин, кормову шквару, м'ясне і кісткове борошно, пташине борошно, борошно з побічних продуктів тваринництва, суху кров тварин, кров'яне борошно, борошно з пор'я, борошно з яєчної шкаралупи, суцільного гідролізованого птаха, гідролізовану вовну і кістковий мозок), відходи тваринництва, морепродукти і їх побічні продукти (наприклад, криль, частини риби і рибне борошно, борошно з рибних відходів, частини крабів і крабове борошно, частини креветок і креветкове борошно, риб'ячий жир, борошно з печінки і залоз риб, і інші рибні побічні продукти), молочні продукти (наприклад, сухе коров'яче молоко, казеїн, продукти з молочної сироватки і сухий сир), жири і масла (наприклад, тваринний жир, рослинний жир або масло і гідролізовані жири), харчові відходи ресторанів (наприклад, харчові відходи з ресторанів, пекарень і кафетеріїв) і забруднені/зіпсовані продукти, оброблені для знищення патогенів.

Інші добавки включають антибіотики (наприклад, тетрацикліни, макроліди, фторхінолони і стрептограміни), смакові добавки, геркулес для пивоваріння, побічні продукти виробництва лікарських засобів (наприклад, використаний міцелій і продукти ферментації), мінерали і мікроелементи (наприклад, кістяне вугілля, карбонат кальцію, крейдовий камінь, солі заліза, солі магнію, борошно з продихових раковин і сульфати), протеїнізовані мінерали (наприклад, 60 протеїнізовані селен і хром), вітаміни (наприклад, вітамін А, вітамін 0, вітамін В12, ніацин і бетаїн), прямі харчові організми/пробіотики (наприклад, Азрегуйи5 підег, Вассійиє5 в5и,иБійів,

Віпаобасіегішт апітаї!ййх, В. Бійдішт, Епіегососсиб5 їаесішт, Аврегайи5 огугає, Іасіобасіїйв5 асідорипйи5, ГГ. БиїЇдагіси5, Г. ріапеїагішт, Зігеріососси5 Іасіїх і Засспаготусев5 сегемізіає), пребіотики (наприклад, манан-олігосахариди (МОБ), фруктоолігосахариди і змішаний олігодекстран), смакові добавки (наприклад, концентрат гелю з алое, імбир, стручковий перець і фенхель), ферменти (наприклад, фітазу, целюлазу, лактазу, ліпазу, пепсин, каталазу, ксиланазу і пектиназу), оцтову кислоту, сірчану кислоту, солі алюмінію, декстрани, гліцерин, бджолиний віск, сорбіт, рибофлавін, консерванти (наприклад, бутильований гідроксіанізол і бісульфіт натрію), нутрицевтики (наприклад, трав'яні і ботанічні продукти), амінокислоти, запасний білок, сечовину, меляси, жирні кислоти, (наприклад, оцтову, пропіонову і масляну кислоту) і модифікатори метаболізму (наприклад, соматотропіни і адренергічні агоністи). У деяких випадках матеріали, продуковані з використанням способів, описаних в даному документі, можна комбінувати або включати в блок з сечовини, меляси і мінералів (УММВ).

Корми, виготовлені з використанням матеріалів, описаних в даному документі, можуть знаходитися у формі, придатній для вживання, наприклад, даною твариною. У деяких випадках корм може бути твердим. Альтернативно або додатково, корм може бути в рідкій формі, наприклад корм може бути у формі рідкої суспензії або розчину в придатному розчиннику.

Ілюстративні форми включають, але не обмежуються ними, тверді форми, такі як порошки, таблетки, мінеральні блоки, гранули, брикети і суміші непереробленого вихідного матеріалу (наприклад, трави) і матеріалу, переробленого з використанням способів, описаних в даному документі.

У деяких варіантах здійснення матеріали, описані в даному документі, може включати (наприклад, домішувати) в корм фермер, наприклад, для місцевого використання і/або дрібносерійного поширення. У таких випадках матеріали, описані в даному документі, можуть бути надані фермеру в упакованій формі, наприклад у формі, яка придатна для включення в корм. Альтернативно або додатково, матеріали, описані в даному документі, може включати (наприклад, домішувати) в корм виробник корму, наприклад, для великомасштабного поширення. У таких випадках матеріали, описані в даному документі, можуть бути надані виробнику корму у формі, яка придатна для включення в корм. Альтернативно або додатково,

Зо матеріали, описані в даному документі, з вихідного матеріалу можна одержувати в регіоні, в якому виготовляється корм.

У деяких варіантах здійснення матеріали, описані в даному документі, можна поширювати і вони можуть вживатися твариною окремо за відсутності яких-небудь додаткових вихідних матеріалів і/або добавок.

У деяких варіантах здійснення, перед застосуванням як продукту живлення, потрібна подальша переробка матеріалів. Наприклад, для видалення вологи з проміжних продуктів ферментації можна використовувати сушарку для полегшення зберігання, обробки і підвищення терміну придатності. Додатково або альтернативно. матеріали можна розтирати до розміру дрібних частинок на млині з нержавіючої сталі для одержання схожої на борошно речовини.

Як правило, кормами на основі біомаси звичайно годують тільки жуйних тварин, які здатні, щонайменше частково, перетравлювати целюлозу. Оскільки даний опис стосується матеріалів, в яких целюлозний матеріал руйнують на цукри з більш коротким ланцюгом, ці матеріали також можна використовувати як прийнятний корм для тварин, які нездатні перетравлювати целюлозу або геміцелюлозу. Таким чином, кормами, одержаними з використанням матеріалів і способів, описаних в даному документі, можна ефективно годувати тварин, включаючи, але не обмежуючись ними, тварин для виробництва продуктів харчування, тварин зоопарків і лабораторних тварин і/або домашніх тварин. Також корми можна використовувати в агрономії і аквакультурі. Крім того, оскільки корми, одержані з використанням матеріалів, описаних в даному документі, мають більш високу доступність живильних речовин, потрібна менша кількість корму, щоб тварина одержала ту ж кількість енергії, що може знизити вартість корму.

Альтернативно тварини можуть бути здатні спожити більшу кількість енергії, що приведе до більш високих швидкостей росту, збільшення маси тканин, продукції молока і продукції яєць.

У деяких варіантах здійснення матеріалами, описаними в даному документі, можна ефективно годувати жуйних тваринних (наприклад, велику рогату худобу, кіз, овець, коней, посів, бізонів, оленів, верблюдів, альпак, лам, жираф, яків, буйволів, гну і антилоп), птахів, свиней, кабанів, птахів, кішок, собак і риб.

Суху барду і розчинені речовини можна конвертувати в цінний побічний продукт процесу дистиляції-дегідратації. Після процесу дистиляції-дегідратації суху барду і розчинені речовини можна сушити для поліпшення можливості зберігання або обробки матеріалу. Одержана суха бо барда і розчинені речовини (005) мають низький вміст крохмалю, високий вміст жирів, високий вміст білка, високий вміст волокон і високий вміст фосфору. Таким чином, наприклад, ООС може бути цінною як кормове джерело для тварин (наприклад, як кормове джерело для молочної худоби). ВОС можна надалі комбінувати з поживними добавками, щоб задовольнити конкретні харчові потреби конкретних категорій тварин (наприклад, баланс засвоюваного лізину і фосфору для раціонів свиней). Альтернативно або додатково, біомасу, перероблену з використанням способів, описаних в даному документі, можна комбінувати з ОО.

Співвідношення переробленої біомаси і БОС можна оптимізувати, щоб воно задовольняло потреби конкретної тварини.

У деяких варіантах здійснення в кормах для тварин можна використовувати масла, одержані з біомаси з використанням способів, описаних в даному документі, наприклад, як добавку в корм домашніх тварин.

У деяких варіантах здійснення біомасу, одержану з використанням способів, описаних в даному документі, можна використовувати в кормах для тварин.

Продукти харчування для людини

Як описано вище, люди, як правило, в меншій мірі здатні перетравлювати целюлозу і целюлозний матеріал. Біомаса являє собою широкодоступний матеріал, однак, вона могла б служити як новий продукт для вживання людиною. Однак для того, щоб матеріал біомаси (наприклад, матеріал, що містить целюлозу) був придатний як продукт харчування для людини, доступність живильних речовин біомаси повинна бути підвищена шляхом (1) підвищення розчинності біомаси; (2) зміни структури (наприклад, функціоналізації) вихідних матеріалів; (3) зміни (наприклад, зниження) молекулярної маси і/або кристалічності відносно вихідного матеріалу; і/або (4) руйнування целюлозного матеріалу на сахариди менших розмірів, наприклад сахариди довжиною більше 1000 сахаридних елементів; приблизно 1000 сахаридних елементів; приблизно 800-900 сахаридних елементів; приблизно 700-800 сахаридних елементів; приблизно 600-700 сахаридних елементів; приблизно 500-600 сахаридних елементів; приблизно 400-500 сахаридних елементів; приблизно 300-400 сахаридних елементів; приблизно 200-300 сахаридних елементів; приблизно 100-200 сахаридних елементів; 100, 90, 80, 70, 60, 50, 45, 40, 35, 30, 25, 20, 19, 18, 17, 16, 15, 14, 13, 12, 11,10, 9, 8, 7,6, 5, 4, 3, 2 і 1 сахаридний елемент. Такі матеріали можуть мати підвищену доступність живильних речовин (як описано вище), наприклад, у людини, і вони можуть бути придатними як продукти харчування для людини. Як правило, придатний продукт харчування для людини повинен, наприклад, забезпечувати прийнятне і доступне джерело енергії і живильних речовин для людини, наприклад, для підтримання або поліпшення здоров'я людини і/або стимуляції росту людини (наприклад, збільшення маси тканин). Способи, описані в даному документі, можна використовувати для одержання таких корисних продуктів харчування для людини, наприклад, з матеріалу на основі біомаси.

У деяких варіантах здійснення, перед застосуванням як продуктів харчування, потрібна переробка матеріалів. Наприклад, для видалення вологи з проміжних продуктів ферментації можна використовувати сушарку для полегшення зберігання, обробки і підвищення терміну придатності. Додатково або альтернативно, матеріали можна розтирати до частинок дрібного розміру на млині з нержавіючої сталі для одержання схожої на борошно речовини.

Такі продукти харчування можуть включати, але не обмежуватися ними, наприклад, енергетичні добавки (наприклад, порошки і рідини). Альтернативно або додатково, матеріали, описані в даному документі, можна комбінувати з першим продуктом харчування для підвищення поживної цінності першого продукту харчування. Наприклад, продукти харчування, описані в даному документі, можна комбінувати з низькоенергетичним продуктом харчування для підвищення енергії в цьому продукті харчування.

Альтернативно або додатково, матеріали, описані в даному документі, можна використовувати для посилення солодкого смаку продукту харчування, наприклад як підсолоджувача, а також поживної цінності продукту харчування. У таких випадках може бути бажаним одержання з матеріалів одного або декількох конкретних цукрів (наприклад, моносахаридів, дисахаридів, олігосахаридів і/або полісахаридів), наприклад, шляхом виділення одного або декількох конкретних цукрів з матеріалів. Способи виділення цукрів відомі в даній галузі.

У деяких варіантах здійснення матеріали, описані в даному документі, можна використовувати як матеріал з низькою вартістю для продукції продуктів харчування.

Наприклад, матеріали можна постачати в пекарні для застосування в хлібі і/або кондитерських виробах, і виробникам продуктів для застосування як наповнювача, наприклад, для підвищення об'єму і/або поживної цінності продукту харчування.

У деяких варіантах здійснення матеріали, крім того, можуть служити як джерело волокон для вживання людиною. У таких випадках способи, використовувані для руйнування целюлолітичного матеріалу, можуть бути адаптовані для менш повного зменшення молекулярної маси, наприклад, способи можуть приводити до матеріалів, що містять небагато целюлози, і/або приводити до полісахаридів з більш довгим ланцюгом, які нелегко всмоктуються у людини. Такі матеріали можна надавати людині для вживання в їжу у формі твердої речовини (наприклад, у вигляді таблетки або гранулярного порошку) або рідини (наприклад, розчину, гелю, колоїдної речовини або суспензії).

У деяких варіантах здійснення матеріали, описані в даному документі, можна надавати людині для вживання в їжу окремо або в комбінації з другим продуктом харчування, який придатний для вживання людиною. Такі продукти харчування включають, але не обмежуються ними, хліб, молочні продукти, м'ясні продукти, рибні продукти, зернові продукти, фрукти, овочі, бобові (наприклад, сою) і жувальні гумки. У деяких варіантах здійснення матеріали, описані в даному документі, можна комбінувати з білками, жирами, вуглеводами, мінералами, фармацевтичними засобами і вітамінами.

Білки

У деяких варіантах здійснення способи, описані в даному документі, можна використовувати для одержання (наприклад, екстракції, виділення і/або очищення) білків (наприклад, поліпептидів, пептидів і амінокислот) з біомаси. Такі білки (наприклад, поліпептиди, пептиди і амінокислоти) можна використовувати, наприклад, окремо або в комбінації з одним або декількома матеріалами і компонентами біомаси, одержаними з використанням способів, описаних в даному документі, в харчовій промисловості (наприклад, як добавки, допоміжні речовини і/або наповнювачі), в косметичній промисловості (наприклад, при виготовленні косметичних засобів) і/або в агрономії (наприклад, як живильні речовини для живлення або підтримання сільськогосподарських культур) або в аквакультурі.

У деяких варіантах здійснення способи, описані в даному документі, можна використовувати для одержання білків (наприклад, поліпептидів, пептидів і амінокислот) наприклад, з насіння окри, Гіріпи5 тишабіїї5, горіхів (наприклад, горіха макадамії), Уеззепіа Баїаца, Оепосагрив», зіокКевзіа Іаемі5, Мегопіа даіатепвів і Ародапіпега ипашіаїе.

Жири, масла і ліпіди

Жири складаються з широкої групи сполук, які звичайно розчинні в органічних розчинниках і, головним чином, нерозчинні у воді. Жири є твердими при кімнатній температурі. Жири, які є рідкими при кімнатній температурі, як правило, називають маслами. Термін ліпіди, як правило, стосується твердих і рідких жирів. Як використовують в даному описі, терміни жири, масла і ліпіди включають, але не обмежуються ними, харчові масла, промислові масла і матеріали, що включають складний ефір, наприклад тригліцерид і/або вуглеводень.

У деяких варіантах здійснення способи, описані в даному документі, можна використовувати для одержання (наприклад, екстракції, виділення і/або очищення) жирів (наприклад, ліпідів і жирних кислот) з біомаси. Такі жири (наприклад, ліпіди і жирні кислоти) можна використовувати, наприклад, окремо або в комбінації з одним або декількома матеріалами і компонентами біомаси, одержаними з використанням способів, описаних в даному документі, в харчовій промисловості (наприклад, як добавки, допоміжні речовини і/або наповнювачі), в косметичній промисловості (наприклад, при виготовленні косметичних засобів) і/або в агрономії (наприклад, як живильні речовини).

У деяких варіантах здійснення способи, описані в даному документі, можна використовувати для одержання (наприклад, екстракції, виділення і/або очищення) масел з біомаси. Такі масла можна використовувати, наприклад, окремо або в комбінації з одним або декількома матеріалами і компонентами біомаси, одержаними з використанням способів, описаних в даному документі, в харчовій промисловості (наприклад, як добавки, допоміжні речовини і/або наповнювачі), в косметичній промисловості (наприклад, при виготовленні косметичних засобів), в агрономії (наприклад, як живильні речовини), як біопалива, сухих масел (наприклад, в фарбах) і добавок в корм домашніх тварин.

У деяких варіантах здійснення способи, описані в даному документі, можна використовувати для одержання жирів, масел і/або ліпідів, наприклад, з соняшника, насіння окри, буйволового гарбуза (Сисигьйа тоеїідіббвіта), ІГіріпи5 тшабіїї5, горіхів (наприклад, горіхів макадамії), Уе55епіа раїаца, Оеєпосагри5, Статре абузвзіпіса (катран), Мопоесіоиб5 |оїоба (жожоба), Стисітегає 5р. (наприклад, Вгазвзіса |ипсеа, В. сагіпага, В. парах (звичайне насіння рапсу) і В. сатревігів), зіокКевзіа Іаемі5, Мегопіа даіатепвів і Ародапіпега ипашіаїе.

Вуглеводи і цукри

У деяких варіантах здійснення способи, описані в даному документі, можна використовувати для одержання (наприклад, екстракції, виділення і/або очищення) вуглеводів і/або цукрів з біомаси. Такі вуглеводи і цукри можна використовувати, наприклад, окремо або в комбінації з одним або декількома матеріалами і компонентами біомаси, одержаними з використанням способів, описаних в даному документі, наприклад, в харчовій промисловості (наприклад, як добавки, допоміжні речовини, сиропи і/або наповнювачі), в косметичній промисловості (наприклад, при виготовленні косметичних засобів) і/або в агрономії (наприклад, як живильні речовини).

Вітаміни

У деяких варіантах здійснення способи, описані в даному документі, можна використовувати для одержання (наприклад, екстракції, виділення і/або очищення) вітамінів з біомаси. Такі вітаміни можна використовувати, наприклад, окремо або в комбінації з одним або декількома матеріалами і компонентами біомаси, одержуваними з використанням способів, описаних в даному документі, наприклад, в харчовій промисловості (наприклад, як добавки і допоміжні речовини), в промисловості охорони здоров'я, в косметичній промисловості (наприклад, при виготовленні косметичних засобів) і/або в агрономії.

Мінерали

У деяких варіантах здійснення способи, описані в даному документі, можна використовувати для одержання (наприклад, екстракції, виділення і/або очищення) мінералів з біомаси. Такі мінерали можна використовувати, наприклад, окремо або в комбінації з одним або декількома матеріалами і компонентами біомаси, одержуваними з використанням способів, описаних в даному документі, наприклад, в харчовій промисловості (наприклад, як добавки і допоміжні речовини), в промисловості охорони здоров'я, в косметичній промисловості (наприклад, при виготовленні косметичних засобів) і/або в агрономії.

Зола

У деяких варіантах здійснення способи, описані в даному документі, можна використовувати для одержання (наприклад, екстракції, виділення і/або очищення) золи з біомаси. Таку золу можна використовувати, наприклад, окремо або в комбінації з одним або декількома матеріалами і компонентами біомаси, одержуваними з використанням способів, описаних в даному документі, наприклад, в харчовій промисловості (наприклад, як добавку, допоміжну речовину і/або наповнювач).

Фармацевтичні засоби

Понад 120 доступних на даний час фармацевтичних продуктів мають рослинне походження.

Оскільки способи, описані в даному документі, придатні для переробки целюлолітичного матеріалу, ці способи можуть бути придатні для виділення, очищення і/або одержання фармацевтичних засобів на основі рослин.

У деяких варіантах здійснення матеріали, описані в даному документі, можуть мати медичні властивості. Наприклад, способи, описані в даному документі, можуть приводити до одержання матеріалів з новими медичними властивостями (наприклад, не присутніми в вихідному матеріалі). Альтернативно або додатково, способи, описані в даному документі, можуть приводити до одержання матеріалу з посиленими медичними властивостями (наприклад, до підвищеної медичної властивості в порівнянні з вихідним матеріалом).

У деяких варіантах здійснення способи, описані в даному документі, можна використовувати для модифікації (наприклад, підвищення, зниження або збереження) розчинності матеріалу, наприклад матеріалу з медичними властивостями. Такий матеріал може легше вводитися і/або він може легше всмоктуватися, наприклад у людини і/або тварини, ніж вихідний матеріал.

У деяких варіантах здійснення способи, описані в даному документі, можна використовувати для функціоналізації (наприклад, зміни структури, експонування реактивного бічного ланцюга і/або модифікації заряду) матеріалу з медичними властивостями. Такі матеріали можуть мати, наприклад, змінену реактивність, змінений заряд і/або змінену розчинність.

У деяких варіантах здійснення способи, описані в даному документі, можна використовувати для модифікації молекулярної структури матеріалу, наприклад матеріалу з медичними властивостями. Такі матеріали можуть мати змінену (наприклад, підвищену або знижену) середню молекулярну масу, середню кристалічність, площу поверхні і/або пористість. Такі матеріали можуть мати, наприклад, змінену реакційну здатність, змінений заряд, змінену розчинність.

У деяких варіантах здійснення способи, описані в даному документі, можна використовувати як високоефективні способи переробки, наприклад, для одержання фармацевтичних засобів на основі рослин з целюлозного вихідного матеріалу, такого як рослини. У деяких варіантах 60 здійснення способи, описані в даному документі, можна використовувати для підвищення фармацевтичної активності фармацевтичного засобу на основі рослин. Наприклад, в деяких варіантах здійснення способи, описані в даному документі, можна застосовувати до рослин іабо трав з медичними властивостями. Наприклад, обробка ультразвуком може стимулювати біоактивність і/або біодоступність медичних компонентів рослин і/або трав з медичними властивостями. Крім того або альтернативно, опромінення може стимулювати біоактивність і/або біодоступність медичних компонентів рослин і/або трав з медичними властивостями.

У деяких варіантах здійснення способи, описані в даному документі, можна використовувати для підвищення розчинності рослинного і/або трав'яного матеріалу. Альтернативно або додатково, способи, описані в даному документі, можна використовувати для зниження токсичності рослинного і/або трав'яного матеріалу без погіршення медичних властивостей рослини і/або трави. У деяких варіантах здійснення способи, описані в даному документі, придатні для виділення і/або очищення фармацевтичних сполук з рослинного матеріалу (які, без зв'язку з теорією, можливі внаслідок більш ефективного руйнування целюлозного матеріалу), оскільки способи руйнують, змінюють, модифікують або реструктурують целюлозу, наприклад, присутню в листі рослинного матеріалу. Потім бажані сполуки, вивільнені з використанням способів, описаних в даному документі, можна виділяти з небажаного матеріалу, в той час як менш ефективні способи можуть не дозволити вивільнити бажаний матеріал з небажаного матеріалу. Таким чином, менш ефективні способи неминучо приводять до перенесення небажаного матеріалу, який може знизити бажану ефективність (наприклад, фармацевтичної сполуки) і/або може бути асоційованим з потенційно токсичними побічними ефектами. Таким чином, способи, описані в даному документі, можна використовувати для одержання у високій мірі очищених форм потенційних фармацевтичних сполук, наприклад, що не містять небажаного рослинного матеріалу, які не досяжні з використанням сучасних способів. Ці у високій мірі очищені сполуки можуть бути більш ефективними, ніж менш очищені форми тих же сполук. У деяких варіантах здійснення підвищена ефективність, досяжна з використанням способів, описаних в даному документі, може дозволити зменшене дозування. У своє чергу, це зниження кількості матеріалу, що вводиться суб'єкту, може знизити асоційовану з цим токсичність. Альтернативно або додатково, видалення надмірного або небажаного рослинного матеріалу може сприяти зниженню або усуненню якої-небудь токсичності,

Зо асоційованої з рослинною сполукою, що піддавали переробці з використанням способів, описаних в даному документі.

Приклади ефективної обробки рослин і/або рослинного матеріалу з використанням способів, описаних в даному описі, включають, наприклад, обробку ультразвуком і опромінення, які можна комбінувати при попередній обробці кори верби для стимуляції виділення, очищення і/або продукції саліцину. Альтернативно або додатково, способи, описані в даному документі, можна використовувати для переробки рослинного матеріалу, що містить рослини окопника, для полегшення виділення, очищення і/або продукції алантоїну. Альтернативно або додатково, способи, описані в даному документі, можна використовувати для полегшення виділення, очищення і/або продукції бензоїну. Альтернативно або додатково, способи, описані в даному документі, можна використовувати для переробки рослинного матеріалу, що містить камфорні васильки, для полегшення виділення, очищення і/або продукції камфори. Альтернативно або додатково, способи, описані в даному документі, можна використовувати для переробки рослинного матеріалу, що містить рослини роду Ерпеага, для полегшення виділення, очищення і/або продукції ефедрину. Альтернативно або додатково, способи, описані в даному документі, можна використовувати для переробки рослинного матеріалу, що містить Юибоїівзіа туорогоїде5

Е. Вг. (австралійське коркове дерево), для полегшення виділення, очищення і/або продукції атропіну. У деяких варіантах здійснення атропін, одержаний з використанням способів, описаних в даному документі, може мати посилений антихолінергічний ефект. Альтернативно або додатково, способи, описані в даному документі, можна використовувати для переробки рослинного матеріалу, що містить Мисипа аеегіпдіапа (оксамитові боби), для полегшення виділення, очищення і/або продукції І -допи. У деяких варіантах здійснення І -допа, одержана з використанням способів, описаних в даному документі, може мати підвищений антипаркінсонічний ефект. Альтернативно або додатково, способи, описані в даному документі, можна використовувати для переробки рослинного матеріалу, що містить РВузовідта мепепозут Ваїї. (калабарський біб) для полегшення виділення, очищення і/або продукції фізостигміну. У деяких варіантах здійснення фізостигмін, одержаний з використанням способів, описаних в даному документі, може мати посилений антихолінестеразний ефект. Приклади інших фармацевтичних засобів на основі рослин, для яких можна використовувати способи, описані в даному документі, для переробки рослинного матеріалу з метою виділення, очищення 60 іМабо продукції, включають, але не обмежуються ними, бромелайн, хімопапаїн, кокаїн,

десерпідин, еметин, хіосціамін, каваїну, монокроталін, уабаїн, папаїн, пілокарпін, квінідин, хінін, ресцинамін, резерпін, скополамін, тубокурарин, вінбластин, іохімбін, каприлову кислоту, цинеол, лимонну кислоту, кодеїн, крезол, гваякол, лецитин, ментол, фенолпсевдоефедрин, сорбіт і виннокам'яну кислоту.

У деяких варіантах здійснення способи, описані в даному документі, можна використовувати для переробки трав, наприклад медичних трав, включаючи, але не обмежуючись ними, васильки, сорго лимонне, петрушку, м'яту перцеву і селеру. Додаткові медичні трави, які можна переробляти з використанням способів, описаних в даному документі, можуть бути знайдені на мжеб-адресі всесвітньої мережі айпаїиге.сот.

Новітньою технологією є виробництво фармацевтичних засобів в рослинах. Фармацевтичні засоби, продуковані з використанням рослин, які звичайно називають продукованими в рослинах фармацевтичними засобами (РМР), включають фармацевтичні сполуки і вакцини. Як правило, РМР експресуються в листі відповідних рослин. Таким чином, очевидно, що способи, описані в даному документі, можуть бути корисні для переробки рослинного матеріалу, що містить РМР, для полегшення виділення, очищення і/або продукції РМР.

Додаткові ілюстративні медичні рослини, які можна обробляти з використанням способів, описаних в даному документі, можуть бути знайдені, наприклад, на умер-адресі всесвітньої мережі пр5.дом/ріапіз/МЕОВІСІМАЇ /рІапів5. піт.

У деяких варіантах здійснення матеріал, підданий переробці з використанням способів, описаних в даному документі, можна комбінувати з фармацевтичним ексципієнтом, наприклад, для введення суб'єкту. Ілюстративні ексципієнти, які можна використовувати, включають буфери (наприклад, цитратний буфер, фосфатний буфер, ацетатний буфер і бікарбонатний буфер), амінокислоти, сечовину, спирти, аскорбінову кислоту, фосфоліпіди, поліпептиди (наприклад, сироватковий альбумін), ЕДТО, хлорид натрію, ліпосоми, маніт, сорбіт, воду і гліцерин. Дозовані форми можна виготовляти, щоб вони були придатні для будь-якого стандартного способу введення. Наприклад, введення може бути парентеральним, внутрішньовенним, підшкірним або пероральним, або воно може являти собою будь-який спосіб введення, схвалений Еедега! Огид Айатіпівігайоп (див. мер-адреса всесвітньої мережі

Ттда.дом/сдег/дзт/Ю В с/аг900301.піт).

Зо Нутрицевтики і нутрацевтики

Продукти з медичною користю для здоров'я, включаючи профілактику і/або лікування захворювання, називають нутрацевтиками або нутрицевтиками. Наприклад, нутрацевтики і нутрицевтики являють собою живильні добавки, що зустрічаються в природі або одержані штучно, які можуть сприяти здоровому способу життя, наприклад, шляхом ослаблення пов'язаних із захворюванням симптомів, зниження частоти виникнення або тяжкості захворювання і забезпечення тривалого здоров'я.

У деяких варіантах здійснення способи, описані в даному документі, можна використовувати для одержання комбінацій моносахаридів, дисахаридів, олігосахаридів і/або полісахаридів, які можуть сприяти здоровому способу життя. У деяких варіантах здійснення способи, описані в даному документі, можна використовувати для одержання матеріалу, який придатний для забезпечення зниження маси тіла у людини. Наприклад, матеріал, наприклад волокнистий матеріал, може мати низьку доступність живильних речовин з низькою засвоюваністю. Такі матеріали можна використовувати як добавка до раціону, наприклад, для пригнічення голоду іабо забезпечення насичення. Вживання таких матеріалів може дозволити суб'єкту уникнути вживання високодоступних живильних речовин і/або високозасвоюваних продуктів харчування і, таким чином, може сприяти зниженню маси тіла у індивідуума.

У деяких варіантах здійснення матеріали, описані в даному документі, можна доповнювати однією або декількома живильними добавками, які здатні забезпечувати здоровий спосіб життя.

У таких випадках матеріали, описані в даному документі, можуть або посилити активність однієї або декількох живильних добавок і/або підвищити розчинність і/або посилити фармакокінетичні властивості живильних добавок. Ілюстративні живильні добавки, які можна комбінувати з матеріалами, описаними в даному документі, включають, але не обмежуються ними, наприклад, діоксид кремнію, кремній, бор, калій, йод, бета-каротин, лікопен, нерозчинне волокно, мононасичені жирні кислоти, омега-З-жирну кислоту, флавоноли, сульфорафан, феноли (наприклад, кофеїнову кислоту і ферулову кислоту), станоли і стерини рослин (включаючи їх складні ефіри), поліоли (наприклад, спирти цукрів), пребіотики і пробіотики (наприклад, молочнокислі бактерії і біфідобактерії), фітоестрогени (наприклад, ізофлавони, такі як дайдзеїн і геністеїн), проантоціаніди, соєвий білок, сульфіди і тіоли (наприклад, дитіолтіони), вітаміни (наприклад, вітамін А, вітамін ВІ, вітамін В2, вітамін ВЗ, вітамін В5, вітамін ВбЄ, вітамін 60 В7, вітамін В12, вітамін С, вітамін 0, вітамін Е, вітамін К, включаючи їх комбінації), мінерали

(наприклад, залізо, кальцій, магній, марганець, фосфор, калій, цинк, мікроелементи, хром, селен, включаючи їх комбінації) і фолієву кислоту.

Фармацевтичні дозовані форми і композиції для доставки лікарських засобів

Лікарські речовини рідко вводять окремо, швидше як частину складу в комбінації з одним або декількома немедичними засобами, які виконують різні і часто спеціалізовані фармацевтичні функції. Фармацевтика являє собою науку про розробку дозованих форм, наприклад про виготовлення лікарських засобів у вигляді дозованої форми, придатної для введення суб'єкту. Ці немедичні засоби, звані фармацевтичними речовинами або фармацевтичними інгредієнтами, можна включати в склад для солюбілізації, суспендування, згущення, розбавлення, емульгації, стабілізації, консервації, забарвлення, ароматизації і надання форми медичним засобам з одержанням ефективних і привабливих дозованих форм.

Такі дозовані форми можуть бути унікальними за їх фізичними і фармацевтичними характеристиками. Лікарський засіб і фармацевтичні інгредієнти, як правило, є сумісними один з одним для одержання лікарського продукту, який є стабільним, ефективним, привабливим, безпечним і легко вводиться. Продукт повинен виготовлятися при відповідних заходах по контролю якості і повинен бути упакований в контейнери, які забезпечують посилену стабільність. Способи, які описують приготування конкретних дозованих форм, добре відомі в даній галузі і можуть бути знайдені, наприклад, в Апзеї еї аіІ., Рнаппасецііса! бозаде ЕРогтв апа

Огид Оеєїїмегу Бузієтв, земепій Еайноп, І ірріпсоїї, УМіПатв, в "УМїКіпе Ветіпдіоп'є Рпагтасеціїсаї

Зсієпсев", 181п Ед., Сеппаго, єд., Маск Рибіїзпіпу Со., Еазюп, Ра., 1990.

У деяких варіантах здійснення попередньо оброблені матеріали, описані в даному документі, можна використовувати як фармацевтичні інгредієнти, наприклад неактивні інгредієнти. Наприклад, матеріали, описані в даному документі, можна використовувати для виготовлення, наприклад для солюбілізації, суспендувння, згущення, розбавлення, емульгації, стабілізації, консервації, забарвлення, ароматизації і надання форми медичним речовинам з одержанням ефективних і привабливих дозованих форм, що мають приємний смак. У таких випадках матеріали, описані в даному документі, можна змішувати з лікарським засобом і/або кон'югувати з лікарським засобом, так щоб розчинність, концентрація, в'язкість, стабільність емульсії, термін придатності, колір і смак лікарського засобу підвищувалися або знижувалися.

У деяких варіантах здійснення способи, описані в даному документі, можна використовувати для модифікації (наприклад, підвищення, зниження або збереження) розчинності матеріалу.

Такі матеріали можна використовувати для полегшення введення лікарського засобу суб'єкту.

Наприклад, деякі з нових попередньо оброблених матеріалів є виключно розчинними в рідинах, таких як вода, і їх можна використовувати, змішуючи з активними інгредієнтами для одержання фармацевтичної композиції, щоб інертні інгредієнти легко розчинялися в рідинах.

Альтернативно або додатково, матеріали, описані в даному документі, можна використовувати для сповільнення, контролю або модифікації вивільнення лікарського засобу після введення лікарського засобу суб'єкту. У таких випадках матеріали, описані в даному документі, можна використовувати в твердих дозованих формах і/або системах для доставки лікарських засобів з контрольованим вивільненням; напівтвердих і/або трансдермальних системах; фармацевтичних вкладишах; рідких дозованих формах; стерильних дозованих формах і системах для доставки; і нових і вдосконалених дозованих формах, системах для доставки і пристроях. Наприклад, матеріали, описані в даному документі, можна виготовляти, наприклад, у формі таблетки, капсули (наприклад, твердої капсули, м'якої капсули або мікрокапсули), супозиторія, ін'єктованого (парентерального) розчину або суспензії, крему, мазі, офтальмологічного розчину або суспензії, розчину або суспензії очних крапель, інгальованого розчину або суспензії, назального спрею, трансдермального пластиру, емульсії, мазі, крему, гелю, суспензії, дисперсії, розчину (наприклад, внутрішньовенного розчину), імплантату, покриття для імплантату, лосьйону, пілюлі, гелю, порошку і пасти. У деяких варіантах здійснення матеріали, описані в даному документі, можна комбінувати з радіофармацевтичним засобом.

У деяких варіантах здійснення способи, описані в даному документі, можна використовувати для одержання матеріалу, який можна кон'югувати з біологічним засобом і/або фармацевтичним засобом. Такі кон'югати можна використовувати для полегшення введення засобу і посилення фармацевтичних властивостей засобу.

Склади і способи введення можна адаптувати для захворювання або порушення, що піддається лікуванню, і для конкретної людини, що піддається лікуванню. При використанні матеріалів, описаних в даному документі, як фармацевтичних інгредієнтів може бути необхідним визначення оптимального складу і типу дозування. Наприклад, можна розробляти 60 різні вихідні склади і досліджувати їх відносно бажаних ознак (наприклад, профілю вивільнення лікарського засобу, біодоступності і клінічної ефективності) і для попереднього дослідження їх виробництва і масштабування продукції. Потім склад, який найкращим чином задовольняє цілі продукту (наприклад, профіль вивільнення лікарського засобу, біодоступність і клінічна ефективність), можна вибирати як основну формулу. Потім кожну подальшу партію продукту можна виготовляти так, щоб вона задовольняла вимоги основної формули. Наприклад, якщо продукт призначений для системного застосування і є бажаним пероральне введення, звичайно виготовляють таблетки і/або капсули. Також при виборі дозованої форми можна враховувати вік передбачуваного пацієнта. Наприклад, для немовлят і дітей молодше п'яти років, для перорального введення є переважними фармацевтичні рідини, а не тверді речовини. Крім того, фізичні характеристики лікарського засобу або лікарських засобів, що підлягає включенню в склад разом з фармацевтичними інгредієнтами, необхідно зрозуміти до розробки дозованої форми.

Фармацевтичні композиції, що містять одну або більше сполук, описаних в даному документі, можна виготовляти згідно з передбачуваним способом введення.

У деяких випадках характер дозованої форми залежить від способу введення і його легко може визначити фахівець в даній галузі. У деяких варіантах здійснення дозована форма є стерильною або такою, що піддається стерилізації. Зокрема, матеріали, описані в даному документі, часто є стерильними, коли вони попередньо оброблені радіаційним опроміненням, як описано в даному документі.

У деяких варіантах здійснення дозовані форми можуть містити носії або ексципієнти, багато з яких відомі фахівцям в даній галузі. Ілюстративні ексципієнти, які можна використовувати, включають буфери (наприклад, цитратний буфер, фосфатний буфер, ацетатний буфер і бікарбонатний буфер), амінокислоти, сечовину, спирти, аскорбінову кислоту, фосфоліпіди, поліпептиди (наприклад, сироватковий альбумін), ЕДТО, хлорид натрію, ліпосоми, маніт, сорбіт, воду і гліцерин. Дозовані форми можна виготовляти, щоб вони були придатними для будь-якого стандартного способу введення. Наприклад, введення може бути парентелальним, внутрішньовенним, підшкірним або пероральним, або воно може здійснюватися будь-яким способом введення, схваленим РЕедегаї Огид Аатіпівзігайоп (див. мебр-адреса у всесвітній мережі

Ттда.дом/сдаег/дазт/Ю А с/аг900301. піт).

Зо На доповнення до складів, описаних вище, композиції також можна виготовляти як депо- препарат. Такі склади тривалої дії можна вводити, наприклад, шляхом імплантації (наприклад, підшкірно). Таким чином, наприклад, композиції можна виготовляти з придатними полімерними або гідрофобними матеріалами (наприклад, як емульсію в прийнятному маслі) або іонообмінними смолами, або як малорозчинні похідні, наприклад малорозчинної солі.

Фармацевтичні композиції, виготовлені для системного перорального введення, можуть мати форму таблеток або капсул, виготовлених загальноприйнятими способами з фармацевтично прийнятними ексципієнтами, такими як зв'язуючі речовини (наприклад, прежелатинізований кукурудзяний крохмаль, полівінілпіролідон або гідроксипропілметилцелюлоза); наповнювачі (наприклад, лактоза, мікрокристалічна целюлоза або фосфорнокисла сіль кальцію); мастильні речовини (наприклад, стеарат магнію, тальк або діоксид кремнію); дезінтегруючі засоби (наприклад, картопляний крохмаль або натрію крохмалю гліколят) або змочувальні речовини (наприклад, лаурилсульфат натрію). Багато які з функцій цих зв'язуючих речовин, наповнювачів, мастильних речовин і дезінтегруючих речовин можуть виконувати попередньо оброблені матеріали, описані в даному документі.

Таблетки можна покривати способами, добре відомими в даній галузі. Рідкі препарати для перорального введення можуть мати форму, наприклад, розчинів, сиропів або суспензій, або вони можуть бути представлені у вигляді сухого продукту для розбавлення водою або іншим придатним носієм перед застосуванням. Такі рідкі препарати можна одержувати загальноприйнятими способами з фармацевтично прийнятними добавками, такими як суспендуючі речовини (наприклад, сироп сорбіту, похідні целюлози або гідрогенізовані харчові жири); емульгатори (наприклад, лецитин або гуміарабік); неводні носії (наприклад, мигдалева олія, масляні складні ефіри, етиловий спирт або фракціоновані рослинні масла) і консерванти (наприклад, метил або пропіл-п-гідроксибензоати або сорбінова кислота). Також препарати можуть містити буферні солі, смакові добавки, барвники і підсолоджувачі, залежно від ситуації.

Препарати для перорального введення можна придатним чином виготовляти для забезпечення контрольованого вивільнення активної сполуки.

У деяких варіантах здійснення матеріали, описані в даному документі, можна використовувати як фармацевтичні інгредієнти для застосування в місцевому іонтофорезі, фонофорезі, в швидкорозчинних таблетках, ліофілізованій плівці, внутрішньовагінальній системі бо для доставки лікарського засобу, вагінальному вкладиші, уретральному вкладиші або супозиторії, імплантованому насосі для доставки лікарського засобу, зовнішньому насосі для доставки лікарського засобу і ліпосомі.

Гідрогелі

У деяких варіантах здійснення матеріали, описані в даному документі, можна використовувати при виготовленні гідрогелів. Гідрогелі являють собою тривимірні мережі гідрофільних полімерних ланцюгів, які є поперечнозшитими або за допомогою хімічних, або за допомогою фізичних зв'язків, є нерозчинними у воді і, як правило, є надвсмоктуючими (наприклад, можуть містити більше 99 95 води) і дозволяють газообмін і обмін живильними речовинами.

