UA111463C2 - Method for sugar production from lignocellulosic biomass - Google Patents

Method for sugar production from lignocellulosic biomass Download PDF

Info

Publication number
UA111463C2
UA111463C2 UAA201014296A UAA201014296A UA111463C2 UA 111463 C2 UA111463 C2 UA 111463C2 UA A201014296 A UAA201014296 A UA A201014296A UA A201014296 A UAA201014296 A UA A201014296A UA 111463 C2 UA111463 C2 UA 111463C2
Authority
UA
Ukraine
Prior art keywords
biomass
okh
oko
koh
sho
Prior art date
Application number
UAA201014296A
Other languages
Russian (ru)
Ukrainian (uk)
Inventor
Маршалл Медофф
Original Assignee
Ксілеко, Інк.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ксілеко, Інк. filed Critical Ксілеко, Інк.
Priority to UAA201400596A priority Critical patent/UA119132C2/en
Priority to UAA201400597A priority patent/UA118249C2/en
Priority claimed from PCT/US2009/041942 external-priority patent/WO2009140057A2/en
Publication of UA111463C2 publication Critical patent/UA111463C2/en

Links

Abstract

Biomass (e.g., plant biomass, animal biomass, and municipal waste biomass) is processed to produce useful products, such as fuels. For example, systems can use feedstock materials, such as cellulosic and/or lignocellulosic materials and/or starchy or sugary materials, to produce ethanol and/or butanol, e.g., by fermentation.

Description

(57) Реферат:(57) Abstract:

Винахід належить до способу одержання цукрів з лігноцелюлозного матеріалу біомаси, при якому здійснюють опромінення біомаси пучком електронів, гасіння утворених в процесі опромінення радикалів шляхом контактування біомаси з газом, і оцукрювання підданої гасінню сировини біомаси з використанням мікроорганізму.The invention relates to a method of obtaining sugars from lignocellulosic biomass material, in which the biomass is irradiated with an electron beam, the radicals formed in the process of irradiation are quenched by contacting the biomass with gas, and the saccharification of the quenched biomass raw material is carried out using a microorganism.

ОписDescription

Даний винахід стосується переробки біомаси, а саме способів і систем для переробки біомаси.This invention relates to biomass processing, namely methods and systems for biomass processing.

Рівень технікиTechnical level

Різні вуглеводи, такі як целюлозні і лігноцелюлозні матеріали, наприклад, у волокнистій формі, виробляють, переробляють і використовують у великих кількостях у множині сфер застосування. Часто такі матеріали використовують однократно, а потім викидають у вигляді відходів або просто вважають відходами, наприклад стічні води, макуха, деревна тирса і солома.Various carbohydrates, such as cellulosic and lignocellulosic materials, for example in fibrous form, are produced, processed and used in large quantities in a multitude of applications. Often, such materials are used once and then thrown away as waste or simply considered waste, such as sewage, cake, wood sawdust and straw.

Суть винаходуThe essence of the invention

Біомаса може бути перероблена для зміни її структури на одному або декількох рівнях.Biomass can be processed to change its structure at one or more levels.

Потім перероблену біомасу можна використовувати, наприклад, як джерело матеріалів і/або палива.The processed biomass can then be used, for example, as a source of materials and/or fuel.

Головним чином, винахід стосується способів зміни молекулярної і/або надмолекулярної структури вихідної сировини біомаси. Як розглянуто нижче, в деяких варіантах здійснення способи включають опромінення і гасіння сировини біомаси. У інших варіантах здійснення способи включають опромінення сировини, охолоджування сировини і знов опромінення сировини.Mainly, the invention relates to methods of changing the molecular and/or supramolecular structure of biomass raw materials. As discussed below, in some embodiments, the methods include irradiation and quenching of biomass raw materials. In other embodiments, the methods include irradiation of raw materials, cooling of raw materials and re-irradiation of raw materials.

Вуглеводовмісні матеріали (наприклад, матеріали біомаси) або одержані з біомаси матеріали, такі як крохмальні матеріали, целюлозні матеріали, лігноцелюлозні матеріали, або матеріали біомаси, які являють собою або включають значну кількість низькомолекулярного цукру (наприклад, моносахариди, дисахариди або трисахариди), можна переробляти для зміни їх структури, і з структурно змінених матеріалів можна виготовляти продукти. Наприклад, багато які зі способів, описаних в даному описі, забезпечують целюлозні і/або лігноцелюлозні матеріали, які мають більш низьку молекулярну масу і/або кристалічність відносно природного матеріалу. Багато які зі способів забезпечують матеріали, які можуть більш легко утилізуватися різними мікроорганізмами для продукції корисних продуктів, таких як водень, спирти (наприклад, етанол або бутанол), органічні кислоти (наприклад, оцтова кислота), вуглеводні, співпродукти (наприклад, білки) або будь-які їх суміші. Багато які з одержаних продуктів, такі як етанол або н-Carbohydrate-containing materials (eg, biomass materials) or biomass-derived materials, such as starch materials, cellulosic materials, lignocellulosic materials, or biomass materials that are or include significant amounts of low molecular sugar (eg, monosaccharides, disaccharides, or trisaccharides) can be processed. to change their structure, and products can be made from structurally changed materials. For example, many of the methods described herein provide cellulosic and/or lignocellulosic materials that have a lower molecular weight and/or crystallinity relative to the natural material. Many of the methods provide materials that can be more easily utilized by various microorganisms to produce useful products such as hydrogen, alcohols (e.g. ethanol or butanol), organic acids (e.g. acetic acid), hydrocarbons, co-products (e.g. proteins) or any mixtures thereof. Many of the resulting products, such as ethanol or n-

Зо бутанол, можна використовувати як паливо для енергопостачання автомобілів, вантажних автомобілів, тракторів, кораблів або поїздів, наприклад як паливо для двигунів внутрішнього згоряння або як сировину для паливного елемента. Багато які з одержаних продуктів також можна використовувати для енергопостачання повітряних суден, таких як літаки, наприклад, які мають реактивні двигуни, або вертольоти. Крім того, продукти, описані в даному описі, можна використовувати для генерування електричної енергії, наприклад, в загальноприйнятих парогенераторних установках або в теплових установках.Butanol can be used as a fuel to power cars, trucks, tractors, ships or trains, for example as a fuel for internal combustion engines or as a raw material for a fuel cell. Many of the resulting products can also be used to power aircraft such as jet-powered aircraft or helicopters. In addition, the products described in this description can be used to generate electrical energy, for example, in conventional steam generator installations or in thermal installations.

У одному аспекті винахід стосується способів, які включають гасіння сировини біомаси, яка опромінена для іонізації сировини біомаси, таким чином, щоб сировина мала перший рівень радикалів, які піддаються детекції за допомогою спектрометра електронно-спінового резонансу, настільки, щоб радикали знаходилися на другому рівні, більш низькому, ніж перший рівень.In one aspect, the invention relates to methods that include quenching a biomass feedstock that is irradiated to ionize the biomass feedstock such that the feedstock has a first level of radicals detectable by an electron spin resonance spectrometer such that the radicals are at a second level. lower than the first level.

У іншому аспекті винахід стосується способів, які включають опромінення сировини біомаси для іонізації сировини біомаси таким чином, щоб сировина мала перший рівень радикалів, які піддаються детекції за допомогою спектрометра електронно-спінового резонансу, і гасіння опроміненої сировини біомаси настільки, щоб радикали в гашеній сировині біомаси знаходилися на другому рівні, більш низькому, ніж перший рівень."In another aspect, the invention relates to methods comprising irradiating the biomass feedstock to ionize the biomass feedstock such that the feedstock has a first level of radicals detectable by an electron spin resonance spectrometer, and quenching the irradiated biomass feedstock such that the radicals in the quenched biomass feedstock were on the second level, lower than the first level."

Деякі способи додатково включають переробку опроміненої і гашеної сировини біомаси для одержання продукту.Some methods additionally include the processing of irradiated and quenched biomass raw materials to obtain a product.

Деякі варіанти здійснення включають одну або декілька з наступних ознак.Some embodiments include one or more of the following features.

Гасіння може включати гасіння радикалів до рівня, який більше не піддається детекції за допомогою спектрометра електронно-спінового резонансу, наприклад, приблизно менше ніж 1077 спінів. Гасіння може включати застосування тиску на біомасу, наприклад тиску приблизно більше ніж 1000 фунт/кв. дюйм (6,89 МПа). Тиск можна застосовувати спільно із застосуванням нагрівання. Гасіння може включати контактування біомаси з газом, здатним реагувати з радикалами, наприклад контактування біомаси з текучим середовищем, здатним проникати в біомасу і реагувати з радикалами. Гасіння також, або альтернативно, може включати контактування біомаси з антиоксидантом. У деяких випадках, сировина біомаси включає антиоксидант, диспергований в ній, і гасіння включає контактування антиоксиданту, диспергованого в сировині біомаси, з радикалами.Quenching may include quenching the radicals to a level that is no longer detectable with an electron spin resonance spectrometer, eg, less than about 1077 spins. Quenching may include applying pressure to the biomass, such as a pressure greater than about 1000 psi. in. (6.89 MPa). Pressure can be applied in conjunction with the application of heat. Quenching may include contacting the biomass with a gas capable of reacting with radicals, such as contacting the biomass with a fluid capable of penetrating the biomass and reacting with radicals. Quenching may also, or alternatively, involve contacting the biomass with an antioxidant. In some cases, the biomass feedstock includes an antioxidant dispersed therein, and quenching includes contacting the antioxidant dispersed in the biomass feedstock with radicals.

У іншому аспекті винахід стосується способу, який включає опромінення сировини біомаси, бо одержаної зменшенням одного або декількох розмірів окремих частин сировини біомаси, з використанням пристрою, що містить прискорювач, адаптований для прискорення частинок, таких як електрони або іони, де пристрій здатний переробляти більше 1000 тонн матеріалу біомаси на рік, наприклад більше 10000, 25000, 50000, 100000 або навіть більше 1000000 тонн біомаси на рік.In another aspect, the invention relates to a method that includes irradiating biomass raw materials, as obtained by reducing one or more sizes of individual parts of biomass raw materials, using a device containing an accelerator adapted to accelerate particles such as electrons or ions, where the device is capable of processing more than 1000 tons of biomass material per year, for example more than 10,000, 25,000, 50,000, 100,000 or even more than 1,000,000 tons of biomass per year.

У наступному аспекті, винахід стосується опромінення сировини біомаси, наприклад, іонізуючим випромінюванням електронів або іонів, для зміни молекулярної і/або надмолекулярної структури сировини біомаси, охолоджування сировини біомаси і потім повторного опромінення сировини біомаси. Два застосовуваних випромінювання можуть бути однаковими або різними, наприклад, вони можуть бути одного типу, такого як електрони на одному рівні.In a further aspect, the invention relates to the irradiation of biomass raw materials, for example, with ionizing radiation of electrons or ions, to change the molecular and/or supramolecular structure of the biomass raw materials, cooling the biomass raw materials and then re-irradiating the biomass raw materials. The two radiations applied may be the same or different, for example they may be of the same type, such as electrons in the same level.

Також винахід стосується продуктів, одержаних такими способами, і систем для здійснення способів.The invention also relates to products obtained by such methods and systems for implementing the methods.

Деякі варіанти здійснення таких способів включають одну або декілька з наступних ознак.Some embodiments of such methods include one or more of the following features.

Сировину біомаси можна охолоджувати до такої міри, щоб після охолоджування біомаса мала температуру нижче її первинної температури до опромінення. Охолоджування біомаси може включати контактування біомаси з текучим середовищем при температурі нижче первинної температури біомаси або нижче температури біомаси після опромінення.The biomass feedstock can be cooled to such an extent that after cooling the biomass has a temperature below its initial temperature before irradiation. Cooling the biomass can include contacting the biomass with a fluid medium at a temperature below the initial temperature of the biomass or below the temperature of the biomass after irradiation.

Кожне опромінення сировини біомаси можна проводити по мірі пневматичного транспортування сировини біомаси в текучому середовищі. Випромінювання можна застосовувати по мірі того, як сировина біомаси потрапляє під дію сили тяжіння. Наприклад, біомаса може транспортуватися по першому стрічковому конвеєру на першій висоті і потрапляти на другий стрічковий конвеєр на другому рівні, більш низькому, ніж перший рівень, причому задній край першого стрічкового конвеєра і передній край другого стрічкового конвеєра утворюють зазор, і опромінення іонізуючим випромінюванням може бути застосоване до сировини біомаси у встановленому зазорі У процесі опромінення біомаса може транспортуватися мимо гармати частинок і через пучок заряджених частинок. Сировина біомаси може мати об'ємну густину приблизно менше ніж 0,25 г/см? в області нижче і/або вище пучка.Each irradiation of biomass raw materials can be carried out according to the pneumatic transportation of biomass raw materials in a fluid medium. Radiation can be applied as the biomass feedstock falls under the influence of gravity. For example, biomass may be transported on a first belt conveyor at a first height and enter a second belt conveyor at a second level lower than the first level, wherein the rear edge of the first belt conveyor and the front edge of the second belt conveyor form a gap, and exposure to ionizing radiation may be applied to the biomass feedstock in a fixed gap During the irradiation process, the biomass can be transported past the particle gun and through the charged particle beam. Can biomass feedstock have a bulk density of approximately less than 0.25 g/cm? in the area below and/or above the beam.

У іншому аспекті винахід стосується способів зміни молекулярної структури і/або надмолекулярної структури крохмального матеріалу або низькомолекулярного цукру, такої якIn another aspect, the invention relates to methods of changing the molecular structure and/or supramolecular structure of a starchy material or a low molecular weight sugar, such as

Зо сахароза, в сировині біомаси, що містить щонайменше приблизно 10 мас. 95 низькомолекулярного цукру. Способи включають переробку обробленої сировини біомаси для одержання продукту, причому оброблену сировину біомаси одержують попередньою обробкою сировини біомаси з використанням способу попередньої обробки, який змінює молекулярну структуру і/або надмолекулярну структуру частини крохмального матеріалу або низькомолекулярного цукру, вибраного з радіаційного опромінення, обробки ультразвуком, піролізу і окислення.From sucrose, in raw biomass, containing at least approximately 10 wt. 95 low molecular sugar. The methods include processing the processed biomass feedstock to obtain a product, and the processed biomass feedstock is obtained by pretreatment of the biomass feedstock using a pretreatment method that changes the molecular structure and/or supramolecular structure of a part of the starch material or low molecular weight sugar selected from radiation exposure, sonication, pyrolysis and oxidation.

У іншому аспекті винахід стосується способів обробки сировини біомаси, що включає крохмальний матеріал, для зміни молекулярної структури і/або надмолекулярної структури крохмального матеріалу щонайменше одним способом, вибраним з групи, яка складається з радіаційного опромінення, обробки ультразвуком, піролізу і окислення.In another aspect, the invention relates to methods of processing biomass raw materials, including starch material, to change the molecular structure and/or supramolecular structure of the starch material by at least one method selected from the group consisting of radiation exposure, ultrasound treatment, pyrolysis and oxidation.

Будь-який з вказаних вище аспектів винаходу в деяких варіантах здійснення може включати одну або декілька з представлених нижче ознак.Any of the above aspects of the invention in some embodiments may include one or more of the following features.

Спосіб, крім того, може включати обробку сировини біомаси одним або декількома іншими способами попередньої обробки, де інші способи попередньої обробки вибрані з обробки ультразвуком, піролізу і окислення.The method, in addition, may include processing the biomass raw material by one or more other pretreatment methods, where the other pretreatment methods are selected from sonication, pyrolysis, and oxidation.

Радіаційне опромінення може бути в формі пучка електронів, який можна застосовувати, наприклад, в загальному дозуванні приблизно від 10 Мрад до приблизно 50 Мрад. Радіаційне опромінення може являти собою іонізуюче випромінювання.Radiation exposure can be in the form of an electron beam, which can be used, for example, in a total dosage of about 10 Mrad to about 50 Mrad. Radiation exposure can be ionizing radiation.

Переробка може включати виготовлення спалюваного палива. У деяких випадках, переробка включає конвертування опроміненого матеріалу з використанням мікроорганізму, здатного перетворювати щонайменше приблизно 1 мас. 95 біомаси в паливо.Processing may include the manufacture of combustible fuel. In some cases, processing includes converting the irradiated material using a microorganism capable of converting at least about 1 wt. 95 biomass into fuel.

У деяких варіантах здійснення переробка включає ферментацію сировини, аеробну або анаеробну, для одержання продукту, такого як паливо, наприклад етанол. Наприклад, переробка може включати контактування сировини з мікроорганізмом, здатним перетворювати щонайменше частину, наприклад щонайменше приблизно 1 мас. 95, сировини в продукт.In some embodiments, the processing includes fermentation of the feedstock, either aerobically or anaerobically, to produce a product such as a fuel, such as ethanol. For example, processing may include contacting the raw material with a microorganism capable of converting at least a portion, such as at least about 1 wt. 95, raw materials into a product.

Мікроорганізм може бути природним мікроорганізмом або мікроорганізмом, одержаним способами інженерії. Наприклад, мікроорганізм може являти собою бактерію, наприклад целюлолітичну бактерію, гриб, наприклад дріжджі, рослину або одноклітинний організм, наприклад водорості, найпростіші або подібний грибам одноклітинний організм, наприклад бо слизисту плісняву. Коли організми є сумісними, можна використовувати їх суміші.A microorganism can be a natural microorganism or a microorganism obtained by engineering methods. For example, a microorganism can be a bacterium, such as a cellulolytic bacterium, a fungus, such as yeast, a plant, or a single-celled organism, such as algae, protozoa, or a single-celled organism such as a fungus, such as slime mold. When the organisms are compatible, their mixtures can be used.

Продукт може включати одне або декілька з: водню, органічних кислот, білків, вуглеводнів і спиртів, наприклад етанол, н-пропанол, ізопропанол, н- бутанол і їх суміші. Інші приклади продуктів, які можна одержувати способами, описаними в даному описі, включають моно- і поліфункціональні С1-Сб-алкілові спирти, моно- і поліфункціональні карбонові кислоти, С1-С6- вуглеводні і їх комбінації. Інші приклади спиртів включають метанол, етиленгліколь, пропіленгліколь, 1,4-бутандіол, гліцерин і їх комбінації. Карбонові кислоти 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, лінолеву кислоту, гліколеву кислоту, молочну кислоту, у-гідроксимасляну кислоту і їх комбінації. Вуглеводні включають метан, етан, пропан, пентан, н-гексан і їх комбінації. Багато які з цих продуктів можна використовувати як паливо.The product may include one or more of: hydrogen, organic acids, proteins, hydrocarbons, and alcohols, such as ethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, and mixtures thereof. Other examples of products that can be obtained by the methods described in this description include mono- and polyfunctional C1-C6-alkyl alcohols, mono- and polyfunctional carboxylic acids, C1-C6- hydrocarbons and combinations thereof. Other examples of alcohols include methanol, ethylene glycol, propylene glycol, 1,4-butanediol, glycerin, and combinations thereof. Carboxylic acids include formic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid, valeric acid, caproic acid, palmitic acid, stearic acid, oxalic acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid, oleic acid, linoleic acid, glycolic acid, lactic acid , γ-hydroxybutyric acid and their combinations. Hydrocarbons include methane, ethane, propane, pentane, n-hexane and combinations thereof. Many of these products can be used as fuel.

Крім того, спосіб може включати підготовку сировини біомаси шляхом зменшення одного або декількох розмірів окремих частин сировини біомаси.In addition, the method may include the preparation of biomass raw materials by reducing one or more sizes of individual parts of the biomass raw materials.

У деяких випадках, сировина біомаси має внутрішні волокна, і сировину біомаси дроблять до такої міри, щоб її внутрішні волокна були по суті оголені. У деяких випадках, сировина біомаси може включати або може складатися з окремих волокон і/або частинок, що мають максимальний розмір приблизно не більше ніж 0,5 мм.In some cases, the biomass feedstock has internal fibers, and the biomass feedstock is crushed to such an extent that its internal fibers are substantially exposed. In some cases, the biomass feedstock may include or may consist of individual fibers and/or particles having a maximum size of approximately no more than 0.5 mm.

Сировина біомаси може бути одержана і потім попередньо оброблена, або попередньо оброблена і потім одержана. Спосіб попередньої обробки може бути вибраний, наприклад, з радіаційного опромінення, такого як радіаційне опромінення пучком електронів або іонів, обробки ультразвуком, піролізу і окислення. У деяких варіантах здійснення щонайменше один зі способів попередньої обробки, наприклад радіаційне опромінення, проводять на сировині біомаси в той час, коли сировина біомаси знаходиться під впливом повітря, азоту, кисню, гелію або аргону. У деяких варіантах здійснення попередня обробка може включати попередню обробку сировини біомаси паровим вибухом.Biomass feedstock can be obtained and then pre-treated, or pre-treated and then received. The method of pretreatment can be selected, for example, from radiation exposure, such as radiation exposure with a beam of electrons or ions, treatment with ultrasound, pyrolysis and oxidation. In some embodiments, at least one of the pretreatment methods, such as radiation exposure, is performed on the raw biomass while the raw biomass is under the influence of air, nitrogen, oxygen, helium, or argon. In some embodiments, the pretreatment may include pretreatment of the biomass feedstock with steam explosion.

У деяких варіантах здійснення біомасу одержують зменшенням одного або декількох розмірів окремих частин біомаси, включаючи дроблення, вологе або сухе подрібнення, нарізання, стиснення, пресування або комбінації будь-якого з цих способів. Наприклад, дроблення можна проводити різальним пристроєм з обертовим ножем. Дроблення може приводити до волокон, що мають середнє співвідношення довжини і діаметра більше 5/1. У деяких варіантах здійснення одержана біомаса може мати площу поверхні ВЕТ більше 0,25 ме/г.In some embodiments, the biomass is obtained by reducing one or more sizes of individual parts of the biomass, including crushing, wet or dry grinding, slicing, compression, pressing, or combinations of any of these methods. For example, crushing can be done with a cutting device with a rotating knife. Crushing can result in fibers having an average length to diameter ratio greater than 5/1. In some embodiments, the resulting biomass may have a BET surface area greater than 0.25 me/g.

Біомасу можна дробити до такої міри, щоб внутрішні волокна біомаси були по суті оголені.Biomass can be shredded to such an extent that the internal fibers of the biomass are essentially exposed.

Біомасу можна дробити до такої міри, щоб вона мала об'ємну густину приблизно менше ніж 0,35 г/см3.Biomass can be crushed to such an extent that it has a bulk density of approximately less than 0.35 g/cm3.

У деяких варіантах здійснення до сировини біомаси можна застосовувати два або більше способів попередньої обробки, наприклад радіаційне опромінення і обробку ультразвуком, радіаційне опромінення і окислення, радіаційне опромінення і піроліз, обробку ультразвуком і окислення, обробку ультразвуком і піроліз або окислення і піроліз. Два або більше процесів можна проводити в будь-якому порядку або приблизно в один і той же час.In some embodiments, two or more pretreatment methods may be applied to the biomass feedstock, such as radiation exposure and sonication, radiation exposure and oxidation, radiation exposure and pyrolysis, sonication and oxidation, sonication and pyrolysis, or oxidation and pyrolysis. Two or more processes can be carried out in any order or at about the same time.

У деяких варіантах здійснення зміна молекулярної структури і/або зміна надмолекулярної структури біомаси, наприклад целюлозного або лігноцелюлозного матеріалу або низькомолекулярного цукру або крохмального матеріалу, може включати зміну одного або декількох з: середньої молекулярної маси, середньої кристалічності, площі поверхні, міри полімеризації, пористості, розгалуження, прищепленої співполімеризації, розміру доменів або їх кількості, зміни типу або кількості хімічних функціональних груп і зміни молекулярної маси по формулі. Наприклад, зміна молекулярної структури і/або надмолекулярної структури може включати зменшення або одного, або обох з середньої молекулярної маси і середньої кристалічності або збільшення або одного, або обох з площі поверхні і пористості.In some embodiments, changing the molecular structure and/or changing the supramolecular structure of the biomass, such as cellulosic or lignocellulosic material or low molecular weight sugar or starch material, may include changing one or more of: average molecular weight, average crystallinity, surface area, degree of polymerization, porosity, branching, graft copolymerization, the size of domains or their number, changes in the type or number of chemical functional groups, and changes in molecular weight according to the formula. For example, a change in molecular structure and/or supramolecular structure may include a decrease in either or both of average molecular weight and average crystallinity, or an increase in either or both of surface area and porosity.

БО У деяких випадках, функціоналізована біомаса (біомаса, в якій змінені кількість і/або тип функціональних груп) є більш розчинною і більш легко утилізованою мікроорганізмами в порівнянні з нефункціоналізованою біомасою. Крім того, багато які з функціоналізованих матеріалів, описаних в даному описі, менш схильні до окислення і можуть мати підвищену тривалу стабільність в умовах навколишнього середовища.BO In some cases, functionalized biomass (biomass in which the number and/or type of functional groups have been changed) is more soluble and more easily utilized by microorganisms compared to non-functionalized biomass. In addition, many of the functionalized materials described herein are less susceptible to oxidation and may have increased long-term environmental stability.

У деяких варіантах здійснення щонайменше один спосіб попередньої обробки можна проводити на біомасі, в якій приблизно менше ніж 25 мас. 95 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. У інших варіантах здійснення біомаса змішана і включає засіб, що викликає набухання. Наприклад, в будь-якому способі, описаному в даному описі,In some embodiments, the implementation of at least one method of pretreatment can be carried out on biomass in which approximately less than 25 wt. 95% of the biomass is in the swollen state, where the swollen state is characterized as having a volume that is more than 2.5 95 greater than the volume in the non-swollen state. In other embodiments, the biomass is mixed and includes a swelling agent. For example, in any method described herein,

біомаса може бути змішана або може включати засіб, що викликає набухання, і доза радіаційного опромінення біомаси може складати приблизно менше ніж 10 Мрад.the biomass may be mixed or may include a swelling agent, and the radiation dose to the biomass may be approximately less than 10 Mrad.

Попередньо оброблений матеріал біомаси, крім того, може необов'язково 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.The pretreated biomass material may further optionally include a buffer such as sodium bicarbonate or ammonium chloride, an electrolyte such as potassium chloride or sodium chloride, a growth factor such as biotin, and/or a base pair such as uracil, surfactant, mineral or chelating agent.

У деяких випадках, попередню обробку проводять в той час, коли сировина біомаси знаходиться під впливом повітря, азоту, кисню, гелію або аргону. Попередню обробку можна проводити під тиском, наприклад під тиском приблизно більше ніж 2,5 атмосфер (0,25 МПа).In some cases, pre-treatment is carried out while the raw biomass is under the influence of air, nitrogen, oxygen, helium or argon. The pretreatment can be carried out under pressure, for example under a pressure greater than about 2.5 atmospheres (0.25 MPa).

Способи, розкриті в даному описі, крім того, можуть включати окислення біомаси перед попередньою обробкою.The methods disclosed herein may further include oxidation of the biomass prior to pretreatment.

Сировина біомаси може включати, наприклад, папір, паперову продукцію, паперові відходи, деревину, пресовану деревину, деревну тирсу, сільськогосподарські відходи, стічні води, силос, трави, рисове лушпиння, макуху, бавовну, джут, пеньку, льон, бамбук, сизаль, абаку, солому, серцевини кукурудзяних качанів, кукурудзяну солому, просо, люцерну, сіно, кокосові волокна, синтетичну целюлозу, морську траву, водорості і їх суміші. У деяких випадках біомаса може включати синтетичний матеріал.Biomass feedstock can include, for example, paper, paper products, paper waste, wood, pressed wood, wood sawdust, agricultural waste, sewage, silage, grasses, rice husk, cake, cotton, jute, hemp, flax, bamboo, sisal, abaca, straw, corncob cores, corn straw, millet, alfalfa, hay, coconut fiber, synthetic cellulose, sea grass, algae and their mixtures. In some cases, biomass may include synthetic material.

У деяких випадках біомаса може включати вуглевод, який включає один або декілька ДВ-1,4- зв'язків і має середньочислову молекулярну масу приблизно від 3000 до 50000.In some cases, the biomass may include a carbohydrate that includes one or more DV-1,4 linkages and has a number average molecular weight of about 3,000 to about 50,000.

У деяких варіантах здійснення матеріал біомаси включає 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.In some embodiments, the biomass material includes a starch, such as corn starch, wheat starch, potato starch, or rice starch, a starch derivative, or a material that includes starch, such as a food product or crop. For example, the starch material may be arachis, buckwheat, banana, barley, cassava, kudzu, sorrel, sago, sorghum, common house potato, sweet potato, taro, yam, or one or more legumes such as horse beans, lentils, or peas.

У інших варіантах здійснення матеріал біомаси являє собою низькомолекулярний цукор або включає його. Наприклад, матеріали біомаси можуть включати щонайменше приблизно 0,5 мас. 95 низькомолекулярного цукру, наприклад щонайменше приблизно 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9,In other embodiments, the biomass material is or includes a low molecular weight sugar. For example, biomass materials may include at least about 0.5 wt. 95 low molecular sugar, for example at least about 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9,

Ко) 10, 12,5, 25, 35, 50, 60, 70, 80, 90 мас, 95 або навіть щонайменше приблизно 95 мас. 95 низькомолекулярного цукру. У деяких випадках, біомаса складається по суті 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 продукти харчування, такі як цукрова тростина і цукровий буряк або їх екстракт, наприклад сік цукрової тростини або цукрового буряка. Конкретні приклади низькомолекулярних цукрів включають целобіозу, лактозу, сахарозу, глюкозу і ксилозу, а також їх похідні. Переробка низькомолекулярних цукрів будь-яким зі способів, описаних в даному описі, може зробити кінцеві продукти більш розчинними і/або легше утилізованими мікроорганізмами.Co) 10, 12.5, 25, 35, 50, 60, 70, 80, 90 wt, 95 or even at least about 95 wt. 95 low molecular sugar. In some cases, the biomass consists essentially of low molecular weight sugar, for example more than 95 wt. 95, for example 96, 97, 98, 99 wt. 95 or essentially 100 wt. 95 low molecular sugar. Biomass materials that include low molecular weight sugars can be agricultural or food products, such as sugar cane and sugar beet or their extract, such as sugar cane or sugar beet juice. Specific examples of low molecular sugars include cellobiose, lactose, sucrose, glucose and xylose, as well as their derivatives. Processing of low molecular weight sugars by any of the methods described in this description can make the final products more soluble and/or more easily utilized by microorganisms.

У одному з аспектів спосіб конвертування проміжного матеріалу в продукт включає обробку опроміненого проміжного продукту мікроорганізмом, де проміжний матеріал одержаний опроміненням крохмального матеріалу і обробкою крохмального матеріалу ферментом.In one aspect, the method of converting the intermediate material into a product includes treating the irradiated intermediate product with a microorganism, where the intermediate material is obtained by irradiating the starch material and treating the starch material with an enzyme.

У іншому аспекті спосіб конвертування проміжного матеріалу в продукт включає одержання проміжного матеріалу опроміненням крохмального матеріалу і обробку крохмального матеріалу ферментом, і обробку опроміненого проміжного продукту мікроорганізмом.In another aspect, the method of converting the intermediate into a product includes obtaining the intermediate by irradiating the starch material and treating the starch material with an enzyme, and treating the irradiated intermediate with a microorganism.

Інший аспект включає продукт, одержаний одним з вказаних вище способів.Another aspect includes a product obtained by one of the above methods.

У одному аспекті система для переробки сировини біомаси включає пристрій для опромінення, адаптований для іонізації сировини біомаси таким чином, щоб сировина мала перший рівень радикалів, що піддається детекції за допомогою спектрометра електронно- спінового резонансу; і пристрій для гасіння, адаптований для того, щоб гасити Іонізовану сировину біомаси до такої міри, щоб радикали були на другому рівні, більш низькому ніж перший рівень.In one aspect, a biomass feedstock processing system includes an irradiation device adapted to ionize the biomass feedstock such that the feedstock has a first level of radicals detectable by an electron spin resonance spectrometer; and a quencher adapted to quench the ionized biomass feedstock to such an extent that the radicals are at a second level lower than the first level.

У іншому аспекті система для переробки сировини біомаси включає один або декілька пристроїв для опромінення, адаптованих для опромінення сировини біомаси щонайменше двома різними дозами радіаційного опромінення; і пристрій для охолоджування, адаптований для охолоджування сировини біомаси між дозами радіаційного опромінення.In another aspect, the system for processing biomass raw materials includes one or more irradiation devices adapted to irradiate the biomass raw materials with at least two different doses of radiation exposure; and a cooling device adapted to cool the biomass feedstock between doses of radiation exposure.

У деяких варіантах здійснення система також включає сировину біомаси, розташовану так, щоб вона іонізувалося пристроєм(ями) для опромінення.In some embodiments, the system also includes a biomass feedstock positioned to be ionized by the irradiation device(s).

У будь-якому зі способів або систем, розкритих в даному описі, можна застосовувати бо радіаційне опромінення з пристрою, який знаходиться в сховищі.In any of the methods or systems disclosed in this description, it is possible to apply radiation exposure from a device that is in storage.

Термін "волокнистий матеріал", як використовують в даному описі, являє собою матеріал, який включає множину пухких, дискретних і розділюваних 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.The term "fibrous material" as used herein is a material that includes a plurality of loose, discrete and separable fibers. For example, the fibrous material can be obtained from a source of fibers, which is bleached kraft paper, by crushing, for example, using a cutting device with a rotating knife.

Термін "сито", як використовують в даному описі, означає елемент, здатний просівати матеріал відповідно до розміру. Приклади сит включають пластину, циліндр з отворами або подібні, або дротяне сито або матер'яну тканину.The term "sieve", as used herein, means an element capable of sieving material according to size. Examples of sieves include a plate, a cylinder with holes or the like, or a wire sieve or cloth.

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, наприклад повітря або кисень, або відновний газ, такий як водень.The term "pyrolysis", as used in this description, means the destruction of bonds in the material using thermal energy. Pyrolysis can occur when the material in question is in a vacuum or immersed in a gaseous substance such as an oxidizing gas such as air or oxygen or a reducing gas such as hydrogen.

Вміст кисню визначають за допомогою елементного аналізу шляхом піролізу зразка в печі, працюючій при 1300 "С або вище.The oxygen content is determined using elemental analysis by pyrolysis of the sample in a furnace operating at 1300 "C or higher.

Термін "біомаса" стосується будь-якого нефосилізованого, тобто поновлюваного, органічного матеріалу. Різні типи біомаси включають рослинну біомасу (визначену нижче), мікробну біомасу, тваринну біомасу (будь-який побічний продукт тваринництва, відходи тваринництва і т. д.) і біомасу міських відходів (житлові відходи і відходи легкої промисловості з підлягаючими повторній переробці матеріалами, такими як викинений метал і скло).The term "biomass" refers to any non-fossilized, i.e. renewable, organic material. Different types of biomass include plant biomass (defined below), microbial biomass, animal biomass (any livestock by-product, livestock waste, etc.) and municipal waste biomass (domestic waste and light industrial waste with recyclable materials such as such as discarded metal and glass).