У деяких варіантах здійснення матеріали, описані в даному документі, можна використовувати для одержання гідрогелю. Наприклад, для одержання гідрогелю можна використовувати моносахариди, олігосахариди і полісахариди, що містяться в матеріалах, описаних в даному документі. Альтернативно або додатково, матеріали, описані в даному документі, можна використовувати для одержання гідрогелю в комбінації з іншими матеріалами, такими як гіалуронан, желатин, целюлоза, силікон і один або декілька компонентів позаклітинного матриксу (ЕСМ).

У деяких варіантах здійснення гідрогелі, що містять матеріали, описані в даному документі, можуть бути поперечнозшитими (наприклад, хімічно поперечнозшитими) і/або окисленими.

Альтернативно або додатково, гідрогелі, що містять матеріали, описані в даному документі, можуть бути поперечнозшитими з використанням малоіїнтенсивного опромінення. Дози малоіїнтенсивного опромінення низького рівня, які можна використовувати для поперечного зшивання матеріалів, описаних в даному документі, включають, але не обмежуються ними, наприклад, від 0,1 до 10 Мрад. Альтернативно або додатково, гідрогелі, що містять матеріали, описані в даному документі, можуть бути поперечнозшитими з використанням комбінації хімічного поперечного зшивання, малоінтенсивного опромінення і окислення.

У деяких варіантах здійснення способи, описані в даному документі, можна використовувати для модифікації (наприклад, підвищення) середньої молекулярної маси матеріалів біомаси, описаних в даному документі. Наприклад, способи, описані в даному документі, можна використовувати для підвищення середньої молекулярної маси матеріалу біомаси, наприклад,

Зо на 10, 25, 50, 75, 100, 150, 200, 300 95 або до 500 95.

У деяких варіантах здійснення способи, описані в даному документі, можна використовувати для модифікації (підвищення або зниження) коефіцієнта Пуассона гідрогелю.

У деяких варіантах здійснення гідрогелі, одержані з використанням матеріалів, описаних в даному документі, можуть включати одну або декілька біологічних клітин і/або один або декілька біоактивних засобів, таких як фармацевтичний засіб або компонент ЕСМ. Фармацевтичні засоби-кандидати, можуть включати, але не обмежуватися ними, терапевтичне антитіло, анальгетик, анестетик, противірусний засіб, протизапальний засіб, РНК, яка опосередковує

РНК-інтерференцію, мікроРіНК, аптамер, пептид або пептидоміметик, імунодепресант, гідроксіапатит або біоскло.

Гідрогелі, що містять матеріали, описані в даному документі, можна використовувати як біодергадовні або небіодеградовні імплантовані (наприклад, імплантовані підшкірно) тривимірні каркаси, наприклад, при загоєнні ран і інженерії тканин, імплантовані протези дисків, носії для доставки лікарських засобів (наприклад, носії для доставки лікарських засобів з уповільненим вивільненням), в пов'язках на рану, контактних лінзах і як надвсмоктуючі матеріали (наприклад, в підгузках).

Гідрогелі, що містять матеріали, описані в даному документі, також можна комбінувати з медичними пристроями для обробки як зовнішніх, так і внутрішніх ран. Гідрогелі можна наносити на бинти для перев'язки ран, таких як хронічні рани, що не загоюються, або використовувати як підшкірні імплантати. Альтернативно дані гідрогелі можна використовувати при трансплантації органів, такій як трансплантація печінки від живого донора, для стимуляції регенерації тканини. Гідрогелі можна адаптувати до конкретних типів тканин шляхом зрівноваження вмісту води, кінетики біодеградації і коефіцієнта Пуассона з цими показниками тканини мішені, що підлягає репарації.

Способи одержання гідрогелів добре відомі в даній галузі і можуть бути знайдені, наприклад, в 0.5. 2006/0276608.

Поглинаючі матеріали

У деяких варіантах здійснення способи, описані в даному документі, можна використовувати для одержання поглинаючих матеріалів. Наприклад, в деяких варіантах здійснення біомасу можна переробляти з використанням одного або декількох способів попередньої обробки, бо описаних в даному документі. Такі матеріали можуть мати, наприклад, модифіковану

(підвищену, знижену, підтримувану) розчинність, пористість, площу поверхні, середню молекулярну масу, функціоналізацію (наприклад, збільшену кількість гідрофільних груп).

Альтернативно або додатково, ці матеріали можна хімічно обробляти для посилення конкретної властивості поглинання. Наприклад, матеріали можна обробляти силанами для надання ним ліпофільності. Ці матеріали можуть мати здатність вбирати в 1, 2, 5, 10, 20, 50, 100, 500 і 1000 разів більше рідини, ніж вихідні матеріали і/або в 1, 2, 5, 10, 20, 50, 100, 500 ї 1000 разів більше власної маси матеріалів. У деяких варіантах здійснення ці матеріали можна використовувати для адгезії (наприклад, селективної) одного або декількох матеріалів (наприклад, біологічних матеріалів в крові або плазмі, токсинів, забруднювачів, матеріалів відходів, неорганічних хімічних речовин і органічних хімічних речовин), наприклад, в розчині або в сухому середовищі.

У деяких варіантах здійснення матеріали, описані в даному документі, можна використовувати як поглинаючі матеріали, наприклад, для застосування як підстилки для тварин, наприклад для невеликих і великих тварин, і підстильного шару для тварин. Способи виготовлення підстилок для тварин добре відомі в даній галузі (див., наприклад, патент США Мо 5352780).

У деяких варіантах здійснення поглинаюча підстилка для тварин, крім того, включає ароматизований або запашний матеріал і/або матеріал, що усуває запах, як відомо в даній галузі.

У деяких варіантах здійснення матеріали, описані в даному документі, можна використовувати для поглинання розлитих хімічних речовин, наприклад, шляхом прикладання матеріалу до розлитої речовини.

У деяких варіантах здійснення матеріали, описані в даному документі, можна використовувати в комбінації з фільтром, наприклад медичним фільтром або немедичним фільтром.

Матеріали, описані в даному документі, можуть забезпечити придатні поглинаючі матеріали внаслідок високої площі поверхні, високої поглинаючої здатності, високих властивостей набухання і високої пористості матеріалів, описаних в даному документі.

Боротьба із забрудненням

У деяких варіантах здійснення поглинаючі матеріали, описані в даному документі, можна

Зо використовувати для боротьби із забрудненням. Коли поглинаючі матеріали використовують для таких застосувань, їх можна використовувати у формі твердої речовини, рідини або газу.

Наприклад, матеріали, описані в даному документі, можна використовувати для поглинання масла і/або для очищення забрудненого навколишнього середовища, наприклад у воді, в повітрі і/або на суші. Матеріали, описані в даному документі, також можна використовувати для обробки відпрацьованої води (наприклад, промислових відходів і стічних вод) і для очищення води.

У деяких варіантах здійснення поглинаючі матеріали, описані в даному документі, можна використовувати в комбінації з біологічними агентами (мікроорганізмами, грибами, зеленими рослинами або їх ферментами) або хімічними речовинами для сприяння видаленню, інактивації або нейтралізації забруднювача з навколишнього середовища, наприклад, з використанням біологічного відновлення.

У деяких варіантах здійснення поглинаючі матеріали, описані в даному документі, можуть піддаватися деградації (наприклад, біологічній деградації). Такий процес можна контролювати для досягнення бажаної швидкості деградації. У деяких варіантах здійснення поглинаючі матеріали, описані в даному документі, можуть бути стійкими до деградації.

У деяких випадках ці поглинаючі матеріали можуть бути пов'язані зі структурою або носієм, таким як мережа, мембрана, плаваючий пристрій, мішок, оболонка, фільтр, футляр або здійснююча біодеградацію речовина. Необов'язково, структура або носій самі по собі можуть бути виготовлені з матеріалів, описаних в цьому документі.

Очищення повітря

У деяких варіантах здійснення біомаса, перероблена з використанням способів, описаних в даному документі, може нести заряд (наприклад, позитивний або негативний) або вона може бути нейтральною. У деяких варіантах здійснення заряджені (наприклад, позитивно або негативно заряджені) матеріали можна використовувати для видалення забруднюючих агентів (наприклад, мікроорганізмів, спор, спор плісняви, пилу, пилка, алергенів, сажистих частинок і залишків пилового кліща) з повітря. У деяких варіантах здійснення заряджені (наприклад, позитивно або негативно заряджені) матеріали можна використовувати для уловлювання забруднюючих агентів. Альтернативно або додатково, заряджені (наприклад, позитивно або негативно заряджені) матеріали можна використовувати для усунення забруднюючих агентів. 60 Наприклад, в деяких варіантах здійснення способи, описані в даному документі, можна використовувати для підвищення катіонної міри матеріалу. Як правило, катіонні сполуки мають протимікробну активність. У деяких випадках заряджені (наприклад, позитивно або негативно заряджені) матеріали можна комбінувати з фенольними смолами, фармацевтичними речовинами і/або токсинами (наприклад, наведеними в цьому документі) для усунення мікроорганізмів і/або спор.

У деяких варіантах здійснення заряджені (наприклад, позитивно або негативно заряджені) матеріали можна використовувати разом з пристроєм, таким як пристрій для очищення повітря.

Наприклад, заряджені (наприклад, позитивно або негативно заряджені) матеріали можна іммобілізувати на поверхні в пристрої для очищення повітря, наприклад фільтрі (наприклад, волокнистий фільтр і/або волокнистий фільтр у формі шару). Альтернативно або додатково, заряджені (наприклад, позитивно або негативно заряджені) матеріали можуть бути присутніми в пристрої для очищення повітря у формі газу і/або пари. Альтернативно або додатково, заряджені (наприклад, позитивно або негативно заряджені) матеріали можна використовувати в системі для обробки повітря (наприклад, в кондиціонері повітря), наприклад із замкненим середовищем, такій як в транспортному засобі (наприклад, машині, автобусі, літаку і вагоні поїзда), в кімнаті, офісі або будівлі. Наприклад, заряджені (наприклад, позитивно або негативно заряджені) матеріали можна іммобілізувати на поверхні в системі для обробки повітря, наприклад фільтрі. Альтернативно або додатково, заряджені (наприклад, позитивно або негативно заряджені) матеріали можуть бути присутніми в системі для обробки повітря у формі газу і/або пари. Альтернативно або додатково, заряджені (наприклад, позитивно або негативно заряджені) матеріали можна використовувати більш локально. У таких випадках заряджені (наприклад, позитивно або негативно заряджені) матеріали можуть знаходитися в контейнері і розподілятися з контейнера, наприклад каністри, що знаходиться під тиском, або контейнера, що не знаходиться під тиском, за допомогою насоса. Альтернативно або додатково, заряджені (наприклад, позитивно або негативно заряджені) матеріали можна використовувати в системі для уповільненого вивільнення, наприклад, де заряджені (наприклад, позитивно або негативно заряджені) матеріали вивільняються в повітря протягом періоду часу. Такі системи для уповільненого вивільнення відомі в даній галузі і комерційно доступні. У деяких варіантах здійснення в таких системах з уповільненим вивільненням для забезпечення вивільнення

Зо заряджених (наприклад, позитивно або негативно заряджених) матеріалів може використовуватися тепло (наприклад, генероване з використанням електрики).

У деяких варіантах здійснення заряджені (наприклад, позитивно або негативно заряджені) матеріали можна використовувати разом з повітряним фільтром.

У деяких варіантах здійснення заряджені (наприклад, позитивно або негативно заряджені) матеріали можна використовувати в пристрої, призначеному для фільтрації повітря, яке вдихається і/або видихається людиною (наприклад, маски, фільтрувальні шоломи і/або фільтрувальні костюми). У деяких варіантах здійснення такі пристрої можна використовувати для зменшення вдихання одного або декількох потенційних забруднюючих агентів людиною.

Альтернативно або додатково, такі пристрої можна використовувати для зменшення видихання одного або декількох потенційних забруднюючих агентів людиною.

У деяких варіантах здійснення способи, описані в даному документі, можна використовувати для одержання матеріалів, придатних як ароматизатори. Такі ароматизатори можна комбінувати з будь-яким з продуктів і співпродуктів, описаних в даному документі.

Альтернативно або додатково, ароматизатори можна використовувати для зміни запаху або аромату матеріалу (наприклад, твердого або рідкого) і/або повітря. У таких випадках ароматизатори можна використовувати в комбінації, наприклад, зі свічками, віддушками, детергентами, милами, гелями, спреями і освіжувачами повітря. Ілюстративні ароматизатори, які можна одержувати з біомаси, включають, наприклад, лігнін і біоароматизатори.

Консервування продуктів харчування

У деяких варіантах здійснення способи, описані в даному документі, можна використовувати для одержання матеріалів, які придатні для консервування продуктів харчування або які можна використовувати для консервування продуктів харчування. У таких випадках придатні матеріали можуть бути у формі газу, пари, рідини і/або твердої речовини. У деяких варіантах здійснення матеріали (наприклад, заряджені матеріали) можна використовувати для уловлювання забруднюючих агентів. Альтернативно або додатково, матеріали (наприклад, заряджені матеріали) можна використовувати для усунення забруднюючих агентів. У деяких випадках матеріали (наприклад, заряджені матеріали) можна комбінувати з фенольними смолами і/або токсинами для усунення мікроорганізмів і/або спор. Наприклад, матеріали (наприклад, заряджені матеріали) можна використовувати для видалення забруднюючих агентів (наприклад, бо мікроорганізмів, спор і спор плісняви) з середовища, що оточує компоненти їжі, для запобігання,

обмеження або зменшення псування компонентів їжі. Наприклад, матеріали (наприклад, заряджені матеріали) можуть знаходитися в контейнері, в якому транспортуються компоненти їжі. Альтернативно або додатково, матеріали (наприклад, заряджені матеріали) можуть знаходитися в контейнері (наприклад, в упаковці або мішку), призначеному для зберігання компонента їжі. Такі компоненти можуть продаватися з матеріалами (наприклад, зарядженими матеріалами), які можуть в них вже бути присутніми, або матеріали (наприклад, заряджені матеріали) можна додавати при додаванні компонента їжі в контейнер. Альтернативно або додатково, матеріали (наприклад, заряджені матеріали) можуть знаходитися в охолоджуваному сховищі, такому як холодильник і/або морозильна камера.

Гербіциди і пестициди

У деяких варіантах здійснення способи, описані в даному документі, можна використовувати для одержання токсинів (наприклад, природних токсинів), включаючи, але не обмежуючись ними, гербіциди і пестициди. Такі матеріали включають, наприклад, лектини, глікоалкалоїди, патулін, токсини водоростей, паралітичну отруту молюсків (РР), амнезійну отруту молюсків (А5Р), діарейні отрути молюсків (О5Р), вітамін А і мікотоксини.

Добриво

У деяких варіантах здійснення способи, описані в даному документі, можна використовувати для одержання матеріалів, які можна застосовувати як добриво. Біомаса збагачена живильними речовинами і її на даний час використовують як добриво, однак вихідний матеріал має низьку розчинність і придатний як добриво тільки після процесів часткового або повного розкладання, обидва з яких забирають значну кількість часу, вимагають деякого стеження і вимагають надання простору для зберігання на той час, поки відбувається розкладання. Це, головним чином, обмежує застосування біомаси як добрива.

У деяких варіантах здійснення способи, описані в даному документі, можна використовувати для модифікації біомаси в матеріали, наприклад, з модифікованою (наприклад, підвищеною) розчинністю, які можна використовувати як добрива. Такі матеріали можна розподіляти на території, якій потрібне добриво, і вони будуть солюбілізуватися при контакті з розчином (наприклад, водою і дощовою водою). Ця солюбілізація може зробити живильні речовини в матеріалах більш доступними для території, якій потрібне добриво.

У деяких варіантах здійснення способи, описані в даному документі, можна використовувати для модифікації біомаси в матеріали для застосування як добрив. Такі матеріали можна комбінувати (наприклад, змішувати) з насінням, нітратом, нітритами, азотом, фосфором, калієм, кальцієм, вапном, вітамінами, мінералами, пестицидами і будь-якими їх комбінаціями.

Альтернативно або додатково, такі матеріали можна комбінувати з одним або декількома мікроорганізмами, здатними здійснювати деградацію матеріалів і/або одного або декількох ферментів, здатних руйнувати матеріали. Ці компоненти можуть бути надані разом або по окремості в рідкій або сухій формах. У деяких випадках ці матеріали можуть бути зв'язані зі структурою або носієм, таким як мережа, мембрана, плаваючий пристрій, мішок, оболонка, фільтр, футляр або здійснююча біодеградацію речовина. Необов'язково, структура або носій самі по собі можуть бути виготовлені з матеріалів, описаних в даному документі. У деяких варіантах здійснення ці матеріали і комбінації цих матеріалів можна змішувати в ємності (наприклад, мішку або твердому контейнері), наприклад, для забезпечення розкладання. Такі суміші можна надавати для застосування в ємності (наприклад, мішку або твердому контейнері).

У деяких варіантах здійснення способи, описані в даному документі, можна використовувати для одержання матеріалів, які можна комбінувати з насінням рослин. Наприклад, матеріали, одержані з використанням способу, описаного в даному документі, можна наносити на поверхню насіння, наприклад, для захисту насіння від гниття, для захисту насіння від мікроорганізмів і/або для удобрення насіння.

Хімічні і біологічні застосування

У деяких варіантах здійснення способи, описані в даному документі, можна використовувати для одержання матеріалів, придатних для застосування як кислот, основ і/або буферів. Такі матеріали можна використовувати, наприклад, для зміни і/або забуферювання рН матеріалу (наприклад, твердого або рідкого), для якого потрібна така обробка. Такі матеріали включають тверді речовини і рідини, не придатні для вживання, і/або тверді речовини і рідини, призначені для вживання (наприклад, продукти харчування, такі як м'ясні продукти, напої і молочні продукти).

У деяких варіантах здійснення способи, описані в даному документі, можна використовувати для одержання матеріалів, придатних для застосування в підтриманні або стимуляції росту 60 мікроорганізмів (наприклад, бактерій, дріжджів, грибів, одноклітинних організмів, наприклад водоростей, найпростіших або подібних грибам одноклітинних організмів, наприклад слизистої плісняви) і/або рослин і дерев.

Лігнін

У деяких варіантах здійснення способи, описані в даному документі, також можна використовувати для одержання лігніну, наприклад лігнінового залишку.

Лігнін являє собою фенольний полімер, який, як правило, зв'язаний з целюлозою в біомасі, наприклад, рослин. У деяких випадках в способах, описаних в даному документі, утворюється лігнін, який може бути одержаний (наприклад, виділений або очищений) з сировини біомаси, описаної в даному описі. У деяких варіантах здійснення лігнін, одержаний в будь-якому з процесів, описаних в даному документі, можна використовувати, наприклад, як пластифікатор, антиоксидант, в композиті (наприклад, композиті волокон і смоли), як наповнювач, як армуючий матеріал і в будь-якій з фармацевтичних композицій, описаних в даному документі.

Крім того, як описано вище, лігніновмісні залишки після процесів основної і попередньої обробки мають цінність як високо/середньоенергетичне паливо і їх можна використовувати для генерування енергії і пари для застосування у виробничих процесах. Однак такі залишки лігніну являють собою новий тип твердого палива і потреба в ньому за межами підприємства може бути низькою, і вартість висушування його для транспортування може зменшити його потенційну цінність. У деяких випадках можна використовувати газифікацію залишків лігніну для конвертування його у високоцінний продукт з більш низькою вартістю.

У деяких варіантах здійснення лігнін можна комбінувати з одним або декількома продуктами або співпродуктами, описаними в даному документі. Наприклад, лігнін можна комбінувати з одним або декількома гербіцидами і/або пестицидами, наприклад, для одержання системи з уповільненим вивільненням, наприклад, де один або декілька гербіцидів і/або пестицидів вивільняються протягом періоду часу. Такі системи з уповільненим вивільненням можна комбінувати з добривами, описаними в даному документі. Альтернативно або додатково, лігнін можна комбінувати із зарядженими (наприклад, позитивно або негативно зарядженими) матеріалами для одержання системи для очищення повітря з уповільненим вивільненням. У деяких варіантах здійснення лігнін можна використовувати, наприклад, окремо або в комбінації з одним або декількома з продуктів і співпродуктів, описаних в даному документі, як композит,

Зо наприклад, для застосування як добавки в пластмасу і/або смоли. Приклад структури лігніну представлений нижче.

Т

С

!

Ї я З ре се но он

Її с бноен І а НИ не-о- мес Ї н-ео- не-оІсСнН.НІі | снон 7 о-сН чн | снн шен он сн - сн ЇЇ о ломе

АХ ЯАКоош-тснон меб б-р

ОЗ Меб нЙ | Ї Мох

Ї ! ше о о а ноз Пи

Ме ї стен Н снюнсесе, х о---сн снуон т "томе ох снОн вн МА - - - 29 ен не сн я снон тт Ї т Ї не--- Ьєхон і ї нт п-к 00 СНОН ши ОТ СУ у не. сн, товнон | но ИН те о- Я -сн Меб' Ст СомМе й еноно коту не З Ммеб ВІ ше ї по с томМе се | ра дн сон, | | снюн мес! С не7 щт "оМе Нео не-о снон мес! / 7 снюно снон ме Со о-2ШВЗвено Не Р .2-0

Тнон їз ме М бул оМме он ОонІО-СЇ

Інші продукти

Клітинний матеріал, фурфурол і оцтова кислота ідентифіковані як потенційні співпродукти установок по переробці біомаси в паливо. Інтерстиціальний клітинний матеріал може бути цінним, однак він може вимагати суттєвого очищення. Ринки збуту для фурфуролу і оцтової кислоти є актуальними.

Продукти біоконверсії

Як описано вище, способи, описані в даному документі, можна використовувати для переробки біомаси для одержання/продукції, наприклад, харчових продуктів (наприклад, харчових продуктів для тварин (включаючи водних тварин), людини і/або мікроорганізмів), білків, жирів і масел, вуглеводів і цукрів, вітамінів, мінералів, золи, фармацевтичних засобів, нутрицевтиків і нутрацевтиків, фармацевтичних дозованих форм, гідрогелів, поглинаючих матеріалів, матеріалів для очищення повітря, харчових консервантів, гербіцидів і пестицидів, добрив, кислот, основ і буферів, і лігніну. Як показано на Фіг. 43А, як правило, ці способи включають переробку біомаси, наприклад зміну (наприклад, зниження) рівня неподатливості біомаси, для одержання продуктів, наприклад, одержуваних безпосередньо з біомаси, і/або для продукції продуктів, що містять ці матеріали.

Альтернативно або додатково, способи, описані в даному документі, можна використовувати для переробки першого матеріалу (наприклад, біомаси), наприклад для зміни (наприклад, зниження) рівня неподатливості біомаси, з одержанням другого матеріалу, який можна використовувати як субстрат для додаткових процесів, наприклад для одержання матеріалів і продуктів, присутніх (наприклад, по суті присутніх) або надмірних в першому матеріалі У деяких варіантах здійснення додаткові процеси можуть включати стадію біоконверсії, як показано на Фіг. 43В. В деяких варіантах здійснення стадія біоконверсії може включати застосування мікроорганізмів. Приклади способів, що включають стадію біоконверсії, описані вище, наприклад, при застосуванні способів, описаних в даному документі, для продукції енергетичних продуктів (наприклад, етанолу), спиртів і/або органічних кислот, всі з яких необов'язково присутні (наприклад, по суті не присутні) або присутні в надмірній кількості в природній непереробленій біомасі. Додаткові приклади таких способів описані нижче.

Харчові продукти

У деяких варіантах здійснення способи, описані в даному документі, можна здійснювати в комбінації зі стадією біоконверсії (наприклад, див. Фіг. 43В) для продукції харчового продукту (наприклад, продукту, що вживається всередину, такого як продукт харчування, наприклад харчовий крохмаль і/або білок) для застосування у тварин або людини. Однією з переваг таких способів над загальноприйнятими способами сільськогосподарської продукції їжі є те, що способи, описані в даному документі, не вимагають великих площ землі і їх можна проводити в навколишніх умовах, які не є сприятливими для загальноприйнятих способів продукції.

Недостатність харчування, зокрема недостатність білкових калорій, є зростаючою проблемою по всьому світу, особливо в країнах, що розвиваються. Недостатність калорій і білка приводять до збільшення інфекційних захворювань, зупинення фізичного росту і сповільнення розвитку головного мозку і розумового розвитку. Ці проблеми недостатності харчування викликані зростанням популяцій по всьому світу в поєднанні з неналежним постачанням їжею в країнах, що розвиваються, і застаріванням способів виробництва продуктів харчування. Без зміни зростання популяцій, постачання і способів виробництва продуктів харчування, недостатність харчування також скоро стане серйозною проблемою в розвинених країнах.

Одним з розв'язань цих проблем є підвищення постачання їжею. Однак це може бути важким при загальноприйнятій сільськогосподарській практиці, внаслідок обмеженої доступності землі для агрономії і документально підтвердженої глобальної зміни клімату. Крім того, загальноприйняті сільськогосподарські практики не є сприятливими в певних навколишніх умовах, наприклад навколишніх умовах, в яких присутнє надмірне тепло або обмежений вміст кисню і/або обмежене сонячне світло. Альтернативним рішенням є модифікація використання

Зо доступних на даний час матеріалів (наприклад, біомаси) для створення альтернативних джерел їжі, наприклад, для підвищення поживної цінності або придатності вже доступних матеріалів.

Застосування мікробних білків як продукту харчування для вживання тваринами і людиною відоме в даній галузі і його моніторинг здійснює Те Роса апа Адгісийиге Огдапігайоп ої Ше

Опйейа Маїоп5 (БА). БАО в співпраці з Всесвітньою організацією охорони здоров'я (ВОЗ) опублікувала загальнодоступні звіти, в яких викладені керівництво і стандарти, необхідні для продуктів харчування, що одержуються за допомогою біотехнології (див., наприклад, «оіпі

ЕАОЛИНО Ехреп СопзийМайоп оп Роодв Оегімед їот Віоїесппоіоду, 1996; 5іеме Тауйїог, доїпі

ЕАОЛУНО Ехреп Сопзийнаїйоп оп Росаз Оегімед їот Віоїесппоіоду, 2001 (Віоїесп 01/03); Вамій

Ом, ЧдЧоїпї ЕАОЛИНО Ехрепй СопзиМайоп оп ЕРооде Оегімей їот Віоїеснпоіоду, 2000 (Віотесн 00/14)3). У цьому керівництві викладені питання безпеки, які необхідно враховувати при використанні мікроорганізмів для продукції продуктів харчування, типи організмів, які придатні для такого застосування, і вимоги для продукованих білків (див., наприклад, Сотітіввіоп ої

Сепеїїс Везоцгсев Тог Рос апа Адгісийите, 1118 безвзіоп, Воте Уипе 11-15, 2007, опубліковане посилання СОКЕА-11/07/Сігс.3).

Застосування мікроорганізмів і мікробних білків як джерела їжі обгрунтоване їх відомим тривалим застосуванням як їжі. Наприклад, індонезійську рослину темпе комбінують з грибом (наприклад, пліснявою) Кпі2орих оїїдозроги5 і вживають. Також як джерело їжі використовують водорості в популяціях побережжя озера Чаду і озера Текськоко в Мехіко, і на даний час в

Мехіко продукуються тисячі тонн спіруліни як багате білком джерело їжі. У середині 1960-х років продукували чверть мільйона тонн харчових дріжджів і до 1970 року Радянський союз планував щорічну продукцію харчових дріжджів 900000 тонн для компенсації дефіциту сільськогосподарського білка (ВипКег, "Мем/ Роса", 2па Іпї Сопдг. Роой осі. апа Тесппо).,

УмМагзам, р. 48 (1966)). Внаслідок виражених поліпшень в продукції сільськогосподарських культур, зрослої комунікації між країнами з надлишками і нестачами продуктів харчування і зрослої вартості нафти, мікробна продукція білка не розвинулася згідно з прогнозами. Проте, білок, одержуваний з Ризагішт мепепаїшт на даний час схвалений для вживання в Європі і продається в США під торговою назвою ОцогпФ (для огляду див. ММебре, Мусоїподівї, 18:17-20, 2004).

Застосування мікробних білків як джерела їжі для тварин і людини додатково підтвердило 60 спостереження, що хімічний склад і рівні мікробного білка з бактерій, грибів (наприклад,

дріжджів і плісняви) і водоростей порівнянні з цими показниками в соєвому шроті. Більше того, описано, що амінокислотний склад і засвоюваність (включаючи загальну енергію (ккал/кг), виходячи з даних, одержаних на свинях) мікробних білків з дріжджів, бактерії, грибів і водоростей також з цими показниками в соєвому шроті порівнянні (див., наприклад, Хоипо еї аї., патент США Мо 4938972).

У деяких варіантах здійснення продукти харчування, описані нижче, можна продукувати з використанням процесу серійної ферментації з підживленням, при якому живильні речовини додають контрольованим чином згідно з потребами розчину для культивування.

Білки

Способи одержання мікробних білків з використанням целюлозних матеріалів описані в даній галузі (див., наприклад, Катазату еї аї., 9У. Аррі. Віотесппої!., 46:117-124, 1979, Мошпа єї а!., ВіоїесппоЇї І ей, 14:863-868, 1992, Апирата апа Раміпага, Вгалійап Агспіме5 ог Віоіоду апа

ВіоїесНнпої. 44:79-88, 2001, патенти США МоМо 3627095, 4379844, 4447530, 4401680, 4526721, 5047332 і 4938972).

У деяких варіантах здійснення способи, описані в даному документі, можна здійснювати в комбінації зі стадією біоконверсії (наприклад, див. Фіг. 43В) для продукції білків. У деяких варіантах здійснення як субстрат для мікроорганізмів використовують другий матеріал, який конвертує органічний матеріал, присутній у другому матеріалі, в білки, наприклад мікробні білки (наприклад, при комбінуванні з джерелом азоту). У деяких варіантах здійснення білки можна використовувати як продукти, що вживаються всередину (наприклад, продукти харчування), або в них для вживання тваринами і/або людиною.

Термін "мікробні білки" включає білки одноклітинних організмів (СР), цей термін з'явився в 1960-х для охоплення мікробної біомаси, продукованої ферментацією, в якій мікробні клітини, як правило, виділяють з субстрату, і продукти мікробної біомаси (МВР), матеріал, в якому субстрат не очищений від ЗСР.

Ілюстративні мікробні білки можна одержувати з клітин бактерій, грибів (наприклад, дріжджів і плісняви) і/або водоростей. При правильному культивуванні ці клітини можуть містити понад 40 95 білка з розрахунку на суху масу. Однією з переваг використання мікробних білків як потенційного джерела їжі є те, що мікробний білок є легко оновлюваним і легко одержуваним

Зо ресурсом. Наприклад, 1000 кг дріжджів можуть продукувати 12000 кг нових клітин, що містять 6000 кг білка, за 24 години.

У деяких варіантах здійснення мікробні білки можна продукувати з використанням способів, описаних в даному документі, для переробки першого матеріалу (наприклад, біомаси) у другий матеріал (наприклад, субстрат), який надається одному або декільком з бактерій, грибів (наприклад, дріжджів і плісняви) і/або водоростей, наприклад, в присутності азоту або джерела азоту, в присутності або за відсутності кисню і при температурі і рН, необхідних організму або суміші організмів для синтезу білка (наприклад, на рівні вище нормального рівня синтезу білка в клітині). Як правило, ці способи включають використання будь-якого мікроорганізму, який синтезує білок в присутності матеріалів, одержаних з використанням способів, описаних в даному документі. Такі організми, як правило, є придатними, або їх можна зробити придатними, для вживання тваринами і/або людиною. У деяких варіантах здійснення мікроорганізм може являти собою непатогенний організм і/або організм, який загальновизнаний як безпечний (ОКА5Б). Додаткові критерії вибору, враховувані при виборі мікроорганізму, можуть включати, наприклад, урахування того, чи здатний організм продукувати великі кількості білків (наприклад, харчових білків або білків, які можуть бути перетворені в харчові білки) або чи може він бути модифікований, щоб продукувати їх; чи є виділені культури організму комерційно доступними іМабо чи можна організм ефективно виділяти; чи можна мікроорганізм легко підтримувати в культурі; чи є мікроорганізм генетично стабільним; і чи може організм ефективно утилізувати субстрати, продуковані з використанням способів, описаних в цьому документі (наприклад, чи можна мікроорганізм культивувати на субстраті, що надається).

У деяких варіантах здійснення мікроорганізми можуть бути модифікованими (наприклад, способами інженерії) для експресії одного або декількох рекомбінантних білків, наприклад білків, які в нормі не кодуються мікроорганізмами. Наприклад, ці білюю можуть являти собою білки, про які відомо, що вони мають високу поживну цінність для людини і/або тварин (наприклад, при визначенні шляхом оцінки біологічної цінності (ВМ) білка (наприклад, частки залишкового азоту, що всмоктався) і/або використання чистого (МР) білка (наприклад, частки залишкового вжитого білка)). У експериментальних тварин МРО можна прямо оцінювати шляхом аналізу трупа, і величини, таким чином, ймовірно, є більш точними, ніж ВМ і МРИ, одержані з даних балансу М в дослідженнях, що проводяться у людини. Неточність, властива 60 дослідженням балансу М, відома, і не має значення, наскільки ретельно його проводять. Таким чином, МРИ їі ВМ є показниками одного і того ж параметра (залишкового М, за винятком того, що

ВМ обчислюють з М, що всмоктався, а МРИ - з вжитого М (для огляду див., наприклад, Вепаег,

Веїайоп Веїмеєп Ргоївїп ЕПісіепсу апа Меї Ргоївїп ШНії2айоп, Меазигетепі ої Ргоївїп Шиі2айноп, 10:135-143, 1956)). У деяких варіантах здійснення білки з високою поживною цінністю можуть мати високу ВМ на вживаному рівні (мг/кг), необхідному для задоволення рекомендованих добових потреб в білку тварини і/або людини, і вони можуть містити придатні рівні незамінних амінокислот (ЕАА), необхідних для утворення білка в організмі тварини або людини (ЕАА включають, наприклад, фенілаланін (рекомендоване ГАО добове вживання становить 2,2 г); метіонін (рекомендоване РАДО добове вживання становить 2,2 г); лейцин (рекомендоване ЕХО добове вживання становить 2,2 г); валін (рекомендоване ЕАО добове вживання становить 1,6 г); лізин (рекомендоване ЕГАО добове вживання становить 1,6 г); ізолейцин (рекомендоване ЕХО добове вживання становить 1,4 г); треонін (рекомендоване ЕАО добове вживання становить 1,0 г) Її триптофан (рекомендоване РАДО добове вживання становить 0,5 г)). У деяких варіантах здійснення білки з високою поживною цінністю можуть являти собою синтетичні білки, наприклад, призначені для того, щоб мати високий ВМ при рівнях вживання, необхідних для задоволення рекомендованих добових потреб тварини і/або людини, і вони можуть містити придатні рівні всіх ЕАА, необхідних для утворення білка в організмі тварини або людини. У деяких варіантах здійснення білки з високою поживною цінністю можуть бути міченими (наприклад, маркованими), наприклад, для полегшення ідентифікації і/або очищення білка. Такі білки також називають в цьому документі мікробними білками.

Ілюстративні гриби, які можна використовувати в способах, описаних в даному документі, включають, але не обмежуються ними, Азрегойи5 підег, А.Липідаги5, А. їеггеи5, СоспіїобоїЇй5 вресіїтег, Мугоїпесіит метисаїпа, ВПігосіюпіа 5оїіапі, Зрісапа гивіврога, Репісйит вр., Сіїосіадіит 5р., ЕРизапйцт 5р., Тісповрогоп сшапецт, Меийговзрога зіорнійа, СНаєютіїшт сеїшіоїуйсит,

Еизагіцт мепепайшт (раніше Р. дгатіпеагит) штаму А 3/5 (наприклад, АТСС 20334). Придатні умови культивування для цього організму описані в патенті США на рослину Мо 4347 і патенті

Європи Мо 123434. Р. 501Іапі, РЕ. охузрогіит і Раесіотусез магіоїії, міцелій, Кпігори5 оїЇїдозрогив,

Сапаїда шцї5 ії Засспаготусез сегемізіає. Ілюстративні водорості, які можна використовувати в способах, описаних в даному документі, включають, але не обмежуються ними, 5Зрігиїїпа 5р.,

Зо Зсепедебзти5 асшив5, Зрігийпа тахіта і Со5тагішт ишгріпії. Ілюстративні бактерії, які можна використовувати в способах, описаних в даному документі, включають, але не обмежуються ними, КподозрігПит 5р., і Кподорзендотопазх 5р., Согуперасіегійт дішатісит, Е5спегіснпіа соїї,

АїІсаїїдепез Таесаїї5, Тпегтотопозрога їТизса (Асііпотусеїасеає) і Рхсендотопаз УМ127.

У деяких варіантах здійснення мікробні білки, такі як БСР, можна надавати для вживання в

З5 їжу тваринами і/або людиною, наприклад, без виділення мікроорганізму або суміші мікроорганізмів. У таких випадках клітини, що містять 5СР, можна концентрувати з використанням, наприклад, фільтрації, преципітації, коагуляції, центрифугування і застосування напівпроникних мембран. Клітини, що містять ЗСР, також можна сушити, наприклад, до вологовмісту приблизно 10 95 і/або їх можна ущільнювати і підкисляти для обмеження псування.

У деяких варіантах здійснення СР можна надавати для вживання в їжу тваринами і/або людині незабаром (наприклад, протягом 12 годин, 24 годин, 48 годин) після продукції без додаткової обробки 5СР. У деяких варіантах здійснення ЗСР можуть бути вжиті за відсутності додаткових харчових джерел (див. публікацію ЕАО відносно рекомендованого добового вживання ЗСР тваринами і людьми). Альтернативно або додатково, 5СР можна комбінувати, наприклад змішувати, з іншими харчовими джерелами перед або одночасно з вживанням твариною і/або людиною. Для одержання сумішей ЗСР, ЗСР можна комбінувати з сухими і/або вологими харчовими джерелами. У деяких варіантах здійснення суміші, що містять ЗСР, можна переробляти, наприклад, як описано Таппепрацт (патент США Мо 3925562). Наприклад, мікроорганізми 5СР можна комбінувати з допоміжним білком (наприклад, рослинним білком) і структурувати в пасту, придатну для застосування як харчова добавка. Такі способи можна використовувати для додавання 5СР властивостей бажаної текстури.

У деяких варіантах здійснення утилізацію білка і засвоюваність азоту з білкового матеріалу

ЗСР можна підвищувати шляхом гомогенізації клітин (див., наприклад, Уапод еї аї., 9. Боба 5соі., 42:1247-1250, 2006). Таким чином, в деяких варіантах здійснення мікробні білки можна екстрагувати або виділяти з мікроорганізму або суміші мікроорганізмів перед вживанням тваринами і/або людьми. Наприклад, мікробні білои можна екстрагувати шляхом хімічного, ферментативного і/або механічного руйнування стінки і/або мембран мікробних клітин, наприклад, для вивільнення внутрішньоклітинного вмісту клітин. Потім мікробні білюи можна виділяти або очищати від забруднюючих матеріалів з використанням способів виділення білка,

відомих в даній галузі У деяких варіантах здійснення мікробні білюи можна виділяти або очищати за допомогою мітки, що піддається детекції, злитої з білком.

У деяких варіантах здійснення мікробні білою можуть бути модифікованими, наприклад глікозилованими і/або згорнутими перед застосуванням, наприклад, щоб вони були більш або менш антигенними.

У деяких варіантах здійснення мікробні білки можна виділяти і гідролізувати до окремих амінокислот, пептидів і/або поліпептидів, наприклад, перед вживанням тваринами і/або людьми.

Способи гідролізу білка відомі в даній галузі.

У деяких варіантах здійснення мікробні білюом можна очищати (до щонайменше 50 95, наприклад до 60, 70, 80, 90, 95, 99 або 100 95 мас./мас., мас./об. або об./об.) і необов'язково концентрувати. Потім структуру білків можна модифікувати, щоб вона була схожа з волокнистою структурою білків м'язів тварин, перед тим як продукту надають смак м'яса, з використанням м'ясних смакових добавок і жирів. У деяких варіантах здійснення мікробні білки можна використовувати як основне джерело білка в аналогу м'яса. Альтернативно мікробні білки можна використовувати для доповнення доступних на даний час аналогів м'яса, наприклад аналогів м'яса, що продаються під торговою назвою ОиогпФ), і продуктів на основі соєвого білка.

Жири, масла, ліпіди і вуглеводні

У деяких варіантах здійснення способи, описані в даному документі, можна здійснювати в комбінації зі стадією біоконверсії (наприклад, див. Фіг. 438) для одержання жирів і/або масел.

Ринок жирів і масел є великим і надто різноманітним, в діапазоні від масових товарів, використовуваних для харчових і технічних цілей, до більш спеціалізованих масел.