Терміни "рослинна біомаса" і "лігноцелюлозна біомаса" стосуються практично будь-якого органічного матеріалу, що походить з рослин (деревного або недеревного). Рослинна біомаса може включати, але не обмежуватися ними, сільськогосподарські або продовольчі культури (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 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. Крім того, як інше джерело рослинної біомаси потенційно можна у великому масштабі вирощувати кормову посівну траву, таку як просо і т. п. Для міськихThe terms "plant biomass" and "lignocellulosic biomass" refer to virtually any organic material derived from plants (woody or non-woody). Plant biomass may include, but is not limited to, agricultural or food crops (such as sugar cane, sugar beet or corn kernels) or their extract (such as sugar cane and corn starch), agricultural waste and residues such as corn straw, wheat straw, rice straw, sugarcane bagasse, etc. In addition, plant biomass includes, but is not limited to, trees, tree energy crops, wood waste and residues such as softwood chips, bark waste, wood sawdust, waste streams of the paper and pulp industry, wood fiber, etc. In addition, as another source of plant biomass, it is potentially possible to grow fodder grass, such as millet, etc., on a large scale. For urban

Зо територій, найкраща потенційна рослинна сировина біомаси включає відходи садівництва (наприклад, скошена трава, листя, обрізані частини дерев і вітролом) і відходи переробки овочів. "Лігноцелюлозна сировина" являє собою будь-який тип рослинної біомаси, такий 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 коноли, 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.Of the areas, the best potential plant biomass feedstocks include horticultural wastes (eg grass clippings, leaves, tree trimmings and windrows) and vegetable processing wastes. "Lignocellulosic feedstock" is any type of plant biomass, such as, but not limited to, non-woody plant biomass, crops such as, but not limited to, grasses, such as, but not limited to, C4 grasses such such as millet, spartina, ryegrass, miscanthus, tricot or combinations thereof, or residues from sugar processing such as cake or beet pulp, agricultural residues such as soybean straw, corn straw, rice straw, rice husk, barley straw, corn cob core, wheat straw, canola straw, oat straw, oat hulls, corn fiber, recycled wood pulp fiber, wood sawdust, hardwood such as aspen wood and sawdust, softwood, or combinations thereof. In addition, lignocellulosic feedstock may include waste cellulosic materials such as, but not limited to, newsprint, cardboard, wood sawdust, and the like.

Лігноцелюлозна сировина може включати один вид волокна або, альтернативно, лігноцелюлозна сировина може включати суміш волокон, джерелом яких є різна лігноцелюлозна сировина. Більше того, лігноцелюлозна сировина може містити свіжу лігноцелюлозну сировину, частково висушену лігноцелюлозну сировину, повністю висушену лігноцелюлозну сировину або їх комбінацію."The lignocellulosic feedstock may include a single type of fiber or, alternatively, the lignocellulosic feedstock may include a mixture of fibers derived from different lignocellulosic feedstocks. Moreover, the lignocellulosic feedstock may contain fresh lignocellulosic feedstock, partially dried lignocellulosic feedstock, fully dried lignocellulosic feedstock, or a combination thereof."

Для цілей даного винаходу, 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.For the purposes of this invention, carbohydrates are materials that consist entirely of one or more saccharide elements or that include one or more saccharide elements. The saccharide elements can be functionalized in the ring region with one or more functional groups, such as carboxylic acid groups, amino groups, nitro groups, nitroso groups, or nitrile groups, and still be considered carbohydrates.

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, 9-меру або 10-меру або перевищуючими їх), гримерними, димерними або мономерними. Коли вуглеводи утворені з більше ніж одного повторюваного елемента, всі елементи можуть бути однаковими або різними.Carbohydrates can be polymeric (e.g., equal to or greater than 10-mer, 100-mer, 1000-mer, 10000-mer, or 100000-mer), oligomeric (e.g., equal to 4-mer, 5-mer, b-mer, 7 -mer, 8-mer, 9-mer or 10-mer or exceeding them), makeup, dimeric or monomeric. When carbohydrates are made of more than one repeating element, all the elements can be the same or different.

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.Examples of polymeric carbohydrates include cellulose, xylan, pectin, and starch, while examples of dimeric carbohydrates include cellobiose and lactose. Examples of monomeric carbohydrates include glucose and xylose.

Вуглеводи можуть бути частиною надмолекулярної структури, наприклад, ковалентно приєднаної до структури. Приклади таких матеріалів включають лігноцелюлозні матеріали, такі як матеріали, що знаходяться в дереві.Carbohydrates can be part of a supramolecular structure, for example, covalently attached to the structure. Examples of such materials include lignocellulosic materials, such as materials found in wood.

Крохмальний матеріал є матеріалом, який являє собою крохмаль або похідне крохмалю або включає значні кількості крохмалю або похідного крохмалю, наприклад приблизно більше ніж 5 мас. 95 крохмалю або похідного крохмалю. Для цілей даного винаходу, 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, Мальто декстрин, 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.A starch material is a material that is starch or a starch derivative or includes significant amounts of starch or a starch derivative, such as about more than 5 wt. 95 starch or derived starch. For the purposes of this invention, starch is a material that includes amylose, amylopectin or their physical and/or chemical mixture, for example a mixture of amylose and pectin, which is 20:80 or 30:70 by weight. 95. For example, rice, corn and their mixtures are starchy materials. Starch derivatives include, for example, Malto dextrin, acid-modified starch, basic-modified starch, bleached starch, oxidized starch, acetylated starch, acetylated and oxidized starch, phosphate-modified starch, genetically modified starch, and starch that is resistant to cleavage.

Для цілей даного винаходу, низькомолекулярний цукор являє собою вуглевод або його похідне, що має молекулярну масу по формулі (за винятком вологовмісту) приблизно менше ніж 2000, наприклад приблизно менше ніж 1800, приблизно менше ніж 1600, приблизно менше ніж 1000, приблизно менше ніж 500, приблизно менше ніж 350 або приблизно менше ніж 250.For the purposes of this invention, a low molecular weight sugar is a carbohydrate or a derivative thereof having a formula molecular weight (excluding moisture) of about less than 2,000, such as about less than 1,800, about less than 1,600, about less than 1,000, about less than 500 , about less than 350 or about less than 250.

Наприклад, низькомолекулярний цукор може являти собою моносахарид, наприклад глюкозу або ксилозу, дисахарид, наприклад целобіозу або сахарозу, або трисахарид.For example, a low molecular sugar can be a monosaccharide, such as glucose or xylose, a disaccharide, such as cellobiose or sucrose, or a trisaccharide.

Спалюване паливо являє собою матеріал, здатний згоряти в присутності кисню. Приклади спалюваних палив включають етанол, н-пропанол, н-бутанол, водень і суміші будь-яких двох або більше з них.Combustible fuel is a material capable of burning in the presence of oxygen. Examples of combustible fuels include ethanol, n-propanol, n-butanol, hydrogen, and mixtures of any two or more of them.

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 таких матеріалів у вигляді розчину, наприклад водного розчину. їх приклади включають лужні речовини, такі як гідроксид натрію, гідроксид калію, гідроксид літію і гідроксиди амонію, підкислювані, такі як мінеральні кислоти (наприклад, сірчана кислота, хлористоводнева кислота і фосфорна кислота), солі, такі як хлорид цинку, карбонат кальцію, карбонат натрію, сульфат безилтриметиламонію, і основні органічні аміни, такі як етилендіамін. "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 (МО) щонайменше приблизно 5, і які мають об'ємну густину в нестисненому стані приблизно менше ніж 0,6 г/см3. Таким чином, роздроблений матеріал відрізняється від матеріалу, який є нарізаним, порубаним або розтертим.Swelling agents, as used herein, are materials that cause visible swelling, such as an increase in the volume of cellulosic and/or lignocellulosic materials relative to an unswollen state of 2.5 95 when such materials are used in solution , such as an aqueous solution. examples of which include alkaline substances such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, lithium hydroxide and ammonium hydroxides, acidifying substances such as mineral acids (eg sulfuric acid, hydrochloric acid and phosphoric acid), salts such as zinc chloride, calcium carbonate, carbonate sodium, besyltrimethylammonium sulfate, and basic organic amines such as ethylenediamine. A "crushed material" as used herein is a material that includes individual fibers in which at least about 5,095 individual fibers have a length/diameter (MO) ratio of at least about 5, and which have an uncompressed bulk density of about less than 0.6 g/cm3. Thus, shredded material is different from material that is chopped, chopped, or ground.

Зміна молекулярної структури сировини 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 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.Changing the molecular structure of biomass raw materials, as used in this description, means changing the location of chemical bonds, for example, the type and number of functional groups or the conformation of the structure. For example, a change in molecular structure may include a change in the supramolecular structure of the material, oxidation of the material, change in average molecular weight, change in average crystallinity, change in surface area, change in degree of polymerization, change in porosity, change in degree of branching, graft copolymerization with other materials, change in crystal domain size, or resizing the entire domain.

Даний опис включає як посилання повний зміст міжнародної заявки Мо РСТ/ОВЗ2007/022719, поданої 26 жовтня 2007 року. Повний опис кожної з наступних патентних заявок США включений в даний опис за допомогою посилань: 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, всі з яких подані 30 квітня 2008 року; попередні заявки США з серійними номерами 61/073432; 61/073436; 61/073496; 61/073530; 61/073665 і 61/073674, всі з яких 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.This description includes as a reference the full content of international application Mo PCT/OVZ2007/022719, filed on October 26, 2007. The complete disclosures of each of the following US patent applications are incorporated herein by reference: prior US applications Serial Nos. 61/049391; 61/049394; 61/049395; 61/049404; 61/049405; 61/049406; 61/049407; 61/049413; 61/049415 and 61/049419, all of which were filed on April 30, 2008; US Patent Application Serial Nos. 61/073432; 61/073436; 61/073496; 61/073530; 61/073665 and 61/073674, all of which were filed on June 18, 2008; US Provisional Application Serial No. 61/106861, filed Oct. 20, 2008; US Provisional Application Serial Nos. 61/139324 and 61/139453, both filed Dec. 19, 2008, and US Patent Application Serial No. 12/417707; 12/417720; 12/417840; 12/417699; 12/417731; 12/417900; 12/417880; 12/417723; 12/417786 and 12/417904, all filed Apr. 2009.

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 даний винахід. Незважаючи на те, що на практиці або при тестуванні даного винаходу можна 60 використовувати способи і матеріали, схожі або еквівалентні способам або матеріалам,Unless otherwise defined, all technical and scientific terms used in this description have the same meaning as is commonly understood by those skilled in the art to which the present invention belongs. Although methods and materials similar to or equivalent to the methods or materials may be used in practice or testing of this invention,

описаним в даному описі, придатні способи і матеріали описані нижче. Всі публікації, додатки, патентні заявки, патенти і інші посилання, наведені або прикладені до даного опису, включені в нього за допомогою посилань у всій їх повноті. У випадку суперечності, потрібно керуватися даним описом. Крім того, матеріали, способи і приклади є тільки ілюстративними і не призначені для обмеження. Інші ознаки і переваги винаходу стануть очевидними з представленого нижче докладного опису і формули винаходу.described herein, suitable methods and materials are described below. All publications, applications, patent applications, patents and other references cited or attached to this description are incorporated by reference in their entirety. In case of contradiction, you need to be guided by this description. In addition, the materials, methods and examples are illustrative only and are not intended to be limiting. Other features and advantages of the invention will become apparent from the detailed description and claims presented below.

Опис кресленьDescription of drawings

На фіг. 1 представлена блок-схема, що ілюструє конверсію біомаси в продукти і побічні продукти.In fig. 1 presents a block diagram illustrating the conversion of biomass into products and by-products.

На фіг. 2 представлена блок-схема, що ілюструє конверсію джерела волокна в перший і другий волокнистий матеріал.In fig. 2 is a block diagram illustrating the conversion of a fiber source into a first and a second fibrous material.

На фіг. З представлений вигляд поперечного перерізу різального пристрою з обертовим ножем.In fig. A cross-sectional view of a cutting device with a rotating knife is presented.

На фіг. 4 представлена блок-схема, що ілюструє конверсію джерела волокна в перший, другий і третій волокнистий матеріал.In fig. 4 is a block diagram illustrating the conversion of a fiber source into a first, second, and third fibrous material.

На фіг. 5 представлена блок-схема, що ілюструє ущільнення матеріалу.In fig. 5 is a block diagram illustrating the compaction of the material.

На фіг. 6 представлене перспективне зображення преса для гранулювання.In fig. 6 is a perspective view of a pelletizing press.

На фіг. 7А представлений ущільнений волокнистий матеріал у формі гранул.In fig. 7A shows compacted fibrous material in the form of granules.

На фіг. 7В представлений поперечний переріз порожнистих гранул, в яких центр порожнини знаходиться на одній лінії з центром гранули.In fig. 7B shows a cross-section of hollow granules in which the center of the cavity is on the same line as the center of the granule.

На фіг. 7С представлений поперечний переріз порожнистої гранули, в якій центр порожнини зміщений відносно центра гранули.In fig. 7C shows a cross-section of a hollow pellet in which the center of the cavity is offset relative to the center of the pellet.

На фіг. 70 представлений поперечний переріз тридольної гранули.In fig. 70 shows a cross-section of a three-lobed pellet.

На фіг. 8 представлена блок-схема, що ілюструє послідовність обробки для переробки сировини.In fig. 8 is a block diagram illustrating the sequence of processing for the processing of raw materials.

На фіг. 9 представлений перспективний вигляд в перерізі гамма-випромінювача, що знаходиться в бетонному сховищі.In fig. 9 shows a cross-sectional perspective view of a gamma emitter located in a concrete storage.

На фіг. 10 представлений збільшений перспективний вигляд області ЕК з фіг. 9.In fig. 10 presents an enlarged perspective view of the EC area from fig. 9.

На фіг. 11 представлена блок-схема, що ілюструє послідовність попередньої обробкиIn fig. 11 is a block diagram illustrating the preprocessing sequence

Зо сировини опроміненням пучком електронів.From raw materials by irradiation with a beam of electrons.

На фіг. 11А представлене схематичне одержання іонізованої біомаси і потім окисленої або гашеної.In fig. 11A shows the schematic preparation of ionized biomass and then oxidized or quenched.

На фіг. 118 представлений схематичний вигляд збоку системи для опромінення матеріалу з низькою об'ємною густиною, і на фіг. 11С представлений поперечний переріз системи, зроблений вздовж 110-116.In fig. 118 is a schematic side view of a system for irradiating material with a low bulk density, and in FIG. 11C is a cross-sectional view of the system taken along 110-116.

На фіг. 110 представлений схематичний вигляд поперечного перерізу системи з псевдозрідженим шаром для опромінення матеріалу з низькою об'ємною густиною.In fig. 110 shows a schematic cross-sectional view of a system with a fluidized bed for irradiation of material with a low bulk density.

На фіг. 11Є представлений схематичний вигляд збоку іншої системи для опромінення матеріалу з низькою об'ємною густиною.In fig. 11 shows a schematic side view of another system for irradiating material with a low bulk density.

На фіг. 12 представлений схематичний вигляд системи для обробки ультразвуком технологічного потоку целюлозного матеріалу в рідкому середовищі.In fig. 12 presents a schematic view of the system for ultrasound treatment of the technological flow of cellulosic material in a liquid medium.

На фіг. 13 представлений схематичний вигляд пристрою для обробки ультразвуком, що має два перетворювачі, приєднані до одного рупора.In fig. 13 is a schematic view of an ultrasonic treatment device having two transducers attached to a single horn.

На фіг. 14 представлена блок-схема, що ілюструє систему для піролітичної попередньої обробки сировини.In fig. 14 presents a block diagram illustrating a system for pyrolytic pretreatment of raw materials.

На фіг. 15 представлений вигляд поперечного перерізу збоку камери для піролізу.In fig. 15 shows a side cross-sectional view of the pyrolysis chamber.

На фіг. 16 представлений вигляд поперечного перерізу збоку камери для піролізу.In fig. 16 is a side cross-sectional view of the pyrolysis chamber.

На фіг. 17 представлений вигляд поперечного перерізу збоку піролізера, який включає нагрітий волосок.In fig. 17 is a cross-sectional side view of a pyrolyzer that includes a heated hair.

На фіг. 18 представлений схематичний вигляд поперечного перерізу збоку піролізера по точці Кюрі.In fig. 18 shows a schematic cross-sectional view of the side of the pyrolyzer along the Curie point.

На фіг.19 представлений схематичний вигляд поперечного перерізу збоку пічного піролізера.Fig. 19 shows a schematic view of the cross-section from the side of the furnace pyrolyzer.

На фіг. 20 представлений схематичний вигляд поперечного перерізу зверху лазерного пристрою для піролізу.In fig. 20 shows a schematic cross-sectional top view of a laser device for pyrolysis.

На фіг. 21 представлений схематичний вигляд поперечного перерізу зверху пристрою для миттєвого піролізу з вольфрамовим волоском.In fig. 21 shows a schematic cross-sectional top view of a device for instant pyrolysis with a tungsten hair.

На фіг. 22 представлена блок-схема, що ілюструє систему для окислювальної попередньої обробки сировини.In fig. 22 is a block diagram illustrating a system for oxidative pretreatment of raw materials.

На фіг. 23 представлена блок-схема, що ілюструє загальний вигляд процесу конвертування джерела волокна в продукт, наприклад етанол.In fig. 23 is a block diagram illustrating a general view of the process of converting a fiber source into a product, such as ethanol.

На фіг. 24 представлений вигляд поперечного перерізу пристрою для парового вибуху.In fig. 24 shows a cross-sectional view of a steam explosion device.

На фіг. 25 представлений схематичний вигляд поперечного перерізу гібридного пристрою для обробки пучком електронів/ультразвуком.In fig. 25 shows a schematic cross-sectional view of a hybrid device for electron beam/ultrasound treatment.

На фіг. 26 представлена блок-схема, що ілюструє процес сухого подрібнення кукурудзяних зерен.In fig. 26 presents a block diagram illustrating the process of dry grinding of corn kernels.

На фіг. 27 представлена блок-схема, що ілюструє процес вологого подрібнення кукурудзяних зерен.In fig. 27 presents a block diagram illustrating the process of wet grinding of corn kernels.

На фіг. 28 представлений знімок, одержаний за допомогою скануючого електронного мікроскопа, волокнистого матеріалу, одержаного з паперу з багатошаровим покриттям, при збільшенні 25Х. Волокнистий матеріал одержували на різальному пристрої з обертовим ножем з використанням сита з отворами 1/8 дюйма (0,32 см).In fig. 28 is a scanning electron microscope image of fibrous material obtained from laminated paper at 25X magnification. The fibrous material was obtained on a rotary knife cutter using a screen with 1/8 inch (0.32 cm) openings.

На фіг. 29 представлений знімок, одержаний за допомогою скануючого електронного мікроскопа, волокнистого матеріалу, одержаного з відбіленого крафт-картону, при збільшенні 25Х. Волокнистий матеріал одержували на різальному пристрої з обертовим ножем з використанням сита з отворами 1/8 дюйма (0,32 см).In fig. 29 shows a scanning electron microscope image of a fibrous material obtained from bleached kraft paperboard at a magnification of 25X. The fibrous material was obtained on a rotary knife cutter using a screen with 1/8 inch (0.32 cm) openings.

На фіг. 30 представлений знімок, одержаний за допомогою скануючого електронного мікроскопа, волокнистого матеріалу, одержаного з відбіленого крафт-картону, при збільшенні 25Х. Волокнистий матеріал двічі дробили на різальному пристрої з обертовим ножем з використанням сита з отворами 1/16 дюйма (0,16 см) при кожному дробленні.In fig. 30 presents a picture obtained with the help of a scanning electron microscope, a fibrous material obtained from bleached kraft cardboard, at a magnification of 25X. The fibrous material was crushed twice on a rotary knife cutter using a screen with 1/16 inch (0.16 cm) openings for each crushing.

На фіг. 31 представлений знімок, одержаний за допомогою скануючого електронного мікроскопа, волокнистого матеріалу, одержаного з відбіленого крафт-картону, при збільшенні 25Х. 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).In fig. 31 shows a scanning electron microscope image of a fibrous material obtained from bleached kraft paperboard at 25X magnification. The fibrous material was crushed three times on a cutting device with a rotating knife. A 1/8 inch (0.32 cm) sieve was used during the first crushing; a 1/16 inch (0.16 cm) sieve was used for the second crushing, and a 1/32 inch (0.08 cm) sieve was used for the third crushing.

На фіг. 32 представлений схематичний вигляд збоку пристрою для обробки ультразвуком, і на фіг. 33 представлений вигляд поперечного перерізу через комірку для переробки з фіг. 32.In fig. 32 is a schematic side view of the ultrasonic treatment device, and FIG. 33 is a cross-sectional view of the processing cell of FIG. 32.

Зо На фіг. 34 представлений знімок, одержаний за допомогою скануючого електронного мікроскопа, волокнистого матеріалу, одержаного шляхом дроблення проса на різальному пристрої з обертовим ножем, при збільшенні 1000Х, і подальшого пропускання роздробленого матеріалу через сито з отворами 1/32 дюйма (0,08 см).Zo In fig. 34 is a scanning electron microscope image of fibrous material obtained by crushing millet on a rotary knife cutter at 1000X magnification and then passing the crushed material through a 1/32 inch (0.08 cm) screen.

На фіг. 35 і 36 представлені знімки, одержані за допомогою скануючого електронного мікроскопа, волокнистого матеріалу з фіг. 34 після опромінення гамма-променями в дозі 10In fig. 35 and 36 present images obtained with the help of a scanning electron microscope, the fibrous material from fig. 34 after exposure to gamma rays at a dose of 10

Мрад і 100 Мрад, відповідно, при збільшенні 1000Х.Mrad and 100 Mrad, respectively, at a magnification of 1000X.

На фіг. 37 представлені знімки, одержані за допомогою скануючого електронного мікроскопа, волокнистого матеріалу з фіг. 34 після опромінення дозою 10 Мрад і обробки ультразвуком, при збільшенні 1000Х.In fig. 37 presents pictures obtained with the help of a scanning electron microscope, the fibrous material from fig. 34 after irradiation with a dose of 10 Mrad and treatment with ultrasound, at a magnification of 1000X.

На фіг. 38 представлені знімки, одержані за допомогою скануючого електронного мікроскопа, волокнистого матеріалу з фіг. 34 після опромінення дозою 100 Мрад і обробки ультразвуком, при збільшенні 1000Х.In fig. 38 presents pictures obtained with the help of a scanning electron microscope, the fibrous material from fig. 34 after irradiation with a dose of 100 Mrad and treatment with ultrasound, at a magnification of 1000X.

На фіг. 39 представлений інфрачервоний спектр крафт-картону, нарізаного на різальному пристрої з обертовим ножем.In fig. 39 presents the infrared spectrum of kraft cardboard cut on a cutting device with a rotating knife.

На фіг. 40 представлений інфрачервоний спектр крафт-паперу з фіг. 39 після опромінення гамма-випромінюванням в дозі 100 Мрад.In fig. 40 presents the infrared spectrum of the kraft paper from fig. 39 after exposure to gamma radiation at a dose of 100 Mrad.

На фіг. 41 представлений схематичний вигляд процесу конверсії біомаси,In fig. 41 presents a schematic view of the biomass conversion process,

На фіг. 42 представлений схематичний вигляд іншого процесу конверсії біомаси.In fig. 42 presents a schematic view of another biomass conversion process.

Докладний описDetailed description

У даному винаході описані системи і способи, в яких можна використовувати різні матеріали біомаси, такі як целюлозні матеріали, лігноцелюлозні матеріали, крохмальні матеріали або матеріали, які являють собою або включають низькомолекулярні цукри, такі як матеріали сировини. Такі матеріали часто легкодоступні, але їх важко переробляти, наприклад, шляхом ферментації, або вони можуть давати недостатній вихід при малій швидкості. У деяких випадках, складність переробки е наслідком, щонайменше частково, неподатливості сировини.The present invention describes systems and methods in which various biomass materials can be used, such as cellulosic materials, lignocellulosic materials, starch materials, or materials that are or include low molecular weight sugars, such as feedstock materials. Such materials are often readily available, but are difficult to process, for example by fermentation, or may give insufficient yields at low rates. In some cases, the difficulty of processing is a consequence, at least in part, of the inflexibility of the raw material.

У даному винаході описані стадії переробки, які можуть зменшити цю неподатливість і, тим самим, полегшити конверсію сировини біомаси в бажаний продукт.The present invention describes processing steps that can reduce this reluctance and thereby facilitate the conversion of the biomass feedstock into the desired product.

У способах, описаних в даному винаході, матеріали сировини спочатку фізично підготовляють для переробки, часто шляхом зменшення розміру вихідних матеріалів сировини. 60 Потім фізично підготовлену сировину можна попередньо обробляти або переробляти з використанням одного або декількох з: радіаційного опромінення (яке в деяких випадках може відбуватися в контрольованих температурних умовах), обробки ультразвуком, окислення, піролізу і парового вибуху. Різні системи і способи попередньої обробки можуть використовувати в комбінаціях по дві, три або навіть чотири з цих технологій. У даному описі описані інші технології, які можна використовувати для посилення переробки сировини, наприклад охолоджування сировини між стадіями опромінення і гасіння сировини біомаси після опромінення.In the methods described in the present invention, the raw materials are first physically prepared for processing, often by reducing the size of the raw materials. 60 The physically prepared feedstock can then be pretreated or processed using one or more of: radiation exposure (which in some cases can occur under controlled temperature conditions), sonication, oxidation, pyrolysis, and steam explosion. Different systems and pretreatment methods can use combinations of two, three or even four of these technologies. This description describes other technologies that can be used to enhance processing of raw materials, such as cooling raw materials between irradiation stages and quenching biomass raw materials after irradiation.

Також в даному винаході описані функціоналізовані матеріали, що мають бажані типи і кількості функціональних груп, таких як групи карбонових кислот, енольні групи, альдегідні групи, кетонні групи, нітрильні групи, нітрогрупи або нітрозогрупи, які можна одержувати з використанням способів, описаних в даному винаході. Такі функціоналізовані матеріали можуть бути, наприклад, більш розчинними, легше утилізованими різними мікроорганізмами або вони можуть бути більш стабільними протягом тривалого часу, наприклад менш схильними до окислення.Also described in this invention are functionalized materials having the desired types and amounts of functional groups, such as carboxylic acid groups, enol groups, aldehyde groups, ketone groups, nitrile groups, nitro groups, or nitroso groups, which can be obtained using the methods described in this invention . Such functionalized materials can be, for example, more soluble, more easily utilized by different microorganisms, or they can be more stable over a long time, for example, less prone to oxidation.

У деяких випадках, сировина може включати низькомолекулярні цукри або крохмальні матеріали, як детально розглянуто в даному описі.In some cases, raw materials may include low molecular weight sugars or starchy materials, as discussed in detail herein.

ТИПИ БІОМАСИTYPES OF BIOMASS

Як правило, будь-який матеріал біомаси, який являє собою або включає вуглеводи, що повністю складаються з одного або декількох сахаридних елементів або включають один або декілька сахаридних елементів, можна переробляти будь-яким зі способів, описаних в даному описі. Наприклад, матеріал біомаси може являти собою целюлозні або лігноцелюлозні матеріали, крохмальні матеріали, такі як зерна кукурудзи, зерна рису або інші корми, або матеріали, які являють собою або включають один або декілька низькомолекулярних цукрів, таких як сахароза або целобіоза.In general, any biomass material that is or includes carbohydrates consisting entirely of one or more saccharide elements or includes one or more saccharide elements can be processed by any of the methods described herein. For example, the biomass material may be cellulosic or lignocellulosic materials, starchy materials such as corn kernels, rice kernels, or other feedstuffs, or materials that are or include one or more low molecular weight sugars such as sucrose or cellobiose.

Наприклад, такі матеріали можуть включати папір, паперову продукцію, деревину, споріднені деревині матеріали, пресовану деревину, трави, рисове лушпиння, макуху, бавовну, джут, пеньку, льон, бамбук, сизаль, абаку, солому, серцевини кукурудзяних качанів, кокосові волокна, водорості, морську траву, синтетичну целюлозу або будь-які їх суміші. Придатні матеріали включають матеріали, наведені в розділі "Суть винаходу", вище.For example, such materials may include paper, paper products, wood, related wood materials, pressed wood, grasses, rice husks, cake, cotton, jute, hemp, flax, bamboo, sisal, abaca, straw, corncob cores, coconut fibers, algae, sea grass, synthetic cellulose or any mixture thereof. Suitable materials include the materials listed in the Summary of the Invention section above.

Зо Джерела волокон включають джерела целюлозних волокон, включаючи папір і паперову продукцію (наприклад, папір з багатошаровим покриттям і крафт-папір), і лігноцелюлозні джерела волокон, включаючи деревину і споріднені 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 а-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, вони можуть являти собою натуральні матеріали, наприклад шматки первинних матеріалів, або вони можуть 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 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 патентах США МоМо 6448307, 6258876, 6207729, 5973035 і 5952105.Zo Fiber sources include cellulosic fiber sources, including paper and paper products (eg, laminated paper and kraft paper), and lignocellulosic fiber sources, including wood and wood-related materials, such as pressed wood. Other suitable fiber sources include natural fiber sources such as grasses, rice husks, rice husks, jute, hemp, flax, bamboo, sisal, abaca, straw, corncob cores, coconut fibers; fiber sources with a high α-cellulose content, such as cotton; and synthetic fiber sources such as extruded yarn (oriented yarn or non-oriented yarn). Natural or synthetic sources of fibers can be obtained from scraps of primary textile materials, such as scraps, or they can be used waste, such as rags. When paper products are used as fiber sources, they may be natural materials, such as scraps of virgin materials, or they may be used waste. In addition to primary raw materials, used product waste, industrial (for example, by-products) waste and processing waste (for example, waste water from paper processing) can also be used as sources of fibers. Also, the source of the fibers can be obtained or formed from human waste (eg sewage), animals or plants. Additional sources of fibers are described in US Patent Nos. 6,448,307, 6,258,876, 6,207,729, 5,973,035, and 5,952,105.

Мікробна біомаса включає біомасу, яка одержана з одноклітинних організмів (і/або багатоклітинних організмів, що зустрічаються в природі або генетично модифіковані, наприклад організмів з океану, озер, водоймищ, наприклад, з солоною водою або прісною водою, або організмів суші, ії містить джерело вуглецю (наприклад, целюлози). Мікробна біомаса може включати, але не обмежуючись 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, 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.Microbial biomass includes biomass that is derived from unicellular organisms (and/or multicellular organisms, naturally occurring or genetically modified, such as organisms from the ocean, lakes, bodies of water, such as salt water or fresh water, or terrestrial organisms, and contains a source carbon (e.g., cellulose).Microbial biomass may include, but is not limited to, e.g., unicellular organisms (e.g., animals (e.g., protozoa such as flagellates, amoebae, ciliates, and spores) and plants (e.g., algae such as alveolobionts , chlorarachniophytes, cryptomonads, euglenids, glaucophytes, haplophytes, red algae, straminopyles, and green algae)), sea grass, plankton (e.g., macroplankton, mesoplankton, microplankton, nanoplankton, picoplankton, and femtoplankton), phytoplankton, bacteria (e.g., gram-positive bacteria, gram-negative bacteria and extremophiles), yeasts and/or their mixtures. In some cases, microbial biomass can be obtained from natural sources, such as the ocean, lakes, bodies of water, such as salt water or fresh water, or from sources on land. Alternatively or additionally, microbial biomass can be obtained from culture systems, such as large-scale dry and wet culture systems.

Біомаса тварин включає будь-який матеріал органічних відходів, такий як матеріал, одержаний з тваринних відходів або екскрементів, або матеріал, одержаний з відходів або екскрементів людини (наприклад, компост і стічні води).Animal biomass includes any organic waste material, such as material derived from animal waste or excrement, or material derived from human waste or excrement (eg compost and sewage).

У деяких варіантах здійснення вуглевод являє собою або включає матеріал, який має один або декілька (8-1,4-зв'язків і має середньочислову молекулярну масу приблизно 3000-50000.In some embodiments, the carbohydrate is or includes a material that has one or more (8-1,4-linkages) and has a number average molecular weight of about 3,000-50,000.

Такий вуглевод являє собою або включає целюлозу (І), яка утворена з В-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.Such a carbohydrate is or includes cellulose (I), which is formed from B-glucose 1 by condensation of DV-(1--4)-glycosidic bonds. This bond is the opposite of a-(1--4)-glycosidic bonds present in starch and other carbohydrates.

НО», нат онBUT", nat he

НО ення Шо / дн . є о но. ра ся ча іч о о урядWEDNESDAY / DAY is about but ra sia cha ich o o o government

ІAND

Крохмальні матеріалиStarch materials

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 крохмальним матеріалом є суміш двох або більше крохмальних матеріалів. Джерела крохмалю включають, наприклад, пшеницю, ячмінь, кукурудзу і картоплю. У конкретних варіантах здійснення крохмальний матеріал одержаний з кукурудзи. Різні кукурудзяні крохмалі і їх похідні описані в "бот етагсн", Согп Веїїпег5 Авзосіайоп (11 видання, 2006 рік), що додається до даного опису у вигляді додатка А.Starch materials include starch itself, such as corn starch, wheat starch, potato starch or rice starch, a starch derivative, or a material that includes starch, such as a food or crop. For example, the starch material may be arachis, buckwheat, banana, barley, cassava, kudzu, sorrel, sago, sorghum, common house potato, sweet potato, taro, yam, or one or more legumes such as horse beans, lentils, or peas. A starchy material is also a mixture of two or more starchy materials. Sources of starch include, for example, wheat, barley, corn and potatoes. In specific embodiments, the starch material is derived from corn. Various corn starches and their derivatives are described in "bot etagsn", Sogp Veijipeg5 Avzosiayop (11th edition, 2006), which is attached to this description in the form of appendix A.

Крохмаль (наприклад, САЄЖ 9005-25-8 і хімічна формула (СеН':оОб5)п), як правило, містить суміш амілози і амілопектину (звичайно у співвідношенні 20:80 або 30:70) і, як правило, існує уStarch (for example, SAEZH 9005-25-8 and the chemical formula (SeH':oOb5)p) usually contains a mixture of amylose and amylopectin (usually in a ratio of 20:80 or 30:70) and usually exists in

Зо вигляді гомополімеру з повторюваних елементів ангідроглюкози з а-глікозидним положенням глюкози на сусідньому елементі крохмалю через геміацетальні зв'язки. Молекули крохмалю, утворені в основному 1,4-зв'язками, називають амілозою, і 1,6-зв'язки служать як точка розгалуження в розгалужених молекулах крохмалю, званих амілопектином.In the form of a homopolymer of repeating elements of anhydroglucose with an α-glycosidic position of glucose on the adjacent starch element through hemiacetal bonds. Starch molecules formed mainly by 1,4-linkages are called amylose, and the 1,6-linkages serve as branching points in branched starch molecules called amylopectin.

Гранулярна структураGranular structure

Таблиця 1Table 1

Розмір гранул різних крохмалів (мкм) (лічильник СошПег (Кукурудзаз високим вмістомамілози| 422 777777111111111111981СсС21С оМаніїюкаї////77777771111111111111111Ї111111111118281111111711111111111111141Granule size of different starches (μm) (SoshPeg counter (Corn with high amylose content | 422 777777111111111111981СсС21С oManiiyukai////77777771111111111111111Ї11111111111182811111117111111111141111

Таблиця 1Table 1

Розмір гранул різних крохмалів іапазон розміру гранул ще .The granule size of different starches and the granule size range are also .

Тип крохмалю д Нр ру грану Середній розмір (мкм) (мкм) (лічильник СошПегStarch type d No. of grains Average size (μm) (μm) (SoshPeg counter

МарантаArrowroot

Саго 15-50Sago 15-50

Картопля 10-70Potatoes 10-70

Канна (австралійська маранта) 22-85Canna (Australian arrowroot) 22-85

Рослини запасають крохмаль в спеціалізованих органелах, які називаються амілопластами, де він відкладається з утворенням гранул. Ці гранули складаються із знову синтезованого крохмалю, нашарованого навколо ядра гілуму, і їх діаметр варіює від 2 до 130 мікрометрів.Plants store starch in specialized organelles called amyloplasts, where it is deposited to form granules. These granules consist of newly synthesized starch layered around the core of the hilum and vary in diameter from 2 to 130 micrometers.