Застосування мікробних жирів і масел відоме в даній галузі (для огляду по цій темі див., наприклад, Ргуде, Мем/ 5о!цгсез ої Раїв апа ОїЇ5, Атег ОЇЇ Спетіві5 5осієїу, (Атегісап ОЇЇ Спетіві

Босівїу (АДОС5), 1981)).

У деяких варіантах здійснення жири і/або масла, одержувані з використанням способів, описаних в даному документі, можна використовувати, наприклад, як заміни для тваринних і рослинних жирів і масел, при продукції енергетичних продуктів, горючих речовин (твердих і/або рідких), при виробництві і приготуванні їжі, як підсилювачі смаку (наприклад, для харчових

Зо продуктів), як корм для тварин або в кормах для тварин, як добавки в їжу або в добавках в їжу, як фармацевтичні засоби або в фармацевтичних засобах, як нутрицевтики або в нутрицевтиках, як косметичні засоби або в косметичних засобах і як живильна терапія після хірургічної операції або в живильній терапії після хірургічної операції.

У деяких варіантах здійснення мікробні жири і/або масла можна продукувати з використанням способів, описаних в даному документі, для переробки першого матеріалу (наприклад, біомаси) у другий матеріал (наприклад, субстрат), який надається одному або декільком з бактерій, грибів (наприклад, дріжджів і плісняви) і/або водоростей, наприклад, в присутності азоту або джерела азоту, в присутності або за відсутності кисню і при температурі і рН, необхідних організму або суміші організмів для синтезу жирів і/або масел (наприклад, на рівні вище нормального рівня синтезу жирів і/або масел в клітині). Як правило, ці способи включають використання будь-якого мікроорганізму, який синтезує жири і/або масла в присутності матеріалів, одержаних з використанням способів, описаних в даному документі. У деяких варіантах здійснення мікроорганізм може являти собою непатогенний організм і/або організм, який загальновизнаний як безпечний (ОКА5Б). Додаткові критерії вибору, враховувані при виборі мікроорганізму, можуть включати, наприклад, урахування того, чи здатний організм продукувати великі кількості жирів і/або масел або чи може він бути модифікований, щоб продукувати їх; чи є виділені культури організму комерційно доступними і/або чи можна організм ефективно виділяти; чи можна мікроорганізм легко підтримувати в культурі; чи є мікроорганізм генетично стабільним; і чи може організм ефективно утилізувати субстрати, продуковані з використанням способів, описаних в даному документі (наприклад, чи можна мікроорганізм культивувати на субстраті, що надається).

У деяких варіантах здійснення мікроорганізми, які можна використовувати в способах, описаних в даному документі, наприклад, для одержання або продукції мікробних жирів і/або масел, включають, наприклад, бактерії (наприклад, мікобактерії, коринебактерії і норкадії), водорості (наприклад, СПіогорпуїа (Сіадорпога гирезігів, Вііїдіпдіа тіпіта, Епіеготогрна іптезііпаїї5), РІіаеорпуїа (Адагит сгібгозит, Авсорпуйнт подобзит і Гатіпагіа аїдйнага) і

Кподорпуїа (Роїузірпопіа Іапоза, раїтагіа раїЇтаїе, НаїЇозассіоп гатепіасешт і Рогрпуга

Іеисозійсіє)), морські водорості і морські трави, дріжджі (наприклад, Сапаїда 107, Стуюсоссив5

Іегтісоїш5, Напзепшціа зайигпив, Гіротусез Ірогтега, Г. «агкеуї, Кподоїогиціа дгасіїї5, К. (огшоїдез і

Сапаїда сигмага) і плісняви (наприклад, Азрегойи5 піашіапв, А. їегеи5, Ризагійт топоййогте,

Мисог сіксіпеПоїде5, РепісіПит 5ріпшозит, АПігориз 5р).

У деяких варіантах здійснення перед застосуванням мікробні жири і/або масла, одержані з використанням способів, описаних в даному документі, можна відділяти від мікробних клітин, наприклад виділяти з них. Альтернативно або додатково, мікробні жири і масла, одержані з використанням способів, описаних в даному документі, можна використовувати без відділення від мікробних клітин.

Деякі мікроорганізми можна використовувати для продукції вуглеводнів. Наприклад, як розглянуто в розділі "Рівень техніки" 0.5. 2008/0293060, зміст якого включений в цей документ як посилання, множина організмів, таких як бактерії, водорості і рослини, може синтезувати вуглеводні, наприклад н-алкани з різною довжиною вуглецевого ланцюга, як описано раніше (Оєппі5, М.МУ. 5 КоїаникКиаду, Р.Е. (1991) Агспіме5 ої Біоспетівігу апа Біорпузісв 287, 268-275;

Кипві, Ї. б Зативє!в5, А.І. (2003) Ргоагезз іп Іірій гезвагсі 42, 51-80; ТіПтап, 9.А., Зеуроїд, 5.4).,

Уигтепка, В.А., 5 Віотадиівї, (3.У. (1999) Іпзесі Біоспетівігу апа тоїіесшіаг Біоіосду 29, 481-514; Тотарепе, Т.2х. (1982) Ехрепепіа 38, 1-4, кожний з яких включений як посилання).

Ілюстративні види, які синтезують вуглеводні, представлені в таблиці А і таблиці В, нижче.

Таблиця А

Продукуючі вуглеводні прокаріоти

Сіовігіді ! Вадаєма апа /іпигома, 2004, Віоспет (Мозсому), мої. 69, о5тідіит рабвієшіапит 427-428 оМовіюстивсогит 77711111

Сососпіотіввіарепео 77711111

Таблиця В

Продукуючі вуглеводні еукаріоти івит займит 341-349

Роді од Спеезрогоцоді апа Коїаникиау, 1988, 9. Віо!. Снет., мої! 263, 2738-

Вуглеводи, цукри, біополімери і попередники полімерів

Велика кількість біополімерів, наприклад, таких як полісахариди, поліефіри і поліаміди, природним чином продукуються мікроорганізмами (для огляду див. Місгобіа!І Ргодисіп ої

Віороїутег5 апа Роїутег Ргесигзог5, Кепт, ей, (Саїсіег Асадетіс Ргев55, 2009)). Ці біополімери варіюють від в'язких розчинів до пластмас і їх фізичні властивості залежать від складу і молекулярної маси полімеру.

У деяких варіантах здійснення способи, описані в даному документі, можна здійснювати в комбінації зі стадією біоконверсії (наприклад, див. Фіг. 438) для одержання вуглеводів, цукрів, біополімерів і попередників полімерів. У деяких варіантах здійснення способи, описані в даному документі, можна використовувати для переробки першого матеріалу (наприклад, біомаси) для одержання другого матеріалу, який можна використовувати як субстрат для мікроорганізмів (наприклад, бактерій, грибів (наприклад, дріжджів і плісняви) і/або водоростей), здатних продукувати, наприклад, ксантан, альгінат, целюлозу, ціанофіцин, полі(гамма-глутамінову кислоту), леван, гіалуронову кислоту, органічні кислоти, олігосахариди і полісахариди, і полігідроксіалканоати. Застосування таких вуглеводів, цукрів, біополімерів і попередників полімерів включає, наприклад, застосування як харчових добавок, в косметичних засобах, у виготовленні пластмас, у виготовленні тканин і в фармацевтичних засобах і нутрацевтиках.

Як правило, ці способи включають застосування будь-якого мікроорганізму, який синтезує один або декілька вуглеводів, цукрів, біополімерів і/або попередників полімерів в присутності матеріалів, одержаних з використанням способів, описаних в даному документі. У деяких варіантах здійснення ці способи включають застосування будь-якого мікроорганізму, який синтезує один або декілька з ксантану, альгінату, целюлози, ціанофіцину, полі(гамма- глутамінової кислоти), левану, гіалуронової кислоти, органічних кислот, олігосахаридів і полісахаридів, і полігідроксіалканоатів в присутності матеріалів, одержаних з використанням способів, описаних в даному документі. У деяких варіантах здійснення придатні організми придатні, або їх можна модифікувати, щоб вони були придатні, для вживання тваринами і/або людиною, або вони можуть бути загальновизнаними як безпечні (КАБ).

Зо Додаткові критерії вибору, враховувані при виборі мікроорганізму, можуть включати, наприклад, урахування того, чи здатний організм продукувати великі кількості вуглеводів, цукрів, біополімерів і/або попередників полімерів (наприклад, ксантану, альгінату, целюлози, ціанофіцину, полі(гамма-глутамінової кислоти), левану, гіалуронової кислоти, органічних кислот, олігосахаридів і полісахаридів, і полігідроксіалканоатів) або чи може він бути модифікований, щоб продукувати їх; чи є виділені культури організму комерційно доступними і/або чи можна організм ефективно виділяти; чи можна мікроорганізм легко підтримувати в культурі; чи є мікроорганізм генетично стабільним; і чи може організм ефективно утилізувати субстрати, продуковані з використанням способів, описаних в цьому документі (наприклад, чи можна мікроорганізм культивувати на субстраті, що надається).

Вітаміни

У деяких варіантах здійснення способи, описані в даному документі, можна здійснювати в комбінації зі стадією біоконверсії (наприклад, див. Фіг. 43В) для одержання вітамінів, наприклад, включаючи, але не обмежуючись ними, вітамін рибофлавін (вітамін В2), вітамін В12 і вітамін С.

У деяких варіантах здійснення субстрат використовується мікроорганізмом АвПпБбуа дозв5ігуіїЇ, і продукований вітамін являє собою рибофлавін (вітамін В2).

У деяких варіантах здійснення субстрат використовується мікроорганізмами Васіййи5 тедаїпегішт, Рзхендотопах депйгійсап5 і/або видами роду Ргоріопірасіегішт, і продукований вітамін являє собою вітамін В12.

У деяких варіантах здійснення субстрат використовується мікроорганізмом Засспаготусе5 5р., і продукований вітамін являє собою вітамін С.

У деяких варіантах здійснення продукти у вигляді вітамінів можна продукувати з використанням серійного процесу ферментації з підживленням, в якому живильні речовини додають контрольованим чином згідно з потребами культурального розчину.

Їстівні гриби

У деяких варіантах здійснення способи, описані в даному документі, можна використовувати для переробки першого матеріалу (наприклад, біомаси), наприклад для зміни (наприклад, зниження) рівня неподатливості біомаси, для продукції другого матеріалу, який можна використовувати як субстрат для культивування або вирощування їстівних грибів. Ці гриби можна використовувати як більш високоякісне джерело їжі, ніж перший матеріал (наприклад, біомаса) і другий матеріал, який може бути вжитий тваринами і/або людиною як їжа.

Їстівні гриби являють собою гриби, які ростуть над землею на придатному джерелі живильних речовин. Як використовують в даному описі, термін "їстівний гриб" стосується придатних в їжу грибів, що включають, але не обмежуються ними, гриби з ніжкою (пеньком), шапинкою (зонтиком) і спороносним шаром (пластинкою) на нижній стороні шапинки, і гриби без ніжок, свіжоплодоносні тіла деяких Абсотусоїа, деревні або шкірясті плодоносні тіла деяких

Вазідіотусоїа, і спори придатних в їжу грибів. У деяких варіантах здійснення термін їстівний гриб включає гриби, їстівні для тварин.

У деяких варіантах здійснення придатні їстівні гриби за даним винаходом включають, але не обмежуються ними, наприклад, гриби, міцелій грибів і спори грибів Ріецигоїи5 заїйог-са)и,

Вазідіотусоїа, Адагісоптусеїе5, МіїмагеНПа моїЇмасеа (гриб раді), Ріеигоїи5 о5ігеайи5 (глива звичайна), Адагісиб5 бБіврогиб5, БіІаттиїййпа меїшіреб5, Ріецйгоїи5 егупадії, гриби Саподепта і

Согаусерв.

Способи культивування їстівних грибів відомі в даній галузі (див., наприклад, патент США Мо 6737065). Після культивування їстівні гриби можна збирати і зберігати для подальшого

Зо застосування або їх можна використовувати відразу. Гриби мають відносно низький вміст білка (наприклад, 2-5 95) в розрахунку на сиру масу, однак, вміст білка в їстівних грибах може бути підвищений шляхом висушування їстівних грибів (наприклад, 30-50 95 з розрахунку на суху масу). Таким чином, в деяких варіантах здійснення їстівні гриби, одержані з використанням способів, описаних в даному документі, можна сушити (наприклад, ліофілізувати) або зневоднювати перед застосуванням, наприклад вживанням всередину. У деяких варіантах здійснення їстівні гриби можна змішувати з допоміжним білком і зв'язуючою речовиною і можна текстурувати.

Вирощування рослин без грунту

У деяких варіантах здійснення способи, описані в даному документі, можна використовувати для переробки першого матеріалу (наприклад, біомаси), наприклад для зміни (наприклад, зниження) рівня неподатливості біомаси, для продукції другого матеріалу, який можна використовувати у вирощуванні рослин без грунту. Вирощування рослин без грунту являє собою спосіб вирощування рослин з використанням розчинів мінеральних живильних речовин без грунту. Рослини можна вирощувати з їх корінням тільки в розчині мінеральних живильних речовин (культура в розчині) або в інертному середовищі (культура в середовищі), такому як перліт, гравій або мінеральна вата. Трьома основними типами культивування в розчині є статична культура в розчині, культура в розчині з постійною течією і аеропоніка. Матеріали, одержані з використанням способів, описаних в даному документі, можна використовувати окремо або в комбінації з мікродобривами, наприклад нітратом калію, нітратом кальцію, фосфатом калію і сульфатом магнію, з одержанням гідропонного розчину. Різні мікродобрива також можуть бути включені для забезпечення незамінних елементів, наприклад Ре (залізо), Мп (марганець), Си (мідь), п (цинк), В (бор), СІ (хлор) і Мі (нікель). Хелатуючі агенти можна додавати для підвищення розчинності заліза. Протягом життєвого циклу рослин можна використовувати різні гідропонні розчини для посилення умов росту.

Аквакультура

У деяких варіантах здійснення способи, описані в даному документі, можна використовувати для переробки першого матеріалу (наприклад, біомаси), наприклад для зміни (наприклад, зниження) рівня неподатливості біомаси, для продукції другого матеріалу, який можна використовувати в аквакультурі. Наприклад, другий матеріал можна використовувати для бо годування або іншого підтримання водних видів. Аквакультура являє собою розведення організмів прісної води і солоної води, включаючи молюсків, ракоподібних і водні рослини. На відміну від лову риби, аквакультура, також відома як водне розведення, передбачає культивування водних популяцій в контрольованих умовах. Марикультура стосується аквакультури, здійснюваної в морському середовищі. Конкретні типи аквакультури включають культивування водоростей (вирощування бурих водоростей/морської трави і інших водоростей), розведення риб, розведення креветок, розведення устриць і вирощування культивованих перлів. Аквапоніка поєднує розведення риб і розведення рослин з використанням симбіонтного культивування рослин і водних тварин в рециркуляційному середовищі.

Продукція харчових Ризагіит мепепашт

У деяких варіантах здійснення способи, описані в даному документі, можна використовувати для переробки першого матеріалу (наприклад, біомаси), наприклад для зміни (наприклад, зниження) рівня неподатливості біомаси, для продукції другого матеріалу, який можна використовувати як субстрат для одержання харчових Ризагішт мепепайшт (наприклад, які постачаються на ринок під торговою назвою ОпцогпФ). Способи продукції ОцогпФ описані, наприклад, в патентах США МоМо 5935841, 6270816, 5980958 і 3809614, і розглянуті в М/еїре (М/єіре, Мусоіодіві, 18:17-20, 2004). У сучасних способах продукції ОцогпФ використовується глюкоза як основне джерело вуглецю. Заміна глюкози субстратом, описаним в даному документі, може знизити витрати, асоційовані з продукцією ОцогпФ), оскільки субстрати, надані в даному описі, забезпечують більш дешеве джерело вуглецю, ніж глюкоза.

Алкогольні напої

У деяких варіантах здійснення способи, описані в даному документі, можна використовувати для переробки першого матеріалу (наприклад, біомаси), наприклад для зміни (наприклад, зниження) рівня неподатливості біомаси, для продукції другого матеріалу, який можна використовувати як субстрат для одержання спирту, який придатний для вживання людиною.

Такі спирти можна використовувати як алкогольні напої або в їх продукції. Наприклад, спирти, продуковані з використанням способів, описані в даному документі, можна використовувати у виробництві пива, вин, міцних спиртних напоїв і/або газованих напоїв, що містять алкоголь.

Продукти для здоров'я

У деяких варіантах здійснення способи, описані в даному документі, можна використовувати

Зо для переробки першого матеріалу (наприклад, біомаси), наприклад для зміни (наприклад, зниження) рівня неподатливості біомаси, для продукції другого матеріалу, який можна використовувати як субстрат для одержання продуктів для здоров'я для застосування у тварин або людини. Такі продукти для здоров'я можуть включати, наприклад, фармацевтичні засоби, нутрицевтики, косметичні засоби, лікувально-косметичні засоби і продукти для краси (наприклад, креми і лосьйони (наприклад, для нанесення на шкіру і/або волосся)). У деяких варіантах здійснення ці продукти для здоров'я можуть включати, наприклад, функціональні продукти харчування, які не обов'язково забезпечують яку-небудь поживну цінність, але які підвищують рухову активність шлунково-кишкового тракту, або які можна використовувати для зниження рівнів холестерину (наприклад, продукти з високим вмістом волокон, що включають розчинні і/або нерозчинні волокна, і продукти, що містять розчинні і/або нерозчинні волокна).

Амінокислоти і похідні амінокислот

Біотехнологічні способи використовували в промисловій продукції амінокислот протягом 50 років (для останнього огляду див. І ениспіепрегдег еї а!., Аррі. Місгобіої. Віотесппої!., 69:1-8, 2005).

Основні продукти включають підсилювачі смаку і кормові продукти для тварин, такі як І -лізин, 1 - треонін і І-триптофан, які звичайно продукують з використанням високоефективних штамів

Согуперасіегішт дішатісит (див. Кіпозпйа еї аї., беп. Аррі. Місгобіої., 3:193-205, 1957, і

Каїїпомув Кі єї аї., У. Віоїесппої., 104:5-25, 2003) і Е5сПегіспіа соїї, і субстрати, такі як меляси, сахароза або глюкоза (І енспіепрегег, вище).

У деяких варіантах здійснення способи, описані в даному документі, можна використовувати для переробки першого матеріалу (наприклад, біомаси), наприклад для зміни (наприклад, зниження) рівня неподатливості біомаси, для продукції другого матеріалу, який можна використовувати як субстрат для мікроорганізмів (наприклад, бактерій, грибів (наприклад, дріжджів або плісняви) і/або водоростей), здатних продукувати амінокислоти і/або похідні амінокислот (наприклад, при об'єднанні з джерелом азоту). Ці амінокислоти і похідні можна використовувати, наприклад, як підсилювачі смаку (наприклад, для харчових продуктів), в кормах для тварин, як добавки в їжу і при виробництві фармацевтичних засобів, нутрицевтиків, косметичних засобів і при післяопераційній живильній терапії.

У деяких варіантах здійснення амінокислоти і похідні амінокислот, які можна експресувати з використанням способів, описаних в даному документі, включають, але не обмежуються ними, бо наприклад, І-амінокислоти і О-амінокислоти, такі як Іі-глутамінова кислота (глутамат мононатрію (М55)), І -аспарагінова кислота, І -фенілаланін, І -лізин, І-треонін, І-триптофан, І1- валін, І-лейцин, І -ізолейцин, І -метіонін, І-гістидин і І-фенілаланін, І -лізин, і -метіонін ії 1- триптофан.

Наприклад, ароматичні амінокислоти триптофан, фенілаланін і тирозин біосинтезують з глюкози через каскад шикимової кислоти (представлений нижче).

Каскад біосинтезу ароматичних амінокислот я ща сан ІЙ г кб

В ; Я й Скернтров фа

В не ДН ен Нр нн ОВ (з квекау пентозофосанив тк і є сму в. ї ЕВ ; : ! нн и ВК йхнувахномировнног рана кНсДОги у і і із хвіковізу)

А сво У ше вок

НІ кос а нейе бе сн. і ї Ще Ж

Ш |й і З дюсфо-З дезовеь Попрзіногестувозуви в Мк рю КНоЛУГа з. і ва й ит уяв ух ВАК їй -ї кА сон кіт - і КЕ МШінкічова кислота яке наб том

Ін

Ї же ВІВ

Ні й але, сну В

Ти шен в. 7 -- МО фюсфосяаивоввног рвана кисле ій Е ! охоря ника,

СОЯ я Зіна з еповирквівдевічова кн я, :

Фо сн, Пн

КО ААХ УМ 7 БО х З р ке о и ване воя ле ная В о НН Жов де і М в НН А ї. ОМ птючех МУ 5 ЯК ПЕН, ОМ ОВ с КЕНЕ ПеКЕНЕЄ я ПЕК МЕЛЕ Я Екон» ОПОЛЛННННХ

ОО о в НН А я пн нс

З ши ВО ОТ

Ж М в в НН НИ ВОК мак п я о я пу не о НИ и НН

КАТ 0 велувніє с «он а ШО і о ПОПИ ПВ стик ре в

ОНА ких тофансї жене ї с жк са Ммиава КСО на хх Я

МУЖИК Кри их М я й й 7, с - х Ко ги ше я зв - Ко, Би БУ Ж г ко, ї ї К Її шк у ; З : ся х Я

З й х ї БУ жи м

НК чи важ Бе з Су нн СЕК я ЗМ 00 СОрефеневажеюлог поет нт і Арсжнова кислота ек Перезмівування ще ру с

Каскад шикимової кислоти конвертує прості попередники вуглеводів, утворювані при гліколізі і в пентозофосфатному каскаді, в ароматичні амінокислоти. Однією з проміжних сполук каскаду є шикимова кислота, яка дала свою назву всій послідовності реакцій. Каскад шикимової кислоти існує в рослинах, грибах і бактеріях, але не зустрічається у тварин. Тварини не мають шляхів синтезу трьох ароматичних амінокислот - фенілаланіну, тирозину і триптофану, які, таким чином, є незамінними живильними речовинами в раціонах тваринних.

У деяких варіантах здійснення ці амінокислоти можна модифікувати з одержанням похідних амінокислот. Похідні амінокислот включають, але, безумовно, не обмежуються ними, наступні групи.

Аміноспирти нн он бжриВ, і АЖ ще й но т н МН»;

І алавіной МА МН ізн Її тревзніноя ОН еМОоЛЕИНИ ші дане іх

Гевнолецнноя Іетрітофаног

Аміноальдегіди " а Ж Ж ші ше ке

М-Вос-О-фенілаланінать МА трет-бутоксикарбоніп- прод наль

Амінолактони ние ЗИ ооо . ще я | ня хе "ми й

МА І

Гідробромід веаміно-у-бутироязктону Май котоканреі містовесернялактом

М-метиламінокислоти а І Ге) | а кА М. нс оч сов - он - Он «ж 6;

Муедиметиленіц Гідвоклорня М.сдимералеінняху Сжавяний етнловний едно

М.М-лиметнагліцнну а 9 с: М тон «лита ваш

У деяких варіантах здійснення мікроорганізми (наприклад, бактерії, гриби (наприклад, дріжджі і пліснява) і/або водорості), придатні для застосування для одержання амінокислот, можуть являти собою, але не обмежуватися ними, непатогенні організми і/або організми, які є

СКА5. Додаткові критерії вибору, враховувані при виборі мікроорганізму, можуть включати, наприклад, урахування того, чи здатний організм продукувати великі кількості окремого продукту або чи може він бути модифікований, щоб продукувати їх; чи є виділені культури організму комерційно доступними і/або чи можна організм ефективно виділяти; чи можна мікроорганізм легко підтримувати в культурі; чи є мікроорганізм генетично стабільним; і чи можна культивувати організм на субстраті, що надається. Альтернативно або додатково, мікроорганізм може являти собою організм дикого типу (наприклад, немодифікований) або генетично модифікований мікроорганізм (наприклад, мутант), наприклад мікроорганізм, який модифікований або може бути модифікований для надекспресії однієї або декількох вибраних амінокислот і/або похідних амінокислот. Ілюстративні мікроорганізми включають, але не обмежуються ними, молочнокислі бактерії (АВ), Е. соїї, Васійи5 5иИибБійб5 ії Согупебрасіегійт дішатісит (наприклад, АТСС 13032).

У деяких варіантах здійснення амінокислоти і похідні амінокислот можна експресувати з використанням процесу серійної ферментації з підживленням, в якому живильні речовини додають контрольованим чином згідно з потребами розчину для культивування. У деяких варіантах здійснення способи і/або матеріали, описані в даному документі, можуть бути включені в способи, на даний час використовувані в Аіпотоїо (Японія), АОМ (США), СпПеїї-

Уедапуд (Південна Корея), сіора! ВіоСпет (Китай) і ВАБЕ апа Оедихза (Німеччина) для одержання амінокислот і похідних амінокислот.

Антибіотики

У деяких варіантах здійснення способи, описані в даному документі, можна використовувати для переробки першого матеріалу (наприклад, біомаси), наприклад для зміни (наприклад, зниження) рівня неподатливості біомаси, з одержанням другого матеріалу, який може бути використаний як субстрат мікроорганізмами (наприклад, бактеріями, грибами (наприклад, дріжджами і пліснявою) і/або водоростями), здатними продукувати антибіотики, наприклад, включаючи, але не обмежуючись ними, тетрациклін, стрептоміцин, циклогексамід, неоміцин, циклосерин, еритроміцин, канаміцин, лінкоміцин, ністатин, поліміксин В, бацитрацин, даптоміцин, ванкоміцин і ансаміцини або природні продукти, представлені нижче.

Точні мзкщиди

ІЗ с | ХХ пе ЛІ опе

НЯ: ня КЛ

АК, о В я я хо ТВЧ і і У Афепоавм в.

А і ги

КІМН

МзЗаминВ. рвзленн яакротдя

Е У Х нд : ти З мигухі ГУК ЕН гр

СВБ СБКІТВННН ООО, оре СБ ГКІ ри на в І ие Ні

ГДК, Нодн НН . ще що зр 7 но "ВОК Гете ЧІ дань НН ви 5 о вив х ГАС пу КЕ «ОХ днк ой ККУ

Роз весни и їмесй А ще неви ВЕНИ кВ вв й хо іхрочамі ех 000 Деюзамін й Д Певні Ку о Дезозамів пут Що яд Ні у3 вит |з Є я хх и ЩА хе . 1 ех ре і ох Ко Я КІ 1 З о. КЗ ї тех ву Ен я г де З Б ся ут і і ОКХ се кети З СВана скботвиа З Ожанаюа С ЗНИ НЕО

ГЕС с | Спа нІвк ІБН ! МОХ і їй ззгх хі Яков, : кни есн нов А суканзомниВ Пефвежцни клоккннкккин нюх. посстетктттстесссст, свій й че; Захикнаіне і кенанї

Єнсвнніжнвнни) (метвени кити) ібсрювві макротіди їжодті й х у ря 2 трі х МО її А З с (Я І В дО в МКУ паху Пре і пк Зк й "кс

ГЕЯсН! же ГІ дует ї Або ТВ подо ня Ї Велесова ток НИМ ЗЕ С м ді дви у днини щи вт и в новив и ШО В че виш нн Й

НЕК --і ду киБдЕ І еВ . і их Х ву ве АВ м ї х Хеловін БВ ! І зер бр ену, Я я В ОКХ ши й Ї їх Мікамінозе Ї ї І "7 Мівамника ше АК з Кезвароха й ва : М.А М ЗК осмис кА У І зе НН ВН Шрек мвнно ке в ет се ев: ШИМИ Я і НК М пу ШИ й: - А в ху КМіжарочй дав кох ге аичИк зу Мінакня І ка т безкрає У ооротгд . і че і х У дек гкеуи і ,, й Бак кос ГАЛІ

Н х і У ГТК - ХО й и тжкат Ук ТТ ж екоутвууючми а

Лози Біамінне дере сина а ан

Миніннуєя 15 1 З Гакчаеиних макули

Пише вон овюься (Кри Е век В І І

Раз З сте ек . сему ще Зв ; а ВИС І СЯ) ; сечею їх Бен У мя хз г і їв. Уж ГЕ ав 5 ВНІ

ЕД ЦИХ НН Є дрон і і з: й

ВМ ян З ша ди ВН Не х Я ши А Км КШНК

Шк о ці І ця ве й Кая Б й г пос ка ДВ я се: ж ак що ц Гоа 2 щ «МК ілнннячактиня ан ЕД ятки кенсю с ЕХ В ой а ел я во Вих ее он ке

Мои ї ' КЕ песен . не: НН дог ху | і ШК. долини

Щ що ож рей и ї ее и чаш раса НЯ НЕ мем в віх І пе: КО гг зе шо ТМЦ МИ КУ Х СБ во ДК: яю р хро В В чи се а НА

М Ця х ї НЕО Колнкйх Її он, ІЗ пк ліття слсти Неон бен 5 й тент тт їх Може нень щі Ж дух о й я о р, з М: Е я те ЗОЗ п Н ве о НЕО й Е; ї птн - ект е КАК Н рю В : ГЕ її сни шия НС НЕО

ПО НЕ | СА оо поь Й «как

Еапамщнм ткке анезміаниОві вити х ж 00.8

ГКиді-- ме Го км панни ча пр ДІшНТхЕВІ : ся "вк х, -ЗвоНнІЄ В. ково по плин хе ВАМ

А ще Джі : НЕ ,ешлани Ши ; сок Й Де ш-й о ОК о гже ге р вЕнс УМО І я пи

МЕМ ПК, Я т уиежкннці ся хо ї їх ї ефек

КН с чи мо орнни МУ : т «ММ «Же не г Ах ше Кк жуотх В х дах

Ро М ко УК хі ши

Ре ки ен зда ю ВН в и ю тежюжннянитьи Ж ПИ ке КУ КК Я я Н Хосе юю тлюювч кт. кю пня и З ОН НС Н ей, й

ГА од дн, Я Н т в Її х нива Ота Н АД Я: жу Й вия во Щі ЕОЯ Га т. КеаванннннннниЯ Я яннини плід лети їй ГУ пон хт

Авсвехнав в Кеювнсвняни я

Ен,

Біскинтея висзміцнміві

Ноцієнові макроліви а Би Й

ЩІ; соб ї Можна МК; не Ї Мінеан

ОН їж НЯ сем СК СУ й СО рт г ет ваш на ши Я за є

І і НЕ ще і іно тор о он пок бе ов зр Ї ом се ні цв Фуль пер ГБ х. Ії х ц Н пет ттрту В 5 Ї їі ї ій ж ще Би и -й ла вн ня ї КУ р, ; Н г. я ях п нн не маш и вен шик ши ще НИ шия її ія НЕ Піно ЕНН НС

Ежен Ге їі ГВС дмістенцви Й став А

М; ї 1

С в ПЕЕЗХУЮ шк я Го Мікозамін ниж в яка в | дачі

ПЕ не: ши ЗШ Гі й її а от з з я - сб ст и а в вк ще пики ЕК М - Ї ей Н Н ії:

Гріє зо цкооб ор ож ав Не по Зно їй иа

Сн І он НЕ ї Ї НК де ук сни що шу що хе тки дн

С З ТЕ с унобея КЗ і х і с КЗ

ІБ фея

Знання ЕН КоливнаВН

Мікозбвкуєтичьні кра 2 ші -. С Я фетинхя СИ г КУ цс щи ши Я

Я 0 БМ т ях з ке ме ГБ Ї Ж ЗИ ЕВ и ОО жу жк мдежнюктюю нон Я ВОК лив - й ЗИ хм У ХО - лу ень ; ЕД Я ні - У си ад а Мур

К ях в Юно и: МН ее с во шишш "ї 17 у ве ее ке

СБ СБК 0 СБЮ ми ще

Ерозон А Сова

З. риснне х Х к па а дені щ ГНАТ ГЕБЖИ ВД хз ек КЕ дохо КИ М кети ен: нан нн ШК ШКО Й ща х ке: ИН я. ШЕ равооо іі шу ооо я ; ІННИ пед . Куй

З СО НИ м НН ВАН зір

КО і Мижнкінинй М | «Ж ЗЕ РБЕОО Не 1.

ДИН ние КН я дух : НЕчЕКке я ваз ррнтяфки вит ре к мдя МЕ ші і | Б пи ня и ІЗ ре НН " ї т Я і. Н Кен Не Ми: ев їі

БОР у СА і нан З І МЕН: дя її ; о ;

СУНгеВ НН | ково х " | І Тв 5.4 я ЕК: о КЕ суретн М аймю ушу

ГБ ту ї НС й

Ск Ж зими

ШКТ р т ; ; о

Кк а чинне ще

С ї Зно вм

Є хх. вес кі

У деяких варіантах здійснення субстрат використовується мікроорганізмом 5ігеріотусев5 гето5ив, і продукований антибіотик являє собою тетрациклін.

У деяких варіантах здійснення субстрат використовується мікроорганізмом 5бігеріотусе5 дгізеи5, і продукований антибіотик являє собою стрептоміцин і/або циклогексамід. Біосинтез стрептоміцину проілюстрований нижче, починаючи з О-глюкози.

Біосинтез стрептоміцину

Сюгикнахав. їз

СОН | нене

МКНКННЮІЕВ о тент КАНВІ , ! варівознлу САТ улизнн Е о

М і

Х Пам Нне опе У ЗА Я око і т кан никНувй ве юю КЕ Кк КАВИ : 1 ее ве Я мо ; Кіно хоюкУми Еш !

По Ї дике чечнкетнах 5 ї Товжінас і аваки» ї Я Ям Не,

ЗЕ ецнлорозатаняяв ле НМНоВВ КО ще дчевоон Дуєтортенй я

Бу ЕХО не ві я - і и опиларнозну єть тр аток ванною 7 : 5 херентадн Ве ДуВТОвіовеіье і

Е ТУНЕМ вевить

Ж олив й

А курки ан ї Земна жк З Ї

Ж штететхіті жінк Н

СТИ ТОМцНИ рах т и 5 р дача ан дкчкн М Я КД декюнжкния реа:

У деяких варіантах здійснення субстрат використовується мікроорганізмом Зігеріотусе5

Тгодіає, і продукований антибіотик являє собою неоміцин.

У деяких варіантах здійснення субстрат використовується мікроорганізмом 5бігеріотусе5 огспідасецв, і продукований антибіотик являє собою циклосерин.

У деяких варіантах здійснення субстрат використовується мікроорганізмом 5бігеріотусе5 егуїпгецв5, і продукований антибіотик являє собою еритроміцин.

У деяких варіантах здійснення субстрат використовується мікроорганізмом 5бігеріотусе5

Капатусеїісив5, і продукований антибіотик являє собою канаміцин.

У деяких варіантах здійснення субстрат використовується мікроорганізмом Зігеріотусев5

ІпсоІпепвів, і продукований антибіотик являє собою лінкоміцин.

У деяких варіантах здійснення субстрат використовується мікроорганізмом Зігеріотусе5 пошгзеї, і продукований антибіотик являє собою ністатин.

У деяких варіантах здійснення субстрат використовується мікроорганізмом Васі роїутуха, і продукований антибіотик являє собою поліміксин В.

У деяких варіантах здійснення субстрат використовується мікроорганізмом Васіййи5

Іспепітогітів5, і продукований антибіотик являє собою бацитрацин.

У деяких варіантах здійснення субстрат використовується мікроорганізмом 5бігеріотусе5 гозеозрогив, і продукований антибіотик являє собою даптоміцин.

У деяких варіантах здійснення субстрат використовується мікроорганізмом Атусоїіагрзіб огпіепіаїї5, і продукований антибіотик являє собою ванкоміцин. Біосинтез ванкоміцину описаний нижче, починаючи з похІіІДНОГО ГЛЮКОЗИ.

Біосинез ванкоміцину п чних НААН

Ї діжа 3 НЕ Ще нання . сквері Н ТЕ ге вом З

Гррхикмодкмломкімо. їй ТТ ОД Й ИН В Ех КІ Ж. Я

Тука и нано КУ МЕЖ о уу Вр ФМ ОК о дети ях Код Б ОМ ОО.

Ка ЗИ дв КИЛЛЛИ бужкавювх На и ок ве дою ЗкеХОКУ й ям стреетр МАХНО у ДОН У Кк ше пн ОХ ес Ки «І НИ ї-

Кук КО звані ДНА К.І Ж оювою :

ТМ Ж ноя а чів та її

МЕЖА о ї З Й Я жі

ЧИН іх ке дн а МИ

Си ке шк жи Ме М ША и

ХЛ МНИКМЕ М, окОДМИМИ Я сонне щ ул де ОО о й м ГУ Кх ще ке ни кн о ж о ен и ШК

Уміння пе Х КМЖИЛІ епюр мед ККД ЯМУ Ок ї ко: ЇХ

ДЕКМММХОМУХ МА ДК помах що ож нини: ак ШК з а Ж Н НЕО ї СЕ ї

ХОР УНК З МКК Я нене «фомю ахкмкмомх мим

ЗКеских ще Ки нако мово я : и

Ки о В но пе кит Мушу : щен ДАК ей ЖК Мем ЕВ кет Є ВЕН ВК Дн ВХ Кер

А ЗАМ МАМИ 7 МАХ МЕМ» «МУ МА до Е ве ДИВ ДІВ ом З нкмнехічни : ому Ме ки МН ан перех ух і МТМ : твохих - Пе МД ах і ї.

З - ї у й й а уенекимкк. Й

Кн М днях ге оикахікя І ЯК сек вже ва На МТА спячечиии | кову ПрМщшІКТМОх МОТО М МИ дя детінніту діння ХО БиїхоМоМк фо бкжени шк Н тав ІМК

Фо я Є КАТЕ М

Б х т ОО щих ко АК: ї дк Її Кхіпмнкениивх х б 1 КОМА ях

ВЕ шк Хе й су чи пе КК Уж п ЗИ: КО ня НВ ОН ИН НЯ

НК ие икВ Кк Ко їх, я : ЖК ен ее - хо 5 ех п з НН М З В х ово. Ж й її чо

СК ОО АСОМ МОХ несе ик ИН А ОН НН НА НН с ех ще ЖК А кі со п ни а нн ОК ков зе М М ВИ Не ль я и: ве и и У ИН КОХ вони: но и НН ЗЕ: ПФК АНЯ о кі

Нет В с ті дов ШЕ пк ух Що жав кіш :

ВО т МО Бо м ня ще 4 це Мо п Ва

У За

ТЕ

КО

ІСІ

У деяких варіантах здійснення субстрат використовується двома штамами 5ігеріотусе5 пудгозсорісих, і продуковані антибіотики стосуються сімейства ансаміцину. Біосинтез 10 ансаміцину описаний нижче, починаючи з похіДднОГгОо глюкози.

Біосинтез ансаміцину соте 0 МОЖУ дтллунюнкі І деккжаюнкихя джек ВАНИХ Амцахіуєтьмх ркусемціане ке НВ а о и сну ЗЕ ве ЦД

Кдрогє УС КЕКВ КА ДЕ МЕ В мих КЕКВ ди о ДИВ Ум В ди ЕЩО и кети ДУШ В МВ

С рак дю В ПОН Е ІК нан темам : і т ЖК : - Мухчих

ПОе ЗА І о а не о НН АН Я : штам пуУМИМ В. КУ В х о в З п о ЗД нм о СО Ж і шифицемо ії рек Я КЗ пр ов в и в Вс ТРК. нет АТО

В ую Енея й х ил у Ну о ї ї ФО нят и У

КОМ оди КОКО, « н х СНУ З, нн ее Ху п в АН я ї т ї т по МКи сх М Мал ен ов УК Х ПЕК декан вУБя а же МИ МОЯ ц а ОН Ци МЛМ КЛ

АД УКУ у шт Ж х й М ШКО п

МОМ І Не ї Щеня ЕН в -х Сх ТИХ

Туя їх пихи ий п ЕКО р Ж пи СИ В КОЖ й КОВО ТО ГУ слободи пої З БО Доддрхуння мя во ВИНИ тож у и жен и Шк ки 3 ПИТИ ШТУКИ о дих

НУ Бе ї В Од к Ї и 15 Б Под ї дети

Донченко, з ентаня їх чн ЗИ Хе МЕ АВ й: ни ду ї ен ЗИ МД тн жид

Захеджюхих: м КУ ї дл. пу т ВН камінів У реп Ух пквенаміми Х їж ОМижТчИнИК х т х. хх МЕТИ я й п ан Ко ме с. ще й пн. зи ГТ дп ут ПЕ Трон езуу ЖАХУ АКЩИХ ТІ по ово ШУ юки нен зно моно с х : І: МИЦИК ї 7 В во чу ен еУмУух 3 « ж роя нн т й с: Ж дакіхюми щу. х Гашек і Шк Пт ПИХхех

ХЕ Тижамищи ТЕС сх Шнлятяя СЕ

СУ КолюмомеУхИх Ши й ТТ ї ї хрмпохрчанеї Ж

З і І: ! ; ши пт Я : теки .. ІІТ киян УВК в по в Ес ТЕУКЕК де ою МИЛОМ Ах

ДИКІ МЕРІВ КК. деко УКХ в ОНИ І вкфищомце Ж.О пофмтичи й пирміцах ЖЕ виб ЖУ Х Ку Ден й х х Ки піно М пресою БУФОМНИНК рафамними З пофкхіиюк, М днннхнннннннм

Каротиноїди

У деяких варіантах здійснення способи, описані в даному документі, можна використовувати для переробки першого матеріалу (наприклад, біомаси) з одержанням другого матеріалу, який може бути використаний як субстрат мікроорганізмами (наприклад, бактеріями, грибами, дріжджами, пліснявою і/або водоростями), здатними продукувати каротиноїди, включаючи, наприклад, В-каротин, лікопен і астаксантин. Каротиноїди являють собою розчинні у воді натуральні пігменти з 30-50 атомами вуглецю. Промислове застосування каротиноїдів включає їх застосування в живильних добавках, для фармацевтичних цілей, як харчових барвників і в кормах для тварин.