Розмір і форма гранули є характеристикою походження рослини і служить як спосіб ідентифікації джерела конкретного крохмалю (таблиця 1), Структура гранули зерна є кристалічною, де молекули крохмалю орієнтовані таким чином, щоб утворювати радіально орієнтовані кристали, що дають початок феномену подвійного променезаломлення. Коли через крохмальну гранулу направляють пучок поляризованого світла, гранула ділиться темними лініями на чотири клиноподібних сектори. Ця поперечна штриховка або перетинання є характерними для сферокристалічних структур. о Амілоза шо вно ни ни ши ши:The size and shape of the granule is characteristic of the origin of the plant and serves as a way of identifying the source of a particular starch (Table 1). The structure of a grain granule is crystalline, where the starch molecules are oriented to form radially oriented crystals, giving rise to the phenomenon of birefringence. When a beam of polarized light is directed through a starch granule, the granule is divided by dark lines into four wedge-shaped sectors. This cross-hatching or crossing is characteristic of spherocrystalline structures. About amylose:

Н Он і не не ШИЯ, ЖИ пдв --ей, ин у Зв жан на КТ хай г) Га й он ач ей яN He and not not NECK, Жы pdv --ey, in у Зв жан on KT hai d) Ha and he acha ey i

Фігура 2. Репрезентативна часткова структура амілозиFigure 2. Representative partial structure of amylose

Молекули амілози складаються з окремих здебільшого нерозталу жених ланцюгів з 500- 20000 елементами а-(1,4)-0-глюкози, залежно від джерела. а(1,4)- зв'язки забезпечують утворення спіральної структури. Структурна формула амілози представлена на фігурі 2, де кількість повторюваних субодиниць глюкози (п) може становити багато тисяч (звичайно в діапазоні від 300 до 3000). Амілозний крохмаль важче розщеплюється, ніж амілопектин; однак він займає менше простору, так що він є переважним для запасання в рослинах, Амілоза становить приблизно 3095 від крохмалю, що запасається, в рослинах. Травний фермент амілаза діє на кінцях молекули крохмалю, розщеплюючи її на цукри.Amylose molecules consist of separate, mostly undissolved chains of 500-20,000 α-(1,4)-0-glucose units, depending on the source. a(1,4) bonds ensure the formation of a spiral structure. The structural formula of amylose is shown in figure 2, where the number of repeating glucose subunits (n) can be many thousands (usually in the range from 300 to 3000). Amylose starch is more difficult to break down than amylopectin; however, it takes up less space so that it is preferred for storage in plants, Amylose is about 3095 of the stored starch in plants. The digestive enzyme amylase acts on the ends of the starch molecule, breaking it down into sugars.

Молекули амілози беруть участь в утворенні гелю, оскільки лінійні ланцюги можуть бути орієнтовані паралельно один одному, зсуваючись досить близько один до одного з утворенням зв'язку. Можливо внаслідок легкості, з якою молекули амілози зміщаються одна відносно одної в клейстері, вони не додають значного внеску у в'язкість.Amylose molecules participate in the formation of the gel, since the linear chains can be oriented parallel to each other, shifting close enough to each other to form a bond. Perhaps due to the ease with which the amylose molecules move relative to each other in the paste, they do not make a significant contribution to viscosity.

Зо Амілопектин ж. й а Кк нн, ГАСFrom Amylopectin same. and a Kk nn, GAS

В Гн: й МН Че ЧИЙ чай іно бноСх М: че ша ше уч на я Нн ! суне ; ; "ре ХМ, що; и . у Ж в ЗУ Кк. Я чан ук ни нIn Hn: y MN Che WHOSE chai ino bnoSh M: che sha she uch na I NN! Sune ; "re HM, what; and . in Zh in ZU Kk. I chan uk ni n

ЕІ днEI day

Фігура 3. Репрезентативна часткова структура амілопектинуFigure 3. Representative partial structure of amylopectin

Амілопектин утворений невипадковим а-(1,6)-розгалуженням а-(1,4)-0- глюкозної структури амілозного типу. Як можна бачити на фігурі 3, елементи глюкози зв'язані лінійно а-(1,4)- зв'язками. Розгалуження відбувається через с(1,6)-зв'язки, що зустрічаються кожні 24-30 елементів глюкози, і його визначають за допомогою ферментів, які розщеплюють розгалужувану структуру. Кожна молекула амілопектину містить мільйон або близько до цього залишків, приблизно 5 95 з яких утворюють точки розгалуження.Amylopectin is formed by non-random a-(1,6)-branching of a-(1,4)-0-glucose structure of the amylose type. As can be seen in Figure 3, glucose elements are connected linearly by α-(1,4) bonds. Branching occurs through c(1,6)-bonds, which occur every 24-30 glucose elements, and it is determined with the help of enzymes that split the branched structure. Each amylopectin molecule contains a million or so residues, approximately 5 95 of which form branch points.

Розгалужені молекули амілопектину додають в'язкість клейстеру внаслідок його ролі в підтриманні набухлої гранули. Бічні ланцюги і об'ємна форма молекул амілопектину утримує їх від орієнтації, достатньої близької для утворення водневих зв'язків однієї з одною, так що вони звичайно не беруть участь в утворенні гелю.Branched amylopectin molecules add viscosity to the paste due to its role in supporting the swollen granule. The side chains and bulky shape of the amylopectin molecules keep them from an orientation close enough to form hydrogen bonds with each other, so they usually do not participate in gel formation.

ДжерелоSource

Рослини гідролізують крохмаль, вивільняючи субодиниці глюкози, коли потрібна енергія.Plants hydrolyze starch, releasing glucose subunits when energy is needed.

Значно більшим джерелом крохмалю є кукурудза (маїс), і іншими широко використовуваними джерелами є пшениця, картопля, тапіока і рис.A much larger source of starch is corn (maize), and other commonly used sources are wheat, potatoes, tapioca, and rice.

Відносні співвідношення амілози і амілопектину і точок розгалуження через 1,6-зв'язок визначаються генетично і є відносно постійними для кожного типу крохмалю. Наприклад, аміло- кукурудза містить більше 50 95 амілази, і "воскоподібна" кукурудза практично не має її (3 Об).The relative ratios of amylose and amylopectin and the branching points through the 1,6-bond are determined genetically and are relatively constant for each type of starch. For example, amylo-corn contains more than 50 95 amylase, and "waxy" corn practically does not have it (3 Ob).

Неперероблений крохмальUnprocessed starch

Крохмаль, одержаний способом вологого подрібнення кукурудзи і потім висушений, називають звичайним, регулярним або немодифікованим кукурудзяним крохмалем. Існують різні форми кукурудзяного крохмалю, включаючи тонкоподрібнені або грубодисперсні порошки, пластівці, крупинки або навіть більш великі частинки. Немодифікований крохмаль може бути мінімально перероблений корекцією рН, обробкою помірним нагріванням або додаванням невеликих кількостей хімічних реагентів або ад'ювантів до або після сушіння для оптимізації параметрів. Як приклад, ферментативну конверсію крохмалю в цукри можна прискорювати корекцією рН крохмалю.Starch obtained by wet grinding corn and then dried is called regular, regular or unmodified corn starch. There are different forms of cornstarch, including finely ground or coarse powders, flakes, grains, or even larger particles. Unmodified starch can be minimally processed by pH correction, mild heat treatment, or the addition of small amounts of chemical reagents or adjuvants before or after drying to optimize parameters. As an example, the enzymatic conversion of starch to sugars can be accelerated by adjusting the starch pH.

Зо Значно більш застосовуваним полісахаридом в раціоні людини є крохмаль. Крохмаль (зокрема кукурудзяний крохмаль) використовують при приготуванні згущених продуктів харчування, таких як соуси. У промисловості, його використовують при виготовленні клеїв, паперу, тканин і як основу при виготовленні кондитерських виробів, таких як жувальний мармелад і желейні боби. Паперове виробництво є найбільш великим нехарчовим застосуванням крохмалю по всьому світу, що використовує мільйони метричних тонн щорічно. У звичайному аркуші копіювального паперу, наприклад, вміст крохмалю може бути до 8 95. У паперовому виробництві використовують як хімічно модифіковані, так і немодифіковані крохмалі.Starch is a much more widely used polysaccharide in the human diet. Starch (especially corn starch) is used in the preparation of thickened foods such as sauces. In industry, it is used in the manufacture of glues, paper, fabrics and as a base in the manufacture of confectionery products such as chewing marmalade and jelly beans. Papermaking is the largest non-food application of starch worldwide, using millions of metric tons annually. In an ordinary sheet of copy paper, for example, the starch content can be up to 8 95. Both chemically modified and unmodified starches are used in paper production.

Хімічний склад крохмалю, органічних молекул з високим вмістом кисню, робить крохмаль чудовим продуктом для застосування як хімічної сировини.The chemical composition of starch, organic molecules with a high oxygen content, makes starch an excellent product for use as a chemical raw material.

Генетично модифікований крохмальGenetically modified starch

Генетично модифікований крохмаль, який стосується крохмалю з одержаних способами генетичної інженерії рослин, є модифікованим для зниження необхідності в хімічній переробці (знижуючи вартість, токсичність або екологічно нешкідливі процеси) або для продукції нових вуглеводів, які можуть не зустрічатися в природі в рослинах, що збираються у вигляді врожаю.Genetically modified starch, which refers to starch derived from genetically engineered plants, is modified to reduce the need for chemical processing (reducing cost, toxicity or environmentally friendly processes) or to produce new carbohydrates that may not occur naturally in plants harvested in in the form of a crop.

Модифікація в цьому значенні стосується генетичної інженерії ДНК рослин, але не подальшої переробки або обробки крохмалю або крохмальних гранул.Modification in this sense refers to genetic engineering of plant DNA, but not further processing or processing of starch or starch granules.

Генетично модифікований крохмаль представляє особливий інтерес при виготовленні біодергадовних полімерів і нецелюлозної сировини в паперовій промисловості, а також при створенні нових харчових добавок. Наприклад, воскоподібну кукурудзу широко досліджували в 1950 завдяки її бажаним властивостям. Крохмаль воскоподібної кукурудзи, який по суті являє собою 100 95 амілопектин, дає клейстер, який є практично прозорим при охолоджуванні, не застигає і, коли його сушать у вигляді тонких плівок, дає розчинне покриття, що просвічується, яке часто використовується для згущення широкої множини приготовлюваних харчових продуктів. Генетична модифікація цього крохмалю для випробування амілози і підвищення її вмісту потенційно може привести до чудового плівкоутворювального матеріалу, і він може бути скручений у волокно. Дослідження в цій галузі привели до комерційної розробки двох гібридів кукурудзи, один з яких містить приблизно 55 95, а інший містить приблизно 70 95 амілози, і нещодавно в дослідженнях був одержаний крохмаль з 80 95 амілози.Genetically modified starch is of particular interest in the production of biodegradable polymers and non-cellulosic raw materials in the paper industry, as well as in the creation of new food additives. For example, waxy corn was widely studied in the 1950s due to its desirable properties. Waxy corn starch, which is essentially 100 95 amylopectin, yields a paste that is practically clear on cooling, does not set, and when dried in thin films yields a translucent, soluble coating that is often used to thicken a wide variety of prepared foods. food products. Genetic modification of this starch to test for amylose and increase its content could potentially lead to an excellent film-forming material and could be spun into fiber. Research in this field has led to the commercial development of two corn hybrids, one containing approximately 55 95 and the other containing approximately 70 95 amylose, and recently research has produced a starch with 80 95 amylose.

Модифікований крохмальModified starch

Модифікований крохмаль являє собою харчову добавку, яку одержують обробкою крохмалю або крохмальних гранул, що приводить до часткової деградації крохмалю. Модифікований крохмаль використовують як загусник, стабілізатор або емульгатор. Крім харчових продуктів, модифікований крохмаль також зустрічається в фармацевтичних препаратах. Крохмалі модифікують по ряду причин, в тому числі, для підвищення їх стійкості до надмірного нагрівання, кислот і заморожування, для зміни їх текстури або для подовження або скорочення часу желатинізації.Modified starch is a food additive obtained by processing starch or starch granules, which leads to partial degradation of starch. Modified starch is used as a thickener, stabilizer or emulsifier. In addition to food products, modified starch is also found in pharmaceuticals. Starches are modified for a number of reasons, including to increase their resistance to excessive heat, acids, and freezing, to change their texture, or to lengthen or shorten gelatinization time.

Кислотно-модифікований крохмальAcid-modified starch

Оброблений кислотою крохмаль, який звичайно просто називається "модифікованим крохмалем", одержують обробкою крохмалю або крохмальних гранул неорганічними кислотами.Acid treated starch, which is usually simply called "modified starch", is obtained by treating starch or starch granules with inorganic acids.

Основною реакцією, яка відбувається в ході обробки кислотою, є гідроліз глікозидних зв'язків в молекулах крохмалю. Кислотна модифікація зменшує довжину ланцюга крохмалю, але по суті не змінює конфігурацію молекули. У цьому способі суспензію крохмаль-вода струшують, піддаючи м'якій обробці розбавленою мінеральною кислотою при підвищених температурах,The main reaction that occurs during acid treatment is the hydrolysis of glycosidic bonds in starch molecules. Acid modification reduces the length of the starch chain, but essentially does not change the configuration of the molecule. In this method, the starch-water suspension is shaken, subjected to mild treatment with diluted mineral acid at elevated temperatures,

Зо але нижче температури желатинізації крохмалю. При досягненні бажаної в'язкості, кислоту нейтралізують карбонатом натрію і крохмаль фільтрують, промивають і сушать.But below the gelatinization temperature of starch. When the desired viscosity is reached, the acid is neutralized with sodium carbonate and the starch is filtered, washed and dried.

Окислений кукурудзяний крохмальOxidized corn starch

Іншим способом зниження в'язкості є окислення. Незважаючи на те, що можна використовувати такі окислювачі, як хлор, пероксид водню і перманганат калію, окислені крохмалі, одержані способом вологого подрібнення, практично завжди виготовляють з використанням як окислювача гіпохлориту натрію. Водні суспензії крохмалю при струшуванні обробляють розбавленим гіпохлоритом натрію, що містить невеликий надлишок гідроксиду натрію (МЗ0О11), і нагрівають до 120" (49 7С). Коли досягають бажаної в'язкості, окислену суспензію крохмалю обробляють відновником, таким як бісульфіт натрію, для видалення надлишку гіпохлориту, коректують рН і крохмаль фільтрують, промивають і, нарешті, сушать.Another way to reduce viscosity is oxidation. Despite the fact that such oxidizing agents as chlorine, hydrogen peroxide, and potassium permanganate can be used, oxidized starches obtained by the method of wet grinding are almost always produced using sodium hypochlorite as an oxidizing agent. Aqueous suspensions of starch when shaken are treated with dilute sodium hypochlorite containing a small excess of sodium hydroxide (MZ0O11) and heated to 120" (49°C). When the desired viscosity is reached, the oxidized starch suspension is treated with a reducing agent such as sodium bisulfite to remove excess hypochlorite, pH is adjusted and starch is filtered, washed and, finally, dried.

Обробка крохмалю окислювачем випадковим чином перетворює гідроксильні групи в карбоксильні або карбонільні групи, що приводить до розщеплення сусіднього глікозидного зв'язку. Окислені крохмалі використовують в бездріжджовому тісті і в паніровці, оскільки вони досить добре прилипають до м'яса.Treatment of starch with an oxidizing agent randomly converts hydroxyl groups into carboxyl or carbonyl groups, which leads to the cleavage of the adjacent glycosidic bond. Oxidized starches are used in unleavened dough and in breading, as they stick to meat quite well.

ДекстриниDextrins

Декстрини являють собою групу низькомолекулярних вуглеводів, одержуваних сухим нагріванням або випаленням немодифікованого крохмалю з кислотним або лужним каталізатором, або без нього. У інших способах декстринізації використовують псевдозріджений шар, де немодифікований крохмаль поміщають в реактор і суспендують або "флюїдизують" в потоці нагрітого повітря. Потім крохмаль підкисляють і нагрівають до одержання необхідного кінцевого продукту. У процесі декстринізації, гранула не руйнується, однак порушується цілісність гранули. Коли декстрини суспендують у воді і нагрівають, гранули набухають і розділяються на шари, які в кінцевому результаті вивільняються і диспергуються. Декстрини являють собою суміші лінійних а-(1,4)-зв'язаних полімерів О-глюкози, що починаються а-(1,6)- зв'язком. Промислову продукцію, як правило, проводять кислотним гідролізом картопляного крохмалю.Dextrins are a group of low molecular weight carbohydrates obtained by dry heating or burning unmodified starch with or without an acid or alkaline catalyst. In other methods of dextrinization, a fluidized bed is used, where unmodified starch is placed in a reactor and suspended or "fluidized" in a stream of heated air. Then the starch is acidified and heated to obtain the required final product. In the process of dextrinization, the granule is not destroyed, but the integrity of the granule is violated. When dextrins are suspended in water and heated, the granules swell and separate into layers, which are eventually released and dispersed. Dextrins are mixtures of linear α-(1,4)-linked polymers of O-glucose starting with an α-(1,6) bond. Industrial products are usually produced by acid hydrolysis of potato starch.

Декстрини являють собою розчинні у воді тверді речовини від білого до ясно-жовтого кольору, які є оптично активними. При аналізі, декстрини можна виявляти розчином йоду, що дає червоне забарвлення.Dextrins are water-soluble solids from white to light yellow that are optically active. During analysis, dextrins can be detected with iodine solution, which gives a red color.