Ілюстративні каротиноїди в промисловості їз

І тр

Її що дез а

Хто нити ; м а й ще ще ! ! ним Ї фовецрннавх і

І реа реч ч отит пу я й : ЯЛікопен

У деяких варіантах здійснення антибіотичні продукти можна продукувати з використанням процесу серійної ферментації з підживленням, в якому живильні речовини додають контрольованим чином згідно з потребами культурального розчину.

Вакцини

У деяких варіантах здійснення вакцини являють собою імуностимулюючі молекули (наприклад, низькомолекулярні сполуки, пептиди і/або антигенні молекули). У деяких варіантах здійснення способи, описані в даному документі, можна використовувати для переробки першого матеріалу (наприклад, біомаси), наприклад для зміни (наприклад, зниження) рівня неподатливості біомаси, для продукції другого матеріалу, який можна використовувати як субстрат для мікроорганізмів (наприклад, бактерій, грибів (наприклад, дріжджів або плісняви) і або водоростей), здатних продукувати вакцини, включаючи, наприклад, вакцину проти грипу (наприклад, універсальну вакцину проти грипу, наприклад універсальну вакцину проти грипу

МахІппаїе Мав).

У деяких варіантах здійснення вакцинні продукти можна продукувати з використанням процесу серійної ферментації з підживленням, в якому живильні речовини додають контрольованим чином згідно з потребами культурального розчину.

Спеціалізовані хімічні речовини

У деяких варіантах здійснення способи, описані в даному документі, можна використовувати для переробки першого матеріалу (наприклад, біомаси), наприклад для зміни (наприклад, зниження) рівня неподатливості біомаси, для продукції другого матеріалу, який можна використовувати як субстрат для мікроорганізмів (наприклад, бактерій, грибів (наприклад, дріжджів або плісняви) і/або водоростей), здатних продукувати спеціалізовані хімічні речовини, наприклад загусники, ксантан (Е 415), регулятори кислотності, лимонна кислота (Е 330), натаміцин (Е 235), нізин (Е 234) і лізоцим (Е 1105). У деяких варіантах здійснення способи, описані в даному документі, можна використовувати для продукції чистих хімічних речовин, наприклад смакових добавок і ароматизаторів.

У деяких варіантах здійснення хімічні продукти можна продукувати з використанням процесу серійної ферментації з підживленням, в якому живильні речовини додають контрольованим чином згідно з потребами культурального розчину.

Спирти

У деяких варіантах здійснення способи, описані в даному документі, можна використовувати для переробки першого матеріалу (наприклад, біомаси), наприклад для зміни (наприклад,

зниження) рівня неподатливості біомаси, для продукції другого матеріалу, який можна використовувати як субстрат для мікроорганізмів (наприклад, бактерій, грибів (наприклад, дріжджів або плісняви) і/або водоростей), здатних продукувати спирти, на доповнення до енергетичних продуктів (наприклад, етанолу), описаних вище, наприклад, включаючи, але не обмежуючись ними, ацетон і бутанол. У деяких варіантах здійснення субстрат використовується мікроорганізмом Сіовігідічт асеобшуїїсит, і продукований спирт являє собою ацетон. У деяких варіантах здійснення субстрат використовується мутантом мікроорганізму Сіовігідійт асеюршуїїсит ІРР 904 (АТОСС 39058), і продуковані спирти являють собою ацетон і бутанол.

У деяких варіантах здійснення спиртові продукти можна продукувати з використанням процесу серійної ферментації з підживленням, в якому живильні речовини додають контрольованим чином згідно з потребами культурального розчину.

Кислоти і основи

У деяких варіантах здійснення способи, описані в даному документі, можна використовувати для переробки першого матеріалу (наприклад, біомаси), наприклад для зміни (наприклад, зниження) рівня неподатливості біомаси, для продукції другого матеріалу, який можна використовувати як субстрат для мікроорганізмів (наприклад, бактерій, грибів (наприклад, дріжджів або плісняви) і/або водоростей), здатних продукувати кислоти і основи. У деяких варіантах здійснення субстрат використовується мікроорганізмами Асеїобрасіег і/або

СІисопорасіег, і продукована кислота являє собою оцтову кислоту (наприклад, для застосування у виготовленні оцту).

У деяких варіантах здійснення кислотні і основні продукти можна продукувати з використанням процесу серійної ферментації з підживленням, в якому живильні речовини додають контрольованим чином згідно з потребами культурального розчину.

Ферменти

У деяких варіантах здійснення способи, описані в даному документі, можна використовувати для переробки першого матеріалу (наприклад, біомаси), наприклад для зміни (наприклад, зниження) рівня неподатливості біомаси, для продукції другого матеріалу, який можна використовувати як субстрат для мікроорганізмів (наприклад, бактерій, грибів (наприклад, дріжджів або плісняви) і/або водоростей), здатних продукувати ферменти.

Зо Ілюстративні ферменти, які можна продукувати з використанням способів, описаних в даному документі, включають, але не обмежуються ними, наприклад, сичужні ферменти, глюкоамілазу, полігалактуроназу, целюлазу, альфа-амілазу, протеазу, бета-глюканазу, пулуланазу, амілоглюкозидазу, фосфоліпазу, ксиланазу, моноглюкозаоксидазу, новоліпазу, ультраліпазу, ліпазу, мальтогенну амілазу, альфа-ацетодекарбоксилазу, м'яку протеазу, пектинестеразу, карбогідразу, целобіозаоксидазу, пектинліазу, моноксиланазу, трансферазу, ксиланазу пшениці, фітазу, субтилізин, К-1-альфа-амілазу, пектат, мананазу, трипсин і лакказу.

Застосування таких ферментів (наприклад, окремо або в комбінаціях з одного або декількох ферментів), наприклад у виробництві соків, пивоварній промисловості, крохмальній промисловості, пекарній промисловості, промисловості масел і жирів, м'ясній промисловості, молочній промисловості, спиртовій промисловості, промисловості кормів для тварин, промисловості по виробництву детергентів, текстильній промисловості і промисловості засобів особистої гігієни, відоме в даній галузі.

У деяких варіантах здійснення ферментні продукти можна продукувати з використанням процесу серійної ферментації з підживленням, в якому живильні речовини додають контрольованим чином згідно з потребами культурального розчину.

Фактори росту

У деяких варіантах здійснення способи, описані в даному документі, можна використовувати для переробки першого матеріалу (наприклад, біомаси), наприклад для зміни (наприклад, зниження) рівня неподатливості біомаси, для продукції другого матеріалу, який можна використовувати як субстрат для мікроорганізмів (наприклад, бактерій, грибів (наприклад, дріжджів або плісняви) і/або водоростей), здатних продукувати фактори росту.

Ілюстративні фактори росту, які можна одержувати з використанням способів, описаних в даному документі, включають, але не обмежуються ними, інсуліноподібний фактор росту, фактор росту кератиноцитів (КОР)-1 і -2, епідермальний фактор росту, фібробластний фактор росту, гранулоцитарно-макрофагальний колонієстимулюючий фактор, гормон росту людини, інтерлейкін-1, тромбоцитарний фактор росту і трансформуючий фактор росту-В.

У деяких варіантах здійснення продукти у вигляді факторів росту можна продукувати з використанням процесу серійної ферментації з підживленням, в якому живильні речовини додають контрольованим чином згідно з потребами культурального розчину. бо Пластмаси

У деяких варіантах здійснення способи, описані в даному документі, можна використовувати для переробки першого матеріалу (наприклад, біомаси), наприклад для зміни (наприклад, зниження) рівня неподатливості біомаси, для продукції другого матеріалу, який можна використовувати як субстрат для мікроорганізмів (наприклад, бактерій, грибів (наприклад, дріжджів або плісняви) і/або водоростей), здатних продукувати пластмаси або попередники пластмас. У деяких варіантах здійснення субстрат використовується мікроорганізмом

АїІсаїдепе5 ешгорпах, і продуковані молекули являють собою В-гідроксибутират і В- гідроксивалерат.

У деяких варіантах здійснення продукти у вигляді пластмас можна продукувати з використанням процесу серійної ферментації з підживленням, в якому живильні речовини додають контрольованим чином згідно з потребами культурального розчину.

Добрива

У деяких варіантах здійснення способи, описані в даному документі, можна використовувати для переробки першого матеріалу (наприклад, біомаси), наприклад для зміни (наприклад, зниження) рівня неподатливості біомаси, для продукції другого матеріалу, який можна використовувати як субстрат для мікроорганізмів (наприклад, бактерій, грибів (наприклад, дріжджів або плісняви) і/або водоростей), здатних продукувати матеріали, які можна використовувати як добрива або в добривах (наприклад, білки, жири і масла, вуглеводи і/або мінерали). У деяких варіантах здійснення добрива, продуковані з використанням способів, описаних в даному документі, можуть являти собою добрива на основі білка або збагачені білком добрива (див. Раипдіоо-іоппієппе еї аї., РМАБ, 104:4524-4529, 2008, для огляду добрив на основі білків).

Способи культивування

Як детально описано вище, способи, описані в даному документі, можна використовувати для переробки першого матеріалу (наприклад, біомаси), наприклад для зміни (наприклад, зниження) рівня неподатливості біомаси, для продукції другого матеріалу, який можна використовувати як субстрат для мікроорганізмів (наприклад, бактерій, грибів (наприклад, дріжджів або плісняви) і/або водоростей) для одержання матеріалів і продуктів, не обов'язково присутніх (наприклад, по суті не присутніх) або присутніх у великій кількості в першому

Зо матеріалі. Вибір мікроорганізмів буде залежати від продукованих продуктів.

Вибір мікроорганізму

При виборі придатних мікроорганізмів для застосування в способах, описаних в даному документі, також можна враховувати декілька додаткових факторів. Наприклад, якщо мікроорганізми будуть використовувати для одержання продукту для здоров'я для застосування у тварин або людини або якщо мікроорганізми будуть використовувати як їжу або при продукції їжі, вибирані мікроорганізми, як правило, є непатогенними і/або загальновизнаними як безпечні (ОКАБ). Крім того, вибрані мікроорганізми повинні бути здатні продукувати великі кількості бажаного продукту або вони повинні бути здатні до того, щоб бути модифікованими для продукції великих кількостей бажаного продукту. У деяких варіантах здійснення мікроорганізми також можуть бути комерційно доступними і/або ефективно виділятися, легко підтримуватися в культурі, бути генетично стабільними і/або добре охарактеризованими. Вибрані мікроорганізми можуть являти собою мікроорганізми дикого типу (наприклад, немодифіковані) або генетично модифіковані мікроорганізми (наприклад, мутантні мікроорганізми). У деяких варіантах здійснення генетично модифікований мікроорганізм можна адаптувати для підвищення ним продукування бажаного продукту і/або для підвищення толерантності мікроорганізмів до одного або декількох факторів навколишнього середовища і/або експериментальних умов, наприклад мікроорганізм може бути модифікованим (наприклад, способами інженерії), щоб він витримував температуру, рН, кислоти, основи, азот і рівні кисню за межами діапазону, звичайно переносимого мікроорганізмом. Альтернативно або додатково, мікроорганізми можна модифікувати (наприклад, способами інженерії), щоб вони переносили присутність додаткових мікроорганізмів. У деяких варіантах здійснення мікроорганізми можна модифікувати (наприклад, способами інженерії) для росту з бажаною швидкістю при бажаних умовах.

Культуральні розчини

Як детально описано вище, способи, описані в даному документі, можна використовувати для переробки першого матеріалу (наприклад, біомаси), наприклад для зміни (наприклад, зниження) рівня неподатливості біомаси, для продукції другого матеріалу, який можна використовувати як субстрат для мікроорганізмів (наприклад, бактерій, грибів (наприклад, дріжджів або плісняви) і/або водоростей), наприклад, в культуральному розчині. Як правило, культуральні розчини можуть бути виготовлені, виходячи з їх здатності підтримувати ріст 60 вибраних мікроорганізмів. На доповнення до субстратів на основі біомаси, одержуваних, як описано в даному документі, культуральні розчини також необов'язково можуть включати додаткове джерело вуглецю (наприклад, глюкозу), воду, солі, амінокислоти або джерело амінокислот. У деяких варіантах здійснення культуральні розчини включають додаткове джерело азоту. рН цих культуральних розчинів можна адаптувати до потреб вибраного мікроорганізму. Культуральні розчини також необов'язково можуть включати один або декілька антибіотиків для запобігання контамінації.

Деякі культуральні розчини є комерційно доступними, наприклад, комерційно доступні середовища для росту включають середовище Гигіа Вегіапі (І.В), середовище іегїтійс ргоїй (ТВ), бульйон для дріжджів і плісняви (УМ) (дріжджовий екстракт З г/л, екстракт солоду З г/л, пептон 5 г/л і декстроза 10 г/л і рН 6,0-рН 8,0), середовище УРО (дріжджовий екстракт, З г; мікологічний пептон, 5 г; Ю-глюкоза, 10 г на літр води) і бактопептон. Середовища для росту можна придбавати в комерційних джерелах (наприклад, БЗідта АїЇдгісй або Осо). Культуральні розчини, придатні в даних способах, описані в даній галузі, наприклад, в Катазату еї аї.,..

Аррі. ВіоїесНпо!., 46:117-124, 1979, Уоипо еї аї!., Віоїтеснпої І еїї., 14:863-868, 1992, Апирата апа

Ваміпага, Вгагійап АгсПпіме5 ог Віоїоду апа Віоїесппої., 44:79-88, 2001, патентах США МеМо 3627095, 4379844, 4447530, 4401680, 4526721, 5047332 і 4938972. У деяких варіантах здійснення будь-який з цих комерційно доступних або опублікованих культуральних розчинів можна доповнювати субстратами біомаси, одержуваними, як описано в даному документі.

Однак в деяких варіантах здійснення застосування комерційно доступних середовищ не є найбільш економічно доцільним варіантом. У таких випадках культуральні розчини можна одержувати вручну. У деяких варіантах здійснення культуральні розчини можуть містити, на доповнення до субстратів біомаси, одержаних, як описано в даному документі, на літр води при рН 4-7,5: 1,88-2,357 г (МНа)25О, 0,75-1,5 г КНегРО», 0,25-5 г Ма5О4:7НгО, 0,25-0,5 г (Реб5)4:7 НО, 0,25-0,5 27п5О4:7Н2О, 0,1-14 мл розчину мікроелементів. У деяких варіантах здійснення культуральний розчин, крім того, може включати 114 мг борної кислоти, 480 мг молібдату амонію, 780 мг сульфату міді і 144 мг хлориду марганцю. У деяких варіантах здійснення культуральний розчин може додатково містити 0,5 г екстракту дріжджів і його можна використовувати для культивування дріжджів. У деяких варіантах здійснення культуральний розчин може додатково містити 1,0 г дріжджового екстракту і його можна використовувати для

Зо культивування 2утотопаз тобіїї5. У деяких варіантах здійснення культуральний розчин може бути адаптований для ферментації етанолу і може містити, на доповнення до субстратів біомаси, одержуваних, як описано в даному документі, на літр води: цукру, еквівалентно 80-160 г глюкози, 1 г КНегРоОх, 1,5 г МНАСІ, 0,16 г МаЗО4:7 Н2О, 0,08 г Сасі» і 1,0 г дріжджового екстракту.

У деяких варіантах здійснення вибраний мікроорганізм може являти собою дріжджі, і середовище для росту може містити, на доповнення до субстратів біомаси, одержаних, як описано в даному документі, 1,7 г/л азотистої основи дріжджів, 2,27 г/л сечовини, 6,56 г/л пептону при рН 5,0.

У деяких варіантах здійснення вибрані мікроорганізми можна культивувати в присутності джерела азоту і/або додаткового джерела азоту (наприклад, коли бажані продукти являють собою білки або амінокислоти). У таких випадках джерело азоту може включати будь-яке джерело азоту, наприклад відходи тваринництва (наприклад, послід птахів), відходи людини, джерела неорганічного азоту, нітрит, нітрат, безводний аміак, нітрат амонію, фосфат діамонію, фосфат моноамонію, яловичину або дріжджовий екстракт. У деяких варіантах здійснення відходи тваринництва і відходи людини можна стерилізувати (наприклад, фільтрувати або автоклавувати) перед застосуванням.

Вибрані мікроорганізми можна культивувати в невеликому масштабі (наприклад, з використанням стандартного лабораторного обладнання і способів, відомих в даній галузі) або у великому масштабі (наприклад, з використанням способів ферментації або промислової ферментації). Вибір культурального розчину залежить від бажаного масштабу культивування.

Умови культивування

Умови культивування клітин (наприклад, температура, рН і потреби в кисні) для більшості організмів відомі в даній галузі і, якщо потрібно, їх можна легко оптимізувати, при необхідності.

Наприклад, культивування можна проводити в серійних або безперервних умовах.

Температуру, використовувану для культивування клітин, можна вибирати згідно з вибраними мікроорганізмами, так щоб одержати прийнятні виходи і швидкості конверсії субстрату, зокрема вуглецю. Ілюстративні температури знаходяться в діапазоні 25-40 "С. Аналогічно значення рн, використовуване для культивування клітин, можна підтримувати в діапазоні, при якому вибрані мікроорганізми виявляють максимальний ріст. Ілюстративні діапазони рН складають рН 5,0-8,0, наприклад рН 6,0-7,0. Крім того, рівні оксигенації можна коректувати, щоб вони підтримувалися 60 на рівні, який забезпечує оптимальний ріст вибраного мікроорганізму. Наприклад, аеробні організми можна культивувати в середовищі, що містить кисень. Альтернативно анаеробні організми можна культивувати в анаеробному середовищі.

Способи культивування

У деяких варіантах здійснення вибрані мікроорганізми можна культивувати без застосування обладнання для ферментації. Наприклад, перший матеріал лігноцелюлозної біомаси з першим рівнем неподатливості можна переробляти для одержання другого матеріалу із зміненим (наприклад, зниженим) рівнем неподатливості. Потім цей другий матеріал можна використовувати на стадії біоконверсії для одержання продукту, не присутнього в першому матеріалі лігноцелюлозної біомаси. У деяких варіантах здійснення цей другий матеріал можна комбінувати (наприклад, в рідкому середовищі або в культурі) у флаконі для культивування клітин з одним або декількома мікроорганізмами в умовах, придатних для росту мікроорганізмів і утворення продукту. Потім культуру можна інкубувати протягом періоду часу, достатнього для утворення продукту.

У деяких варіантах здійснення все обладнання для культивування клітин стерилізують, або воно є стерильним перед застосуванням.

Дрібномасштабні способи

У деяких варіантах здійснення вибрані мікроорганізми можна культивувати з використанням настільного обладнання для ферментації. Наприклад, перший матеріал лігноцелюлозної біомаси з першим рівнем неподатливості можна переробляти з одержанням другого матеріалу із зміненим (наприклад, зниженим) рівнем неподатливості. Потім цей другий матеріал можна використовувати на стадії біоконверсії для одержання продукту, не присутнього в першому матеріалі лігноцелюлозної біомаси. У деяких варіантах здійснення другий матеріал можна комбінувати з вибраними мікроорганізмами і культивувати в настільному ферментері, ферментері Вгацп (В. Вгацп Віоїесії, Ауіезригу, Виск5) Віовіаї ЕКЗ з робочим об'ємом 2,8 літра, в середовищі для росту і в умовах культивування, придатних для росту мікроорганізмів і утворення продукту. Потім процес можна підтримувати протягом періоду часу, достатнього для утворення продукту. Ілюстративні параметри, що задаються, включають: температуру 20-45 С; рН 3-9 (яку можна підтримувати автоклавуванням); з певними швидкостями струшування і швидкостями потоку повітря (наприклад, приблизно 1000 об./хв. і 2 л/хв., відповідно). Крім того, спінювання необов'язково можна пригнічувати шляхом додавання в певний час піногасника, наприклад протипінного масла на основі поліпропіленгліколю.

Великомасштабні способи

У деяких варіантах здійснення вибрані мікроорганізми можна культивувати з використанням обладнання для великомасштабної ферментації. Наприклад, перший матеріал лігноцелюлозної біомаси з першим рівнем неподатливості можна переробляти з одержанням другого матеріалу із зміненим (наприклад, зниженим) рівнем неподатливості. Потім цей другий матеріал можна використовувати на стадії біоконверсії для одержання продукту, не присутнього в першому матеріалі лігноцелюлозної біомаси. У деяких варіантах здійснення другий матеріал можна комбінувати з вибраними мікроорганізмами і культивувати, наприклад, в біореакторі з ємністю, що перемішується (наприклад, в біореакторі з ємністю, що перемішується, об'ємом 300 л).

Альтернативно або додатково, другий матеріал можна комбінувати з вибраними мікроорганізмами і культивувати в ерліфтному (цикл зміни тиску) біореакторі (наприклад, в ерліфтному біореакторі об'ємом 40000 л, що виготовляється ЕНМ і ІСІ для продукції ОпогпФ)). У обох випадках другий матеріал можна комбінувати з вибраними мікроорганізмами в культуральному розчині в умовах культивування, придатних для росту мікроорганізмів і утворення продукту. Потім процес можна підтримувати протягом періоду часу, достатнього для утворення продукту.

У деяких варіантах здійснення вибрані мікроорганізми можна культивувати з використанням серійної ферментації з підживленням (наприклад, серійна ферментація з підживленням з фіксованим об'ємом або серійна ферментація з підживленням із змінним об'ємом), при якій живильні речовини додають контрольованим чином згідно з потребами культурального розчину (див. Фіг. 44 і Фіг. 45). У процесі серійної ферментації з підживленням обмежуючі ріст субстрати додають в культуральний розчин у висококонцентрованій формі або в газоподібній формі, яка не змінює об'єм культурального розчину. Після досягнення ферментацією певної стадії, об'єм культурального розчину необов'язково можна видаляти і замінювати свіжим культуральним розчином. На такій стадії об'єм культурального розчину, не видаленого з ферментера, служить як вихідна культура для наступного циклу, і видалений об'єм містить бажаний продукт. Такий процес називають в даній галузі циклічним культивуванням з підживленням для культури з фіксованим об'ємом. Однією з переваг застосування циклічного культивування з підживленням бо для культури з фіксованим об'ємом є те, що бажані продукти можна одержувати до завершення процесу ферментації. Крім того, циклічне культивування з підживленням для процесу культивування з фіксованим об'ємом може бути безперервним. У процесі серійної ферментації з підживленням із змінним об'ємом, обмежуючі ріст субстрати додають по мірі необхідності для стимуляції подальшого росту культури в концентрації, що дорівнює концентрації вихідної культури. Отже, загальний об'єм культури зростає. Цей процес можна повторювати доти, поки об'єм культури не досягне ємності ферментера. У цьому способі є переважними більш великі ємності для ферментації, оскільки такі ємності вміщають більш великі об'єми культурального розчину. Потім з культурального розчину можна одержувати бажані продукти, наприклад, в кінці процесу ферментації. Обидва цих серійних процеси з підживленням дозволяють оптимальні виходи і продуктивність. У деяких варіантах здійснення процес може включати надання постійно оксигенованої води, наприклад, з використанням ерліфтної системи ферментації.

Серійні процеси з підживленням також описані в патентній заявці Європи Мо 533039.

Після ферментації вибраний мікроорганізм і/або продукт можна збирати і необов'язково виділяти і/або очищати. Способи збирання мікроорганізмів з культуральних розчинів включають, наприклад, центрифугування і/або фільтрацію.

Додаткова переробка для одержання продуктів харчування

Культури для застосування, наприклад, як їжі, що вживається всередину, для тварин і/або людей можна додатково переробляти, наприклад, з використанням способів, описаних в патентах США МоМо 5935841; 6270816; 5980958 і 3809614. Альтернативно або додатково, зібраний організм можна обробляти для зниження вмісту в ньому нуклеїнових кислот, наприклад, з використанням способу патенту Великобританії Мо 1440642; відділяти, якщо бажано, наприклад, з використанням способу патенту Великобританії Мо 1473654, або шляхом фільтрації або центрифугування; і можна модифікувати його смак, наприклад, з використанням способів патентів Великобританії МоМо 1508635; 1502455; 1496113 і/або 1587828.

Люди не мають ферменту урикази для каталізу конверсії сечової кислоти в розчинний алантоїн. Вживання мікробних клітин, які містять високі рівні нуклеїнової кислоти, таким чином, може привести до підвищених рівнів сечової кислоти і до ускладнень, асоційованих з ними у людини. Таким чином, в деяких варіантах здійснення нуклеїнові кислоти можна видаляти або можна знижувати їх кількість в зразках, що містять мікробні клітини або продукти харчування, одержані з мікробних клітин (наприклад, білки, жири, масла і вуглеводи), перед вживанням людиною, наприклад, з використанням способів, описаних І амлога і І ем/і5 (патент США Мо 4330464). У деяких варіантах здійснення нуклеїнові кислоти можна видаляти або можна знижувати їх кількість в зразках, що містять мікробні клітини або продукти харчування, одержані з мікробних клітин (наприклад, білки, жири, масла і вуглеводи), перед вживанням людиною, наприклад, з використанням способів, описаних в патенті США Мо 6270816. Наприклад, мікробні клітини можна знищувати і одночасно зменшувати кількість їх нуклеїнових кислот шляхом швидкого нагрівання культурального розчину до щонайменше 60 "С. Цей процес можна використовувати для стимуляції втрати життєздатності і виходу частини клітинних нуклеїнових кислот (наприклад, ДНК їі РНК) в супернатант. Після нагрівання культуральний розчин можна центрифугувати і промивати для видалення нуклеїнових кислот.

У деяких варіантах здійснення співвідношення білок:"РНК для білка в зразку для вживання людиною повинно складати щонайменше 12:1. У деяких варіантах здійснення загальний вміст нуклеїнових кислот в зразку для вживання людиною можна знижувати до приблизно 2 95 (наприклад, 2 9о, менше ніж 2 90, 0,1-2,0 90, 0,1-1,5 У, 0,1-1 90, 0,1-0,5 95, 0,1-0,3 90, 0,1 Фо) сухої маси зразка.

У деяких варіантах здійснення перед вживання тваринами (наприклад, для кожного конкретного виду) можна проводити оцінку живильних властивостей і/або токсикологічну оцінку зразків, що містять мікробні клітини або харчові продукти, одержані з мікробних клітин (наприклад, білки, жири, масла і вуглеводи).

У деяких варіантах здійснення мікробні білюи можуть бути висушеними, ліофілізованими, або вони можуть бути в розчині, і вони можуть бути присутніми у виділеній формі або в присутності одного або декількох додаткових харчових джерел.

У деяких варіантах здійснення зразки, що містять мікробні клітини або харчові продукти, одержані з мікробних клітин (наприклад, білки, жири, масла і вуглеводи), можна виготовляти у вигляді харчових гелів. Якість гелю можна оцінювати з використанням тестів напруження і розтягнення, наприклад, з використанням торсійного способу УМи еї аї., У. Тех. Зіцаїіев, 16:53-74 (1985) або за допомогою гелеметра моделі Кпео Тех АР-83 (Бип бсіепсез Со. Зеаше, МА, ОБА).

Як правило, величини напруження (пружний компонент) більше ніж від 1,9 до 2,0 і величини розтягнення 30-35 кПа є достовірною ознакою міцності гелю. бо У деяких варіантах здійснення зразки, що містять мікробні клітини або продукти харчування,

одержані з мікробних клітин (наприклад, білки, жири, масла і вуглеводи), можна ароматизувати і/або забарвлювати, наприклад, для підвищення смакової привабливості для даних видів.

У деяких варіантах здійснення зразки, що містять мікробні клітини або харчові продукти, одержані з мікробних клітин (наприклад, білки, жири, масла і вуглеводи), можна використовувати як аналоги м'яса або при одержанні аналогів м'яса. "Аналог м'яса" являє собою промисловий термін для замінників м'яса або синтетичного м'яса, виготовленого, головним чином, з нетваринного джерела, наприклад з рослинних білків.

У деяких варіантах здійснення перед вживанням тваринами і/або людиною враховують цінність відносно здоров'я і поживну цінність харчових продуктів, одержаних з мікробних клітин (наприклад, білків, жирів, масел і вуглеводів), описаних в даному документі.

Склади продуктів

У деяких варіантах здійснення харчові продукти, описані в даному документі, можна використовувати як харчові продукти або для їх одержання (наприклад, твердих або рідких харчових продуктів). У деяких варіантах здійснення харчові продукти можна використовувати окремо або можна комбінувати. У деяких варіантах здійснення харчові продукти можна комбінувати з матеріалами, поліпшуючими текстуру (наприклад, білок пшениці). У деяких варіантах здійснення харчові продукти, описані в даному документі, можна виготовляти як альтернативи м'ясу (див., наприклад, ОйогпФ), що виготовляється Магіом/ Боса5, ОК). У деяких варіантах здійснення харчові продукти, описані в даному документі, можна комбінувати з іншими білками, джерелами білків або продуктами харчування, наприклад мікобілком, текстурованим рослинним білком, тофу, темпе, місо, соєвими продуктами і/або пшеничним білком.

У деяких варіантах здійснення будь-який з продуктів і співпродуктів, описаних в даному документі, можна комбінувати зі смаковими добавками і/або барвниками, наприклад тонкими хімічними смаковими добавками і ароматизаторами.

Переробка води

У процесах, описаних в даному документі, коли в будь-якому процесі використовують воду, вона може являти собою побутові стічні води, наприклад міські стічні води, або фекальні води. У деяких варіантах здійснення побутові або фекальні води стерилізують перед застосуванням.

Зо Стерилізацію можна проводити з використанням будь-якого бажаного способу, наприклад стерилізацією шляхом опромінення, за допомогою пари або хімічною стерилізацією.

ПРИКЛАДИ

Представлені нижче приклади призначені для ілюстрації і не обмежують ідеї цього опису.

Приклад 1 - Одержання волокнистого матеріалу з паперу з багатошаровим покриттям

Стапель, масою 1500 фунтів (680 кг), з чистих картонних коробок для соку об'ємом півгалона (1,9 л), виготовленого з білого крафт-картону без друку, що має об'ємну густину 20 фунт/футЗ (0,32 г/см3), одержують від Іпіегпайопа! Рарег. Кожну картонну коробку складають до плоского стану, а потім подають в пристрій для подрібнення З Пр Ріїпсп Вацой зі швидкістю приблизно від 15 до 20 фунтів на годину (6,8-9,1 кг/год.). Пристрій для подрібнення обладнаний двома 12- дюймовими (30-см) обертовими лезами, двома фіксованими лезами і 0,30-дюймовим (0,8-см) розвантажувальним ситом. Відстань між обертовими і фіксованими лезами встановлюють на 0,10 дюйма (0,25 см). Матеріал для подрібнення, що виходить з пристрою, нагадує конфеті з шириною від 0,1 дюйма (0,25 см) до 0,5 дюйма (1,3 см), довжиною від 0,25 дюйма (0,6 см) до 1 дюйма (2,5 см) і товщиною, еквівалентною товщині вихідного матеріалу (приблизно 0,075 дюйма (0,2 см)).

Схожий на конфеті матеріал подають в різальний пристрій з обертовим ножем Мипзоп, модель 5230. Модель 5230 обладнана чотирма обертовими лезами, чотирма фіксованими лезами і розвантажувальним ситом, що має отвори 1/8 дюйма (0,32 см). Зазор між обертовими і фіксованими лезами встановлюють приблизно на 0,020 дюйма (0,05 см). Різальний пристрій з обертовим ножем дробить схожі на конфеті фрагменти вістрями леза, розриваючи фрагменти і вивільняючи волокнистий матеріал зі швидкістю приблизно один фунт на годину (454 грами на годину). Волокнистий матеріал має площу поверхні ВЕТ 0,9748 мг/г ж/- 0,0167 ме/г, пористість 89,0437 905 і об'ємну густину (при 0,53 фунт/кв. дюйм абс. (3,7 кПа)) 0,1260 г/мл. Середня довжина волокон становить 1,141 мм, і середня ширина волокон становить 0,027 мм, даючи середнє Г/О 42:1. Знімок, одержаний за допомогою скануючого електронного мікроскопа при збільшенні 25Х, волокнистого матеріалу представлений на Фіг. 26.

Приклад 2 - Одержання волокнистого матеріалу з відбіленого крафт-картону

Стапель, масою 1500 фунтів (680 кг), з чистого відбіленого крафт-картону, що має об'ємну густину 30 фунт/фут? (0,48 г/сму), одержують від Іпіегпайопа! Рарег. Матеріал складають до бо плоского стану, а потім подають в пристрій для подрібнення З пр Ріїпспй Вацдп зі швидкістю приблизно від 15 до 20 фунтів на годину (6,8-9,1 кг/год.). Пристрій для подрібнення обладнаний двома 12-дюймовими (30-см) обертовими лезами, двома фіксованими лезами і 0,30-дюймовим (0,8-см) розвантажувальним ситом. Відстань між обертовими і фіксованими лезами встановлюють на 0,10 дюйма (0,25 см). Матеріал для подрібнення, що виходить з пристрою, нагадує конфеті з шириною від 0,1 дюйма (0,25 см) до 0,5 дюйма (1,3 см), довжиною від 0,25 дюйма (0,6 см) до 1 дюйма (2,5 см) і товщиною, еквівалентною товщині вихідного матеріалу (приблизно 0,075 дюйма (0,2 см)). Схожий на конфеті матеріал подають в різальний пристрій з обертовим ножем Мипзоп, модель 5230. Розвантажувальне сито має отвори 1/8 дюйма (0,32 см). Зазор між і фіксованими обертовими лезами встановлюють приблизно на 0,020 дюйма (0,05 см). Різальний пристрій з обертовим ножем дробить схожі на конфеті фрагменти вістрями леза, розриваючи фрагменти і вивільняючи волокнистий матеріал зі швидкістю приблизно один фунт на годину (454 грами на годину). Волокнистий матеріал має площу поверхні ВЕТ 1,1316 мг/г ж/- 0,0103 мг/г, пористість 88,3285 95 і об'ємну густину (при 0,53 фунт/кв. дюйм абс. (3,7 кПа)) 0,1497 г/мл. Середня довжина волокон становить 1,063 мм, і середня ширина волокон становить 0,0245 мм, даючи середнє Г/О 43:1. Знімок, одержаний за допомогою скануючого електронного мікроскопа при збільшенні 25Х, волокнистого матеріалу представлений на Фіг. 27.

Приклад З - Одержання двічі роздробленого волокнистого матеріалу з відбіленого крафт- картону

Стапель, масою 1500 фунтів (680 кг), з чистого відбіленого крафт-картону, що має об'ємну густину 30 фунт/фут? (0,48 г/сму), одержують від Іпіегпайопа! Рарег. Матеріал складають до плоского стану, а потім подають в пристрій для подрібнення З Пр Ріїпсп Вацоп зі швидкістю приблизно від 15 до 20 фунтів на годину (6,8-9,1 кг/год.). Пристрій для подрібнення обладнаний двома 12-дюймовими (30-см) обертовими лезами, двома фіксованими лезами і 0,30-дюймовим (0,8-см) розвантажувальним ситом. Відстань між обертовими і фіксованими лезами встановлюють на 0,10 дюйма (0,25 см). Матеріал для подрібнення, що виходить з пристрою, нагадує конфеті (див. вище). Схожий на конфеті матеріал подають в різальний пристрій з обертовим ножем Мипзоп, модель 5230. Розвантажувальне сито має отвори 1/16 дюйма (0,16 см). Зазор між обертовими і фіксованими лезами встановлюють приблизно на 0,020 дюйма (0,05 см). Різальний пристрій з обертовим ножем дробить схожі на конфеті фрагменти вістрями

Зо леза, розриваючи фрагменти і вивільняючи волокнистий матеріал зі швидкістю приблизно один фунт на годину (454 грами на годину). Матеріал, одержаний після першого дроблення, знов подають в ту ж описану вище установку і знов дроблять. Одержаний волокнистий матеріал має площу поверхні ВЕТ 1,4408 мг/г ж/- 0,0156 мг/г, пористість 90,8998595 і об'ємну густину (при 0,53 фунт/кв. дюйм абс. (3,7 кПа)) 0,1298 г/мл. Середня довжина волокон становить 0,891 мм, і середня ширина волокон становить 0,026 мм, даючи середнє Г/О 34:1. Знімок, одержаний за допомогою скануючого електронного мікроскопа при збільшенні 25Х, волокнистого матеріалу представлений на Фіг. 28.

Приклад 4 - Одержання тричі роздробленого волокнистого матеріалу з відбіленого крафт- картону

Стапель, масою 1500 фунтів (680 кг), з чистого відбіленого крафт-картону, що має об'ємну густину 30 фунт/фут? (0,48 г/см3), одержують від Іпіегпайопа! Рарег. Матеріал складають до плоского стану, а потім подають в пристрій для подрібнення З Пр Ріїпсп Вацой зі швидкістю приблизно від 15 до 20 фунтів на годину (6,8-9,1 кг/год.). Пристрій для подрібнення обладнаний двома 12-дюймовими (30-см) обертовими лезами, двома фіксованими лезами і 0,30-дюймовим (0,8-см) розвантажувальним ситом. Відстань між обертовими і фіксованими лезами встановлюють на 0,10 дюйма (0,25 см). Матеріал, що виходить з пристрою для подрібнення, нагадував конфеті (див. вище). Схожий на конфеті матеріал подають в різальний пристрій з обертовим ножем Мипзоп, модель 5230. Розвантажувальне сито має отвори 1/8 дюйма (0,32 см). Зазор між обертовими і фіксованими лезами встановлюють приблизно на 0,020 дюйма (0,05 см). Різальний пристрій з обертовим ножем дробить схожі на конфеті фрагменти краями лез. Матеріал, одержаний після першого дроблення, знов подають в ту ж описану вище установку, і сито замінюють ситом з отворами 1/16 дюйма (0,16 см). Матеріал дроблять.

Матеріал, одержаний після другого дроблення, знов подають в ту ж описану вище установку, і сито замінюють ситом з отворами 1/32 дюйма (0,08 см). Цей матеріал дроблять. Одержаний волокнистий матеріал має площу поверхні ВЕТ 1,6897 мг/г /- 0,0155 ме/г, пористість 87,7163 95 і об'ємну густину (при 0,53 фунт/кв. дюйм абс. (3,7 кПа)) 0,1448 г/мл. Середня довжина волокон становить 0,824 мм, і середня ширина волокон становить 0,0262 мм, даючи середнє Г/О 3271.

Знімок, одержаний за допомогою скануючого електронного мікроскопа при збільшенні 25Х, волокнистого матеріалу представлений на Фіг. 29. бо Приклад 5 - Одержання ущільненого волокнистого матеріалу з відбіленого крафт-паперу без додавання зв'язуючої речовини

Волокнистий матеріал одержують згідно з прикладом 2. Приблизно 1 фунтом (454 г) води оббризкують кожні 10 фунтів (4540 г) волокнистого матеріалу. Волокнистий матеріал ущільнюють з використанням преса для гранулювання Саїйогпіа РеїПеї МіїЇЇ 1100, діючого при 75 "б. Одержують гранули, що мають об'ємну густину в діапазоні від приблизно 7 фунт/фут (0,11 г/см3) до приблизно 15 фунт/фут (0,24 г/см3).

Приклад 6 - Одержання ущільненого волокнистого матеріалу з відбіленого крафт-картону зі зв'язуючою речовиною

Волокнистий матеріал одержують згідно з прикладом 2.

Приготовляють вихідний розчин РОЇ МОХ "М УУЗЕА М10 (поліоксіетилен) у воді в концентрації 2 мас. 95.

Приблизно 1 фунтом (454 г) сток-розчину оббризкують кожні 10 фунтів (4540 г) волокнистого матеріалу. Волокнистий матеріал ущільнюють з використанням преса для гранулювання

Саїїогпіа РеїПеї МіїЇ 1100, діючого при 75 "С. Одержують гранули, що мають об'ємну густину в діапазоні від приблизно 15 фунт/фут" (0,24 г/сму) до приблизно 40 фунт/фут" (0,64 г/см3).

Приклад 7 - Зменшення молекулярної маси целюлози у волокнистому крафт-папері гамма- випромінюванням при мінімальному окисленні

Волокнистий матеріал одержують згідно з прикладом 4, а потім ущільнюють згідно з прикладом 5.