Існує три основних типи декстринів: білі, жовті і британська камедь. Білі декстрини мають білий колір і мають знижену в'язкість і розчинність в холодній воді в діапазоні від 5 до більше 90 95. Білі декстрини використовують для одержання дуже м'яких гелів. Жовті декстрини (одержувані при меншій кількості кислоти, більш високих температурах і більш тривало) мають жовтий колір і мають більш високу розчинність у воді. Жовті декстрини використовують для одержання клейстеру з високим вмістом твердих частинок, які є дуже клейкими і, при нанесенні у вигляді тонких плівок, швидко висихають. Нарешті, британські камеді одержують додаванням невеликої кількості кислоти до дуже сухого крохмалю, або без її додавання, і потім випаленням при поступово зростаючій температурі Вони мають колір від жовтувато-коричневого до коричневого, і їх використовують для одержання від практично твердих гелів через дуже м'які гелі до в'язких рідин.There are three main types of dextrins: white, yellow and British gum. White dextrins are white in color and have reduced viscosity and solubility in cold water in the range from 5 to more than 90 95. White dextrins are used to make very soft gels. Yellow dextrins (made with less acid, higher temperatures, and longer) are yellow in color and have higher water solubility. Yellow dextrins are used to make pastes with a high content of solid particles, which are very sticky and, when applied in the form of thin films, dry quickly. Finally, British gums are obtained by adding a small amount of acid to very dry starch, or without adding it, and then firing it at a gradually increasing temperature. gels to viscous liquids.

ЦиклодекстриниCyclodextrins

Циклодекстрини являють собою невідновні циклічні олігосахариди глюкози, що утворюється при каталізованій цикломальтодекстринглюканотрансферазою деградації крохмалю. Три поширених циклодекстрини мають б, 7 або 8 ЮО-глюкопіранозильних залишків (с-, ДВ- і у- циклодекстрин, відповідно), зв'язаних а-1,4-глікозидними зв'язками (фігура 4). Всі три циклодекстрини мають схожі структури (довжини і орієнтації зв'язків), за винятком структурної необхідності в розміщенні різної кількості залишків глюкози. Вони являють собою необмежені молекули чашоподібної форми (укорочений конус), скріплені водневими зв'язками між 3-ОН і 2-Cyclodextrins are non-reducing cyclic oligosaccharides of glucose, which are formed during the degradation of starch catalyzed by cyclomaltodextringlucanotransferase. Three common cyclodextrins have b, 7 or 8 ХО-glucopyranosyl residues (c-, DV- and y-cyclodextrins, respectively), linked by α-1,4-glycosidic bonds (Figure 4). All three cyclodextrins have similar structures (bond lengths and orientations), except for the structural need to accommodate different amounts of glucose residues. They are unlimited cup-shaped molecules (truncated cone), held together by hydrogen bonds between 3-OH and 2-

ОН-групами навколо зовнішнього краю. Циклодекстрини використовують для інкапсулювання з метою контрольованого вивільнення смакових речовин, маскування неприємних запахів і смаків, стабілізації емульсій, підвищення піноутворювальної здатності і контролю або маскування кольору.OH groups around the outer edge. Cyclodextrins are used for encapsulation with the purpose of controlled release of flavors, masking of unpleasant odors and tastes, stabilization of emulsions, increase of foaming capacity and control or masking of color.

Похідні крохмалю (поперечнозшиті і стабілізовані) - Крохмаль можна хімічно перетворити в похідне по первинних і вторинних положеннях гідроксилів, що надає властивості, відмінні від властивостей, що зустрічаються в вихідному крохмалі. Передбачувано, це відбувається внаслідок руйнування водневих зв'язків. Два типи похідних виготовляють комерційно: поперечнозшиті/інгібовані і стабілізовані. Поперечнозшиті крохмалі, які іноді називаються інгібованими крохмалями, одержують реакцією гідроксильнихStarch derivatives (cross-linked and stabilized) - Starch can be chemically converted into a derivative in the primary and secondary hydroxyl positions, which gives properties different from those found in the original starch. Presumably, this occurs as a result of the destruction of hydrogen bonds. Two types of derivatives are produced commercially: cross-linked/inhibited and stabilized. Cross-linked starches, which are sometimes called inhibited starches, are obtained by the reaction of hydroxyl

Зо груп на двох різних молекулах в гранулі з біфункціональним агентом, Як поперечнозшивальні агенти можна використовувати такі реагенти, як оксихлорид фосфору або триметафосфат натрію. Дуже невеликі кількості цих засобів можуть надавати виражений ефект на характеристики клейстеру.From groups on two different molecules in a granule with a bifunctional agent, such reagents as phosphorus oxychloride or sodium trimetaphosphate can be used as cross-linking agents. Very small amounts of these agents can have a pronounced effect on the characteristics of the paste.

Крохмаль можна стабілізувати проти гелеутворення з використанням багатофункціональних реагентів. Ці реагенти реагують з гідроксильними групами на крохмалі, вносячи групи замісників, які перешкоджають ефектам утворення водневих зв'язків, тим самим підвищуючи його здатність до змішування з водою або в'язкість, або надаючи молекулі крохмалю позитивний заряд. Реагенти, використовувані для стабілізації крохмалю шляхом руйнування водневих зв'язків, включають оксид етилену для одержання гідроксіетилкрохмалю, оцтовий ангідрид для одержання ацетатів крохмалю, янтарний ангідрид для одержання сукцинатів крохмалю, ортофосфат мононатрію або триполіфосфат натрію для одержання фосфатів крохмалю, і оксид пропілену для одержання гідроксипропілкрохмалів. Реагенти, які надають позитивний заряд молекулі крохмалю, включають третинні або четвертинні аміни для одержання катіонних крохмалів.Starch can be stabilized against gel formation using multifunctional reagents. These reagents react with the hydroxyl groups on the starch, introducing substituent groups that interfere with the effects of hydrogen bonding, thereby increasing its water miscibility or viscosity, or giving the starch molecule a positive charge. Reagents used to stabilize starch by breaking hydrogen bonds include ethylene oxide to produce hydroxyethyl starch, acetic anhydride to produce starch acetates, succinic anhydride to produce starch succinates, monosodium orthophosphate or sodium tripolyphosphate to produce starch phosphates, and propylene oxide to produce hydroxypropyl starches . Reagents that impart a positive charge to the starch molecule include tertiary or quaternary amines to produce cationic starches.

Попередньо желатинізований крохмальPregelatinized starch

Суспензії багатьох крохмалів і похідних крохмалю можна желатинізувати і сушити для одержання широкої множини попередньо желатинізованих крохмалів. Це проводять в однобарабанній сушарці за допомогою валиків для нанесення. Суспензію крохмалю нагрівають для її желатинізації, відразу сушать і розтирають до бажаних параметрів гранул. Попередньо желатинізований крохмаль використовують для згущення десертів миттєвого приготування, таких як пудинги, забезпечуючи згущення продуктів харчування при додаванні холодної води або молока. Аналогічно, гранули сирного соусу (такого як в макаронах з сиром або лазаньї) або гранули підливки можна згущувати в киплячій воді без утворення грудок продукту. Комерційні начинки в піцу, що містять модифікований крохмаль, густішають при нагріванні в печі, утримуючи їх зверху піди, а потім стають текучими при охолоджуванні.Suspensions of many starches and starch derivatives can be gelatinized and dried to produce a wide variety of pregelatinized starches. This is done in a single-drum dryer using application rollers. The starch suspension is heated for its gelatinization, immediately dried and ground to the desired granule parameters. Pre-gelatinized starch is used to thicken instant desserts such as puddings, allowing the food to thicken when cold water or milk is added. Similarly, granules of cheese sauce (such as in macaroni and cheese or lasagna) or granules of gravy can be thickened in boiling water without forming lumps. Commercial pizza toppings containing modified starches thicken when heated in the oven, keeping them on top, and then become runny when cooled.

Відбілені крохмаліBleached starches

Відбілювання шляхом дуже м'якого окислення проводять з використанням гіпохлориту натрію, хлориту натрію, пероксиду водню, перманганату калію, пероцтової кислоти або персульфату амонію з діоксидом сірки. Взаємодія з молекулами крохмалю повинна бути дуже 60 невеликою, щоб не відбувалося змін фізичних властивостей крохмалю або його розчину, за винятком кольору. Теоретично, відбувається утворення невеликої кількості альдегідних або карбоксильних груп. У кінцевому продукті залишаються тільки слідові кількості хлориду натрію, сульфату натрію або ацетату натрію. Відбілений крохмаль виділяють на безперервних фільтрах або центрифугах з використанням великих кількостей води для видалення слідових кількостей неорганічних солей, утворених з відбілювача, сушать і упаковують.Bleaching by very mild oxidation is carried out using sodium hypochlorite, sodium chlorite, hydrogen peroxide, potassium permanganate, peracetic acid or ammonium persulfate with sulfur dioxide. The interaction with the starch molecules should be very small so that there are no changes in the physical properties of the starch or its solution, except for the color. Theoretically, a small amount of aldehyde or carboxyl groups is formed. Only trace amounts of sodium chloride, sodium sulfate, or sodium acetate remain in the final product. The bleached starch is isolated on continuous filters or centrifuges using large amounts of water to remove trace amounts of inorganic salts formed from the bleach, dried and packaged.

Низькомолекулярні цукриLow molecular weight sugars

Матеріали біомаси, які включають низькомолекулярні цукри, можуть включати, наприклад, щонайменше приблизно 0,5 мас. 9; 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. 95 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.Biomass materials that include low molecular sugars can include, for example, at least about 0.5 wt. 9; low molecular weight sugar, for example at least approximately 2, 3.4, 5.6, 7, 8, 9, 10, 12.5, 25, 35, 50, 60, 70, 80, 90 wt. 95 or even at least approximately 95 wt. 95 low molecular sugar. In some cases, the biomass essentially consists of low molecular sugar, for example, more than 95 wt. 95, for example, 96, 97, 98, 99 wt. 95 or essentially 100 wt. 95 low molecular sugar.

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 сік 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.Biomass materials that include low molecular sugars can be agricultural products or food products, such as sugar cane or sugar beet, or their extract, such as sugar cane juice or sugar beet juice. Biomass materials that include low molecular weight sugars can be essentially pure extracts, such as unrefined or crystallized table sugar (sucrose). Low molecular weight sugars include sugar derivatives. For example, low molecular weight sugars can be oligomeric (eg, equal to or greater than 4-mer, 5-mer, b6-mer, 7-mer, 8-mer, 9-mer, or 10-mer), trimeric, dimeric, or monomeric. When carbohydrates are formed by more than one repeating element, all the repeating elements can be the same or different.

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, такого як етанол або бутанол. Декілька таких цукрів і похідних цукрів представлені нижче. т ні а он і ту щу ще - я ше я и п я Як щоби Св цех р сн ви Т Гаюкоза І КУSpecific examples of low molecular sugars include cellobiose, lactose, sucrose, glucose and xylose, as well as their derivatives. In some cases, sugar derivatives dissolve more quickly in solution or are utilized by microbes to produce a useful material such as ethanol or butanol. A few of these sugars and sugar derivatives are presented below. t no a he and that schu more - i she i i p i How to be Saint shop r sn you T Gayukosa I KU

Н Н с: й ная чи Щі іN N s: i naya or Shchi i

Ї ша туEat here

К-МА5 й х гр-монокислота сахарози н 1K-MA5 and x gr-monoacid sucrose n 1

Мекетоглюконава хнодотаMeketogluconate chnodota

ВIN

«є мо ЧК, рис ЧИ док х р : Н не Як то Е і"there is mo CHK, rys ЧИ dok х r : H ne How to E and

Шо а дл з. й 7 но и енSho a dl z. and 7 no and en

ИЙ; їв . дк вай й Ь п іIY; ate dk vai y b p i

Й ї чен Гакнкуровака як модений . г уаххY y chen Gaknkurovak as fashionable. wow

Ям кислотя не ! ї ема КІ к б-мовохнелота сахарози ЖЕ ХаI am not acid! i ema KI k b-movochnelota sucrose JHE Ha

Фруктоза шеFructose

З х й сні аа си ще ун й ку | Г ц 10 Сахарозе щи "й ши йZ h and sni aa sy still un and ku | H ts 10 Sucrose sugar

Етанол з низькомолекулярних цукрівEthanol from low molecular weight sugars

Більше за половину світового виробництва етанолу продукується з цукрів або побічних продуктів цукрів, причому Бразилія безсумнівно є світовим лідером. На даний час, в США відсутнє комерційне виробництво етанолу з цукрової тростини або цукрового буряка, де 97 95 етанолу виробляють з кукурудзи.More than half of the world's ethanol production is produced from sugars or sugar by-products, with Brazil clearly the world leader. Currently, there is no commercial ethanol production from sugar cane or sugar beet in the US, where 97.95 percent of ethanol is produced from corn.

Технологічно, спосіб виробництва етанолу з цукру простіше, ніж конвертування кукурудзи в етанол. Конвертування кукурудзи в етанол вимагає додаткового приготування (способом вологого подрібнення) і застосування ферментів, в той час як конверсія цукру вимагає тільки процесу дріжджової ферментації. Потреба в енергії для конвертування цукру в етанол приблизно в два рази менше, ніж для кукурудзи. Однак технологія і прямі витрати енергії є тільки одним з декількох факторів, які визначають доцільність виробництва етанолу. Інші фактори включають відносну вартість виробництва (включаючи сировину), швидкості конверсії, близькість до технологічного обладнання, альтернативні ціни і урядову політику, конструкцію обладнання і вартість переробки. Оскільки в інших країнах було показано, що виробництво етанолу з цукру може бути економічно доцільним і проводиться пошук іншої нової сировини, вTechnologically, the method of producing ethanol from sugar is simpler than converting corn into ethanol. Converting corn to ethanol requires additional preparation (wet milling) and the use of enzymes, while converting sugar requires only a yeast fermentation process. The energy requirement for converting sugar into ethanol is about two times less than for corn. However, technology and direct energy costs are only one of several factors that determine the feasibility of ethanol production. Other factors include relative cost of production (including raw materials), conversion rates, proximity to process equipment, alternative prices and government policies, equipment design, and processing costs. Since it has been shown in other countries that the production of ethanol from sugar can be economically feasible and other new raw materials are being searched for, in

США зріс інтерес до виробництва етанолу з цукру. У відповідь на зростаючий інтерес до цукру і етанолу, ОБОА опублікував звіт про дослідження в липні 2006 року під назвою: "Пе ЕсопотісInterest in the production of ethanol from sugar has increased in the United States. In response to the growing interest in sugar and ethanol, the OBOA published a research report in July 2006 entitled: "Pe Esopotis

Еєазірійу ої Е(Напої! Ргодисійп їот 5идаг іп Ше Опієй 5іаіев", який включений в даний опис як посилання у всій своїй повноті. У звіті показано, що при поточних ринкових цінах на етанол, конвертування цукрової тростини, цукрового буряка і меляси в етанол може бути прибутковим (див. таблицю 1).Eeaziriyu oi E(Pooi! Rhodisiip iot 5idag ip She Opiei 5iaiev", which is incorporated herein by reference in its entirety. The report shows that at current market prices for ethanol, converting sugar cane, sugar beet and molasses to ethanol can be profitable (see Table 1).

Таблиця 1Table 1

Поточні ринкові ціни на етанолCurrent market prices for ethanol

Жденю та ення; Гчеме о; ово подрібнення) (Сирацукроватростинаїд /-:/ 71151240 | 5 | 092 (Сирий цукровийбуряк.////////777777711111111111111115 11235 | 5 | 077I'm waiting and waiting; Gcheme o; ovo grinding) (Syracucrovatrostinoid /-:/ 71151240 | 5 | 092 (Raw sugar beet.////////777777711111111111111115 11235 | 5 | 077

Меляса?ї //////7777777711111111111111111111111111111118 117127 | 5 1 036 (Нерафінований цукор? 77777111 51 348 | 5 | 036 (Рафінованийцуююр? -: 11175 | 397 | 5 | 036 х На галон (3,8 л). "«Не включає витрати на транспортування.Melyas?i //////77777777111111111111111111111111111111118 117127 | 5 1 036 (Unrefined sugar? 77777111 51 348 | 5 | 036 (Refined sugar? -: 11175 | 397 | 5 | 036 x Per gallon (3.8 L). ""Does not include shipping costs.

Цукровий бурякSugar beet

Цукровий буряк являє собою однорічну культуру, вирощувану в 11 штатах в різних кліматичних умовах, від жаркого клімату долини Імперіал в Каліфорнії до більш холодного клімату Монтани і Північної Дакоти. Побічні продукти цукрового буряка включають бурякову пульпу, яку можна продавати для кормів для тварин, і мелясу, яку також можна продавати для кормів для тварин або далі переробляти для екстракції більшої кількості цукру.Sugar beets are an annual crop grown in 11 states in a variety of climates, from the hot climates of the Imperial Valley in California to the cooler climates of Montana and North Dakota. Sugar beet by-products include beet pulp, which can be sold for animal feed, and molasses, which can also be sold for animal feed or further processed to extract more sugar.

Зо Обладнання для переробки цукрового буряка конвертує сирий цукровий буряк безпосередньо в рафінований цукор в одностадійному процесі Тим часом як площа культивування цукрового буряка дещо знизилася з 1990 років, виробництво цукру насправді зросло внаслідок інвестицій в нове обладнання для переробки, впровадження нових технологій, вдосконалених сортів культури і посилених технологій витягання цукру з меляси. Цукровий буряк є дуже об'ємним і відносно дорогим для транспортування, і він повинен бути перероблений досить швидко, до руйнування сахарози. Таким чином, всі підприємства по переробці цукрового буряка розташовані в областях вирощування.Zo Sugar beet processing equipment converts raw sugar beet directly into refined sugar in a one-step process While the area under sugar beet cultivation has declined slightly since the 1990s, sugar production has actually increased due to investments in new processing equipment, the introduction of new technologies, improved crop varieties and enhanced technologies for extracting sugar from molasses. Sugar beet is very bulky and relatively expensive to transport, and it must be processed fairly quickly before the sucrose breaks down. Thus, all sugar beet processing enterprises are located in the growing regions.

Цукрова тростинаCane

Цукрова тростина являє собою багаторічну тропічну культуру, вирощувану в чотирьох штатах: у Флориді, на Гавайях, в Луїзіані і Техасі. Побічні продукти переробки цукрової тростини включають мелясу і макуху, волокнистий матеріал, який залишається після пресування цукрової тростини для одержання цукру. Макуху часто спалюють як паливо для збільшення потужності млинів цукрової тростини. Цукрову тростину спочатку переробляють в нерафінований цукор на млинах поблизу тростинних полів. Подібно буряку, тростина є об'ємною і відносно дорога для транспортування, і вона повинна бути перероблена настільки швидко, наскільки це можливо,Sugarcane is a perennial tropical crop grown in four states: Florida, Hawaii, Louisiana, and Texas. Byproducts of sugar cane processing include molasses and cake, the fibrous material that remains after sugar cane is pressed to make sugar. Cake is often burned as fuel to increase the capacity of sugarcane mills. Sugar cane is first processed into unrefined sugar in mills near the cane fields. Like beets, cane is bulky and relatively expensive to transport, and must be processed as quickly as possible.

для зведення до мінімуму руйнування сахарози. Потім нерафінований цукор транспортують на рафінувальний завод для виробництва рафінованого цукру.to minimize the destruction of sucrose. The raw sugar is then transported to a refinery to produce refined sugar.

За останнє десятиріччя, цукровий буряк досяг більш високої частки у виробництві цукру вOver the last decade, sugar beet has reached a higher share in sugar production

СІЛА, на даний час становлячи 58,8 95 національної продукції Цукру, в той час як частка цукрової тростини знизилася до 41,2 Об.POWER, currently accounting for 58.8 95 of the national production of Sugar, while the share of sugar cane has decreased to 41.2 Ob.

МелясаMolasses

Найбільш широко використовуваним цукром для ферментації етанолу є тростинна меляса, яка містить приблизно 35-40 мас. 95 сахарози, 15-20 мас. 95 інвертованих цукрів, таких як глюкоза і фруктоза, і 28-35 мас. 965 нецукрових твердих речовин. Мелясу (сироп) збирають як побічний продукт виробництва тростинного цукру. Мелясу розбавляють до м'якої маси, що містить приблизно 1020 мас. 95 цукру. Після доведення рН м'якої маси приблизно до 4-5 за допомогою мінеральної кислоти, в неї інокулюють дріжджі, і проводять ферментацію в неасептичних умовах при 20-32 "С протягом приблизно 1-3 діб. Потім з ферментованої бражки, яка, як правило, містить приблизно 6-10 мас. 95 етанолу, в очисному відділі заводу витягають продукт.The most widely used sugar for ethanol fermentation is cane molasses, which contains approximately 35-40 wt. 95 sucrose, 15-20 wt. 95 invert sugars, such as glucose and fructose, and 28-35 wt. 965 non-sugar solids. Molasses (syrup) is collected as a by-product of cane sugar production. Molasses is diluted to a soft mass containing approximately 1020 wt. 95 sugar. After bringing the pH of the soft mass to approximately 4-5 with the help of mineral acid, yeast is inoculated into it, and fermentation is carried out in aseptic conditions at 20-32 "C for approximately 1-3 days. Then from the fermented wort, which, as a rule, , contains approximately 6-10 wt. 95 ethanol, the product is extracted in the purification department of the plant.

Продукція етанолу (з використанням коефіцієнта конверсії сахарози 141 галон (533,7 л) на тонну) обчислена для цукрової тростини, цукрового буряка і білої меляси.Ethanol production (using a sucrose conversion factor of 141 gallons (533.7 L) per ton) is calculated for sugar cane, sugar beet, and white molasses.

Цукрова тростина:Cane:

Рівень витягання нерафінованого цукру 12,24 95, плюс 41,6 фунтів (0,0189 тонни) сахарози з меляси - 235,0 фунтів (0,1066 тонни) сахарози з нерафінованого цукру і 41,6 фунтів 1 тонна (0,0189 тонни) сахарози з меляси, цукрової - 276,6 фунтів (0,1383 тонни) сахарози, тростини - 19,5 галонів (73,8 л) етанолу або 0,051 тонни цукрової тростини на галон (3,8 л) продукованого етанолу.Raw sugar extraction rate 12.24 95, plus 41.6 lb (0.0189 tons) of sucrose from molasses - 235.0 pounds (0.1066 tons) of sucrose from raw sugar and 41.6 pounds 1 ton (0.0189 tons ) sucrose from molasses, sugar cane - 276.6 pounds (0.1383 tons) of sucrose, cane - 19.5 gallons (73.8 L) of ethanol, or 0.051 tons of sugar cane per gallon (3.8 L) of ethanol produced.

Цукровий буряк:Sugar beet:

Рівень витягання рафінованого цукру 15,58 95, плюс 40,0 фунтів (0,0181 тонни) сахарози з бурякової меляси 1 тонна - 311,6 фунтів (0,1411 тонни) сахарози з цукрового рафінованого цукру і 40,0 фунтів (0,0181 тонни) сахарози з бурякової меляси, буряка - 351,6 фунтів (0,1758 тонни) сахарози, т 24,8 галонів (94 літри) етанолу або 0,040 тонни цукрового буряка на галон (3,8 л) продукованого етанолуRefined sugar extraction level 15.58 95, plus 40.0 lb (0.0181 tons) beet molasses sucrose 1 ton - 311.6 pounds (0.1411 tons) sugar refined sugar sucrose and 40.0 pounds (0. 0181 tons) of sucrose from beet molasses, beets - 351.6 pounds (0.1758 tons) of sucrose, t 24.8 gallons (94 liters) of ethanol, or 0.040 tons of sugar beet per gallon (3.8 L) of ethanol produced

Меляса: 49,2 95 загальних цукрів як сахароза 1 тонна - 984 фунтів (0,492 тонни) сахарози, меляси - 69,4 галонів (262,3 л) етанолу або 28,8 фунтів (0,0131 кг) меляси на галон (3,8 л) продукованого етанолу, або 2,45 галонів (9,3 л) меляси на галон (3,8 л) продукованого етанолу (з використанням конвертування 1,0 галон (3,8 л) меляси - 11,74 фунтів по масі (5,3Molasses: 49.2 95 total sugars as sucrose 1 ton - 984 lb (0.492 tons) sucrose, molasses - 69.4 gallons (262.3 L) ethanol or 28.8 lb (0.0131 kg) molasses per gallon (3 .8 L) of ethanol produced, or 2.45 gallons (9.3 L) of molasses per gallon (3.8 L) of ethanol produced (using the conversion of 1.0 gallon (3.8 L) of molasses - 11.74 pounds per mass (5.3

КГ).KG).

Нерафінований цукор: 96,0 95 загальних цукрів як сахароза 1 тонна - 1920 фунтів (0,96 тонни) сахарози, нерафінованого - 135,4 галонів (512,5 л) етанолу або 14,77 фунтів (6,7 кг) нерафінованого цукру цукру на галон (3,8 л) продукованого етанолу.Unrefined sugar: 96.0 95 total sugars as sucrose 1 ton - 1,920 lb (0.96 tons) of sucrose, unrefined - 135.4 gallons (512.5 L) of ethanol or 14.77 lb (6.7 kg) of unrefined sugar of sugar per gallon (3.8 L) of ethanol produced.

Рафінований буряковий цукор: 100,0 95 загальних цукрів як сахароза 1 тонна - 2000 фунтів (1,0 тонна) сахарози, рафінованого - 141,0 галонів (533,7 л) етанолу або 14,18 фунтів (6,4 кг) рафінованого цукру цукру на галон (3,8 л) продукованого етанолу.Refined beet sugar: 100.0 95 total sugars as sucrose 1 ton - 2,000 lb (1.0 ton) sucrose refined - 141.0 gallons (533.7 L) ethanol or 14.18 lb (6.4 kg) refined of sugar sugar per gallon (3.8 L) of ethanol produced.

Результати цього дослідження мають декілька важливих наслідків, які стосуються виробництва етанолу з цукроносних культур в США. По-перше, при існуючій технології ферментації, кукурудза на даний час є найбільш дешевою сировиною, доступною для застосування при виробництві етанолу в США. По-друге, з урахуванням поточних і передбачуваних майбутніх ринкових цін на цукор і етанол, очевидно, що виробництво цукру є найбільш доцільним застосуванням цукрової тростини або цукрового буряка. По-третє, конверсія целюлозної біомаси в етанол забезпечує потенціал для застосування у виробництві етанолу широкої множини різних типів сировини.The results of this study have several important implications for ethanol production from sugarcane crops in the United States. First, with existing fermentation technology, corn is currently the cheapest feedstock available for use in ethanol production in the United States. Second, given current and projected future market prices for sugar and ethanol, it is clear that sugar production is the most appropriate use of sugar cane or sugar beet. Third, the conversion of cellulosic biomass to ethanol provides the potential for the use of a wide variety of different types of raw materials in the production of ethanol.

У даному описі представлені системи і способи, в яких можна використовувати ці низькомолекулярні сполуки для продукції етанолу більш швидко і більш економічно ефективно.This description presents systems and methods in which these low-molecular-weight compounds can be used for ethanol production more quickly and more cost-effectively.

Для одержання продуктів, описаних в даному документі, таких як етанол, можна використовувати суміші будь-яких матеріалів біомаси, описаних в даному документі. Наприклад, для одержання будь-якого продукту, описаного в даному документі, можна використовувати суміші целюлозних матеріалів і крохмальних матеріалів.Mixtures of any of the biomass materials described herein can be used to produce the products described herein, such as ethanol. For example, mixtures of cellulosic materials and starch materials can be used to make any product described herein.

СИСТЕМИ ДЛЯ ОБРОБКИ БІОМАСИBIOMASS PROCESSING SYSTEMS

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 основної 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). Наприклад, в інших системах для переробки целюлозної, лігноцелюлозної або крохмальної сировини використовуються кислоти, основи і ферменти. Як описано в даному документі, в деяких варіантах здійснення така обробка є непотрібною або необхідна тільки в невеликих або каталітичних кількостях.In fig. 1 presents a system for converting biomass 100, in particular biomass with significant amounts of cellulosic and lignocellulosic components and/or starch components, into useful products and by-products. System 100 includes feedstock preparation subsystem 110, pretreatment subsystem 114, primary processing subsystem 118, and further processing subsystem 122. Feedstock preparation subsystem 110 is fed raw biomass and physically prepared for use as feedstock. for further processes (for example, size reduction and homogenization of biomass), and is stored both in raw form and in the form of raw materials. Biomass feedstocks with significant amounts of cellulosic and/or lignocellulosic components or starch components may have a high average molecular weight and crystallinity, which may complicate the processing of the feedstock into useful products (for example, fermentation of the feedstock to produce ethanol). For example, in other systems, acids, bases and enzymes are used for the processing of cellulosic, lignocellulosic or starchy raw materials. As described herein, in some embodiments, such treatment is unnecessary or required only in small or catalytic amounts.

У підсистему для попередньої обробки 114 подається сировина з підсистеми для підготовки сировини 110 і в ній сировина підготовляється для застосування в основних процесах продукції, наприклад, шляхом зменшення середньої молекулярної маси і кристалічності сировини. З підсистеми для попередньої обробки 114 попередньо оброблена сировина подається в підсистему для основної 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 і/або 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.The raw material from the raw material preparation subsystem 110 is fed into the pre-processing subsystem 114 and in it the raw material is prepared for use in the main production processes, for example, by reducing the average molecular weight and crystallinity of the raw material. From the pre-processing subsystem 114, the pre-treated raw materials are fed to the main processing subsystem 118 and useful products (eg, ethanol, other alcohols, pharmaceuticals and/or food) are produced in it. In some cases, the product of the primary processing subsystem 118 is usable directly, but in other cases it requires additional processing performed by the downstream processing subsystem 122. The downstream processing subsystem 122 provides further processing of the product stream from the primary processing system 118 that is required for it (for example, distillation and denaturation of ethanol), as well as processing of waste streams from other subsystems. In some cases, the co-products of subsystems 114, 118, 122 may also be directly or indirectly useful as secondary products and/or to increase the overall efficiency of system 100. For example, downstream processing subsystem 122 may produce treated water for recirculation as process water in other subsystems and/or it can produce combustible waste that can be used as fuel for boilers that generate steam and/or electricity.

На оптимальний розмір установки для конверсії біомаси впливають фактори, які 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.The optimal size of a biomass conversion plant is influenced by factors that include economies of scale and the type and availability of biomass used as feedstock. Increasing plant size tends to increase the economies of scale associated with the processes in the plant. However, increasing plant size also tends to increase costs (such as transportation costs) per unit of raw material.

Дослідження, які аналізують ці фактори, вказують на те, що прийнятний розмір установок для конверсії біомаси може варіювати від 1000 до 10000 або більше тонн сухої сировини на добу, залежно, щонайменше частково, від типу використовуваної сировини. Тип сировини 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),Studies that analyze these factors indicate that acceptable plant size for biomass conversion can range from 1,000 to 10,000 or more dry tons per day, depending, at least in part, on the type of feedstock used. The type of feedstock can also affect storage requirements at the facility, where facilities designed primarily to process feedstocks whose availability varies seasonally (eg, corn straw) require more on-site than off-site storage of the feedstock in compared to installations designed for the processing of raw materials, the availability of which is relatively constant (for example, waste paper),

ФІЗИЧНА ПІДГОТОВКАCALLISTHENICS

У деяких випадках, способи переробки починаються з фізичної підготовки сировини, наприклад зменшення розміру вихідних матеріалів сировини, наприклад, шляхом нарізання, розтирання, дроблення, помелу на кульовому млині, переробки контактним валиком або рубання. У деяких випадках, матеріал можна зменшувати до частинок з використанням молоткового млина, дискового млина або каменедробарки, У деяких випадках, пухку сировину (наприклад, перероблений папір, крохмальні матеріали або просо) підготовляють дробленням або різанням. Для видалення з потоку сировини дуже великих об'єктів або небажаних об'єктів, бо наприклад, таких як камені або цвяхи, можна використовувати сита і/або магніти.In some cases, the processing methods begin with physical preparation of the raw materials, such as reducing the size of the raw materials, for example, by slicing, grinding, crushing, ball milling, contact roller processing, or chopping. In some cases, the material can be reduced to particles using a hammer mill, disc mill, or stone crusher. In some cases, loose raw materials (such as recycled paper, starch materials, or millet) are prepared by crushing or cutting. Sieves and/or magnets can be used to remove very large objects or unwanted objects, such as stones or nails, from the raw material stream.

Системи для підготовки 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 підготовки вихідного матеріалу, можна регулювати об'ємну густину сировини (наприклад, підвищувати або знижувати).Systems for the preparation of raw material can be adapted to produce streams of raw materials with specific characteristics, for example, specific maximum dimensions, specific ratios of length to width, or specific ratios of surface areas. As part of the preparation of the raw material, it is possible to adjust the bulk density of the raw material (for example, increase or decrease it).

Зменшення розміруSize reduction

У деяких варіантах здійснення матеріал, що підлягає переробці, має форму волокнистого матеріалу, який включає волокна, одержувані дробленням джерела волокон. Наприклад, дроблення можна проводити за допомогою різального пристрою з обертовим ножем.In some embodiments, the material to be recycled is in the form of a fibrous material that includes fibers obtained by crushing a fiber source. For example, crushing can be done using a cutting device with a rotating knife.

Наприклад, і посилаючись на фіг. 2, джерело волокна 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 із зустрічним обертанням, такого як пристрій, виготовлений. Мип5оп (Ліса, М.У.). 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).For example, and referring to fig. 2, the fiber source 210 is crushed, for example in a rotary knife cutter, to produce a first fibrous material 212. The first fibrous material 212 is passed through a first screen 214 having an average hole size of 1.59 mm or less (1/16 inch, 0 .0625 inch), to produce a second fibrous material 216. If desired, the fiber source may be ground prior to crushing, such as by means of a shredder. For example, when paper is used as the fiber source, the paper may first be shredded into strips with a width of, for example, 1/4 to 1/2 inch (0.64 to 1.28 cm) using a shredding device, such as a shredder with counter-rotating screws such as the device manufactured. Myp5op (Lisa, M.U.). As an alternative to shredding, the size of the paper can be reduced by cutting it to the desired size using a guillotine cutter. For example, a guillotine cutter can be used to cut paper into sheets that are, for example, 10 inches (25.4 cm) wide and 12 inches (30.5 cm) long.

У деяких варіантах здійснення дроблення джерела волокна і пропускання одержаного першого волокнистого матеріалу через перше сито проводять одночасно. Дроблення і пропускання також можна проводити послідовно, наприклад, в серійному процесі.In some embodiments, crushing the fiber source and passing the resulting first fibrous material through the first sieve are performed simultaneously. Crushing and passing can also be carried out sequentially, for example, in a batch process.

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 вміщувати подрібнене джерело волокна 224, одержане подрібненням джерела волокна. ПодрібненеFor example, a cutting device with a rotating knife can be used to simultaneously crush the fiber source and screen the first fibrous material. Referring to fig. 3, the rotary knife cutting device 220 includes a hopper 222 into which the chopped fiber source 224 obtained by grinding the fiber source can be placed. Shredded

Зо 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 10 95 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.From the source, the fiber is crushed between stationary blades 230 and rotating blades 232, producing a first fibrous material 240. The first fibrous material 240 is passed through a sieve 242, and the resulting second fibrous material 244 is collected in a basket 250. To facilitate the collection of the second fibrous material, the basket may have pressure below nominal atmospheric pressure, such as at least 10 95 below nominal atmospheric pressure, such as at least 25 95 below nominal atmospheric pressure, at least 50 95 below nominal atmospheric pressure, or at least 75 95 below nominal atmospheric pressure. In some embodiments, a vacuum source 252 is used to maintain basket pressure below nominal atmospheric pressure.

Дроблення може бути переважним для "розкриття", "напруження" або навіть зниження молекулярної маси 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.Crushing can be advantageous to "open", "stress" or even reduce the molecular weight of fibrous materials, making the cellulose of the materials more susceptible to chain separation and/or reduced crystallinity. Exposed materials may also be more sensitive to oxidation when exposed to radiation.