Ущільнені гранули поміщають в скляну ампулу, що має максимальну ємність 250 мл. Скляну ампулу вакуумують під високим вакуумом (105 тор) протягом 30 хвилин, а потім зворотно заповнюють газоподібним аргоном. Ампулу запаюють під аргоном. Гранули в ампулі опромінюють гамма-випромінюванням протягом приблизно З годин при рівні дози приблизно 1

Мрад на годину з одержанням опроміненого матеріалу, в якому целюлоза має більш низьку молекулярну масу, ніж в вихідному матеріалі волокнистого крафт-паперу.

Приклад 8 - Зменшення молекулярної маси целюлози у волокнистому крафт-папері гамма- випромінюванням при максимальному окисленні

Зо Ущільнені гранули поміщають в скляну ампулу, що має максимальну ємність 250 мл. Скляну ампулу запаюють в атмосфері повітря. Гранули в ампулі опромінюють гамма-випромінюванням протягом приблизно З годин при рівні дози приблизно 1 Мрад на годину з одержанням опроміненого матеріалу, в якому целюлоза має більш низьку молекулярну масу, ніж в вихідному матеріалі волокнистого крафт-паперу.

Приклад 9 - Способи визначення молекулярної маси целюлозних і лігноцелюлозних матеріалів з допомогою гель-проникної хроматографії

Целюлозні і лігноцелюлозні матеріали для аналізу обробляють згідно з прикладом 4.

Матеріали зразків, представлені в наступних таблицях, включають крафт-папір (Р), пшеничну солому (М/5), люцерну (А) і просо (503). Число "132" в ІО зразка стосується розміру частинок матеріалу після дроблення через сито з отворами 1/32 дюйма (0,08 см). Число після дефіса стосується дозування радіаційного випромінювання (Мрад) і "05" стосується ультразвукової обробки. Наприклад, ІЮ зразка "Р132-10" стосується крафт-паперу, який піддавали дробленню до розміру частинок калібру 132 і опромінювали дозою 10 Мрад.

Таблиця 1

Пікова середня молекулярна маса опроміненого крафт-паперу відхилення

Рівень дозування - 1 Мрад/год гОбробка протягом 30 хвилин ультразвуком 20 кГц з використанням рупора 1000 Вт в умовах рециркуляції, де матеріал диспергований у воді.

Таблиця 2

Пікова середня молекулярна маса опромінених матеріалів 4 2 Середня ММ «з стандартне /ЮОзрама Мепіка|Дозування Мозд Ультаує | Р додення мУвІЗа ЇЇ 1 17Ї17777770 7 |Нні 77777717 латаття! 12811117 91453425 пннннннннн"6:иш шли спи Поп се 5ле ПО

ТЕЗЕ ВИМИ М ПІ ПОН ТОНЯ КСО НО ЕЕ УТ п мУвІЗа-т00и | 1 17111710 (11177111 236204453...9Г

АТ3З2 ЇЇ 1 17Ї177771770 77717171 л16о48862151701..Й.-:РУ:УС ниншРЬИЬНШжинжинишишишишшЕЕУв тс 18111171 2853:2490......

АТ3аО ОЇ 11 Ї17711111о17 11111111 5о85321665...:РУЙ4:У: п"?":НИЕІ ВНІ ОО СХ ЕЕ До

АТ32-1007 ЇЇ 1 17100 17777171 зв29152235 0128 1Ї11111711111111111111111111равти5

ШВА ЇЇ 117.0 1 1 1557360583693..Йщ.-:(/ о Ф н"6ній"!ВЬИЕИНШжиИжнниш Уста нишининнвинннсшишишишиши сг: пи

ПЕТЕР я еВ М ПІ ПОН ТОННИ КСО НОТ СТЕ: КЕ ПИ ва13ат00 | 1 | ло 77777771 22345ж3797::::Г нини ши: сли

ІБа132-100-05| 1 | лоб ЇЇ 7777777717171171711111111111469641465...:.:СУ "Піки об'єднуються після обробки "«Низькі дози опромінення, мабуть, підвищують молекулярну масу деяких матеріалів

Рівень дозування - 1 Мрад/год 2Обробка протягом 30 хвилин ультразвуком 20 кГц з використанням рупора 1000 Вт в умовах рециркуляції, де матеріал диспергований у воді.

Гель-проникну хроматографію (СРС) використовують для визначення розподілу молекулярної маси полімерів. У ході аналізу СРС розчин зразка полімеру пропускають через колону, заповнену пористим гелем, що вловлює невеликі молекули. Зразок розділяється на основі розміру молекул, причому більш великі молекули елююються швидше молекул менших розмірів. Час утримання кожного компонента найчастіше визначають за допомогою індексу рефракції (КІ), розсіювання світла при випаровуванні (ЕЇ5) або ультрафіолетового випромінювання (М) і порівнюють з калібрувальною кривою. Потім одержані дані використовують для обчислення розподілу молекулярної маси для зразка.

Розподіл молекулярної маси використовують для охарактеризації синтетичних полімерів замість індивідуальної молекулярної маси. Для охарактеризації цього розподілу використовують статистичні середні значення. Найбільш поширеним з цих середніх значень є "середньочислова молекулярна маса" (Ми) і "середньозважена молекулярна маса" (Му). Способи обчислення цих величин описані, наприклад, в прикладі 9 РСТ/О5/2007/022719.

Індекс полідисперсності або РІ визначають як відношення Му/Ми. Чим більш високим є РІ, тим більш широким або більш дисперсним є розподіл. Найбільш низьке значення, яке може мати РІ, становить 1. Воно відповідає монодисперсному зразку, тобто полімеру, в якому всі молекули в розподілі мають однакову молекулярну масу.

Пікове значення молекулярної маси (Мр) є іншою описовою ознакою, що визначається як мода розподілу молекулярної маси. Воно означає молекулярну масу, яка найбільш поширена в розподілі. Ця величина також дає представлення про розподіл молекулярної маси.

Більшість вимірювань СРС проводять відносно різних стандартів полімерів. Точність результатів залежить від того, наскільки близько характеристики аналізованого полімеру

Збігаються з характеристиками використовуваного стандарту. Очікувана помилка відтворюваності між різними серіями визначень, каліброваними по окремості, становить приблизно 5-10 95 і є характерною для обмеженої точності визначень СРС. Таким чином,

результати ОРС є найбільш придатними, коли проводять порівняння між розподілами молекулярної маси різних зразків в ході однієї серії визначень.

Для лігноцелюлозних зразків перед аналізом СРС потрібна підготовка. Спочатку приготовляють насичений розчин (8,4 95 по масі) хлориду літію (ГІС!) в диметилацетаміді (ОМАс). Приблизно 100 мг кожного зразка додають приблизно до 10 г свіжоприготованого насиченого розчину ГІСІ/ОМАсС, і суміші нагрівають приблизно до 150-170 "С при перемішуванні протягом 1 години. Одержані розчини мають колір, головним чином, від ясно-жовтого до темно- жовтого. Температуру розчинів знижують приблизно до 100 "С і їх нагрівають протягом додаткових 2 годин. Потім температуру розчинів знижують приблизно до 50 "С, і розчини зразків нагрівають протягом приблизно від 48 до 60 годин. Потрібно зазначити, що зразки, опромінені при 100 Мрад, легше солюбілізувати в порівнянні з їх необробленими аналогами. Крім того, роздроблені зразки (позначені числом 132) мають трохи більш низьку середню молекулярну масу в порівнянні з ненарізаними зразками.

Одержані розчини зразків розбавляють 1:11 з використанням ЮОМАс як розчинника і фільтрують через 0,45-мкм фільтр РТЕЕ. Потім відфільтровані розчини зразків аналізують за допомогою СРС. Пікова середня молекулярна маса (Мр) зразків, при визначенні гель- проникною хроматографією (СРС), узагальнено представлена в таблицях 1 і 2, як указано вище, в умовах аналізу, представлених в таблиці 3. Кожний зразок приготовляють в двох екземплярах, і кожний препарат зразка аналізують в двох паралелях (дві ін'єкції), усього з чотирма ін'єкціями на зразок. Для одержання калібрувальної кривої для шкали молекулярної маси приблизно від 580 до 750000 Дальтон використовують полістиролові стандарти РОТА і

РБО1В ЕазісСаї.

Таблиця З

Умови аналізу ОРС

Приклад 10 - Визначення кристалічності опроміненого матеріалу за допомогою рентгенодифракції

Рентгенодифракція (ХЕКО) являє собою спосіб, за допомогою якого кристалічний зразок опромінюють моноенергетичними рентгенівськими променями. Реєструють взаємодію структури решітки зразка з цими рентгенівськими променями, і вона дає інформацію про кристалічну

Зо структуру, що піддається опроміненню. Одержаний характерний "відбиток" дозволяє ідентифікацію кристалічних сполук, присутніх в зразку. З використанням аналізу відповідності по всьому патерну (Ше Кієїмеїї Кеїйпетепі) можна проводити кількісні аналізи зразків, що містять більше однієї кристалічної сполуки.

Кожний зразок поміщають на тримач з нульовим фоном і поміщають в дифрактометр РпйЙре

РУМ1800, що використовує радіаційне випромінювання Си. Потім проводять сканування в діапазоні від 57 до 507 з розміром кроку 0,05" і часом підрахунку 2 години в кожному випадку.

Після одержання дифрактограм ідентифікують фази за допомогою Ромаег Оійтасіноп Ріїе, опублікованого Іпіегпайіопаї Сепіге тог Оійтасііоп БВаїа. У всіх зразках ідентифікована кристалічна фаза являє собою целюлозу - Іа, яка має триклінну структуру.

Відмітними ознаками для 20 зразків є ширина піка, яка пов'язана з розміром кристалічного домену. Експериментальну ширину піка використовують для обчислення розміру домену і процентної кристалічності, які представлені в таблиці 4.

Таблиця 4

Дані ХКО, що включають розмір домену і 95 кристалічність

Проценту кристалічність (Хе 95) визначають як відношення площі для кристалічної фази до загальної площі під піками рентгенодифракції, і вона дорівнює 100905 х (Ас/Аа--Ас), де

Ас - площа для кристалічної фази,

Аа - площа для аморфної фази,

Хе х процент кристалічності.

Для визначення процентної кристалічності кожного зразка необхідно спочатку визначити кількість аморфної фази. Це проводять шляхом оцінки площі кожної дифрактограми, яка може бути віднесена до кристалічної фази (яка відображається більш гострими піками) і некристалічної фази (яка відображається широкими буграми під патерном і має центр при 227 і 387).

Для мінімізації помилки в цих обчисленнях внаслідок широких кристалічних піків, а також високої інтенсивності фону використовують систематичний процес. По-перше, застосовують лінійний фон, а потім відміняють його. По-друге, кожний з двох гауссових піків з центром при 227 і 387 з шириною 10-12" приводять у відповідність з буграми під кристалічними піками. По-третє, визначають площу під двома широкими гауссовими піками і іншої частини патерна. Нарешті, обчислюють процентну кристалічність шляхом ділення площі під кристалічним піком на загальну інтенсивність (після віднімання фону). Розмір домену і 95 кристалічність зразків при визначенні шляхом рентгенодифракції (ХКО) представлені в таблиці 4, вище.

Приклад 11 - Аналіз за допомогою порометрії

Ртутний аналіз розміру пор і об'єму пор (таблиця 5) оснований на пропусканні ртуті (незмочувальної рідини) в пористу структуру при суворо контрольованому тиску. Оскільки ртуть не змочує більшість речовин і не проникне в пори мимовільно внаслідок капілярної дії, її необхідно заганяти в порожнини зразка з використанням зовнішнього тиску. Тиск, необхідний для заповнення порожнин, зворотно пропорційний розміру пор. Для заповнення великих порожнин потрібна тільки невелика значення сили або тиску, в той час як для заповнення дуже маленьких пор потрібний значно більш високий тиск.

Таблиця 5

Розподіл розміру і об'єму пор за допомогою ртутної порометрії . Сере- Сере-. Середній О'бемна Уявна

Загальний з динний динний : густина при 10 прони- агальна діаметр | діаметр діаметр 0,50 фунт./кв. (скелетна) - площа пор й густина 1 зразка каючий пор (ме/г) пор пор (4М/А) дюйм.абс. Пористість об'єм мл/г (площа) | (площа) (3,45 кПа) (мкм) (г/мл) (мкм) (мкм) (г/мл)

АшоРоге 9520, пристрій для визначення густини пор, може досягати максимального тиску 414 МПа або 60000 фунт/кв. дюйм абс. У ньому є чотири станції низького тиску для приготування зразка і збирання даних про макропори при від 0,2 фунт/кв. дюйм абс. (1,4 кПа) до 50 фунт/кв. дюйм абс. (345 кПа). У ньому є дві камери високого тиску, які збирають дані при від 25 фунт/кв. дюйм абс. (172 кПа) до 60000 фунт/кв. дюйм абс. (414 МПа). Зразок поміщають в чашоподібний пристрій, який називається пенетрометром, який сполучений зі скляним капілярним стрижнем з металевим покриттям. По мірі проникнення ртуті в порожнини в зразку і навколо нього, вона просувається вниз по капілярному стрижню. Втрата ртуті з капілярного стрижня приводить до зміни електроємності. Зміна електроємності в процесі експерименту конвертується в об'єм ртуті, виходячи з відомого об'єму стрижня застосовуваного пенетрометра. Доступна множина пенетрометрів з різними розмірами чаші (зразка) і капілярів для адаптації до більшості розмірів і конфігурацій зразків. У таблиці 6, нижче, визначені ключові параметри, обчислювані для кожного зразка.

Таблиця 6

Визначення параметрів

Загальний проникаючий об'єм | Загальний об'єм ртуті, проникаючої в ході експерименту. Він може включати інтерстиціальне заповнення між невеликими частинками, пористість зразка і об'єм стиснення зразка передбачаючи циліндричну форму пор (площа)

Об'ємна густина Маса зразка, ділена на повний об'єм. Повний об'єм визначається при тиску заповнення, як правило, 0,5 фунт./кв дюйм абс (3,45 кПа)

Уявна густина Маса зразка, ділена на об'єм зразка, виміряний при найбільш високому тиску, як правило, 60000 фунт./кв дюйм абс (414

МПа)

Приклад 12 - Аналіз розміру частинок

Спосіб визначення розміру частинок за допомогою розсіювання світла оснований на теорії

Мі (яка також охоплює теорію Фраунгофера). Теорія Мі передбачає взаємозв'язок інтенсивності і кута як функцію розміру сферичних розсіюючих частинок, при умові, що інші змінні системи відомі і підтримуються постійними. Цими змінними є довжина хвилі падаючого світла і відносний показник заломлення матеріалу зразка. Застосування теорії Мі дає детальну інформацію про розмір частинок. У таблиці 7 узагальнено представлений розмір частинок при використанні як параметрів серединного діаметра, середнього діаметра і модального діаметра.

Таблиця 7

Розмір частинок при розсіянні лазерного випромінювання (дисперсія сухого зразка) (мкм) (мкм) (мкм)

Розмір частинок визначають за допомогою розсіювання лазерного випромінювання (дисперсія сухого зразка), застосовуючи МаїЇмет Мавіегвілег 2000, з використанням наступних умов: швидкість подачі: 35 905, тиск диспергатора: 4 бар, оптична модель: (2,610, 1,000), 1,000.

Відповідну кількість зразка подають на вібраційний лоток. Швидкість подачі і тиск повітря коректують для забезпечення того, щоб частинки були належним чином дисперговані.

Ключовим компонентом є вибір тиску повітря, який розбиває агломерати, але не порушує цілісність зразка. Необхідна кількість зразка варіює залежно від розміру частинок. Як правило, зразки з дрібними частинками вимагають меншої кількості матеріалу, ніж зразки з великими частинками.

Приклад 13 - Аналіз площі поверхні

Площу поверхні кожного зразка аналізують з використанням системи Місготегйс5 АЗАР 2420 АссеїІегагєй Агеа апа Рогозітеїгу Зубіет. Зразки приготовляють шляхом первинного дегазування протягом 16 годин при 40 "С. Далі, обчислюють вільний простір (як теплий, так і холодний) з гелієм, а потім пробірку із зразком знову вакуумують для видалення гелію.

Збирання даних починається після цього другого вакуумування, і воно полягає у встановленні заданого тиску, який контролює, скільки газу дозовано в зразок. При кожному заданому тиску визначають і записують кількість адсорбованого газу і істинний тиск. Тиск всередині пробірки із зразком вимірюють за допомогою датчика тиску. Додаткові дози газу продовжують надходити до досягнення заданого тиску і забезпечення зрівноваження. Кількість адсорбованого газу визначають підсумовуванням множини доз для зразка. Тиск і кількість визначають ізотерму адсорбції газу і їх використовують для обчислення ряду параметрів, включаючи площу поверхні

ВЕТ (таблиця 8).

Таблиця 8

Узагальнене представлення площі поверхні по адсорбції газу

Модель ВЕТ для ізотерм являє собою широко використовувану теорію для обчислення питомої площі поверхні. Аналіз включає визначення ємності моношару поверхні зразка шляхом обчислення кількості, необхідної для покриття всієї поверхні одним щільно упакованим шаром криптону. Для визначення загальної площі поверхні ємність моношару множать на поперечну площу молекули пробного газу. Питома площа поверхні являє собою площу поверхні аліквоти зразка, ділену на масу зразка.

Приклад 14 - Визначення довжини волокон

Тестування розподілу довжин волокон проводили в трьох паралелях на представлених зразках з використанням системи Теспрар Могрї ГВО1. Середня довжина і ширина представлені в таблиці 9.

Таблиця 9

Узагальнене представлення даних по довжині і ширині лігноцелюлозних волокон

Арифметичне Середня довжина, | Статистично скоректована Ширина

ІО зразка середнє значення | зважена по довжині | середня довжина, зважена (мм) (мм) (мм) по довжині (мм)

Приклад 15 - Ультразвукова обробка опроміненого і неопроміненого проса

Просо дроблять згідно з прикладом 4. Просо обробляють тільки ультразвуком або опроміненням гамма-променями в дозі 10 або 100 Мрад з подальшою обробкою ультразвуком.

Одержані матеріали відповідають 5132-ВК (неопроміненому), 5132-10-ВК (10 Мрад і обробка ультразвуком) і 5132-100-ВК (100 Мрад і обробка ультразвуком), як показано в таблиці 1.

Обробку ультразвуком проводять для кожного зразка протягом 30 хвилин з використанням ультразвуку частотою 20 кГц з рупора 1000 Вт в умовах рециркуляції. Кожний зразок диспергують у воді в концентрації приблизно 0,10 г/мл.

На Фіг. 30 і 31 представлений пристрій, використовуваний для обробки ультразвуком.

Пристрій 500 включає перетворювач 502, сполучений з бустером 504, що сполучається з рупором 506, виготовленим з титану або сплаву титану. Рупор, який має ізоляцію 510, виготовлену з МІТОМФ, по його периметру на його здійснюючій обробку стороні, утворює непроникне для рідини ущільнення з коміркою для переробки 508. Здійснююча обробку сторона рупора занурена в рідину, таку як вода, в якій диспергований зразок, що підлягає обробці ультразвуком. Моніторинг тиску в комірці проводять за допомогою датчика тиску 512. У робочому стані кожний зразок просувається насосом 517 з ємності 516 через комірку для переробки і обробляється ультразвуком. Після обробки ультразвуком зразок збирається в ємності 520. Процес може бути оборотним в тому, що вміст ємності 520 може бути відправлений через комірку для переробки і зібраний в ємності 516. Цей процес можна повторювати декілька разів доти, поки не буде досягнутий бажаний рівень переробки зразка.

Приклад 16 - Знімки, одержані за допомогою скануючого електронного мікроскопа, неопроміненого проса в порівнянні з опроміненим і опроміненим і обробленим ультразвуком просом

Зразки проса для знімків, одержуваних за допомогою скануючого електронного мікроскопа, наносять на вуглецеву стрічку і покривають розпиленням золота (70 секунд). Зображення одержують за допомогою скануючого електронного мікроскопа з польовою емісією УЕОЇ. 6500.

На Фіг. 32 представлений знімок, одержаний за допомогою скануючого електронного

Зо мікроскопа при збільшенні 1000Х, волокнистого матеріалу, одержаного дробленням проса на різальному пристрої з обертовим ножем, а потім пропусканням роздробленого матеріалу через сито з отворами 1/32 дюйма (0,08 см).

На Фіг. 33 і 34 представлені знімки, одержані за допомогою скануючого електронного мікроскопа при збільшенні 1000Х, волокнистого матеріалу з Фіг. 32 після опромінення гамма- променями дозою 10 і 100 Мрад, відповідно.

На Фіг. 35 представлені знімки, одержані за допомогою скануючого електронного мікроскопа при збільшенні 1000Х, волокнистого матеріалу з Фіг. 32 після опромінення 10 Мрад і обробки ультразвуком.

На Фіг. 36 представлені знімки, одержані за допомогою скануючого електронного мікроскопа при збільшенні 1000Х, волокнистого матеріалу з Фіг. 32 після опромінення 100 Мрад і обробки ультразвуком.

Приклад 17 - Інфрачервоний спектр опроміненого крафт-паперу в порівнянні з неопроміненим крафт-папером

Аналіз ЕТ-ІК проводили з використанням стандартних способів на Місоіейтрасі 400.

Результати вказують на те, що всі зразки, представлені в таблиці 1, відповідають матеріалу на основі целюлози.

На Фіг. 37 представлений інфрачервоний спектр крафт-паперу, роздробленого згідно з прикладом 4, а на Фіг. 38 представлений інфрачервоний спектр крафт-паперу з Фіг. 37 після опромінення гамма-випромінюванням в дозі 100 Мрад. Опромінений зразок демонструє додатковий пік в області А (з центром приблизно на рівні 1730 см"), який не виявляється в неопроміненому матеріалі.

Приклад 18 - Комбінування попередньої обробки пучком електронів і ультразвуком

Просо використовують як сировину і дроблять різальним пристроєм з обертовим ножем

Мипзоп на волокнистий матеріал. Потім волокнистий матеріал рівномірно розподіляють на відкритому лотку, виготовленому з олова, з площею більше 500 дюйм: (12,7 ме). Волокнистий матеріал розподіляють так, щоб він мав товщину приблизно 1-2 дюйми (2,5-5 см) у відкритому лотку. Волокнистий матеріал можна розподіляти в пластмасові мішки при більш низьких дозах опромінення (менше 10 Мрад) і залишати відкритим на металевому лотку при більш високих дозах опромінення.

Потім окремі зразки волокнистого матеріалу піддають послідовним дозам опромінення пучком електронів для досягнення загальної дози 1, 2, 3, 5, 10, 50 і 100 Мрад. Деякі зразки підтримують в тих же умовах, що і інші зразки, але не опромінюють, щоб вони служили як контролі. Після охолоджування опромінений волокнистий матеріал відправляють на подальшу переробку через пристрій для обробки ультразвуком.

Пристрій для обробки ультразвуком включає перетворювач, сполучений з бустером, що з'єднує рупор, виготовлений з титану або сплаву титану. Рупор, який має ізоляцію, виготовлену з МІТОМО», по його периметру на його здійснюючій обробку стороні, утворює непроникне для рідини ущільнення з коміркою для переробки. Здійснююча обробку сторона рупора занурена в рідину, таку як вода, в якій диспергований зразок, що підлягає обробці ультразвуком.

Моніторинг тиску в комірці проводять за допомогою датчика тиску. У робочому стані кожний зразок просувається насосом з ємності через комірку для переробки і обробляється ультразвуком.

Для приготування опроміненого волокнистого матеріалу для обробки ультразвуком,

Зо опромінений волокнистий матеріал витягують з будь-якого контейнера (наприклад, пластмасових мішків) і диспергують у воді в концентрації приблизно 0,10 г/мл. Обробку ультразвуком проводять на кожному зразку протягом 30 хвилин з використанням ультразвуку з частотою 20 кГц з рупора 1000 Вт в умовах рециркуляції. Після обробки ультразвуком опромінений волокнистий матеріал збирається в ємності. Цей процес може повторюватися множину разів до досягнення бажаного рівня переробки, виходячи з моніторингу структурних змін проса. Також, деякі опромінені зразки тримають в тих же умовах, що і інші зразки, але не обробляють ультразвуком, щоб вони служили як контролі. Крім того, також як контролі виступають деякі зразки, які не опромінювали або не обробляли ультразвуком. Таким чином, деякі контролі не обробляють, деякі тільки опромінюють, а деякі тільки обробляють ультразвуком.

Приклад 19 - Тестування попередньо обробленої біомаси за допомогою мікроорганізмів

Конкретні лігноцелюлозні матеріали, попередньо оброблені, як описано в даному документі, аналізують відносно токсичності для поширених штамів дріжджів і бактерій, використовуваних в біопаливній промисловості для стадії ферментації при одержання етанолу. Крім того, досліджують вміст цукрів і сумісність з целюлазними ферментами для визначення ефективності процесу обробки. Тестування попередньо оброблених матеріалів проводять в дві фази таким чином.

І. Токсичність і вміст цукрів

Токсичність попередньо оброблених трав і паперової сировини визначають в дріжджах

Засспаготусев сегемізіае (винні дріжджі) і Ріспіа 5іїрйіє (АТС 66278), а також в бактеріях 2утотопа5з торбіїї5 (АТСС 31821) і Сіовігідійт «(пептосеПйшт (АТСС 31924). Для кожного з організмів проводять дослідження росту для визначення оптимального часу інкубації і забору зразків.

Потім кожну сировину інкубують, в двох паралелях, з 5. сегемівіає, Р. 5іірйів, 7. торбіїйв і С.

Шегтосеїїшт, в стандартному мікробіологічному середовищі для кожного організму. Для двох штамів дріжджів, З. сегемібіае і Р. Зіїрйіх, використовують бульйон УМ. Для 7. тобійїй5 використовують середовище КМ і для С. ІпептосеПйшт використовують середовище СМА4. Для порівняння використовують позитивний контроль, з додаванням чистого цукру, але без сировини. В процесі інкубації протягом 12-часового періоду одержують всього п'ять зразків в 60 моменти часу 0, 3, 6, 9 і 12 годин і аналізують їх відносно життєздатності (підрахунок в чашках для 2. торії і прямий підрахунок для 5. сегемівзіає) і концентрації етанолу.

Вміст цукру в сировині визначають з використанням високоефективної рідинної хроматографії (ВЕРХ), з використанням колонки Зподех?Ф зидаг 5РО810, або колонки Віогай

Атіпех? НРХ-87Р. Кожну сировину (приблизно 5 г) змішують з водою для оборотного осмосу (КО) протягом 1 години. Рідку частину суміші видаляють і аналізують відносно вмісту глюкози, галактози, ксилози, манози, арабінози і целобіози. Аналіз проводять згідно з протоколом

Оеїептіпаїйоп ої 5ігисіига! Сагбопуагаїез апа Гідпіп іп Віотав5 з Майопаї! Віоепегду Сепіег.

ІЇ. Сумісність целюлази

Сировину тестують, в двох паралелях, за допомогою комерційно доступного ферментного комплексу АссеїІегазеф 1000, який містить комплекс ферментів, який відновлює лігноцелюлозну біомасу до ферментованих цукрів, що включає два різних целлюлазних препарати, Тгісподегта геезеії і Аврегоййи5 підшіап5, при рекомендованій температурі і концентрації у флаконі

Епептеуег. Флакони інкубують при помірному струшуванні при приблизно 200 об./хв. протягом 12 годин. У ході цього періоду часу одержують зразки кожні три години в моменти часу 0, 3, 6, 9 і 12 годин для визначення концентрації відновних цукрів (Норе апа Оеап, Віоїесп -., 1974, 144:403) в рідкій частині флаконів.

Приклад 20 - Продукція спирту з використанням попередньої обробки у вигляді опромінення- обробки ультразвуком

На оптимальний розмір установок для конверсії біомаси впливають фактори, що включають економію за рахунок масштабу і типу і доступності біомаси, використовуваної як сировина.

Збільшення розміру установки має тенденцію до підвищення економії за рахунок масштабу, асоційовану з виробничими процесами. Однак збільшення розміру установки також має тенденцію до збільшення витрат (наприклад, витрат на транспортування) на одиницю сировини біомаси. Дослідження, в яких аналізуються ці фактори, вказують на те, що прийнятний розмір установок по конверсії біомаси може знаходитися в діапазоні від 2000 до 10000 тонн сухої маси сировини біомаси на добу. Установка, описана нижче, масштабована для переробки 2000 тонн сухої сировини біомаси на добу.

На Фіг. 39 представлена технологічна схема системи для конверсії біомаси, адаптованої для переробки проса. Підсистема підготовки вихідного матеріалу переробляє сиру сировину

Зо біомаси для видалення чужорідних об'єктів і забезпечує частинки постійного розміру для подальшої переробки. Підсистема для попередньої обробки змінює молекулярну структуру (наприклад, знижує середню молекулярну масу і кристалічність) сировини біомаси за допомогою опромінення сировини біомаси, змішування опроміненої сировини біомаси з водою з утворенням суспензії і застосування ультразвукової енергії до суспензії. Опромінення і обробка ультразвуком перетворюють целюлозний і лігноцелюлозний компоненти сировини біомаси в матеріали, що піддаються ферментації. Підсистема основної переробки ферментує глюкозу і інші низькомолекулярні цукри, присутній після попередньої обробки, з утворенням спиртів.

Підготовка вихідного матеріалу

Вибраний рівень заданого вихідного матеріалу для підприємства становить 2000 тонн сухого матеріалу біомаси проса на добу. Заданий вихідний матеріал являє собою порубане і/або роздроблене просо.

Сировину біомаси, у формі в'язок проса, доставляють на установку. У деяких випадках в'язки проса обгорнені пластмасовою сіткою для забезпечення того, щоб вони не розпадалися при транспортуванні, і також вони можуть бути загорнені в пластмасову плівку для захисту в'язки від погодних умов. В'язки мають або квадратну, або округлу форму. В'язки доставляють на установки з віддаленого сховища на великих вантажних автомобілях з причепами. Коли вантажні автомобілі прибувають, їх зважують і розвантажують вилочними навантажувачами.

Деякі в'язки відправляють в місцеве сховище, а інші поміщають безпосередньо на конвеєри.

Оскільки просо доступне тільки сезонно, потрібне тривале зберігання для забезпечення установки вихідним матеріалом цілий рік. Тривале сховище може складатися з 400-500 акрів непокритих згрупованих в'язок в районі (або декількох районах), доцільно близькому до установки по виробництву етанолу. Місцеве короткочасне сховище, еквівалентне 72 годинам виробництва, забезпечують на відкритих майданчиках. В'язки і оточуючі під'їзні шляхи, а також транспортуючі конвеєри знаходяться на бетонній плиті. Бетонну плиту використовують внаслідок необхідного об'єму вантажообігу для доставки необхідної великої кількості сировини біомаси. Бетонна плита мінімізує кількість стоячої води в області зберігання, а також зменшення впливу на сировині біомаси бруду. Матеріал, що зберігається, забезпечує короткочасне постачання на вихідні дні, святкові дні і коли нормальна пряма доставка матеріалу на переробку переривається. бо В'язки розвантажують вилочними навантажувачами і поміщають прямо на конвеєри для транспортування в'язок або на майданчик короткочасного зберігання. В'язки також витягують з короткочасного сховища вилочними навантажувачами і поміщають на конвеєри для транспортування в'язок.

В'язки направляють до однієї з двох станцій для розгортання. Розгорнуті в'язки розбивають з використанням розпрямляючої планки, а потім їх вивантажують на конвеєр, який проходить мимо магнітного сепаратора для видалення металу перед дробленням. Для уловлювання випадкового магнітного металу надають залізний магніт з домішками, а приймальне решето видаляє надмірно великий і чужорідний матеріал перед множиною систем пристрій для нарізання-пристрій для дроблення, які зменшують розмір сировини біомаси до належного розміру для попередньої обробки. Системи пристрій для нарізання-пристрій для дроблення включають пристрої для нарізання і різальні пристрої з обертовим ножем. Пристрої для нарізання зменшують розмір вихідної сировини біомаси і подають одержаний матеріал в різальні пристрої з обертовим ножем. Різальні пристрої з обертовим ножем одночасно дроблять сировину біомаси і просівають одержаний матеріал. У кінці сировину біомаси можна транспортувати в систему для попередньої обробки.

Для обмеження загального часу простою внаслідок необхідного обслуговування і/або перерв в роботі системи для підготовки вихідного матеріалу надають три силоси для зберігання. Кожний силос може містити приблизно 55000 кубічних футів (1560 му) сировини біомаси (43 години роботи установки).

Попередня обробка

Конвеєрна стрічка переміщує сировину біомаси від підсистеми для підготовки вихідного матеріалу 110 в підсистему для попередньої обробки 114. Як показано на Фіг. 40, в підсистемі для попередньої обробки 114 сировину біомаси опромінюють з використанням випромінювачів електронних пучків, змішують з водою з утворенням суспензії і піддають впливу ультразвукової енергії. Як розглянуто вище, опромінення сировини біомаси змінює молекулярну структуру (наприклад, знижує неподатливість, середню молекулярну масу і кристалічність) сировини біомаси. Перемішування опроміненої сировини біомаси в суспензію і застосування ультразвукової енергії до суспензії далі змінює молекулярну структуру сировини біомаси.

Застосування послідовно радіаційного опромінення і обробки ультразвуком може мати

Зо синергічні ефекти, оскільки комбінація способів, мабуть, забезпечує більш значні зміни молекулярної структури (наприклад, знижує неподатливість, середню молекулярну масу і кристалічність), в порівнянні із змінами, які може ефективно забезпечити будь-який зі способів самостійно. Без зв'язку з теорією, на доповнення до зниження полімеризації сировини біомаси шляхом руйнування внутрішньомолекулярних зв'язків між сегментами целюлозних і лігноцелюлозних компонентів сировини біомаси, опромінення може робити загальну фізичну структуру сировини біомаси більш крихкою. Після перемішування крихкої сировини біомаси в суспензію, застосування ультразвукової енергії далі змінює молекулярну структуру (наприклад, знижує середню молекулярну масу і кристалічність), а також може зменшувати розмір частинок сировини біомаси.

Опромінення пучком електронів

Конвеєрна стрічка 491, що несе сировину біомаси в підсистему для попередньої обробки, розподіляє сировину біомаси на множину потоків вихідного матеріалу (наприклад, 50 потоків вихідного матеріалу), кожний з яких веде до окремих випромінювачів електронних пучків 492. У цьому варіанті здійснення сировину біомаси опромінюють в сухому стані. Кожний потік вихідного матеріалу переносять на окремій конвеєрній стрічці до пов'язаного з нею випромінювача електронного пучка. Кожна конвеєрна стрічка для опромінення сировини може мати ширину приблизно один метр. Перед досягненням випромінювача електронного пучка в кожній конвеєрній стрічці індукують локалізовану вібрацію для рівномірного розподілу сухої сировини біомаси по поперечній ширині конвеєрної стрічки.

Випромінювач електронного пучка 492 (наприклад, пристрої для опромінення пучком електронів, комерційно доступні від Тйап Согрогайоп, Зап Оіедо, СА) адаптований для застосування дози електронів 100 кілогрей, застосовуваної при потужності 300 кВт.

Випромінювачі електронних пучків являють собою пристрої зі скануючим променем з шириною сектора 1 метр, відповідною ширині конвеєрної стрічки. У деяких варіантах здійснення використовують випромінювачі електронного пучка з великою фіксованою шириною пучка.

Фактори, що включають ширину стрічки/пучка, бажану дозу, густину сировини біомаси і застосовувану потужність, регулюють кількість випромінювачів електронного пучка, необхідних для установки для переробки 2000 тонн сухого вихідного матеріалу на добу.

Обробка ультразвуком бо Перед застосуванням ультразвукової енергії опромінену сировину біомаси перемішують з водою з одержанням суспензії. Для кожного потоку вихідного матеріалу після обробки пучком електронів може існувати окрема система для обробки ультразвуком, або декілька потоків після обробки пучком електронів можуть збиратися як вихідний матеріал для однієї системи для обробки ультразвуком.

У кожній системі для обробки ультразвуком опромінену сировину біомаси подають в ємність 1214 через перший впускний отвір 1232, і воду подають в ємність 1214 через другий впускний отвір 1234. Відповідні клапани (ручні або автоматичні) контролюють потік сировини біомаси і потік води для одержання бажаного співвідношення сировини біомаси і води (наприклад, 10 95 целюлозного матеріалу, маса по об'єму). Кожна ємність 1214 включає змішувач 1240 для перемішування вмісту об'єму1236 і диспергування сировини біомаси у воді.

У кожній системі для обробки ультразвуком суспензію перекачують (наприклад, з використанням насоса з вихровим робочим колесом 1218) з ємності 1214 в і через проточну комірку 1224, що включає ультразвуковий перетворювач 1226. У деяких варіантах здійснення насос 1218 адаптований для струшування суспензії 1216, так щоб суміш сировини біомаси і води була по суті однорідною у вхідному каналі 1220 проточної комірки 1224. Наприклад, насос 1218 може струшувати суспензію 1216, створюючи турбулентний потік, який зберігається по всьому трубопроводу між першим насосом і вхідним каналом 1220 проточної комірки 1224.

У проточній комірці 1224 ультразвуковий перетворювач 1226 передає ультразвукову енергію на суспензію 1216, по мірі того як суспензія протікає через проточну комірку 1224.

Ультразвуковий перетворювач 1226 перетворює електричну енергію у високочастотну механічну енергію (наприклад, ультразвукову енергію), яка потім доставляється в суспензію через бустер 48. Ультразвукові перетворювачі (наприклад, від НієЇї5спег ОА, Іпс. ої Кіпдугоса,

Мем Уегзеу), які здатні доставляти постійну потужність 16 кіловат, є комерційно доступними.

Ультразвукова енергія, що проходить через бустер 1248 в об'ємі реактора 1244, створює серію стиснень і розріджень в технологічному потоці 1216 з інтенсивністю, достатньою для забезпечення кавітації в технологічному потоці 1216. Кавітація здійснює дезагрегацію компонентів сировини біомаси, включаючи, наприклад, целюлозний і лігноцелюлозний матеріал, диспергований в технологічному потоці 1216 (наприклад, суспензії). Кавітація також приводить до утворення вільних радикалів у воді технологічного потоку 1216 (наприклад,

Зо суспензії). Ці вільні радикали діють, далі руйнуючи целюлозний матеріал в технологічному потоці 1216. Як правило, до технологічного потоку 1216, що містить фрагменти тополиної тирси, застосовують ультразвукову енергію приблизно 250 МДж/м3. До іншої сировини біомаси можна застосовувати інші рівні ультразвукової енергії (від приблизно 5 до приблизно 4000 МДж/м3, наприклад 10, 25, 50, 100, 250, 500, 750, 1000, 2000 або 3000 МдДж/мУ). Після впливу ультразвукової енергії в об'ємі реактора 1244 технологічний потік 1216 виходить з проточної комірки 24 через вихідний канал 1222.

Проточна комірка 1224 також включає теплообмінник 1246 в тепловому контакті щонайменше з частиною об'єму реактора 1244. Охолоджувальне текуче середовище 1248 (наприклад, вода) надходить в теплообмінник 1246 і поглинає тепло, згенероване, коли технологічний потік 1216 (наприклад, суспензія) опромінюється в об'ємі реактора 1244. У деяких варіантах здійснення потік охолоджувального текучого середовища 1248, що надходить в теплообмінник 1246, контролюють для підтримання приблизно постійної температури в об'ємі реактора 1244. Додатково або альтернативно, температуру охолоджувального текучого середовища 1248, що надходить в теплообмінник 1246, контролюють для підтримання приблизно постійної температури в об'ємі реактора 1244.

Випускний канал 1242 проточної комірки 1224 розташований поблизу дна ємності 1214 для індукції подачі під дією сили тяжіння технологічного потоку 1216 (наприклад, суспензії) з ємності 1214 в напрямку вхідного каналу другого насоса 1230, який перекачує технологічний потік 1216 (наприклад, суспензію) в напрямку підсистеми основної переробки.

Системи для обробки ультразвуком можуть включати один шлях течії (як описано вище) або декілька паралельних шляхів течії, кожний з яких асоційований з індивідуальними елементами для обробки ультразвуком. Множинні елементи для обробки ультразвуком також можуть бути розташовані послідовно для збільшення енергії опромінення, застосовуваної до суспензії.

Основна переробка

Перед ферментацією вакуумний фільтр з обертовим барабаном видаляє з суспензії тверді частинки. Рідину з фільтра викачують в охолодженому стані перед надходженням в ферментери. Відфільтровані тверді частинки проходять через підсистему подальшої переробки для подальшої переробки.

Ємності для ферментації являють собою великі ємності з нержавіючої сталі, під низьким 60 тиском, з конічним дном і повільними мішалками. Декілька ємностей для першої стадії ферментації можуть бути розташовані послідовно. Температуру в ємностях для першої стадії ферментації регулюють до 30 "С з використанням зовнішніх теплообмінників. Дріжджі додають до ємності для першої стадії ферментації на початку кожної серії ємностей, і вони проходять через інші послідовно розташовані ємності.

Друга стадія ферментації складається з двох послідовних безперервних ферментерів.

Обидва ферментери постійно перемішують повільними механічними мішалками. Температуру контролюють охолодженою водою у внутрішніх теплообмінниках при постійній рециркуляції.

Рециркуляційні насоси являють собою насоси з порожнинами, що переміщуються, оскільки концентрація твердих частинок є високою.

Гази, що відходять, з ємностей для ферментації і ферментерів перед виходом в атмосферу об'єднують і промивають в колонці з зустрічним потоком води. Гази, що відходять, промивають для виділення етанолу, а не для контролю викиду в атмосферу.

Подальша переробка

Дистиляція

Дистиляцію і адсорбцію на молекулярні сита використовують для витягання етанолу з сирої ферментаційної бражки і одержання 99,5 95 етанолу. Дистиляцію проводять в двох колонах: перша, яка називається бражною колоною, видаляє розчинений СОг і більшу частину води, а друга концентрує етанол практично до азеотропної суміші.

Всю воду з практично азеотропної суміші видаляють адсорбцією на парофазні молекулярні сита. Регенерація адсорбційних колон вимагає, щоб суміш етанол-вода рециркулювала на дистиляцію для виділення.

Гази, що відходять при ферментації (які містять головним чином СО», але також трохи етанолу), а також газ, що відходить з бражної колони, очищають у водяному скрубері, що витягує практично весь етанол. Газ, що виходить зі скрубера, подають в першу колону для дистиляції разом з ферментаційною бражкою.

Осад після першої дистиляції містить всі неконвертовані нерозчинні і розчинені тверді речовини. Нерозчинні тверді речовини зневоднюють фільтром, працюючим під тиском, і відправляють в камеру згоряння. Рідину з фільтра, працюючого під тиском, яку не використовують повторно, концентрують в багатокорпусному випарнику з використанням

Зо скидного тепла від дистиляції. Концентрований сироп з випарника змішують з твердими речовинами, що відправляються в камеру згоряння, і конденсат випарника використовують як відносно чисту оборотну воду для переробки.

Оскільки кількість води для дистиляції, яка може рециркулювати, обмежена, в процес включений випарник. Загальна кількість води з фільтра, працюючого під тиском, яка прямо рециркулює, встановлена на 25 95. У цьому потоці знаходяться органічні солі, такі як ацетат або лактат амонію, накопичені компоненти рідини, що не утилізуються організмом, або неорганічні сполуки в біомасі. Рециркуляція дуже великої кількості цього матеріалу може приводити до рівнів іонної сили і осмотичного тиску, які можуть бути шкідливими для ефективності ферментуючого організму. Для води, яка не рециркулює, випарник концентрує розчинені тверді речовини в сироп, який може бути відправлений в камеру згоряння, мінімізуючи навантаження при обробці відпрацьованої води.

Обробка відпрацьованої води

Відділення обробки відпрацьованої води обробляє технологічну воду для повторного застосування для зниження потреб установки в додатковій воді. Відпрацьовану воду спочатку проціджують для видалення великих частинок, які збираються в сміттєвий контейнер і відправляються на сміттєве звалище. Після просіювання проводять анаеробне розщеплення і аеробне розщеплення для розщеплення органічного матеріалу в потоці. Анаеробне розщеплення приводить до потоку біогазу, багатого метаном, який подається в камеру згоряння. Аеробне розщеплення приводить до відносно чистого потоку води для повторного застосування в процесі, а також до відстою, який, головним чином, складається з клітинної маси. Відстій також згоряє в камері згоряння. Ця схема просіювання/анаеробного розщеплення/аеробного розщеплення є стандартною в сучасній промисловості по виробництву етанолу, і обладнання в діапазоні 1-5 мільйонів галонів на добу може бути одержане від постачальників як "готові" одиниці.

Камера згоряння, паровий котел і турбогенератор

Призначенням системи камери згоряння, котла і турбогенератора є спалення різних потоків побічних продуктів для генерування пари і електрики. Наприклад, деяка частина лігніну, целюлози і геміцелюлози залишається неконвертованою в ході попередньої обробки і основних процесів. Більша частина відпрацьованої води з процесу концентрується в сироп з високим 60 вмістом розчинних твердих речовин. Анаеробне розщеплення відпрацьованої води, що залишилася, приводить до утворення біогазу з високим вмістом метану. Аеробне розщеплення приводить до невеликої кількості скидної біомаси (відстою). Спалення цих потоків побічних продуктів для генерування пари і електрики дозволяє установці бути автономною з точки зору енергії, знижує вартість утилізації твердих відходів і забезпечує додатковий прибуток за допомогою продажу надмірної електрики.

Три потоки первинного палива (тверді речовини після дистиляції, біогаз і сироп випарника) подають в камеру згоряння з циркулюючим псевдозрідженим шаром. Невелику кількість скидної біомаси (відстою) після обробки відпрацьованої води також відправляють в камеру згоряння.

Вентилятор подає повітря в камеру згоряння. Оброблена вода потрапляє в контур теплообмінника в камері згоряння, випарюється і піддається надмірному нагріванню до пари при 510 "С (950 "РЕ) і 86 атм. (1265 фунт/кв. дюйм абс. (8,7 МПа)). Пічні гази з камери згоряння попередньо нагрівають повітря, що входить в камеру згоряння, а потім проникають в тканинний фільтр для видалення частинок, які відправляють на сміттєве звалище. Газ виходить через димову трубу.

Для генерування електрика використовують багатоступеневу турбіну. З турбіни виходить пара в трьох різних станах для інжекції в реактор для попередньої обробки і теплообміну при дистиляції і випарюванні. Іншу пару конденсують охолоджувальною водою і повертають в систему води живлення котла разом з конденсатом з різних теплообмінників в процесі. Як додаткову воду для заміни потоку, використовуваного в прямій інжекції, використовують воду з свердловини.

Приклад 21 - Одержання корму для тварин з проса

Стапель проса масою 1500 фунтів (680 кг) придбавають на фермі і транспортують в місце переробки. Матеріал подають в пристрій для подрібнення З Пр Ріїпсп Вацди зі швидкістю приблизно від 15 до 20 фунтів на годину (6,8-9,1 кг/год.). Пристрій для подрібнення обладнаний двома 12-дюймовими (30-см) обертовими лезами, двома фіксованими лезами і 0,30-дюймовим (0,8-см) розвантажувальним ситом. Відстань між обертовими і фіксованими лезами встановлюють на 0,10 дюйма (0,25 см). Матеріал для подрібнення, що виходить з пристрою, нагадує конфеті з шириною від 0,1 дюйма (0,25 см) до 0,5 дюйма (1,3 см), довжиною від 0,25 дюйма (0,6 см) до 1 дюйма (2,5 см) і товщиною, еквівалентною товщині вихідного матеріалу.

Зо Схожий на конфеті матеріал подають в різальний пристрій з обертовим ножем Мипзоп, модель 50230. Розвантажувальне сито має отвори 1/8 дюйма (0,32 см). Зазор між обертовими і фіксованими лезами встановлюють приблизно на 0,020 дюйма (0,05 см). Різальний пристрій з обертовим ножем дробить схожі на конфеті фрагменти вістрями леза, розриваючи фрагменти і вивільняючи волокнистий матеріал зі швидкістю приблизно один фунт на годину (454 грами на годину). Середня довжина волокон становить 1,063 мм, і середня ширина волокон становить 0,0245 мм, даючи середнє ГГ /О 43:1.

Ці перероблені зразки ущільнюють з утворенням гранул, придатних для вживання коровами і іншою худобою. Гранули поширюють на фермах і зберігають в силосах для зберігання.

Необхідні кількості гранул на добу згодовують корові.

Приклад 22 - Одержання корму для тварин з проса

Схожий на конфеті матеріал подають в різальний пристрій з обертовим ножем Мипзоп, модель

ЗС30. Розвантажувальне сито має отвори 1/8 дюйма (0,32 см). Зазор між обертовими і фіксованими лезами встановлюють приблизно на 0,020 дюйма (0,05 см). Різальний пристрій з обертовим ножем дробить схожі на конфеті фрагменти вістрями леза, розриваючи фрагменти і вивільняючи волокнистий матеріал зі швидкістю приблизно один фунт на годину (454 грами на годину). Середня довжина волокон становить 1,063 мм, і середня ширина волокон становить 0,0245 мм, даючи середнє ГГ /О 43:1.

Зразки обробляють пучком електронів з використанням прискорювача, що знаходиться в сховищі з незагасаючими хвилями КподоїгопФ ТТ200, що доставляє електрони з енергією 5

МеВ при вихідній потужності 80 кВт. У таблиці 10 описані використані параметри. У таблиці 11 описана номінальна використана доза. (510)

Таблиця 10

Параметри КподоїгопФ ТТ 200 пучок СГ! номінал (максимум): 10 МеВ (10 кеВ - 250 кеВ)

Розсіювання енергії при 10 МеВ Повна ширина на рівні напівмаксимуму (ЕМУНМ) 300 кеВ

Потужність пучка при 10 МеВ Гарантований робочий діапазон від 1 до 80 кВт (Споживанняєенергїї 7777711

ОМ):

При потужності пучка 50 кВт -210 кВт

При потужності пучка 80 кВт -260 кВт

СистемавЕ 11111111 107,5:1 МГЦ

Тпотвоп ТН7ВІ

Скануючий рупор пнн"'нншшшяшШшШшн

Номінальна довжина сканування (виміряна при | 120 см 25-35 см від вікна - 077 - т сканування

Номінальна частота сканування (при 100 Гц ях 5 95 максимальній довжині сканування)

Одноманітність сканування (на протязі 90 Фо 59 номінальної довжини сканування) о

Таблиця 11

Дозування, що доставляються зразкам

Загальне дозування (Мрад)

Ці перероблені зразки ущільнюють з утворенням гранул, придатних для вживання коровами і іншою худобою. Гранули поширюють на фермах і зберігають в силосах для зберігання. Ці гранули згодовують коровам і іншій худобі.

Приклад 23 - Одержання корму для тварин з люцерни

Стапель люцерни масою 1500 фунтів (680 кг) придбавають на фермі і транспортують в місце переробки. Матеріал подають в пристрій для подрібнення З Пр Ріїпсп Вацоді зі швидкістю приблизно від 15 до 20 фунтів на годину (6,8-9,1 кг/год.). Пристрій для подрібнення обладнаний двома 12-дюймовими (30-см) обертовими лезами, двома фіксованими лезами і 0,30-дюймовим (0,8-см) розвантажувальним ситом. Відстань між обертовими і фіксованими лезами встановлюють на 0,10 дюйма (0,25 см). Матеріал для подрібнення, що виходить з пристрою, нагадує конфеті з шириною від 0,1 дюйма (0,25 см) до 0,5 дюйма (1,3 см), довжиною від 0,25 дюйма (0,6 см) до 1 дюйма (2,5 см) і товщиною, еквівалентною товщині вихідного матеріалу.

Схожий на конфеті матеріал подають в різальний пристрій з обертовим ножем Мипзоп, модель 50230. Розвантажувальне сито має отвори 1/8 дюйма (0,32 см). Зазор між обертовими і фіксованими лезами встановлюють приблизно на 0,020 дюйма (0,05 см). Різальний пристрій з обертовим ножем дробить схожі на конфеті фрагменти вістрями леза, розриваючи фрагменти і вивільняючи волокнистий матеріал зі швидкістю приблизно один фунт на годину (454 грами на годину). Середня довжина волокон становить 1,063 мм, і середня ширина волокон становить 0,0245 мм, даючи середнє ГГ /О 43:1.

Приклад 24 - Одержання корму для тварин з люцерни

Стапель люцерни масою 1500 фунтів (680 кг) придбавають на фермі і транспортують в місце переробки. Матеріал подають в пристрій для подрібнення З Пр Ріїпсп Вацой зі швидкістю приблизно від 15 до 20 фунтів на годину (6,8-9,1 кг/год.). Пристрій для подрібнення обладнаний двома 12-дюймовими (30-см) обертовими лезами, двома фіксованими лезами і 0,30-дюймовим (0,8-см) розвантажувальним ситом. Відстань між обертовими і фіксованими лезами встановлюють на 0,10 дюйма (0,25 см). Матеріал для подрібнення, що виходить з пристрою, нагадує конфеті з шириною від 0,1 дюйма (0,25 см) до 0,5 дюйма (1,3 см), довжиною від 0,25 дюйма (0,6 см) до 1 дюйма (2,5 см) і товщиною, еквівалентною товщині вихідного матеріалу.

МеВ при вихідній потужності 80 кВт. У таблиці 10 описані використані параметри. У таблиці 11 описана номінальна використана доза.

Ці перероблені зразки ущільнюють з утворенням гранул, придатних для вживання коровами

Зо і іншою худобою. Гранули поширюють на фермах і зберігають в силосах для зберігання. Ці гранули згодовують коровам і іншій худобі.

Приклад 25 - Одержання корму для тварин з паперу

Стапель паперу масою 1500 фунтів (680 кг) складають до плоского стану і подають в пристрій для подрібнення З Пр Ріїпспй Вацоп зі швидкістю приблизно від 15 до 20 фунтів на годину (6,8-9,1 кг/год.). Пристрій для подрібнення обладнаний двома 12-дюймовими (30-см) обертовими лезами, двома фіксованими лезами і 0,30-дюймовим (0,8-см) розвантажувальним ситом. Відстань між обертовими і фіксованими лезами встановлюють на 0,10 дюйма (0,25 см).

Матеріал для подрібнення, що виходить з пристрою, нагадує конфеті з шириною від 0,1 дюйма (0,25 см) до 0,5 дюйма (1,3 см), довжиною від 0,25 дюйма (0,6 см) до 1 дюйма (2,5 см) і товщиною, еквівалентною товщині вихідного матеріалу. Схожий на конфеті матеріал подають в різальний пристрій з обертовим ножем Мипзоп, модель 5230. Розвантажувальне сито має отвори 1/8 дюйма (0,32 см). Зазор між обертовими і фіксованими лезами встановлюють приблизно на 0,020 дюйма (0,05 см). Різальний пристрій з обертовим ножем дробить схожі на конфеті фрагменти вістрями леза, розриваючи фрагменти і вивільняючи волокнистий матеріал зі швидкістю приблизно один фунт на годину (454 грами на годину). Середня довжина волокон становить 1,063 мм, і середня ширина волокон становить 0,0245 мм, даючи середнє І /О 43:1.

Приклад 26 - Одержання корму для тварин з паперу

Матеріал для подрібнення, що виходить з пристрою, нагадує конфеті з шириною від 0,1 дюйма (0,25 см) до 0,5 дюйма (1,3 см), довжиною від 0,25 дюйма (0,6 см) до 1 дюйма (2,5 см) і товщиною, еквівалентною товщині вихідного матеріалу. Схожий на конфеті матеріал подають в різальний пристрій з обертовим ножем Мипзоп, модель 5230. Розвантажувальне сито має бо отвори 1/8 дюйма (0,32 см). Зазор між обертовими і фіксованими лезами встановлюють приблизно на 0,020 дюйма (0,05 см). Різальний пристрій з обертовим ножем дробить схожі на конфеті фрагменти вістрями леза, розриваючи фрагменти і вивільняючи волокнистий матеріал зі швидкістю приблизно один фунт на годину (454 грами на годину). Середня довжина волокон становить 1,063 мм, і середня ширина волокон становить 0,0245 мм, даючи середнє І /О 43:1.

Приклад 27 - Одержання корму для тварин з трави

Стапель трави масою 1500 фунтів (680 кг) подають в пристрій для подрібнення З Пр Ріїпсп

Вацоді зі швидкістю приблизно від 15 до 20 фунтів на годину (6,8-9,1 кг/год.). Пристрій для подрібнення обладнаний двома 12-дюймовими (30-см) обертовими лезами, двома фіксованими лезами і 0,30-дюймовим (0,8-см) розвантажувальним ситом. Відстань між обертовими і фіксованими лезами встановлюють на 0,10 дюйма (0,25 см). Матеріал для подрібнення, що виходить з пристрою, нагадує конфеті з шириною від 0,1 дюйма (0,25 см) до 0,5 дюйма (1,3 см), довжиною від 0,25 дюйма (0,6 см) до 1 дюйма (2,5 см) і товщиною, еквівалентною товщині вихідного матеріалу. Схожий на конфеті матеріал подають в різальний пристрій з обертовим ножем Мипзоп, модель 53230. Розвантажувальне сито має отвори 1/8 дюйма (0,32 см). Зазор між обертовими і фіксованими лезами встановлюють приблизно на 0,020 дюйма (0,05 см).

Різальний пристрій з обертовим ножем дробить схожі на конфеті фрагменти вістрями леза, розриваючи фрагменти і вивільняючи волокнистий матеріал зі швидкістю приблизно один фунт на годину (454 грами на годину). Середня довжина волокон становить 1,063 мм, і середня ширина волокон становить 0,0245 мм, даючи середнє І /О 431.

Зо Приклад 28 - Одержання корму для тварин з трави

Вацодп зі швидкістю приблизно від 15 до 20 фунтів на годину (6,8-9,1 кг/год.). Пристрій для подрібнення обладнаний двома 12-дюймовими (30-см) обертовими лезами, двома фіксованими лезами і 0,30-дюймовим (0,8-см) розвантажувальним ситом. Відстань між обертовими і фіксованими лезами встановлюють на 0,10 дюйми (0,25 см). Матеріал для подрібнення, що виходить з пристрою, нагадує конфеті з шириною від 0,1 дюйма (0,25 см) до 0,5 дюйма (1,3 см), довжиною від 0,25 дюйма (0,6 см) до 1 дюйма (2,5 см) і товщиною, еквівалентною товщині вихідного матеріалу. Схожий на конфеті матеріал подають в різальний пристрій з обертовим ножем Мипзоп, модель 53230. Розвантажувальне сито має отвори 1/8 дюйма (0,32 см). Зазор між обертовими і фіксованими лезами встановлюють приблизно на 0,020 дюйма (0,05 см).

Різальний пристрій з обертовим ножем дробить схожі на конфеті фрагменти вістрями леза, розриваючи фрагменти і вивільняючи волокнистий матеріал зі швидкістю приблизно один фунт на годину (454 грами на годину). Середня довжина волокон становить 1,063 мм, і середня ширина волокон становить 0,0245 мм, даючи середнє І /О 43:1.

Приклад 29 - Одержання корму для тварин з пшеничної соломи

Стапель пшеничної соломи масою 1500 фунтів (680 кг) подають в пристрій для подрібнення

З пр Ріїпсп Вацоі зі швидкістю приблизно від 15 до 20 фунтів на годину (6,8-9,1 кг/год.). Пристрій для подрібнення обладнаний двома 12-дюймовими (30-см) обертовими лезами, двома фіксованими лезами і 0,30-дюймовим (0,8-см) розвантажувальним ситом. Відстань між обертовими і фіксованими лезами встановлюють на 0,10 дюйма (0,25 см). Матеріал для подрібнення, що виходить з пристрою, нагадує конфеті з шириною від 0,1 дюйма (0,25 см) до 0,5 дюйма (1,3 см), довжиною від 0,25 дюйма (0,6 см) до 1 дюйма (2,5 см) і товщиною, бо еквівалентною товщині вихідного матеріалу. Схожий на конфеті матеріал подають в різальний пристрій з обертовим ножем Мипбоп, модель 5230. Розвантажувальне сито має отвори 1/8 дюйма (0,32 см). Зазор між обертовими і фіксованими лезами встановлюють приблизно на 0,020 дюйма (0,05 см). Різальний пристрій з обертовим ножем дробить схожі на конфеті фрагменти вістрями леза, розриваючи фрагменти і вивільняючи волокнистий матеріал зі швидкістю приблизно один фунт на годину (454 грами на годину). Середня довжина волокон становить 1,063 мм, і середня ширина волокон становить 0,0245 мм, даючи середнє І /О 4371.

Приклад 30 - Одержання корму для тварин з пшеничної соломи

З пр Ріїпсп Вацоі зі швидкістю приблизно від 15 до 20 фунтів на годину (6,8-9,1 кг/год.). Пристрій для подрібнення обладнаний двома 12-дюймовими (30-см) обертовими лезами, двома фіксованими лезами і 0,30-дюймовим (0,8-см) розвантажувальним ситом. Відстань між обертовими і фіксованими лезами встановлюють на 0,10 дюйма (0,25 см). Матеріал для подрібнення, що виходить з пристрою, нагадує конфеті з шириною від 0,1 дюйма (0,25 см) до 0,5 дюйма (1,3 см), довжиною від 0,25 дюйма (0,6 см) до 1 дюйма (2,5 см) і товщиною, еквівалентною товщині вихідного матеріалу. Схожий на конфеті матеріал подають в різальний пристрій з обертовим ножем Мипбоп, модель 5230. Розвантажувальне сито має отвори 1/8 дюйма (0,32 см). Зазор між обертовими і фіксованими лезами встановлюють приблизно на 0,020 дюйма (0,05 см). Різальний пристрій з обертовим ножем дробить схожі на конфеті фрагменти вістрями леза, розриваючи фрагменти і вивільняючи волокнистий матеріал зі швидкістю приблизно один фунт на годину (454 грами на годину). Середня довжина волокон становить 1,063 мм, і середня ширина волокон становить 0,0245 мм, даючи середнє І /О 43:1.

Приклад 31 - Одержання корму для тварин з біомаси

Стапелі проса, люцерни, паперу, трави і пшеничної соломи масою 1500 фунтів (680 кг) по окремості подають в пристрій для подрібнення З Пр Ріїпсп Вацоді зі швидкістю приблизно від 15 до 20 фунтів на годину (6,8-9,1 кг/год.). Пристрій для подрібнення обладнаний двома 12- дюймовими (30-см) обертовими лезами, двома фіксованими лезами і 0,30-дюймовим (0,8-см) розвантажувальним ситом. Відстань між обертовими і фіксованими лезами встановлюють на 0,10 дюйма (0,25 см). Матеріал для подрібнення, що виходить з пристрою, нагадує конфеті з шириною від 0,1 дюйма (0,25 см) до 0,5 дюйма (1,3 см), довжиною від 0,25 дюйма (0,6 см) до 1 дюйма (2,5 см) і товщиною, еквівалентною товщині вихідного матеріалу. Схожий на конфеті матеріал подають в різальний пристрій з обертовим ножем Мипбоп, модель 5С30.

Розвантажувальне сито має отвори 1/8 дюйма (0,32 см). Зазор між обертовими і фіксованими лезами встановлюють приблизно на 0,020 дюйма (0,05 см). Різальний пристрій з обертовим ножем дробить схожі на конфеті фрагменти вістрями леза, розриваючи фрагменти і вивільняючи волокнистий матеріал зі швидкістю приблизно один фунт на годину (454 грами на годину). Середня довжина волокон становить 1,063 мм, і середня ширина волокон становить 0,0245 мм, даючи середнє ГГ /О 43:1.

Приклад 32 - Одержання корму для тварин з біомаси

Стапелі проса, люцерни, паперу, трави і пшеничної соломи масою 1500 фунтів (680 кг) по окремості подають в пристрій для подрібнення З Пр Ріїпсп Вацоді зі швидкістю приблизно від 15 до 20 фунтів на годину (6,8-9,1 кг/год.). Пристрій для подрібнення обладнаний двома 12- дюймовими (30-см) обертовими лезами, двома фіксованими лезами і 0,30-дюймовим (0,8-см) розвантажувальним ситом. Відстань між обертовими і фіксованими лезами встановлюють на 0,10 дюйма (0,25 см). Матеріал для подрібнення, що виходить з пристрою, нагадує конфеті з шириною від 0,1 дюйма (0,25 см) до 0,5 дюйма (1,3 см), довжиною від 0,25 дюйма (0,6 см) до 1 дюйма (2,5 см) і товщиною, еквівалентною товщині вихідного матеріалу. Схожий на конфеті бо матеріал подають в різальний пристрій з обертовим ножем Мипбоп, модель 5С30.

Приклад 33 - Одержання корму для тварин з біомаси

Стапелі проса, люцерни, паперу, трави і пшеничної соломи масою 1500 фунтів (680 кг) змішують і подають в пристрій для подрібнення З Пр Рііпсп Вацодй зі швидкістю приблизно від 15 до 20 фунтів на годину (6,8-9,1 кг/год.). Пристрій для подрібнення обладнаний двома 12- дюймовими (30-см) обертовими лезами, двома фіксованими лезами і 0,30-дюймовим (0,8-см) розвантажувальним ситом. Відстань між обертовими і фіксованими лезами встановлюють на 0,10 дюйма (0,25 см). Матеріал для подрібнення, що виходить з пристрою, нагадує конфеті з шириною від 0,1 дюйма (0,25 см) до 0,5 дюйма (1,3 см), довжиною від 0,25 дюйма (0,6 см) до 1 дюйма (2,5 см) і товщиною, еквівалентною товщині вихідного матеріалу. Схожий на конфеті матеріал подають в різальний пристрій з обертовим ножем Мипбоп, модель 5С30.

Зо Ці перероблені зразки ущільнюють з утворенням гранул, придатних для вживання коровами і іншою худобою. Гранули поширюють на фермах і зберігають в силосах для зберігання. Ці гранули згодовують коровам і іншій худобі.

Приклад 34 - Одержання корму для тварин з біомаси

Стапелі проса, люцерни, паперу, трави і пшеничної соломи масою 1500 фунтів (680 кг) змішують і подають в пристрій для подрібнення З Пр Ріїпсп Вацодйі зі швидкістю приблизно від 15 до 20 фунтів на годину (6,8-9,1 кг/год.). Пристрій для подрібнення обладнаний двома 12- дюймовими (30-см) обертовими лезами, двома фіксованими лезами і 0,30-дюймовим (0,8-см) розвантажувальним ситом. Відстань між обертовими і фіксованими лезами встановлюють на 0,10 дюйма (0,25 см). Матеріал для подрібнення, що виходить з пристрою, нагадує конфеті з шириною від 0,1 дюйма (0,25 см) до 0,5 дюйма (1,3 см), довжиною від 0,25 дюйма (0,6 см) до 1 дюйма (2,5 см) і товщиною, еквівалентною товщині вихідного матеріалу. Схожий на конфеті матеріал подають в різальний пристрій з обертовим ножем Мипбоп, модель 5С30.

Зразки обробляють пучком електронів з використанням прискорювача, що знаходиться в сховищі з незагасаючими хвилями КподоїгопФ Т1200, що доставляє електрони з енергією 5

Приклад 35 - Одержання корму для тварин з біомаси

Стапелі проса, люцерни, паперу, трави і пшеничної соломи масою 1500 фунтів (680 кг) змішують і подають в пристрій для подрібнення З Пр Рііпсп Вацодй зі швидкістю приблизно від 15 до 20 фунтів на годину (6,8-9,1 кг/год.). Пристрій для подрібнення обладнаний двома 12- 60 дюймовими (30-см) обертовими лезами, двома фіксованими лезами і 0,30-дюймовим (0,8-см)

розвантажувальним ситом. Відстань між обертовими і фіксованими лезами встановлюють на 0,10 дюйма (0,25 см). Матеріал для подрібнення, що виходить з пристрою, нагадує конфеті з шириною від 0,1 дюйма (0,25 см) до 0,5 дюйма (1,3 см), довжиною від 0,25 дюйма (0,6 см) до 1 дюйма (2,5 см) і товщиною, еквівалентною товщині вихідного матеріалу. Схожий на конфеті матеріал подають в різальний пристрій з обертовим ножем Мипбоп, модель 5С30.

Розвантажувальне сито має отвори 1/8 дюйма (0,32 см). Зазор між обертовими і фіксованими лезами встановлюють приблизно на 0,020 дюйма (0,05 см). Різальний пристрій з обертовим ножем дробить схожі на конфеті фрагменти вістрями леза, розриваючи фрагменти і вивільняючи волокнистий матеріал зі швидкістю приблизно один фунт на годину (454 грами на годину). Середня довжина волокон становить 1,063 мм, і середня ширина волокон становить 0,0245 мм, даючи середнє 1/0 431.

Перероблені зразки комбінують з сухою бардою (000) з одержанням суміші, придатної для вживання коровами і іншою худобою. Ці суміші поширюють на фермах і зберігають в силосах для зберігання. Ці гранули згодовують коровам і іншій худобі.

Приклад 36 - Одержання корму для тварин з біомаси

Розвантажувальне сито має отвори 1/8 дюйма (0,32 см). Зазор між обертовими і фіксованими лезами встановлюють приблизно на 0,020 дюйми (0,05 см). Різальний пристрій з обертовим ножем дробить схожі на конфеті фрагменти вістрями леза, розриваючи фрагменти і вивільняючи волокнистий матеріал зі швидкістю приблизно один фунт на годину (454 грами на годину). Середня довжина волокон становить 1,063 мм, і середня ширина волокон становить 0,0245 мм, даючи середнє Г/О 43:1.

Перероблені зразки комбінують з сухою бардою (005) з одержанням суміші, придатної для вживання коровами і іншою худобою. Ці суміші поширюють на фермах і зберігають в силосах для зберігання. Ці гранули згодовують коровам і іншій худобі.

Приклад 37 - Автономне сільське господарство

Фермер збирає урожай проса і відправляє його на переробку на оброблювальну установку.

Просо переробляється, як описано в прикладі 21. Перероблений матеріал постачають фермеру у формі гранул, які згодовують коровам, що йому належать, і іншій худобі.

Приклад 38 - Автономне сільське господарство

Просо переробляється, як описано в прикладі 22. Перероблений матеріал постачають фермеру у формі гранул, які згодовують коровам, що йому належать, і іншій худобі.

Приклад 39 - Автономне сільське господарство

Фермер збирає урожай проса і переробляє його з використанням обладнання, розташованого на фермі. Просо переробляється, як описано в прикладі 21. Перероблений матеріал постачають фермеру у формі гранул, які згодовують коровам, що йому належать, і

БО іншій худобі.

Приклад 40 - Автономне сільське господарство

Фермер збирає урожай проса і переробляє його з використанням обладнання, розташованого на фермі. Просо переробляється, як описано в прикладі 22. Перероблений матеріал постачають фермеру у формі гранул, які згодовують коровам, що йому належать, і іншій худобі.

Приклад 41 - Ферментація у обертовій колбі з використанням Ріспіа 5іїрйів

Короткий виклад

Ферментацію у обертовій колбі з використанням різних ферментів і Ріспіа 5іїрйі5 проводили із застосуванням фізичної обробки. бо Протокол

Експерименти проводили згідно з параметрами, наведеними в таблиці 12.

Таблиця 12

Хімічні речовини і матеріали, використані для експерименту в обертовій колбі

Одержання посівного матеріалу

Робочий банк клітин Р. 5ійрйіє МЕКІ У-7124 одержують з регідратованої ліофілізованої культури, одержаної від АКЗ Сийиге СоПесіоп. Кріофлакони, що містять культуру Р. 5Іірій5 в 15

Фо об./0б. гліцерині, зберігають при -75 "С. Частину розмороженого матеріалу банку клітин наносять штрихами на бульйон для дріжджів і плісняви (СУМ) «т 20 г/л агар (рН 5,0) і інкубують при 30 "С протягом 2 діб. Чашки витримують протягом 2 діб при 4 "С перед застосуванням.

У колбу Ерленмейєра об'ємом 250 мл, що містить 100 мл середовища (40 г/л глюкози, 1,7 г/л азотистої основи дріжджів, 2,27 г/л сечовини, 6,56 г/л пептону, 40 г/л ксилози, рН 5,0), інокулюють одну колонію і її інкубують протягом 24 годин при 25 "С і 150 об./хв. Після росту протягом 23 годин відбирають зразки і аналізують їх відносно оптичної густини (600 нм в УФф- спектрофотометрі) і чистоти (барвник Грама). Виходячи з цих результатів, дві посівні колби, кожна з яких має оптичну густину (003) від 4 до 8, об'єднують для інокуляції всіх колб для вирощування.

Ілюстративні експерименти

Експерименти проводять для 1) визначення точної потужності пристрою для обробки ультразвуком і регулювання температури (нижче 60 "С), ії 2) підтвердження концентрації

СейПисіаві 1.5 ЕС і Момогуте 188 з РіІигопіс Е-68 і без нього.

П'ятсот мілілітрів води додають в аналітичну склянку об'ємом 1 л. Рупор пристрою для опромінення Вгапзоп Моде! 450 Бопійег поміщають на 1/2 дюйма (1,25 см) в склянку і встановлюють на максимальну постійну потужність на 60 хвилин. Температуру води вимірюють кожні 10 хвилин протягом 60 хвилин обробки ультразвуком.

Експеримент проводять для визначення того: 1) чи є концентрація СеПисіабі 1.5 ЕС і

Момо7уте 188 (0,5 мл і 0,1 мл на грам біомаси, відповідно) достатньою для експериментів з обертовими колбами, і 2) чи посилює додавання Рішигопіс Е68 гідроліз целюлози. Приготовляють чотири 250-мл колби зі 100 мл стерильного бульйону (1,7 г/л азотистих основ дріжджів, 2,27 г/л сечовини, 6,56 г/л пептону, рН 5,0). Дубльовані колби містять 1 95 мас./об. Рійгопіс Е-68. У колби

Зо додають кристалічну целюлозу ЗоїКкаБіос (б г) і дозволяють просочитися при кімнатній температурі протягом 14 годин. Додають Сеїисіаві 1.5 ЕС і Момо7уте 188 (0,5 млі 01 мл на грам ЗоїКкагіос, відповідно) і кожну колбу інкубують при 50 "С протягом 24 годин при 100 об./хв.

Взяття зразків зі всіх чотирьох колб проводять перед додаванням ферменту і через 24 години після додавання ферменту і їх аналізують відносно концентрації глюкози з використанням аналізатора У5І Віоспет (У5І, Іпіег5сіепсе). Один мілілітр вмісту посівної колби з Ріспіа 5іірйні додають до чотирьох колб і їх інкубують при 25 "С і 125 об./хв. протягом 24 годин. Взяття зразків проводять з кожної колби перед інокуляцією і після інкубації протягом 24 годин і їх аналізують відносно концентрації етанолу з використанням аналізатора У5І Віоспет (У5І, Іптег5сіепсе).

Тестовані колби

Тестовані колби являють собою 2,8-л колби Фернбаха, в яких містилося 900 мл бульйону (1,7 г/л азотистих основ дріжджів, 2,27 г/л сечовини, 6,56 г/л пептону, рН 5,0). Контрольні колби являють собою 250-мл колби, що містять 100 мл бульйону (40 г/л глюкози, 1,7 г/л азотистих основ дріжджів, 2,27 г/л сечовини, 6,56 г/л пептону, 40 г/л ксилози, рН 5,0). Точні характеристики кожної колби визначають в Хуїесо, і вони описані в таблиці 13, нижче.

Зразки не стерилізують перед початком експерименту. Всі зразки додають в колби і їм дозволяють просочуватися протягом 15 годин при кімнатній температурі. Деякі із зразків обробляють ультразвуком протягом однієї години з використанням пристрою для обробки ультразвуком Вгапхоп Моде! 450 Зопійег, обладнаного дезінтегруючим рупором розміром 1/2 дюйма (1,25 см). Спочатку планувалося розділити вміст колб на дві частини, і кожну половину обробляти ультразвуком безперервно при максимальній потужності обладнання аж до 450 ват (допустима потужність залежить від в'язкості зразка) протягом 1 години. Параметр потужності З і коефіцієнт використання імпульсу 90 95 були достатніми для змішування вмісту склянки. При параметрі потужності З показання лічильника складає від 30 до 40. Обчислена потужність становить 40-60 ват.

Початково планувалося перемішувати декілька зразків (див. таблицю 13) протягом різних періодів часу з використанням лабораторного гомогенізатора РОЇМТКОМ РТ 10/35 (або ротора/статора) при 25000 об./хв. протягом різних періодів часу. Зразки 222 і 223 розділяють на дві склянки і обробляють протягом 30 хвилин з використанням великого Кіпетаїйса Роїуїгоп РТ 10/35. Генератор (наконечник) являє собою РТА 20 з діаметром статора 20 мм. Пристрій працює зі швидкістю 11000 об./хв. Робота при вище 11000 об./хв. приводить до розбризкування вмісту склянки, зміщення склянки і надмірного нагрівання обладнання. Після зразків 223 і Ж24

Роїуїгоп РТ 10/35 припинив працювати, передбачувано внаслідок надмірного використання з досить в'язкими зразками. Таким чином, використовують портативний Роїуїоп РТ1200С.

Генератор (наконечник) являє собою РТ-БА 1212 з діаметром статора 12 мм. Пристрій міг працювати при 25000 об./хв. Оператор помітив, що на портативному пристрої при 25000 об./хв. спостерігали схожу міру перемішування в порівнянні з більш великою моделлю при 11000 об./хв. Оператор періодично перемішує зразок для забезпечення рівномірного перемішування.

Зразки з 19 по 22 перемішують за допомогою портативного Роїуїгоп РТ 12000.

Ферментативна попередня обробка включає: 1) ферментний комплекс Еї - АссеїЇІегазет 1000 при густині завантаження 0,25 мл на грам субстрату; і 2) Е2 - СеПисіаві 1.5 БО і Момогуте 188 при концентрації завантаження 0,5 і 0,1 мл на грам субстрату, відповідно. Після фізичної попередньої обробки (див. таблицю 13, нижче) додають відповідний фермент(и) і колби

Зо витримують при 50 "С ії 125 об./хв. протягом 20 годин. Після 20 годин колби охолоджують до кімнатної температури протягом 1 години перед додаванням Р. 5ііріїі5.

Таблиця 13

Узагальнення тестованих обробок

Номер Концентрація Ферментативна

Номер тесту зразка зразка Фізична обробка обробка (50 "С, г/900 мл) 21 год.)

Контроль (250-мл колба), що проводиться в двох Ні екземплярах кожного тижня

Просочення протягом 15 год. при к.т. при к.т. при к.т. при к.т.

Оржів шення во при к.т. при к.т.

Продовження таблиці 13 рен в фіжеееннння! о во при к.т. рен ово фрреенннняво при к.т.

Просочення протягом 15 год. 10 ХР-10е 35 при к.т. обробка ультразвуком Е2 протягом 1 год.

Просочення протягом 15 год. 11 ХрР-ЗОе 35 при к.т. обробка ультразвуком Е2 протягом 1 год.

Просочення протягом 15 год. 12 ХР-БОе 35 при к.т. обробка ультразвуком Е2 протягом 1 год.

Просочення протягом 15 год. 13 ХР-10е 35 при к.т. обробка ультразвуком Е2 протягом 10 хв.

Просочення протягом 15 год. 14 ХрР-ЗОе 35 при к.т. обробка ультразвуком Е2 протягом 10 хв.

Просочення протягом 15 год. 15 ХР-БОе 35 при к.т. обробка ультразвуком Е2 протягом 10 хв.

Просочення протягом 15 год. 16 ХР-10е 35 при к.т. обробка ультразвуком Е2 протягом 30 хв.

Просочення протягом 15 год. 17 ХрР-ЗОе 35 при к.т. обробка ультразвуком Е2 протягом 30 хв.

Просочення протягом 15 год. 18 ХР-БОе 35 при к.т. обробка ультразвуком Е2 протягом 30 хв. при к.т. 10 хв. на роторі/статорі при к.т. 10 хв. на роторі/статорі при к.т. 10 хв. на роторі/статорі при к.т. 30 хв. на роторі/статорі при к.т. 30 хв. на роторі/статорі при к.т. 30 хв. на роторі/статорі

Аналіз

Зразки відбирають з кожної колби після фізичної і/або ферментативної попередньої обробки (безпосередньо перед додаванням Р. в5іїрій5) і аналізують їх відносно концентрації глюкози з використанням аналізатора У5І Віоспет (У5І, Іп(ег5сіепсе). Зразки центрифугують при 14000 об./хв. протягом 20 хвилин і супернатант зберігають при -20 "С. Перед аналізом зразки розбавляють до рівня глюкози 0-25,0 г/л. Стандарт глюкози аналізують приблизно після кожних 30 зразків, щоб пересвідчитися в збереженні цілісності мембрани.

З кожної колби відбирають всього п'ять зразків через 0, 12, 24, 48 і 72 години і аналізують їх відносно концентрації етанолу з використанням аналізатора У5І Віоспет на основі аналізу алкогольдегідрогенази (У5І, Іпіегосіепсе). Зразки центрифугують при 14000 об./хв. протягом 20 хвилин і супернатант зберігають при -20 "С, а перед аналізом розбавляють до концентрації етанолу 0-3 г/л. Стандарт у вигляді етанолу в концентрації 20 г/л аналізують приблизно після кожних 30 зразків для того, щоб пересвідчитися в тому, що цілісність мембрани зберігалася протягом аналізу.

Зразок посівної колби аналізують для визначення вихідної концентрації клітин в тестованих колбах. Крім того, з кожної колби після інкубації протягом 72 годин відбирають по одному зразку і аналізують їх відносно концентрації клітин. Придатним чином розбавлені зразки змішують з 0,05 96 трипановим синім і наносять в гемоцитометр Меицирацег. Клітини підраховують при збільшенні 40Х.

Результати

Експерименти

Результати експерименту з пристроєм для обробки ультразвуком представлені в таблиці 14.

Не було проблем з надмірним нагріванням води.

Таблиця 14

Експеримент з пристроєм для обробки ультразвуком

Температура СС) ов ни и пох С: ПО

Результати експерименту по підтвердженню концентрації СейПисіаві 1.5 ЕС і Момо7уте 188 з

Рішгопіс Е-68 і без нього представлені в таблицях 15 і 16. У кожну колбу додають целюлозу в концентрації 60 г/л (ЗоїЇКанРіос). Після інкубації протягом 24 годин одержують від 33,7 до 35,7 г/л глюкози (від 30,3 до 32,1 г/л розщепленої целюлози).

Після інкубації протягом 24 годин з Р. 5іїрйі5 в колбах залишалося 23,2-25,7 г/л глюкози. Це вказує на те, що не вся глюкоза була використана при інкубації протягом 24 годин.

Не було даних про токсичність Ріигопіс Е-68 відносно Р. 5іїрій5. Однак не було збільшення кількості глюкози після обробки ферментом протягом 24 годин при додаванні Ріигопіс Е-68.

Таблиця 15

Результати для глюкози

Концентрація глюкози (г/л)

Колба Перед обробкою Після обробки ферментом Після Р. зіїріі5 ферментом 50 "С, 24 години, 100 об./хв. | протягом 24 год.

Яка містить Рішгопіс В

Таблиця 16

Результати для етанолу

Концентрація етанолу (г/л) у визначені моменти часу (год.)

Колба - -8-- я

О (інокуляція, після обробки ферментом) | Р. 5ііріїї5 протягом 24 год.

Яка містить Рішгопіс А

Якамістить РішопісВ. | -////777777777101700077711111111111111111111111117361

У ході першого тижня тестування посівна колба має оптичну густину (600 нм) 9,74 і концентрацію клітин 4,21х108 клітин/мл. Дев'ять мл матеріалу посівної колби додають в кожну з тестованих колб і 1 мл додають в контрольні колби (1 95 об./06.). Таким чином, вихідна концентрація клітин в кожній колбі становить 4,21х105/мл.

У ході другого тижня тестування посівна колба має оптичну густину (600 нм) 3,02 і концентрацію клітин 2,85х109 клітин/мл. Для того, щоб врахувати відмінності в кількостях клітин і 00, 12 мл матеріалу посівної колби додають в кожну з тестованих колб і 1,5 мл додають в контрольні колби (1,5 95 об./06.). Таким чином, вихідна концентрація клітин в кожній колбі становить 3,80х106/мл.

Концентрація етанолу в колбах представлена в таблиці 17. Найбільш високу концентрацію етанолу спостерігають в колбі Ж (Зразок ХР, просочення протягом ночі, обробка Е2 при 50 "С протягом 21 години). Одержана протягом 48 годин концентрація з вихідних 35 грамів становить 19,5 г/л (17,55 г/на колбу). Вихід етанолу (грами етанолу/грами субстрату) в колбі Жб становить 0,50.

Таблиця 17

Концентрація етанолу о Номераража Го я 21111111 0247 | 016 |о0лої солі |006 77771775... | 0312 | 031 |1030| 1130 | 18.80 7777776 | 0399 | 2 щ073 | 755 | 195507 | 19.00 7771777... .| 0419 | 038 | 473 | 16807 | 15.40 7777778 ..юЮюЮюЮ.| 0370 | 046 | 056| 986 | 15.50 77778... | ол83 | 047 | 053| 5 ющ 1200 | 140 7.771077 | 0216 | 035 2 щ | блі| 13.80. | 1560 77713... 086 | щ099 2 4 ющ |842| 1050 25 ДЩ ЮюКХ | 1420 7717717... 0989 | ющ045 | 173| 1060 | 12.00 777723. | 096 | ющ 057 щ |677| ло | л2ло «Зразки були проаналізовані двічі з тим же результатом.

Колби з концентрацією етанолу більше 15 г/л виділені напівжирним шрифтом.

Результати аналізу глюкози представлені в таблиці 18. Після обробки ферментом протягом 21 годин найбільш висока концентрація глюкози становить 19,6 г/л (17,6 грам/на колбу) в колбі б (зразок ХР, просочення протягом ночі, обробка Е2 при 50 "С протягом 21 години). Ця колба також являє собою колбу з найбільш високою концентрацією етанолу (див. таблицю 17). Через 72 години в колбах залишалася дуже невелика кількість глюкози. Не було виявлено глюкози в колбах 1 і 2.

Таблиця 18

Концентрація глюкози

Концентрація глюкози (г/л) у визначені моменти часу (год.) 00111111 0001 а111111711111111111111110011111111111171711111111100071 нннижини,ининншсснишшшншишиши у ти 81111111111Г11111111111111154777777771117111171 17717171 006 71 81111118 17111111111009 8 111111111111111111111158777777777777171171177717171717171711006 1 в 11111111111111111111155.77771717171717171717171177171717171717100621щ

Результати прямого підрахунку клітин представлені в таблиці 19. Концентрація життєздатних клітин була вищою, ніж в контрольних колбах. Найбільш низькі кількості клітин спостерігають в колбах 1-4.

Таблиця 19

Кількість клітин 2 411111111111100611111111 61111110 вт н"'нИИХХТШШВІІХШВВВВЛІИІЙНВВВВСТЬСЬСКСЬСЯХХИИИИИИИИИИИИИВВВВВВНЯ н"нііЬикушннннших нини

Продовженя таблиці 19

Приклад 42 - Одержання продуктів біоконверсії з біомаси

Стапель біомаси масою 1500 фунтів (680 кг) подають в пристрій для подрібнення З Пр Ріїпсп

Вацодп зі швидкістю приблизно від 15 до 20 фунтів на годину (6,8-9,1 кг/год.). Пристрій для подрібнення обладнаний двома 12-дюймовими (30-см) обертовими лезами, двома фіксованими лезами і 0,30-дюймовим (0,8-см) розвантажувальним ситом. Відстань між обертовими і фіксованими лезами встановлюють на 0,10 дюйма (0,25 см). Матеріал для подрібнення, що виходить з пристрою, нагадує конфеті з шириною від 0,1 дюйма (0,25 см) до 0,5 дюйма (1,3 см), довжиною від 0,25 дюйма (0,6 см) до 1 дюйма (2,5 см) і товщиною, еквівалентною товщині вихідного матеріалу. Схожий на конфеті матеріал подають в різальний пристрій з обертовим ножем Мипзоп, модель 5230. Розвантажувальне сито має отвори 1/8 дюйма (0,32 см). Зазор між обертовими і фіксованими лезами встановлюють приблизно на 0,020 дюйма (0,05 см).

Матеріали обробляють пучком електронів з використанням прискорювача, що знаходиться в сховищі з незагасаючими хвилями КподоїгопФ ТТ200, що доставляє електрони з енергією 5

Перероблені матеріали розподіляють в настільні стерилізовані ферментери Мем/ Вгип5улісК зсіепіййс у формі рідкого середовища, яке виготовляють для підтримання росту, розмноження і або активності мікроорганізму, вибраного внаслідок його здатності продукувати необхідний продукт біоконверсії. Різні концентрації перероблених матеріалів додають в комбінації з різними кількостями інших допоміжних матеріалів, які звичайно є необхідними для росту, розмноження іабо активності вибраних мікроорганізмів. Також в середовище додають джерело азоту.

Концентрацію або кількість перероблених матеріалів і кожного з допоміжних матеріалів (включаючи джерело азоту) записують на лабораторному ноутбуку або на комп'ютерному жорсткому диску.

Зо Стартову культуру вибраного мікроорганізму додають в кожний з різних культуральних розчинів в ферментерах. Кожний з інокульованих культуральних розчинів інкубують при температурі від приблизно 15 "С до приблизно 40 "С протягом від 4 до 48 годин в аеробних або анаеробних умовах. Після культивування мікроорганізми і супернатанти клітин збирають і необов'язково розділяють з використанням центрифугування. Потім зразки або заморожують

З5 для зберігання, або оцінюють для визначення рівня біоконверсії продукту в клітинах або супернатанті. Результати записують, і експерименти повторюють до одержання максимального виходу продукту біоконверсії. Культуральний розчин і умови, використані для одержання цього максимального виходу, масштабують для застосування в великомасштабній ферментації.

Приклад 43 - Великомасштабне одержання продуктів біоконверсії з біомаси

Стапель біомаси масою 1500 фунтів (680 кг) змішують і подають в пристрій для подрібнення

З пр Ріїпсп Вацоі зі швидкістю приблизно від 15 до 20 фунтів на годину (6,8-9,1 кг/год.). Пристрій для подрібнення обладнаний двома 12-дюймовими (30-см) обертовими лезами, двома фіксованими лезами і 0,30-дюймовим (0,8-см) розвантажувальним ситом. Відстань між обертовими і фіксованими лезами встановлюють на 0,10 дюйма (0,25 см). Матеріал для подрібнення, що виходить з пристрою, нагадує конфеті з шириною від 0,1 дюйма (0,25 см) до 0,5 дюйма (1,3 см), довжиною від 0,25 дюйма (0,6 см) до 1 дюйма (2,5 см) і товщиною, еквівалентною товщині вихідного матеріалу. Схожий на конфеті матеріал подається в різальний пристрій з обертовим ножем Мипбоп, модель 5230. Розвантажувальне сито має отвори 1/8 дюйма (0,32 см). Зазор між обертовими і фіксованими лезами встановлюють приблизно на 0,020 дюйма (0,05 см). Різальний пристрій з обертовим ножем дробить схожі на конфеті фрагменти вістрями леза, розриваючи фрагменти і вивільняючи волокнистий матеріал зі швидкістю приблизно один фунт на годину (454 грами на годину). Середня довжина волокон становить 1,063 мм, і середня ширина волокон становить 0,0245 мм, даючи середнє І /О 43:1.

Перероблені матеріали використовують для одержання культурального розчину, визначеного в прикладі 42. Вибраний мікроорганізм і культуральний розчин комбінують в ферментері з фіксованим об'ємом з підживленням великого об'єму і підтримують з використанням умов і протягом періоду часу, визначених в прикладі 42. Концентрований культуральний розчин, що містить перероблені матеріали, додають при необхідності в ферментер. Крім того, продукт біоконверсії і мікроорганізми видаляють з ферментера і переробляють для зберігання або застосування.

Приклад 44 - Великомасштабне одержання продуктів біоконверсії з біомаси з використанням відходів тваринництва як джерела азоту

Продукти біоконверсії одержують, як описано в прикладі 43, з використанням відходів тваринництва як джерела азоту. Перед застосуванням відходи тваринництва стерилізують з використанням стерилізації фільтрацією або парою і високим тиском. Перед додаванням в культуральний розчин стерилізовані відходи тваринництва сушать.

Приклад 45 - Великомасштабне одержання Ризагішт мепепайшт (АТСС 20334) з біомаси

Еизагічт мепепаїшт культивують з використанням способу, описаного в прикладі 43. Зібрані

Е. мепепайшт комбінують з регідратованим яєчним білком, цибулинами, текстурованим пшеничним білком (пшеничний білок, пшеничний крохмаль) і маслом каноли і переробляють для застосування як їжі для людини.

ІНШІ ВАРІАНТИ ЗДІЙСНЕННЯ

Зо Описаний ряд варіантів здійснення винаходу. Проте, зрозуміло, що можна проводити різні модифікації без відхилення від суті і обсягу винаходу.

У деяких варіантах здійснення відносно низькі дози радіаційного випромінювання, необов'язково в комбінації зі звуковою енергією, наприклад з ультразвуковою енергією, застосовують для поперечного зшивання, щеплення або іншого збільшення молекулярної маси природного або синтетичного вуглеводовмісного матеріалу, такого як будь-який з матеріалів в будь-якій формі (наприклад, волокнистій формі), описаних в даному документі, наприклад роздроблених або нероздроблених целюлозних або лігноцелюлозних матеріалів, таких як целюлоза. Поперечне зшивання, щеплення або інше збільшення молекулярної маси природного або синтетичного вуглеводовмісного матеріалу можна проводити контрольованим або попередньо визначеним чином шляхом вибору типу або типів використовуваного радіаційного випромінювання (наприклад, е-пучок і ультрафіолетове випромінювання або е- пучок і гамма-випромінювання) і/або дози або кількостей доз застосовуваного радіаційного випромінювання.

Наприклад, волокнистий матеріал, який включає перший целюлозний і/або лігноцелюлозний матеріал, що має першу молекулярну масу, можна опромінювати так, щоб одержати другий целюлозний і/або лігноцелюлозний матеріал, що має другу молекулярну масу, яка перевищує першу молекулярну масу. Наприклад, якщо як джерело випромінювання використовують гамма- випромінювання, можна використовувати дозу від приблизно 0,2 Мрад до приблизно 10 Мрад, наприклад від приблизно 0,5 Мрад до приблизно 7,5 Мрад або від приблизно 2,0 Мрад до приблизно 5,0 Мрад. Якщо використовують опромінення е-пучком, можна використовувати меншу дозу (відносно гамма-випромінювання), таку як доза від приблизно 0,1 Мрад до приблизно 5 Мрад, наприклад від приблизно 0,2 Мрад до приблизно З Мрад або від приблизно 0,25 Мрад до приблизно 2,5 Мрад.

До волокнистих матеріалів, ущільнених волокнистих матеріалів або до будь-яких інших матеріалів і композитів, описаних в даному документі, можна додавати одну з представлених нижче добавок. Можна додавати добавки, наприклад, у формі твердої речовини, рідини або газу. Добавки включають наповнювачі, такі як карбонат кальцію, діоксид кремнію і тальк; неорганічне інгібітори горіння, такі як тригідрат оксиду алюмінію або гідроксид магнію; органічні інгібітори горіння, такі як хлоровані і бромовані органічні сполуки. Інші добавки включають лігнін, 60 віддушки, засоби, поліпшуючі сумісність, технологічні добавки, антиоксиданти, замутнювачі,

термостабілізатори, барвники, піноутворювальні речовини, полімери, наприклад деградовані полімери, фотостабілізатори, біоциди і антистатичні засоби, наприклад стеарати або етоксиловані аміни жирних кислот. Придатні антистатичні сполуки включають провідні вуглисті речовини, вуглецеве волокно, металеві наповнювачі, катіонні сполуки, наприклад четвертинні сполуки амонію, наприклад хлорид М-(З-хлор-2-гідроксипропіл)/утриметиламонію, алканоламіди і аміни. Ілюстративні деградовані полімери включають полігідроксикислоти, наприклад полілактиди, полігліколіди і співполімери молочної кислоти і гліколевої кислоти, полі(гідроксимасляну кислоту), полі(гідроксивалеріанову кислоту), співполімер лактиду і е- капролактону, співполімер гліколіду і е-капролактону, полікарбонати, полі(амінокислоти), полі(гідроксіалканоат)и, поліангідриди, складні поліортоефіри і суміші цих полімерів.

Коли описані добавки включені, вони можуть бути присутніми в кількостях, обчислених з розрахунку на суху масу, що складають від менше 1 95 аж до 80 95 з розрахунку на загальну масу волокнистого матеріалу. Більш конкретно, кількості знаходяться в діапазоні від приблизно 0,5 мас. 95 до приблизно 50 мас. 95, наприклад 5, 10, 20, 30 95 або більше, наприклад 40 95.

Будь-які добавки, описані в даному документі, можуть бути інкапсульованими, наприклад висушеними розпилювальним сушінням, або мікроінкапсульованими, наприклад, для захисту добавок від нагрівання або вологості в процесі зберігання.

Волокнисті матеріали, ущільнені волокнисті матеріали, смоли або добавки можна забарвлювати. Наприклад, волокнистий матеріал можна забарвлювати до комбінування зі смолою і змішування з одержанням композитів. У деяких варіантах здійснення це забарвлення може бути корисне при маскуванні або приховуванні волокнистого матеріалу, особливо великих агломератів волокнистого матеріалу, в підданих формуванню або екструзії частинах, коли це бажано. Такі великі агломерати, коли вони присутні у відносно високих концентраціях, можуть виглядати як крупинки на поверхнях, підданих формуванню або екструзії частин.

Наприклад, бажаний волокнистий матеріал можна забарвлювати з використанням кислотного барвника, прямого барвника або реактивного барвника. Такі барвники доступні від

Зресіга Юуе5, Кеагту, МОУ або Кеузіопе Апійпе Согрогайоп, Спісадо, ІС. Конкретні приклади барвників включають ЗХРЕСТЕА"М ЦОЯНТ МЕП ОМУ/ 20, БРЕСТВАСІЮТМ МЕП ОМУ 401. СОМ 200,

ЗРЕСТВАМУ! "М ВОБАМІМЕ 8, 5РЕСТВАММУІ!"М МЕОТЕАЇ РБЕО В, 5РЕСТЕАМІМЕ"М

Зо ВЕМ2ОРЕВРИОВІМЕ, 5РЕСТАВАСІАЛО"М ВІАСК ОВ, 5РЕСТАВАМІМЕ"М ТОРБОЦОЇ5Е О і

ЗРЕСТААМІМЕ"М СЕЕМ І МІ. 200 95, кожний з яких доступний від Зресіга Юуєв.

У деяких варіантах здійснення з барвниками змішують концентрати барвників в смолах, що містять пігменти. Коли такі суміші потім змішують з бажаною кількістю волокнистого матеріалу, волокнистий матеріал може забарвлюватися іп 5йи в процесі перемішування. Концентрати барвників доступні від Сіагіапі.

Може бути переважним додавання у волокнистий матеріал, ущільнений волокнистий матеріал або композити ароматизатора або віддушки.

Пересувна переробка біомаси

Описані стаціонарні установки для переробки біомаси. Однак, залежно від джерела сировини біомаси і продуктів, продукованих з неї, може бути переважною переробка біомаси в пересувних установках, які можуть бути розташовані поблизу джерела сировини і/або поблизу ринків збуту продуктів, одержуваних з сировини. Як приклад, в деяких варіантах здійснення, як сировину біомаси використовують різні трави, такі як просо. Транспортування великих об'ємів проса з областей, де воно росте, на перероблювальні установки на відстані сотень або навіть тисяч миль може бути як енергетично марнотратним, так економічно дорогим (наприклад, вартість транспортування сировини на поїзді оцінюється від 53,00 до 56,00 за тонну на 500 миль). Більше того, деякі з продуктів переробки сировини проса можуть бути придатні для ринків в областях, де вирощують сировину біомаси (наприклад, корм для жуйних тварин). Так само, транспортування корму для жуйних тварин на сотні або навіть тисячі миль на ринок не може бути економічно доцільним.

Таким чином, в деяких варіантах здійснення системи для переробки, описані в даному документі, здійснені як пересувні переналагоджувані установки по переробці. Один з варіантів здійснення такої пересувної установки показаний на Фіг. 41. Установка по переробці 8000 включає п'ять транспортних вантажних автомобілів 8002, 8004, 8006, 8008 і 8010 (хоч на Фіг. 41 показано п'ять вантажних автомобілів, як правило, можна використовувати будь-яку кількість вантажних автомобілів). Вантажний автомобіль 8002 включає джерело води і системи переробки і системи електричного живлення для інших вантажних автомобілів. Кожний з вантажних автомобілів 8004, 8006, 8008 і 8010 адаптований для паралельної переробки сировини біомаси. 60 Вантажний автомобіль 8002 включає вхідний отвір 8012 для джерела води для одержання води з постійного джерела (такого як водопровідна мережа) або ємності (наприклад, ємності на іншому вантажному автомобілі, або ємності або іншого резервуара, розташованого в області переробки). Технологічна вода циркулює в кожний з вантажних автомобілів 8004, 8006, 8008 і 8010 через водопровідні труби 8020 для водопостачання. Кожний з вантажних автомобілів 8004, 8006, 8008 і 8010 включає частину водопровідної труби 8020. Коли вантажівки розташовуються поруч одна з одною, організовуючи пересувну установку для переробки, частини водопровідної труби 8020 сполучаються, утворюючи безперервний водопровід для транспортування води.

Кожний з вантажних автомобілів 8004, 8006, 8008 і 8010 включає вхідний отвір для води 8022 для постачання технологічною водою, і вихідний отвір для води 8024 для видалення технологічної води. Вихідні отвори для води 8024 в кожній з вантажівок 8004, 8006, 8008 і 8010 ведуть у фрагментований безперервний водопровід 8026 для скидання води, який аналогічним чином сполучений в безперервний водопровід, коли вантажні автомобілі розташовуються поряд. Відпрацьована технологічна вода циркулює в пристрій для переробки води 8028 у вантажному автомобілі 8002, який обробляє воду для видалення шкідливих матеріалів відходів, а потім здійснює рециркуляцію обробленої води через водопровідну трубу 8030 зворотно в подавальну водопровідну трубу 8020. Скидні матеріали, видалені з використаної технологічної води, можуть бути викинені за межами даної території або вони можуть зберігатися (наприклад, в іншому вантажному автомобілі, не показано) і транспортуватися в складську споруду.

Вантажний автомобіль 8002 також включає станцію постачання електрикою 8016, яка забезпечує електричне живлення кожного з вантажних автомобілів 8004, 8006, 8008 ї 8010.

Станція електричного живлення 8016 може бути сполучена з зовнішнім джерелом живлення через з'єднання 8014. Альтернативно або додатково, станція електричного живлення може бути адаптована для генерування енергії (наприклад, шляхом спалення джерела палива).

Електрична енергія подається в кожний з вантажних автомобілів 8004, 8006, 8008 і 8010 через електричний живильний кабель 8040. Кожний з вантажних автомобілів 8004, 8006, 8008 і 8010 включає термінал електричного живлення 8018, з яким сполучені пристрої на вантажному автомобілі, що вимагають електричного живлення.

Кожний з вантажних автомобілів 8004, 8006, 8008 і 8010 включає вхідний отвір 8042 для сировини і вихідний отвір 8044 для відходів. Сировина біомаси надходить в кожний з вантажних автомобілів 8004, 8006, 8008 і 8010 через вхідний отвір 8042, де вона переробляється згідно зі способами, описаними в даному документі. Після переробки матеріал відходів видаляється через вихідний отвір 8044. Альтернативно, в деяких варіантах здійснення, кожний з вантажних автомобілів 8004, 8006, 8008 і 8010 може бути сполучений із загальним вхідним отвором для сировини (наприклад, розташованим у вантажному автомобілі 8002), і кожний вантажний автомобіль може скидати матеріал відходів через загальний вихідний отвір (наприклад, також розташований у вантажному автомобілі 8002).

Кожний з вантажних автомобілів 8004, 8006, 8008 і 8010 може включати різні типи перероблювальних модулів; наприклад, на конфігурації, представленій на Фіг. 41, кожний з вантажних автомобілів 8004, 8006, 8008 і 8010 включає прискорювач іонів 8032 (наприклад, горизонтальний тандемний зігнений прискорювач на базі пелетрона), станцію нагрівання/піролізу 8034, модуль для вологої хімічної переробки 8036 і модуль для біологічної переробки 8038. Як правило, кожний з вантажних автомобілів 8004, 8006, 8008 і 8010 може включати будь-яку з систем переробки, описаних в даному документі. У певних варіантах здійснення кожний з вантажних автомобілів 8004, 8006, 8008 і 8010 включає однакові системи переробки. Однак в деяких варіантах здійснення один або декілька вантажних автомобілів можуть мати різні системи переробки.

Крім того, деякі або всі вантажні автомобілі можуть мати певні вмонтовані системи переробки, які не використовуються, залежно природи вихідного матеріалу. Як правило, компонування різних вмонтованих систем переробки на кожному з вантажних автомобілів 8004, 8006, 8008 і 8010 є переналагоджуваним згідно з типом перероблюваного матеріалу.

Установка для переробки 8000 є ілюстративною установкою для паралельної переробки; кожний з вантажних автомобілів 8004, 8006, 8008 і 8010 переробляє сировину біомаси паралельно. У певних варіантах здійснення пересувні установки по переробці здійснені як установки по послідовній переробці. Один з варіантів здійснення послідовної пересувної установки по переробці 8500 представлений на фіг. 42. Установка по переробці 8500 включає три залізничних вагони 8502, 8504 і 8506 (як правило, можна використовувати будь-яку кількість залізничних вагонів), кожний з яких адаптований для проведення однієї або декількох стадій переробки у всьому процесі переробки біомаси. Залізничний вагон 8502 включає вхідний отвір для сировини для подачі сировини зі сховища (наприклад, будівлі сховища або іншого бо залізничного вагона). Сировина транспортується з одного перероблювального модуля на інший,

серед трьох залізничних вагонів через безперервну конвеєрну систему. Залізничний вагон 8502 також включає станцію електричного живлення 8514 для постачання електричним живленням кожного із залізничних вагонів 8502, 8504 і 8506.

Залізничний вагон 8502 включає пристрій для грубої механічної переробки 8516 і пристрій для тонкої механічної переробки 8518 для конвертування вихідної сировини в тонкоподрібнений волокнистий матеріал. Третій пристрій для механічної переробки 8520 розкатує волокнистий матеріал в плоский безперервний пласт. Потім пласт волокнистого матеріалу транспортується в прискорювач іонів 8522 на залізничному вагоні 8504, в якому волокнистий матеріал піддається дії пучка іонів. Після обробки пучком іонів волокнистий матеріал транспортується в низькоенергетичний прискорювач електронів 8524.

Потім волокнистий матеріал транспортується в модуль хімічної переробки 8526 в залізничному вагоні 8506 для однієї або декількох стадій хімічної переробки. Залізничний вагон 8506 включає вхідний отвір для технологічної води 8532, в який подається технологічна вода із зовнішнього резервуара (наприклад, ємності або іншого залізничного вагона).

Після хімічної обробки в перероблювальному модулі 8526, матеріал транспортується в модуль для біологічної переробки 8528 для запуску ферментації вивільнених з матеріалу цукрів. Після завершення біологічної переробки матеріал транспортується в сепаратор 8530, який відводить корисні продукти в трубопровід 8510 і скидні матеріали в трубопровід 8512.

Трубопровід 8510 може бути сполучений з модулем зберігання (наприклад, автомобілем- цистерною або із зовнішньою ємністю для зберігання). Аналогічно продукти відходів можуть транспортуватися через трубопровід 8512 в модуль зберігання, такий як автомобіль-цистерна ілабо, у зовнішню споруду для зберігання. Сепаратор 8530 також здійснює рециркуляцію чистої технологічної води для подальшої доставки в модуль хімічної переробки 8536 і/або модуль біологічної переробки 8528.

Як розглянуто вище, установка для переробки 8500 є прикладом послідовної конфігурації пересувної установки для переробки; кожний із залізничних вагонів 8502, 8504 і 8506 включає відмінний набір систем переробки; і технологічний потік сировини з кожного вагона сполучений з наступним вагоном послідовно для завершення послідовності переробки.

Як правило, для переробки сировини біомаси можна використовувати множину різних

Зо конфігурацій переробки. Установки для переробки, як на основі вантажних автомобілів, так і на основі поїздів, можуть бути адаптовані як для послідовної, так і для паралельної роботи. Як правило, компонування різних модулів переробки є переналагоджуваним, і для конкретної сировини можуть використовуватися не всі модулі переробки. Коли конкретний модуль переробки не використовується для конкретної сировини, модуль переробки може бути відведений від технологічного потоку. Альтернативно модуль переробки може залишатися в загальному технологічному потоці, однак він може бути вимкнений, так що сировина проходить через вимкнений модуль швидко, без здійснення модифікації.

Пересувні установки для переробки можуть включати один або декілька електронних пристроїв контролю, які автоматизують деякі або всі аспекти процесу переробки біомаси і/або порядок настроювання пересувної установки. Наприклад, електронний пристрій контролю може бути адаптований для одержання вхідної інформації про матеріал сировини, яка підлягає переробці, і може генерувати різну вихідну інформацію, включаючи пропоновану конфігурацію пересувної установки для переробки, і/або величини для одного або декількох параметрів переробки, включених в процес переробки біомаси, які будуть реалізовані.

Хоч вище описане транспортування на вантажному автомобілі, частина установки для переробки або вся установка для переробки може бути транспортована будь-яким іншим способом, наприклад залізницею або на морському судні, наприклад кораблі, баржі, човні, доку або плаваючій платформі. Також транспортування можна проводити з використанням більше ніж одного виду транспорту, наприклад, з використанням контейнера, як на кораблі, так і на тракторі з причепом або поїзді.

У деяких варіантах здійснення способи, описані в даному документі, можна здійснювати з використанням, наприклад, вугілля (наприклад, деревного вугілля).

Таким чином, інші варіанти здійснення знаходяться в об'ємі представленої нижче формули винаходу.

Claims

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

1. Спосіб підготовки кормового матеріалу, що складається з: зміни молекулярної структури полісахаридів біомаси, яка містить полісахариди у формі целюлози, геміцелюлози або крохмалю, шляхом опромінення біомаси випромінюванням з дозою щонайменше 5,0 Мрад, використовуючи пучок електронів потужністю щонайменше 5 кВт, для отримання кормового матеріалу, що має середньочисельну молекулярну масу від приблизно 3000 Дальтон до приблизно 50000 Дальтон, при цьому кормовий матеріал має доступність поживних речовин, що перевищує доступність поживних речовин біомаси, де зазначений спосіб не включає використання мікроорганізмів.

2. Спосіб за п. 1, де кормовий матеріал є кормовим матеріалом, придатним для споживання твариною.

3. Спосіб за п. 1, де кормовий матеріал є кормовим матеріалом для застосування в сільському господарстві.

4. Спосіб за п. 1, де кормовий матеріал додатково містить фермент.

5. Спосіб за п. 1, де пучок електронів має потужність щонайменше 10 кВт.

6. Спосіб за п. 1, де пучок електронів має потужність щонайменше 20 кВт.

7. Спосіб за п. 1, де пучок електронів має потужність щонайменше 50 кВт.

8. Спосіб за п. 1, де пучок електронів має потужність щонайменше 100 кВт.

9. Спосіб за п. 1, в якому біомасу піддають опроміненню пучком електронів при потужності дози більше 1 Мрад/с.

10. Спосіб за п. 9, в якому потужність дози становить від приблизно 1 Мрад/с до приблизно 10 Мраді/с.

11. Спосіб за п. 1, в якому на біомасу впливають опроміненням, використовуючи більше ніж один пристрій для опромінення пучком електронів.

12. Спосіб за п. 11, який додатково містить проходження біомаси крізь і між пристроями для опромінення пучком електронів.

13. Спосіб за п. 1, в якому біомаса містить лігноцелюлозний матеріал.

14. Спосіб за п. 13, в якому лігноцелюлозний матеріал вибирають з групи, яка складається з трав, рисового лушпиння, макухи, джуту, прядива, льону, бамбуку, сизалю, абаки, соломи, серцевин кукурудзяних качанів, кукурудзяної соломи, люцерни, сіна, кокосових волокон, бавовни, морської трави, водоростей і їх сумішей.

15. Спосіб за п. 14, де вказаний матеріал містить серцевини кукурудзяних початків і/або кукурудзяну солому.

16. Спосіб за п. 1, де кормовий матеріал містить лігнін. 100 шЮМАЄА дет Ж і ре -її4 риаште я 22 вихо гоксннносос І ОБРОБКА З й» ПРОЦЕС і ПЕРСВОНКА МАТЕТАЛУ | Й | І ПРОДЖКТНІ ПРОДУКТИ спізпрРОЛУЮТИА СТВПВРОДУКТИ чЧг. 1

ОА дже СР онве ші ЗлоКОН десваення | ті що й ко НИ Щ оо ще Хюннстнй ЧАТЕАЛ і 214 з ко й | й нолокнМетия Ш МаїТНАЙ фіг, СЯ ще ее. : й о | -2 Б, І ее важ 5 » соя на ех сх є Кт, сс У Пе ох І ще п пес А пен Ме нм я с (й й ай В Кох МеВ с еаяи рию о у пан и МЕМ ОК рр Я я я в т ка м й . ка дж Пюре їй се о ; о й и п Ки й ЛВ и ЕК и й слави ОК ж ч дини ве У ннннну є й ; ух пд ее сах й кущ я. иа блююний ран й Ме й ще ФО са Я НИ що З - ГО: сн ШЕ А ши, чу кий ше до К ТИ ши УА в 5 щі ій їй І . З Кк. й Яд в хай 5 Сини х Й що ОВК, ул Кк зок. 1 у ї й ій М т МК Ту СО їй МИ й 7 я; я |. | / кі ие зІНАтрии ом, НЕ ШИ СИ Що 7 Й т Я св же Й У вх ЩЕ ; КЗ Є 3 з » К: 5 ху ми кока ; й . ї ! Се. ;. плине? ке: ЗИ Я лук 7 на я І | | ск Ді тя т: Б их Я и гЯ: у й З Б ль Зк Я ях, З яри ие ТЯ, Я 540 У ша я г ж що ден я р в , ". М її пл. я КН М 1 ее га 7 Кит : і й шк ; М Я: я ЩЕ ГА. З Зх «їх тяж г г, Я: с не Я у др а Ах, ес тк дз Й Її и я Гук жи, ук и Же ий та» Щ ов ко й Кк Її МНК яд жу Ходив : Й й и сив тав в аж Зб ух п зу ї М усееру МИСКИ кі аа шля нта ; коор МЕЛЕНІ ее ТА етх й Жассж ПРИ. й око с Гай В й ек й: Й ши й р р й х рай зда 0250 а Ух ж че: Же ДЖЕК «7 йакууму Фіг, З що я о сеї Шо я ДРУГ ЕСИТИ «й Ї ї ПЕВНА НТ шннй, ДЖЕРКДО.

ПІВОНЕ зх ДРУГНН 225 ге ВОаНОКОоВ нні ВОпОКВМСТНИ Я ноалОокинетий жк ВОоЛОКНИСТІЙ й ро мАТЕНАХ МАТВІЧАЙ.

ОО МАЗЕВАЛ ОО Фіг 4 ТОМА ТЕМАЯЛ З УВИЛЬНЧЕННЯ СО МАТЕЯНАЛЯ ОО НИЗКОЮ З аа Ам нини ОБЕМНОКУ ї ОО БУСТМННОЮ ГУСТННЮ І зва уУЮЧА І ТЕЧОВННА «Віг. 5

Оу, кн | А. шоу х щи г І ту - 4 з сх ти Шо Ши З - ї с. й у і ! сеї Ж ж і ве й й ча й й ик и Шен НН Ко т и, В и жк : Кі з Я й ла ІН у Ж я кі 75 Сбор кА Я й ок ВЖК кі ий 00 аку ВоВ 147 бух х й і -УЦ Ше: с з ех з» І з. Я жея Це і. режи з 813--7 Же КЕ п ва

СО. ред : КЕ; -х іш ре ЦК / сь 350-1И Ме А щ у "Ук яти Ши нь 380 У рю у аа ван ше й и я и о / у й и - щ щу ! ! в кт, " в й г «х Іс ще ПВХ ; з ас є 7 Я Би Бо :з шо Е Го вав 7 ода се що і аа те ро Мах Лиш За рих Я ща зах Шзмв я» йо т, і Що з7а ши ї

Фіг. о

СЕ Пс жа що й є х ». Кк КЕ У а. с з б У о ут ший су ; х в Ах тк з те Ж Б і скажи чаш матку С и х, хо їх ділити в и ; і За ! ж, о ; Е, і Ще св» й ліз ж у СН ; ЧК; і ЧЕ: З рів Я ; а : а шо и ее У с г и м ВЕК З хе. не і дю р чу ес ак 4 ха сх Є

Фіг. 7А Фіг. 7 і і - з с їкч ч Ше ех у с ня чу Я я м ії / ж й ч й з бе не шко св у рам Женя й ЧигоЄ Фіг. 7 НЯ і МАТВІЇВ |. ФО мапнАЛОЇ | мРООРгАНІЗМОМ ЯКО кв по ПРСЛНАННЯ ЗОВНІ ОоКНСЛЮВАЛЬНИХ інн УумОонаАМ ту т Те с св те То. Ба со

Фіг.

ие КЕ ха ви Й о сен п ОБО й | п, - Ії І ек кл ож ий ко мк, Ше ОД ше ше ща Фк У ши Мой КМ, щу ж м Ши НО в дово ск лиж Ух о я ХУ й ху чи в; ШИ ї о но А зе вія нити с ще ме п вв о В. Ух й ШИН . Ан ї їб йе КО що К 0 їіщ- ця й й рн . бю, ше ще в жи и «и са а не а. ти ОК о. о. ОБ во щі ж КК але кн Кв зн ОМ ВЕ КА ний В ей Ж и р сн ї ко З й Ох ах й Кай р Е о о. п п З ож и Х зр «Ж Зк ге - Є КЗ зп кю 50 ШЕ й М ех о. | й ОКО с ШК ай в В соя КВК А АК 5 ; й Й КК, о й ЩО а Шо ф РН ан 5 де. кб Ши. кос а ШЕ й о йон ; я нет З КІ ай со ЗО й як Я ОВ я М маш й А о ри рн:

І Ж. я .- ОК В дк НЯ рукам я Шия Бут и Ва І Ех си вай Е Кк : а БУ ву - | й в С У З ск вай с в й в ою ск С й. се ЖК Мо: де Я ОК : МА сво кВ Ї ща о п, я ях ех ще г: їк С. КО мк; БЕ Ї я КО . мине зим те ке 5 і: с ЕК ій ак и й я Ше я чо ьо о. дя се. ТО зопо ще зозо ря й ще З зо. рану ИЙ ; А дллле Башдінин ой х і У 0 дебобовчкома) Ірвлуюаї див З Суквянровина І жехмнчна обробка чінововтування Жві зе жири ото 3045 й ; ЗО і: Ї уМесйтаакова м й х : фо пригутуватно і охімічнай експе Ех її і пеки з. ши ТЕН ЗОООх, ! ї шшшН Ах ; з ЗО | Перемістнхи песучи ! х перееаний до лжереля | З Шок пок ВхЕ во нучкаМ ; ; - зі спектр Яг Її З ! ! | ! ге : ! Опровікатя Е: ; Зав м- | і ; нення ник річних і О5Щ4 нення КО ве і 0 я-ЗОВО х у йо ЖКАКЕ о Ша і т ве ткож жк ТАК я Механічне Об ї ха М й ан Й везвікення в ше кт - ой З055 т тесрда возовнна Кереміститв нд онаєтулнх і о стане б Фіг й : з ай но лк щ " Ї й то; й о З Є й 2 о скаувння НОТУ ч "У ПОПЕРЕДНЮ КОВА. І; Кр Я о ЮЕУКА ТИМ а Мо ВИПРОМІНЮВАННЯМ ие це бдть комАСЯ ВЮ ТАННЯ 0 ау ж ВЮМАСА НЕЛЮЧАЄ Є я ТАДНКАЛН: - її ди а ЧА т1оя А у ХОЛ ЖУВАНЬНЯ й вІДННА у шк уно? 14 З ! і ян | тов ях я, ! ах дн ЙО зів ; м Ж -й Ї ; ї р пов Х ше ше о 1 ІЗ не У Я Що Кк х Иптм І хо х кни нс в 3198 маше я пи пи : В пива І им чи нн нн ; : х ці аа ї г Ї і. дк чт :

но. лав я о ше ши ЧИ Шк | і. НЕ пив) | й Гоіннеря тн-ВО ! а В реко СЯ хх 383 | | о Пн 3184 ! пл моє Бо / «ах Ж Во - зі78 х я й х ія ух й Ж шу чн / ши сш ШІ НИ

5. Я

5. «ий ко) во | і А, Соч ов 72 342 Фі ІВ ит но ' і ! ' Е й а х вища НН й Е ІЗ дехто ок екикн й ; : чих 143 Кк Я ОХОЛОДЖУЛАНЬНЯ ! ОЗ Е Ка: ВІВННА р и лави 1 ! т щей я /й р роя ай і ше че ях Я з і і Й і КЕ Її х я с . Я ще КН : . і : я Ж Й; й мед ' Ї виш : Й ТО х З с . І і ри пінні я ! 1150-77 33550 т 16 ; сон чої і ! ще ваше з і - м ; ї і ! ї Як ж МАК м кю фею є г.

Є жу пюж г є, КСКАЙСАА ЛА АЛССКАЙСАВ САЛО МА КАК ТА КАСА МІВ ВАЗ АН ФКСАА ВККСУ ЖЕ РОТА МОСЧК ФАСФА ОМ ЖОТООФООАФСНМ ВЕ.

ФАК Ме век чнг ПЕ песен й Ма Вих аю і

Ша нн | ж" 44723 з ВОНО КО ІЗ «у і МОМ : З МУНИЧАЛУ по? "кокер Дннніднннірнннтннна нон ек і : що З и миши пн а ли ї 125 ! ще й | | ! Є У ї чу з Ше я І; а їі зі | й ях ! ; во ож: я пеміноютн І я ЦЗ Е ти 46 ти Ї НАДУЮЛЖЕННЯ ' зок ЕД Най ГЯ 1» Й ж Є рчйннях й 4 Е Е ж: ї й Кя фо В дань міфемтом ей іх ЕВ ик ОБ Ше о о 0 ВОожжнистго ; Кишені Я я я, МАТВМАЧХ і Уж : МК Мен ! яки нні їх х хо її І | ; тен СС КТ ; Н пенею нюх І ох ій у. : в ер пише З і 14431 7 днях фено нене ей о ха і ' ! г х й Я з їх ї й є Що й ПЗ и м І і ! х ої УЖ я М: ви АНІ з ї з Б Бех ; й ; плит Н І З Я Кк : і

В і : й М п . 11153133 04497 ! ан пу и пам а п и и п Пи ТЕН

Фі 1 ій 1334 дит таВе за т -Би -214 чи. ту -1236 74 ке НИ зво роне 150 і 4218 Менні шен ше о 45; к Ж т й чи 128 |, х 1216 1 1216 їв 1253. Дон «я ШИЯ -1228 1220-73 | п ши ши і Г й ни НИ. ее пишна п ння : ; 1284-7 їзая вад 15е т25о

Фіг. 13 нн ДЖЕРЕДО ЖИВЛЕННЯ ! ! ! У й «у В ч і с й 85 що - | | | ож 8 де тоско що р-н . ПЕРЕТНОРЮВАЗ . | - ! мкл і 79 7О і ! Я ее Пи: се яеДНУВАЛЬННИ 1-3 Ах й УПОР - ! Ь ! т. р: зим панк Я - »-заО-О онов ічащи З ЗО

Фі. 13

Г Ви, щи ши в БЮ д педЕехомих т 50 я т бе 00 пвРЕВоБкА З й СУХА СИРОВИНА ; -й АЛЕ АА АВР оч ; ПИ й еко І . дуги г «ОТ ЕОБЕКЦІ ТК воза я Вей ТДТУ вологовмасту ення ВОДА иа 7 о вівовнн | реє ри вою зоенитеоеееаегегегеної НАГРІВАННЯ ГАЗО нд ПОЛІ) вяд БІВО щ516О го : у й ;

С. шк я НН ни АННИ -к вода шнненннннсобв 00 ГАСІННЯ ї ше ГТОДАНННА 1 нн | | |ОПЕРВВОБКА ет ВОво й РОЗДІЛЕННЯ ГАЗ ПАРНА ЇЇ у 8130 й пра С ш- В 0 суспвимя | | ше МИ ши НА ВОЛНЕННЯ. ше ши ще ТальУВАННЯЇ феєю БІ вБенТЯМНИч | Що - 6150 - ; Бо я ий же Б щі і ше т ОВО лит БЮ . у вію ГлероУВАННЯ ЇЇ ООГМЕХАНЧНЕЇ с Ну НК | оБЕРІГАННЯ о отівоздіяЕНИХ О РЕчОВиНе. ІЙ | Я : понесе ооснволнноннию; . тя юр ванн екв МОМНДЕНСАНІЯФ 0ООООЧИЩЕНІ оООчщЕННЯ ОО ВДЯНЯО С. з в ' -К ВК во. "во ШІ ЩЕ ! их Б ен щи Ї,ннннннюнье шшннниннннншу шо МОЧИННИКН ЩІ в 1. 518о

Фіг. 14 во воо 7 І ЩО; 5500 ГБ Й к к и обу 01 8530 52 (бе уджлдакі Я Га В мо з. во

Фіг. 15 во 7 є тт ВУБО Ши тА ОН дн -- вуУво -- хЗ о. в740 п й ра с 8770 ТО щк - - і бУга їх 6780

Фіг. 16

1 ї й; зд вай й лен и у, ) ГАЗО НАДХОДНТВ | | 1715 ВИЙ п п Шо ССС І чн ч І і718 ей 1713 1714 АК Й енннй есессий газ, щОоВихОДеть

Фіг. 17

М ннчнх Б рр 00000 ТАВЩОНАДХОДИТЬ "ДТовен- 182177 у /- 1823 ик ан У ОС І клини) | виш газ ще ВНхОДИТЬ Фіг ів й Гевеи ГАЗ ЕЕ НАДХОННТЬ шк г і «-ї, 7 Й чі ня г Ї сен 1 ВА сиза Й - 137 я ПЕ т ше ЩІ шщ ши ля рн п и ас 1435 каз ВиХОДиТ: Фіг, 19

144 м М НМА ку, Ї 148 й х, 140 и -яаї 145 ший

«Не. о Дн, о ра ях у янв ФНе і ї ше пня ОТО сссоко : й я А МЕХАНІЧНА | 5Ого шт і ПЕРЕВОБКА віБо і вн сн ї ше ГЕНА СУХКІ У вода СуРОВННА ня Біт водо ЗАХНШАЮЧАТ | ЕЗМИВУВАННЯ | », їй ВЕНА і " сюссоеююєфвЕ СУРЕНИНИ Ще ЛОБАНКА песо ВВ оеоогооогоесооососсооососї взяв 0000 я ЕКСТВАКЦІЯ їОПОМКО 0 р ВоднАсУСОВНЯЯ Я не ан ер ВІДКОЛИ СИРОВИНИ Основи їі ! ОО АГЕНТИ 5180 пт віз СКИСЛЮВАЄІ 00ополюдня ОБО Шона ЛЬНЕМЕНТИ дві ОБООБКА СУСПЕНЯИ ноя ! ропоооввнь і Н сиРОВННИ | : Щ | 5110. ТЕРьИЧНа 516о і 7 з ; СИХЕЄНЯ Ах ! - Го СУПИННЯ, | зоссово Фооске нин. ЛИ ет 9 ООАНСТНЖЯНЯ. РО роко Бегограь зей ОКИСЛЕННЯ СУСНЕНЯЇ У Же БЕСТРАВЦІЯ. бююоезі НБЕХКИНКЕ І житя | СНвОоВННИ | РОЗЛІЛЕННЯ що шини | - ОВО Ї крою МЕХАНІЧНЕ РОЛІВННЯ | ВА : міоФАЗА Ще дя у В ви тесля ги 5120 ПОДАЛЬША |; ЯКЕ

Фіг. 22 сен й ШУ Я КРОКВ голе Претеннннняу Метт рт, шо меня м нн пр НА и не ЗЖОБЛЮННЯ фею ВОЛОКОН ОК і а ЕНККВВ ВК ше.

АН зем меескнн ; КТ у Її ватняння ММ М: ї ЗУБ КА І За ї ; ї ЩЕ: : пах і и нн Ши У ШИ сени ШИ НИ її ІЯДАНЕ і: фннююк ноя скл ок ск кю Е НЕОН і афовому Дрова ЗНОВ КОВКА і во МнЕОБОНЗЕКОВЕ і у ; і; вит кння Не дюдатюов НЕ: ОБОРОТ ! 22000 фкннкнккфй ТВО ІНК ссосс ХО УНИЛЬНЕННЯ ЗЕМ Не Її тю ЗКЕНТЕКОНЯ ДЕПВНЕННМ сБеме ВОДЖЕРИО 3 |: З В Х Е Годошоких З | рр п й В Г еокчеННЯ. фея Й МвОВО ЯчКН ЧК ях , 3 лалалалллкиЙ В. сою ПЕНОКННСТ Я Е ; З й МАТЕР Я , ши Щи Го Ї пкхониовані й Ї Ї деоетюкЬ АКТ З ши ше мини ши Ї авазееминио рення і ; ! ПОВЕ 100 нні ВМВАТАННХ НЕОБОН'ЯЗКОВЕ ГЯ й і Я ОБОРОТНІ Що Я В ОНЕНЖАВНО Б дюююдв ФЕРМЕНТ ННЯ дежннкічнянксе ОО БІДРБНО ТАНСПОРЕУМАННЯК.

Монннннні АБО ЗЕЕРК АННИ : ! " не я Я ГФКУМКНУСВАНІ ПУКРИ ТЕ СОМ росі еЕКНТАНЯ І Й стеки й Я ; І КОН. пиши сш 5 5 о ДГ пРОлУєт й (АПРЕЛЯ. і САНОЛІ і зі «Фіг. 33 дв нт 64 вентиляційний Й ї ВІВ БВАТУНММОКРУ фею З ва сек ! (5 ден і МК 485 що х ав АХ ато і і 5 г і і де ! Ї ач | 467 о) ХХ | пбся-496 ! кА | ГпАРАЗВОЙЛКВА ще ії ММ ява хх тАва (дн ПО --479 Ат

Фів. 24

25 до кс Е-й м Х й о мя у од окре Я сити Кк : хх щх кари Кк сни Ка у» вив КК с КИ СУ СХ и Ру Я з5ой пед шо ре ших і хх яр нтя М МОЖ ее Би кн КУ ри их КЗ ота пок І шк ншнннаннн еВ синя ях а 7 ХА сей а сах Як ї : Кан пий ВЗ Ми п ше з ві сли питне ; г Ки ик ни ях оБа4В 250 Ки ц Кор ие ВВ З а их Ви ери КО рий ЕРИ КА Декрет КЗ КК зр кожи Ко ЯК кое Б и вит ВЗ ! их СВ ка я КУ х. лики нику З Ку ре нний хх ОЛИВИ зкзк Сини Пр жа я І звЗБ Ся З І: щу у; 8-3 м Ку Ду У : 5 п кох ривки й КІ х х и де ся КЗ

К5. йо ния ле КИ у щи ють СЕ ху шо це Синя Тих А ко хе З пори йо г ях Ки Певон й є у НЯ и Ку ки дор прє юня А 5 й 5 у у ха ев по ни я Ки и еко пк ж тя

Ба. тут

Фиг. 28 ЗИ озна ІА М НК М В сок квкух с що ОО М КУ ОО М МК Я ОХ МеВ ОКУ ПО КК АК ОК КК я х ПО КО КК ОО Ок о и Моя АК КОХ ОО КО Ох ОО С ОК А В ОО УМХ ОО УК ОМ ЕК ОХ ОО ОО з ОК Кя А Я А ОО ОК Я КОКО ОО я МО Ко ОК КК В Ки Ме ОО В о о ОВ ПЕ КО ХО В ЕК М КО ОЗ о КК КОХ М КК КК Кк УК В КО М В ОО и в В В Я ЕК КК ОК М о КАК ОХ ОО МКК ВАК, ПАК К КО В ОО ОН хх ОО ОК ОО ОО ОО КМ КК КИ ЗОВ С ОО ак КВ ОККО а и ККУ ОК ОМ ОХ ОХ СО КАК КАНОНИ ОО ОК БЕ ОО ОО ОВ о У МКК ОК ПКМУ ОО ОТ ПЕК М НК о МОХ УМО ОО ВХ ОО М с г З по Х ОА ОК ОО Є ОН КО оо нн о ВК я ОВ МОВА ОВ КО МО ЗО КВ ОК ОО ВВ ОО ОК МО я ОО УК СО В ОК ВО ОК В ОК ОО на о и МЕНЕ ВЕ ОО Я КК КК КО ККУ КО я ВОК оо ОК Ве КИ Я сх ЕК КВ ОО АН В КОКО ОХ УМО ОКУ КАК КК КК ОО ОО ОК В МК КК ОО КОХ ОК КК пе 5 В я МО В УМО ВХ ХОМ МКК МУ Ух ОО ОО с 5 ВО ОО ПК К Я ВІВ КВК АСК ОК. кН ОО А о ВОМ ОККО КОКО КК ОО В КО их ЕК в ОО о 5 с ОК КК КО КО КК ОК ЕК ОКО КК ПО я МО ОКО ОМ я ОМ ЕК ОО п ПО с ОКО КО В ОКХ ОО В КВ КК КК Я АН ОКХ КК КК М Я КО з КК ОО ОКХ В ОД В ИН КМ ОО КУ пен КО С о ох ПЕ ОО ВАК КК КО п Он В ОО В В М ВО ОХ ПО ОО о НК КК ОК в ОК В ПРИН ОК ОКУ ХК ОКХ ХМ ККХ ОКО ХК ОО Я ОМ ВК КК ОВ з ОА ВХ ОК КОМА ПО ОКО М М о. ОО ТОК Ве ко КВ ОО КАК КА ОО є ПК КАК ОО МО А МОХ ОО я КК УК КО Хе о ЗА ОК и СОМ АК ОКО ОО М ОКУ МК Е ЕК о я КАК с ОКА МОМ ЗО и о Ов ОКХ о І В НИ Ве АХ ОХ ОО ОК 0 ПО ОН ОХ МОХ ОО КУ ОО Ко ОО М М ВХ СО В М КОХ ОКО ОВ В ЕК ШК ОХ ВОМ По ЗО ОККО АК КА КК ОК ПОМ Оя ПКО ОО Я М КОКО ОН ОК и ОККО о М о ОО В У ОК КО ОККО ОБО ОК КК КК ТОК и Ко ОО ОХ КАК КК ОМ ОН ОО МОХ див Я ММ жу сх за,

Фіг. 36 соток одкюввх ОК ком кров ОО Ва 5 ОХ МОХ хо КО о я а що що ОК КОКО ХХ СХ Ж З ХОДУ ЕХ я ЕК й ОК вве ОКА о. п . : с т МО КК ЗК В ЕОМ 0: о а и я а о я с З КО ОВ ОХ КК КК Кан 5 0. с о. п. є с с о КО БЖ ЗОН У ОК Ов ОО Сом Де 55 о п. 5 їй ЗОН ПОЗ КЕ ККЗ МКМ КИ УКХ МКК о СОЯ КОЖ и ж КК ОН КОКО ОК НК ек КК ех п п С ше а КЖК Я М ОХ А ИН КУ Ох КО А В ОО СНО М в ох ОВ с т 1. п ОКХ З КОКО Зх Кн КО Кох М ПО КМ я о 0. с с о а о Пе У КОКО ПО КО п о - - у КО в СЯ ВК Ох З до У У Я ОК с о. о с с ОК ТК сах ТКУ ОХ ОО о о. . о - с Я ВХ ОК КТК ТО о З з с с С.г п а 5 . в. ОКУ ОКУ ПОВ ОХ КАК о с о. п. о. КИ Я БИК Оу ПАК СХ ОК ЕКО Ул ММК ОК Б ОВ о 5 ПК ОК ОК КК 5 о с о КОКО ЗК ре КМ ЗК АВ Де о КК КО в ОК ЕВ ок ОКО У о. с Я Ох ху Ок АХ с сив ОМ 5 . Я ЗКУ ОК Б ОО пе я п З. г НН. я КК ПК По УК М Ж п. ша. п. З с» . . о. г Ох ОО ОО - КК ЗУ ОКУ ДОК МОЯ в . о. о СІК Ка ЗО ОМС КА КАК В СКУ й о о. п с З ОХ с й 5 ОО о НН КО Ох Сум Кс ВС КК ООН ЕКО м Он СОМ п о о. що З В ОКИС ОХ МКК о ЕК МО о. кг п. КТК а Х ОО ОКХ и ХК с я ОК ЗК Ох ОО ях 5. ОО З ЗК УК АК КАК ВВ М я ня ОКУ о о. о ек ЗХ ОКО ОКХ о с о ОК КМ шХ МУ С КОХ ОК АКА КК ОК ко . о МКК ОХ с ЗО: Мая СУ 5, 5. о МОДИ А Я НИ ЕМ Ка В ОО ПК ВВИЯ що о о 5 ОМ и я п Мо КК КВК НАХ Ки и КУ КАК УК 6 іх о. і ся 55 А КМ ОКХ КО пн ОВ о о. ОМ КО АК КК ОО, ЯК ОКХ

5. У КВУ КК МОЯ ДК КАК я а о З о 5 а Ех о ее по ОЦ о с хх ОККО МОВ М ЗВ М о х. по ОО ОВ пре ие о сн КК а М УК КУ ОК КОХ МК ОД МОХ ще КА АИ ЗМК МЕККА В ЗО УЖ КК Ук У еВ о ех о. о. ОО ЗАХО ОХ ЗУ х МК ОО АСК КНУ Ко я и СУ ККУ ном МУ ОХ шо що о о о я КО Кок В Б КЕ ОО КК ОК пон ОО, ТАКО КК Ко ще ОЖККХ СУК УКН ща ЕКОН ж ОО У о . : с її с я о ОК У ОА ще п ЛКК КУ 5 МУ КЛ Еш ех х ХВ ен, С ОК КК ку СК 5 зе я СУА. с с 5 Ж Ух КОВИХ Ко по ку ОК п ХО ЗО они У ОО сх Ко : о о : шо . ко а А Ак шви є с ОО У ек КК УКХ СК ОХ Кс ЕК . о. о о г КК ие Кк о що А З у о о. о .

о. 0. с я щ» ОО ОО Я ТК с о о МУКуи В У с . о . . Он МО Ки: Ки ок КМ ККУ ЗА МВ 0 - ДК о с Сх п: шо с 1 с о я ОКУ ОК ОКО КЕ ОК В і й с ОХ ОО ЗВ У ЗВО МОЯ що ПО с я Я екендннсненнння : ОО ОК ОО З - - Ма в ст - МИОКОИКТИВИ би. ЯН і нквек зве КЕ В ВК м КВ КЕ и о ОМ о ІВ ех І о щ- КК ПеКХО Х з» КЕ Во у ей Я КОЖ УК ОВ се КО ВО М ОВ у в о свя ОО с Ох и п щих . ПИШИ КМ ОХ МКУ МОХ СО ЗО щтх Та КОМ Ех ка ях Ох . . . ПЕТ КККМИ я в ОККО КОХ Ох ша шо о с о с с КАХ М я ОКА ПАК км Б с ОХ С СОБОЮ ОО З ВХ Ен е ТК МК о МОУ що і. сх о Я КВ М КОМА МОУ ОК ДИ с о с ОО КК са п о. ше КОМ ОСС НИ ОВК В ПО У вв в ОХ ОКХ УК КО КОХ ПК КК ОХ ЕК КО Пд : с ОКО У ДУХ СВО МОСК с У С ОК КВ ЕЯ о о 0 она о 0 ОВ С с ПОВ Ж З щі з Ко КО ОХ ХХ У АВ ОВК КО КОКО зх Хв КК о ОКО я У ех м ее 5 сх у ЕК ІА ОХ ща КО св ня С СК КО У ОКО СЕУ що У УДК ск БЕЗ М ОУН хо К о ОК ОК АХ КК ОК АСх У ОО» КВ УЖ КК КОКО ОК ВВ Сх де ОО Х МОХ ХВ КУ Ж не МК ХК СУ ЗХ ак де УП МАО ОК КК У КО АКА ОКХ Ох о. с о Ох о Ех а ОО МОВ ОКУ 5 А уки оо ОО ПО ОН г с 0. ЗКУ ОО ОК Пе ОН що о о. ж я КО ОО МО М Х ОК ОК КА КИ КК З ОВ ХРО КУМ У Ух ЗМК Я с Я С шо ох Ох ХВ Ох ОО в. : с 5 5 5. пе Кох ЗХ о ДОВ х Ух УКХ КО 5 о. о. о о. о о. 3. іх З ЕКО МО В ЗМК У ЕК КО КО пХ АХ КО ОКО ОКА Я і о. ХХ ОК ПОТОМ ОК КИ ОВ ОХ КОХ о У Ве Я Ви Ох МВА ОО ж ОО, КК ОО ОХ о 2 ОО ОВ У ОО ХУ аю КО ЛИЖ ОКО В ОУН ПК УК ях о ОКОМ Я ж ОК ОХ с о 0. оо о ОО о ке сах ОО я ОО ОХ КК ОО КУ с с А Ко СК МАО ВО ОО КК М КЯ с о МАЯ ОКХ ОО ЗКУ ОКХ СК ХО МОВ ТУ СЕ ще З, о. о. . о. о ща с Ох ОК КК КО В КОХ Ах ОО УК с с а о СОУ у . с ОО О. ПО ЗА 5 КК 0 ЕЕ Ж ОХ ОКО ОМ ох у ТММ ОО ЕК ОКХ ОК МК КИ еВ ОХ БО АК Я КО КК ХК ЗК ОКХ ше М о 0. о . Ес ОХ КОХ КК ОКО КВ КАК С ОК е о ВК ЗК ке ОТ КВ КВ КК ЕЕ ПК же КВК по Ох с - о с З п с ОО ОО КВ КАМИ КК КН ВЕ З АК ПОВ МАЯ КК КК ПОН ЕЕ, Ох ОКХ КК с ках 0 У є о х и . Я Ох В в А ОА КА КВ З ОО А КВ КК ОА 3 4 я с а а У СЕС Ов НК ОХ ЗО МКМ ОКХ ОК КАК КО КУА МО я ОХ КК СОН МУ х п. с 5 п. с 0 ня ОО Кох КО УК А ЗМОВ і о. і Ох Зх пе п я С с п с а ОТ а З КО Ма ОО В МОМОМО СО КХ КК УК УК о УК ОХ По (|і п. о ХККХ и СК о БОБ Зх о. МОН в о КИ о КОЖ с ПО о п. ОХ КО МКК ОБОХ ОО КК ДОК МИША МО пе с с а оо В ОКО ЗК Я . Кия ПИ по ОО ОО я ОКХ КИКЕ А ОО 0. ох Ко ПК ЗБК ОО КУ фе ОК КУ . с с КАК с о о У А ВО ОО в ВУ ЗО. . и 5 с КО Я шо Кос х а с. В, ОХ ОК Я с с їх о ом с о. . с 5 ОК у. СО ЕК КН ОКУ з В ОК ДОС СИ о я ОК В ОО ще КВ ОК Ох ОК а о З о ЕМ КО с с п ОО с УК МКМ ЕКО с о о с КО Ново п ЯКУ Янко шк пон ен ам як ов ММ КК ВК ХК - я уж Ук НГ де

ОККО й ще ОВК ОКО С КО ОК су во о кеквезнвознвввв вовк Ох . У 0. о о. КО ОК 5 В в Оу о с с пиСОМОК ОК КЕ ОККО КО ОО ща о. и 5 ОО ШИН КК ЖК УМ УМО Я о УКХ МЛК с о. 5. о я ОО ох ОО о ОК ж ОК ОК МО КА ОО КО по Ох Ох Я "ОЗ 5 ОО ГК ОА ОО ОК ЩО КОКО ОК КК о С ОО КК КК С ОКУ у с МОЖ о ОО ЕХ ОК во мо с КМ о ак ОО с ОО В ОО ОК КК КО ОО о В ОК А кв ОК ох с ОО ОВ СВ КК СКК ПО В КО КВ КОКО ОК ОК КК ЗК СК вЯ ОХ ОК ОО,

5. ОО Я В КК и ОО ОО ТО КК Кок ПАК КК КК ОО ох ПО ее хх о Ех С. ОО ох Са Ж 5 3 КОМ КУ ОК ВК ОО ОКО ОВ КК ОО КОХ с с ОБ пут м А ПО ох З ОК ОККО ОК З АКА КК В МО ВВ КМ ОКО ОКО ХХ МОУ КО СХ МО ОО ши ие ОКО ОКО ПК У ЗО п Є ОО НК ро о МО п с Х г КОКО ПОМ ОК КО ОВ Кран СКК Я о ОКХ ОХ п ОО ОХ М п ОКО ОХ КО ОО о ОО, и вх у 3 Ох КОКО о ОК ПОХЖИУКОХ ОО ОО ПО МА СО З ОК М КО МО ДА ОК Ох ХО у КК ОО В ХА с о с с. й ав о. КЕКСИ ОО ї СО М З ОО ОХ ОК МУ Я Моя о с п. с о. ОХ 5 ма ОО ОК КК ОО о М Е КК с. с о ее о о З ОА КВК МАК У МОУ З ЗО У МО ОК КО ФАО КУ ОК с ВУХ ОО о ен в шах ОО ОО ОБО а пев ОВ ее о. у х

З . В 3 що ОК ОО ВО я о З о МОУ ХО В ЗО ТОК ещ їх КОХ КК З КІ

Б. . Ох с о ОВ ОО С ХО КО ОХ Ох КО ОЦ КОКО Я с. о пн 5 КО ооо КВ по ех ОХ ОКА КК о ОО о ОО КО У; А А ВО со о я 3. В ТКОАКЛ Ко ОМ о В ОККО о ОН ох з КОХ с 5 М о КО ЗУ ПО с ше А ОО ЖЕО щ ПАХ АКВА о в СОКОМ ША о ЗК ООН с ОО Ва ОО М о ОКО КО 5-5 ОККО ДУ УМО СОН ОО ОК С ЕКО МОЯ КО СКК КА ОО ПО СООЖКО ще ОО ОБО я КК УК КК ОКО ОО СОКУ ЗО КК КОХ БОЖКО ОА ЗЕ ВО У КК ОК Же МУК ВЕ КК ХУ У ХК ОКО ОО Я о Оу ше Я а ОО ОО ОВ о ОК Ан С ОО п Ох ке Око о М ою М ОХ ш 1 ММ За 7

Фіг. 25 дк 500 рн й у жо у Он ВВЕ вищу й І: БО ках й В ех я В и ща да в: ШЕ ш- 1 ОВ Ши ИН ЯК НЯ ко твтить» Ка я шах ЕК и : ОБ х ях і ; ї х МОЖ У Н Н щ і БУ ВАХ і Н і кад КК Коко З І і ОА. і х | 1 ще і МЖК і Н пек, деккююютєюскя МВ : і і НЕ: оон с Н Н ПОВЕ КА ЩЕ їх Е Мк Аля ж ке КУ | ' шо же му ре нан : В еюї І вано шин КЕ ие 2 Ї охо ше ХХХ дня Ки сЕіїх о ЯМІ й й й в ї ! ! г щ Ї Війну х Ше Ї вов--. ЩО ее : - во ХЕ пн, я ? ; ер: ш шо а ! І щі пт» з а до» Мн коди ле іх ОО У ж Ки й: у, но ГІ КК КО щ» їх Ї

Віг. З зх ек ще ше о Ве ПИШИ З ВУХО ОКУ ОО СУ шо Б. і я її ки ЗЕ еНИ Б МОМ два ДНК З ш- ОХ «ОК ЕЕ Ух Вона с й ЕЕ оо ОБОХ ох КК Ох с 5 СК о ТАЖ ТК о М с З М ву п о. ФМ ОККО УК УА ЗО ех Ка я о, я 5: ВХ: п я ОО ОМ й. хх с ч-- т . о СТ о ОК пе ех с. С о Кк . о

Ко . с ОО МО с МВ 0 й п. Ох 5 о і. о. ї ЕЕ с ОКУ З ВИ с у БУ с 0. ОХ кий ВВ ЕХ Я ж с . КО з З ОК мо с о о ЗК Ви КА Я У З ЗОН ЕК МО ОО о . . її З. : В ХО Та щих У Ов Я ОКО ОКУ ОКХ Я с З ОЗОНУ ЗК а.с с о М о, Ох пок 0 о с о. ВОК Во хх 0. се о. о о . ж ОО ОК є ЗООКОО о о СИ ОК ЕЕ пок ОО с ї САН ПК ОО З о п 0 . с о в ЗОВ Й и УКВ Ох МС НН УКОК г г по НА ке М с

5. НН: 5 що о с . с КВ МОЯ ОВ ОККО КОЖ Я НК а. с ех ОХ ОХ а У Ух о а З ах ХУ щ 5 рос он ККУ З Се Оу Сх СО Ох ЗО шо і. а у п с І УК 6. КК У КО аа с о нн о у КК 5 ОКХ о с пня о я Бе Ох о що те о. м в КО Ж х МЕ ЗО ж ОК ОХ ПКЕЕ соя УК Я ооо оновсв о с КТК Ки млн СЕ ща и п КЕ ВК я Ха о о. Ен пе МЖК, А її їй с в ККУ ВХ п. т ЗАМ АИАВК

Фіг. 33 сехкуевкоя хх ОМ ОО ОО ОМ З ОО В ОО ОО В В ОВ її: й 0 сЄ ! ОО ОКО Оу М ОО ХЕ с МА В ЕК КЕ Й о. У он КО ХО МОХ СЕК ОВ п КО ОА КК з с У у ОО ОКОМХ ща Сну ЗА ОБО с її КОКО ОХ ОКО ОХ ОХ ПК В ЗО с п и В М

У 0. о ОККО ОВО СТ пе КК КОХ Ох КК КОКО ОК ее кв КОХ М ОО я МО Ко ОО ох ОН я У УК о. я ОО Ох 5. КАК ВВ о. МО В п и ОК КО Он ОА КАК ЗК ХО Ох ОК АК КК Мн Бе 5 о. ог п сг . . ОККО ОО а КК В а ЗО КО МЖК ОО ех ОО о ом в о во ен ХО С по

І. п. 5 с ОЗАК у КВ ОХ о. КО Я ОК КВ ОК о. ПУ ОО М ОМ СУЯ ОВ о о - Ох БОХХКВ У КА ев ОКОМ ОО МО ОК КО В я М Я ОО В і. її КК ВО ООН ОО ОХ ОО с ОВ КК ЕД ОК о о ОО ОО с М с о. ОО хе ОМ З МКУ НН ї КО КК ЗЕ а явки В ом Зелме ЩЕ Я пен В оеекекюінк и

Фіг. 33 ЖЖ да т ВВ Б . . СО оо ЩЕ Я ук с В ЗОВ ОО І У Е ВО ВЕК о. КК о КК ПП ПЕ п НИХ ОО КО шо по о о. і Бе Шо с о По Х ОО Й ХК КО ОХ о ам о ОО, ВО ОВ ПВ МО Ко ОККО ОО В МКК КК АК ОНКО ОКХ що а я СКК М В ЗХ о ЗКУ ЕВ ОККО я З

5. ОККО В КО ОК КК Ж КОКО З ОТАК о ОК о Х ПОЗОВ ЗЕ УКХ вс ОК КОКО З В я ОБ кн о ОО Б. п шо с 5 А

- о. а ПО З І 1 Ж ОКХ шо ОО НН МОХ ТО ОККО ВЖАЯ ТО ФК ЕХ ПЕК КК Ма и ОХ ТЕ КО ЗОМ ЗЕ В ОКО ПОЖКХ Се др ЩО З о. ЕК ек ОК ОК Бо КЕсон М ОХ ОВК я ОХ УМО ОК о. ПАХ 5. ОВ о ша. о. ПО ОО ох ОК 5 КО ДЖ КОМ о о СКК що ХХХ КО їх хх м КК -Х поши ЛАК ВАК Зх ОХ ОО. ОКХ КК г. З о. 5 КО о ОО Я ху ХО ХК ОК ВН МОВ ПАК ККХ МК ОХ ХК КОКО З КО о В о В В п ОХ о. я в о ОК У ОАОК ОК о ЗК 0 КО ОКХ ОВ я КО с 5 с с КО В ОК і ее п. ОК ОКО ВХ СК Ж То ЗХ МК ОО ОХ СК о.

0. я нн Е: НК В В ЕК М хе ОО о о аа фін МОЗКУ ва Зх З КК я о й Бо х Кеш и чЧНг. За о . Кк З нта о СВК о . З 5 ОЗ о п. хе . с я о дет КНУ Е КУ їх М Б е о. СХ Ж У ОО ВОК о с . ! ! ща КК То СХ в хх що а їх М ХХ СО Б 0 ОК ах о . і, ї ще ОВ ьо . Ж . де ке СО о ес УЗ с о Ко що Ко ЗХ КО о . о г Її я о о. п що 1 - / Б КО с Ощ хо с !

ї. - і с 5 КК о Ух Оу щ Б. о. шо с с ох я ЩЕ. й ги о г о. о о. Ба: щ с с. і. ;

Її. в 5 с о о і. г бо. о. . о. о . о

Я о. с КО ха Ох Ко с о с о. З М ХХ В с о. с о с ї о о. . о ОО що Ох ПУ о о. є о ще о ОО Зо ОО Ко Ох о о о: ОХ ОО о а а де Ох Ж ПНЕО о о 1 о о о. . с я с х с о 1 , | о. МКК хі ОК ЕК ОХ НУ ОХ ВОК с м . п. о с 1 я й . г ЗЕ С. с . й ; . . с У с : - г о о. с МО с

: п. хх с с --

3 о. ща с с с ей с УКХ с УКХ о нот в з о. З о

3-3. 1 щі с 1 й ща щи БУХ дики й Є 5 кою и о зони . КК па В с г г й я сни с с ХХ 35 Зк шк с - г. оо сін З Цій с, Ко Ва о. Й щи" обососоо СЖК що З г с й с КО гу зх ти не з п о ЕВ з їі сх в БО ях о. до що я ех З ОО в о Бо ит с ОВ шо зок ножу кА ОО о БК 4 ОК с Ох г ЗУ п З с Б ох г МК п о 1 ке ЩО 5 . А В: що МО о к Б ке о. п о хе г К З с Уа ТИ - ИН хо о. М с ЕВ г г хо ЗК о я М о о п с с. ши. Ж Я ПІКУ о. В 2 дм ЗХ г о о що я ще п ЗЕ о с ще г 0. СК ОХ ОБО, о ще с 1 му - г 5 о с о. - ох х ху КО нн. Хо г. ОВ ОО ще 5 о о Ех Со о п о с о М сли о ЗВ Ко Ко чщ Б с Ю с У ях ЖК З о МЕТИ ОД КК ке КО ої о т о о о с ХО о: щу З хе Ж МВ СО МО я ІМ У о ше С МОККИКХ Ом ХО Зх ТИХ ХХ С

1. іх 0 В о с 1 З У ї 0. ще п. що 1 с пк. а с с о. о. о. о 0. о, п. с п г КВ о о 53 я М о с Бе с о ОО о же я ЗКУ а пс щ с 5 АХ Я В Я Ж А З СХ с . о о 1 дХ ОО о БУ 3. ХА МЕ Кк х ше вх ох п 5 ох ШК с с 1 СЕ е о п. ДК о. СО ЕХ У Ку -- кто о У с с г лх с п ОО. о чо Ах Я о. о 0 п с хо. п с о. п. с я ї о их й с о ; | - . с х М х Сн х ЗХ що сх До З ПЕТЯ ОКХ ее ТК, ЕЛЕ ОК о п п с БК Сон о З ; о їх В М с хх с о ха ра: о о в -я х о п я г о с Де вне УККООХ ОО . 0. А о о се су З о ще о сення Зх ше че 0 ее о Вк де .: . чне па я 3 я ІОВ хх .- о чи 7 6 : я шия А о В . ї її іо З - Є шк . ОК КИ: с Зх ПДК г о. НЯ ше іх ЗК ке же х й ей в Ох о ог г ох 5 ХК СЕ їх ж о - о що 5. -- ща я шк о Я М Сще а я 5 ов ох З ях нм пе че М х ВХ з ВИ: о 6 а их 5 . п: а 0 г с. МЕ мно ке КО ОА ЕХ В слі Ан М КО ПОВ Ах У і» З Во Я; офіц СЯ КІ І рн о.

то Зо Во 7О в 00. І ов ря 875 А и ше ши щи я ТО ОБЛАЄТЬА ОА ! 1у ОБ шо о | ще 55 щ БО ії 4000 за 0 З000 М 0000 1500 001000 НН ХВиИЛЬОВЕЧИСЛА ЄМО

Фіг. 57 100 во 50 - 0 -- шунт М їй В 90 х й І; з ! 5О -ї | г з / ОБЛАСТЬ А ЧА | ! Що ОО звБа0 000 500 02000 1500 1000 БОЮ Хвильові ЧИСЛА СМ «Фіг. 35

ИБКТРИМА 7 меж кла кю хін я юю ковку й живих неойавіен пиво вві І і Ї я. ДКОКЧЕННХ пет рія : х зникне, Н поети 1 сет - : Н РОКИ ; се «ох глдовдоинкаци еМІНОУВАНА х і ь | сита | - г еенччуьний пф оцеЗиеННк | бЕЖОрВКА -- - , Й ше форфрон- ення Хатка КОМ Ко ЕКО оо о ЯК А М: мини зн НИ ПІДГОТОВКА СИРОВИНИ шли ши пн ТИН ЗВРОВКА І Ж ч КІ ше КАВЕЛЕНКА | пе ЕИЕКТРНКА зм апаниня ДЕМАТУРУ КИМ ЗАН КО коки шомавик ИШК. оо мов неви : Сі ЖЕЕМЕН ТА 1 КН ен Її Ко шими ої 0 ДВРЕТАТАНХ -я ілллннннйд 0 СНКЖРИ 7 | суочлаллчя тля и т Й і ці Й се НЕ Я дУкцЯ Я т і г ЛЮЖЕЖ ше Ї ит Ї, лячно : ! т СІ ДДОВННН ЗИ ННУ плин : фам житт вже тжттрію тет поєлюію пов южттжє й ХУ , ра | і ! пеМови» ! поза ТК АЛУВИСКНЕВАТЮЮ Бек БИВОТНКА пи тноя з ВОДА» --- се ДІДА: катАА їоооцавх 3 Й Й шля ПАБ, е А плн як 4438 Фелнтлнтненетнтчаехенінетпзння КАТОК ре ПОдУньнІ НЕКЕКА о З - . фіг. 39 ПОМРЕ ДНЯ ОКРОБКА тя ХУ дек і шо Н Шен 4 й у ' Долннннннннноу ЯК : : ший ї еп т ; Н І ПІДГОТОВДЕНА : І і Н СИКОВННА ; їн і «4 Ві І 3 маш; АН КА КА АННА НИ ІМ і шт і ке олнютияс шок ення кис АЛАНА 5 ро 1 КАК КК КА 7 г й ' 7 З і х «77 ' Н нрророацавюроои ди СОМ ЕННЯ Її» йо ах литок пек рю мтотоге КАЧА, КЕ МКС РЕ КА ЧК Кот Т чо тв нот тво і КА Є Р о сі пе те чо ті поховечтє кекс товсте рик нняоинняннянну змжжннхй вода Н Здав кт млн ря тю тля ВК пкт МК ЧА МАК ул лк тич Р ВУ Чо КК оду як нд з пк зн ми пек п Кз лк І пр ! 40 се : 1 МЛЬТВАЖВЖКЦМ ге, р. ки т Ге Н ях Н З т Е я ! Я зі і - мя і їх За ! -х, і мех -ЗИ 1 з Я «УЗ у : -а сен Е «еювний ! і 48 Ж і пВОцЕС і ю Я і Н А ще. й ! кан, о Шк Й З : - їх ух, 35 4 Е ; у ї яв 5 і ! "Екок тах щі реч 1 дя 7 о В з Н 2 Ек і і і | ; : : : Н Н нон нн ненні Н я а І Вк А ! 28 ...89 ! дог ї

Чнг. 40 во14 вро

Фіг. Я

85ОВ и В ----5ю шк Щ вБ22 | вБоя шо Ї я І в5ов р-н ч 26 ЩІ вка? ВБоВ |.

й 7. В5ЗО нс 5534 -- ! ВОЮ сх ШЕ Фіг, Я

ВОоМАСА ; СИ ИЖА : ізнвженця рівнів неподання ; ! пеодУЮТИ ! БЮМАСА ! ОСБРОВКА ізниження ріпнів неподланих : ВИКОН ! ПРОДУКТИ х Ка

Фіг. 4383

ОРГАНІЗМ ПЕРЕРОБЛЕНА, : БЮМАСАЖУЛЬТУРАЛЬНИЙ МОЗЧИНОИ УСТИНА Е КЛІТИН АХ ЕМ ОХ ФЕКМЕНТАЦІЯ ! і ГУСТИНА НТ ни вд М у Її ПЕРЕРОБЛЕНА пеоенеенеетттееннтеененновнот» одесі, КЕЕІМАСАЖУЛЬТУЄАЬ і БИМЕНТАЦІЯ льний возчин : ! ТУСТИНАКШІННВОБ'ЄМ У СЕМЕН я ПРОДУКТ | вен Фіг, 44

І юРГАНІЗМ Є ПЕРЕРСОКЛЕНА БККМАСАЖУЛЬТУРАЧЬНИЙ ОС РОЗЧИН ГУЄТИНА КЛІТИН АЯВ ЄМ ХІ ! ФЕКМЕНТАЦІЯ 0 ТУСІВНАКНИТННВОКЕМ Х ПЕРЕРОБЛЕНАЇС| нн, ЛИН БЮМАСАЖУЛЬТУРА 0 ФевмеитАЦІЇ ЛЬМИЙ їх ГУСТИНА КЛИН ВАМ Х ФЕРМЕНТАЦІЯ і | ТУсТИнАКЛННІЄМ ; ! пРОонУКТ ПРОДУКТ

Чиг. 35

ЕЮМАСА ПОПЕРЕДНЯ СНТОБКА пиши і ПОЮДЕЕВЕННЯ ПРОВ. ПРОДУКТІ ПЕННЯ) СкиСБКА. (РАДІАЦІВЮОБРОБК А УДЬТРАЗВУКОМЛИРО ЛЕМОКНОВЕНМЯ» . ооооосооооосососо і ши | пюодкт ; рю пиноунанцинни ПЕРЕРОВКА шишфу ПРОДУКТ З

Фіг. 46