Джерело волокна можна дробити в сухому стані, в гідратованому стані, наприклад, з наявністю аж до 10 мас. 95 абсорбованої води, або у вологому стані, наприклад, з наявністю приблизно від 10 95 до приблизно 75 мас. 95 води. Джерело волокна можна дробити навіть при частковому або повному зануренні у рідину, таку як вода, етанол або ізопропанол.The fiber source can be crushed in a dry state, in a hydrated state, for example, with the presence of up to 10 wt. 95 of absorbed water, or in the wet state, for example, with the presence of about 10 95 to about 75 wt. 95 water. The fiber source can be crushed even when partially or fully immersed in a liquid such as water, ethanol, or isopropanol.

Джерело волокна також можна дробити в газі (такому як потік або атмосфера газу, відмінного від повітря), наприклад в кисні або азоті або парі.The fiber source can also be crushed in a gas (such as a stream or atmosphere of a gas other than air), such as oxygen or nitrogen or steam.

Інші способи одержання волокнистих матеріалів включають, наприклад, жорновий помел, механічне розпушення або розривання, подрібнення на стрижневому млині, подрібнення на кульовому млині, переробку контактним валиком або подрібнення розтиранням на повітрі.Other methods of obtaining fibrous materials include, for example, mill grinding, mechanical fluffing or tearing, rod mill grinding, ball mill grinding, contact roll processing, or air grinding.

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.If desired, the fibrous materials can be separated, for example continuously or in batches, into fractions according to their length, width, density, type of material, or some combination of these characteristics.

Наприклад, чорні метали можна відділяти від будь-якого волокнистого матеріалу пропусканням волокнистого матеріалу, який включає чорний метал, мимо магніту, наприклад електромагніту, і потім пропусканням одержаного волокнистого матеріалу через серію сит, де кожне сито має отвори відмінного розміру.For example, ferrous metals can be separated from any fibrous material by passing the fibrous material, which includes the ferrous metal, past a magnet, such as an electromagnet, and then passing the resulting fibrous material through a series of sieves, each sieve having holes of a distinct size.

Волокнисті матеріали також можна розділяти, наприклад, з використанням 60 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, наприклад, у І іпазеу єї аі., в патенті США Мо 6883667.Fibrous materials can also be separated, for example, using a 60 high-velocity gas such as air. In this approach, fibrous materials are separated by removing different fractions, which, if desired, can be subjected to photon characterization. Such a device for separation is considered, for example, in the I page of the AI., in the US patent No. 6883667.

Волокнисті матеріали до переробки можуть мати низький вміст вологи, наприклад приблизно менше ніж 7,5, 5, 3, 2,5, 2, 1,5, 1 або 0,5 мас. 95. Цей матеріал можна опромінювати пучком частинок, таких як електрони і протони. Опромінення може проводитися безпосередньо за підготовкою матеріалу або після стадії зниження вологовмісту, наприклад сушіння приблизно при 105 "С протягом 4-18 годин, так щоб перед застосуванням вміст вологи складав, наприклад, приблизно менше ніж 0,5 95.The fibrous materials to be processed may have a low moisture content, for example less than about 7.5, 5, 3, 2.5, 2, 1.5, 1 or 0.5 wt. 95. This material can be irradiated with a beam of particles such as electrons and protons. Irradiation can be carried out directly after the preparation of the material or after a stage of reducing the moisture content, for example, drying at about 105 "C for 4-18 hours, so that the moisture content before use is, for example, about less than 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.If desired, the lignin can be removed from fibrous materials that include lignin. Also, to facilitate degradation of materials that include cellulose, the material may be treated prior to irradiation with heat, a chemical reagent (eg, a mineral acid, a base, or a strong oxidizing agent such as sodium hypochlorite), and/or an enzyme.

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 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 З1 95, менше 30 95.In some embodiments, the average opening size of the first screen is less than 0.79 mm (1/32 inch, 0.03125 inch), such as less than 0.51 mm (1/50 inch, 0.02000 inch), less than 0.40 mm (1/64 in, 0.015625 in), less than 0.23 mm (0.009 in), less than 0.20 mm (1128 in, 0.0078125 in), less than 0.18 mm (0.007 in), less than 0, 13 mm (0.005 in) or even less than 0.10 mm (1/256 in, 0.00390625 in). The sieve is made by interweaving monofilament, which has the appropriate diameter to obtain the desired hole size. For example, monofilaments can be made of metal such as stainless steel. As the size of the holes decreases, the structural requirements for the monofilament increase. For example, for hole sizes less than 0.40 mm, it may be preferable to fabricate monofilament screens made from a material other than stainless steel, such as titanium, titanium alloys, amorphous metals, nickel, tungsten, rhodium, rhenium, ceramics or glass. In some embodiments, the sieve is made from a plate, such as a metal plate, having holes, for example, cut into the plate using a laser. In some embodiments, the area of the holes in the sieve is less than 52 95, for example less than 41 95, less than 36 95, less than Ж1 95, less than 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 мас середній розмір отворів, який дорівнює абоIn some embodiments, the second fibrous material is crushed and passed through a first sieve or sieve with a different size. In some embodiments, the second fibrous material is passed through a second sieve having an average mesh size equal to or

Зо менше ніж розмір отворів першого сита.From less than the size of the holes of the first sieve.

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.Referring to Fig. 4, a third fibrous material 220 can be obtained from a second fibrous material 216 by crushing the second fibrous material 216 and passing the resulting material through a second sieve 222 having an average pore size smaller than that of the first sieve 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.Typically, the fibers of fibrous materials can have a relatively high average length to diameter ratio (eg, greater than 20 to 1), even if they have been subjected to crushing more than once. In addition, the fibers of the fibrous materials described herein may have a relatively narrow length distribution and/or length-to-diameter ratio.

Як використовують в даному описі, середню ширину волокон (тобто діаметр) визначають оптично, випадковим чином вибравши приблизно 5000 волокон. Середня довжина волокон являє собою кориговані довжини, зважені по довжині. Площа поверхні ВЕТ (Вгипацег, Еттеї іAs used herein, the average fiber width (ie, diameter) is determined optically by randomly selecting approximately 5,000 fibers. Average fiber length is length-weighted adjusted lengths. The surface area of VET (Vgypaceg, Ettei and

ТеїПег) являє собою багатоточкову площу поверхні, і пористість являє собою величину, що визначається ртутною порометрією.TeiPeg) is a multipoint surface area, and porosity is a quantity determined by mercury porometry.

Середнє співвідношення довжини і діаметра другого волокнистого матеріалу 14 може, наприклад, перевищувати 8/1, 10/1, 15/1, 20/1, 25/1 або навіть 50/11. 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 30The average length-to-diameter ratio of the second fibrous material 14 may, for example, exceed 8/1, 10/1, 15/1, 20/1, 25/1 or even 50/11. The average length of the second fibrous material 14 may be, for example, about 0.5 to 2.5 mm, such as about 0.75 to 1.0 mm, and the average width (ie, diameter) of the second fibrous material 14 may be, for example, from about 5 to 50 µm, for example from about 10 to 30

МКМ.MKM.

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.In some embodiments, the standard deviation of the length of the second fibrous material 14 is less than 60 95 from the average length of the second fibrous material 14, such as less than 50 95 from the average length, less than 40 95 from the average length, less than 25 95 from the average length, less than 10 95 from the average length, less than 5 95 of the average length or even less than 1 95 of the average length.

У деяких варіантах здійснення площа поверхні ВЕТ другого волокнистого матеріалу перевищує 0,1 м-/г, наприклад перевищує 0,25 мг/г, перевищує 0,5 м-/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 мг/г, перевищує 35 м-/г, перевищує 50 мг/г, перевищує 60 мг/г, перевищує 75 м-/г, перевищує 60 100 мг/г, перевищує 150 мг/г, перевищує 200 мг/г або навіть перевищує 250 мг/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.In some embodiments, the VET surface area of the second fibrous material is greater than 0.1 m-/g, such as greater than 0.25 mg/g, greater than 0.5 m-/g, greater than 1.0 mg/g, greater than 1.5 m -/g, exceeds 1.75 m-/g, exceeds 5.0 m-/g, exceeds 10 m-/g, exceeds 25 mg/g, exceeds 35 m-/g, exceeds 50 mg/g, exceeds 60 mg/g, greater than 75 mg/g, greater than 60,100 mg/g, greater than 150 mg/g, greater than 200 mg/g or even greater than 250 mg/g. The porosity of the second fibrous material 14 may, for example, exceed 20 95, exceed 25 95, exceed 35 95, exceed 50 95, exceed 60 95, exceed 70 95, for example exceed 80956, exceed 85905, exceed 9095, exceed 92 95, exceed 94 95 , exceed 95 95, exceed 97.5 95, exceed 99 95, or even exceed 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.In some embodiments, the ratio of the average length-to-diameter ratio of the first fibrous material to the average length-to-diameter ratio of the second fibrous material is, for example, less than 1.5, for example, less than 1.4, less than 1.25, less than 1.1, less than 1.075, less than 1.05, less than 1.025, or even essentially equal to 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.In specific embodiments, the second fibrous material is crushed again, and the resulting fibrous material is passed through a second sieve having an average pore size smaller than that of the first sieve to produce a third fibrous material. In such cases, the ratio of the average length-to-diameter ratio of the second fibrous material to the average length-to-diameter ratio of the third fibrous material may be, for example, less than 1.5, such as less than 1.4, less than 1.25, or even less than 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.In some embodiments, the third fibrous material is passed through a third sieve to produce a fourth fibrous material. The fourth fibrous material can, for example, be passed through the fourth sieve to obtain the fifth material. Similar sieving processes can be repeated as many times as desired to obtain the desired fibrous material having the desired properties.

УщільненняConsolidation

Будь-яким зі способів, розкритих в даному описі, можна переробляти ущільнені матеріали, або будь-який матеріал, розкритий в даному описі, наприклад будь-який волокнистий матеріал, описаний в даному описі, можна переробляти будь-яким одним або декількома способами, розкритими в даному описі, а потім ущільнювати, як розкрито в даному описі.Any of the methods disclosed herein may process compacted materials, or any material disclosed herein, such as any fibrous material described herein, may be processed by any one or more of the methods disclosed herein, and then compact as disclosed herein.

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,A material such as a fibrous material having a low bulk density can be compacted into a product having a higher bulk density. For example, a composition of material having a bulk density of 0.05 g/cm can be compacted by isolating the fibrous material in a relatively gas-tight structure, such as a bag made of polyethylene,

Зо або мішку, виготовленому з шарів поліетилену, що чергуються, і нейлону, з подальшим видаленням зі структури газую, що в ній міститься, наприклад повітря. Після видалення повітря зі структури, волокнистий матеріал може мати, наприклад, об'ємну густину більше 0,3 г/см3, наприклад 0,5, 0,6, 0,7 г/см3 або більше, наприклад 0,85 г/см3. Після ущільнення, продукт можна переробляти будь-яким зі способів, розкритих в даному описі, 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 бути повернутий практично до його первинної об'ємної густини, наприклад більше 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.From or a bag made of alternating layers of polyethylene and nylon, with subsequent removal from the structure of the gas contained in it, such as air. After the air is removed from the structure, the fibrous material may have, for example, a bulk density greater than 0.3 g/cm3, such as 0.5, 0.6, 0.7 g/cm3 or greater, such as 0.85 g/cm3 . After compaction, the product may be processed by any of the methods disclosed herein, such as irradiation, such as gamma radiation. This can be advantageous when it is desired to transport the material to another location, such as a remote manufacturing facility, where the fibrous material composition can be added to a solution, for example, to produce ethanol. After piercing the substantially gas-impermeable structure, the densified fibrous material may be returned to substantially its original bulk density, such as greater than 60 95 of its original bulk density, such as 70, 80, 85 95 or greater, such as 95 95 of its original volume density. To reduce static electricity in the fibrous material, a means that removes static charges can be added to the material.

У деяких варіантах здійснення структура, наприклад 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 водною системою. Такі варіанти здійснення дозволяють додавати ущільнені структури прямо в розчини, які включають мікроорганізм, без первинного вивільнення вмісту структури, наприклад, розрізанням.In some embodiments, the structure, such as a bag, is made of a material that dissolves in a liquid, such as water. For example, the structure can be made of polyvinyl alcohol so that it dissolves when in contact with an aqueous system. Such variants of implementation allow adding compacted structures directly into solutions that include a microorganism, without primary release of the contents of the structure, for example, by cutting.

Посилаючись на фіг. 5, матеріал біомаси можна комбінувати з будь-якими бажаними добавками і зв'язуючим засобом, і потім ущільнювати із застосуванням тиску, наприклад, пропускаючи матеріал через певний зазор між притискними валиками із зустрічним обертанням 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.Referring to fig. 5, the biomass material can be combined with any desired additives and binder, and then compacted by applying pressure, such as by passing the material through a certain gap between counter-rotating pressure rollers or by passing the material through a pelletizing press. During the application of pressure, heating may optionally be applied to facilitate compaction of the fibrous material. The compacted material can then be irradiated.

У деяких варіантах здійснення матеріал перед ущільненням має об'ємну густину менше 0,25 г/см3, наприклад 0,20, 0,15, 0,10, 0,05 г/см3 або менше, наприклад 0,025 г/см3. Об'ємну густину визначають з використанням АБТМ 018958. Коротко, 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.In some embodiments, the material before compaction has a bulk density of less than 0.25 g/cm3, such as 0.20, 0.15, 0.10, 0.05 g/cm3 or less, such as 0.025 g/cm3. The bulk density is determined using ABTM 018958. Briefly, the method includes filling a measuring cylinder with a known volume of the sample and determining the mass of the sample. The bulk density is calculated by dividing the mass of the sample in grams by the known volume of the cylinder in cubic centimeters.

Переважні зв'язуючі речовини включають зв'язуючі речовини, які є розчинними у воді, бо набухають під дією води або які мають температуру склування менше 25 "С, при визначенні диференціальною скануючою калориметрією. Під розчинними у воді зв'язуючими речовинами мають на увазі зв'язуючі речовини, що мають розчинність у воді щонайменше приблизно 0,05 мас. 95. Під набухаючими у воді зв'язуючими речовинами мають на увазі зв'язуючі речовини, об'єм яких зростає більше ніж на 0,5 95 під дією води.Preferred binders include binders that are water-soluble because they swell when exposed to water or that have a glass transition temperature of less than 25°C as determined by differential scanning calorimetry. By water-soluble binders is meant binders having a solubility in water of at least about 0.05 wt. 95. By water-swellable binders is meant binders whose volume increases by more than 0.5 95 under the influence of water.

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).In some embodiments, binders that are water-soluble or water-swellable include functional groups that are capable of forming a bond, such as a hydrogen bond, with the fibers of a fibrous material, such as a cellulose fibrous material. For example, a functional group can be a carboxylic acid group, a carboxylate group, a carbonyl group, such as an aldehyde or a ketone, a sulfonic acid group, a sulfonate group, a phosphoric acid group, a phosphate group, an amide group, an amino group, a hydroxyl group, such as an alcohol, and combinations thereof. groups, for example, a carboxylic acid group and a hydroxyl group. Specific examples of monomers include glycerol, glyoxal, ascorbic acid, urea, glycine, pentaerythritol, monosaccharide or disaccharide, citric acid and tartaric acid. Suitable saccharides include glucose, sucrose, lactose, ribose, fructose, mannose, arabinose and erythrose. Examples of polymers include polyglycols, polyoxyethylene, polycarboxylic acids, polyamides, polyamines and polysulfonic acids, polysulfonates. Specific examples of polymers include polypropylene glycol (PPO), polyethylene glycol (PES), polyoxyethylene, such as POI MOHF copolymers of ethylene oxide and propylene oxide, polyacrylic acid (PAA), polyacrylamide, polypeptides, polyethyleneimine, polyvinylpyridine, poly(sodium-4-styrenesulfonate) and poly (2-acrylamidomethyl-1-propanesulfonic acid).

У деяких варіантах здійснення зв'язуючий засіб включає полімер, який має температуру склування 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 склування 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 ЕМОАСЕФ. В 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 склування.In some embodiments, the binder comprises a polymer that has a glass transition temperature of less than 25°C. Examples of such polymers include thermoplastic elastomers (TPEs). Examples of TPEs include polyester block amides, such as polyester block amides available commercially under the name REVAHF), polyester elastomers such as polyester elastomers available under the trade name NUTREIG FU, and styrenic block copolymers such as block copolymers available under the trade name KKATOMF). Other suitable polymers having a glass transition temperature of less than 25 "C , include copolymers of ethylene and vinyl acetate (EMA), polyolefins such as polyethylene, polypropylene, ethylene-propylene copolymers, and copolymers of ethylene and alpha-olefins, such as 1-octene, such as copolymers available under the trade name EMOACEF. In some embodiments, for example, when the material is pulped paper with a multilayer coating, the material is compacted without adding a special polymer with a low glass transition temperature.

У конкретному варіанті здійснення зв'язуюча речовина являє собою лігнін, наприклад природний або синтетично модифікований лігнін.In a specific embodiment, the binder is lignin, for example natural or synthetically modified lignin.

Придатна кількість зв'язуючої речовини, що додається до матеріалу, обчислена з розрахунку на масу сухої речовини, складає, наприклад, приблизно від 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 у вигляді нерозбавленої чистої рідини, у вигляді рідини, в якій розчинена зв'язуюча речовина, у вигляді сухого порошку зв'язуючої речовини або у вигляді гранул зв'язуючої речовини.A suitable amount of binder added to the material, calculated on a dry weight basis, is, for example, from about 0.01 95 to about 50 95, for example 0.03, 0.05, 0.1, 0, 25, 0.5, 1.0, 5, 10 95 or more, for example 25 95, based on the total mass of compacted material. The binder can be added to the material in the form of an undiluted pure liquid, in the form of a liquid in which the binder is dissolved, in the form of a dry powder of the binder, or in the form of granules of the binder.

Ущільнений волокнистий матеріал можна виготовляти в пресі для гранулювання.Compacted fibrous material can be made in a pelletizing press.

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 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 привідним механізмом 344, забезпечує 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 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.Referring to fig. 6, the pelletizing press 300 has a hopper 301 for holding uncompacted material 310, which includes carbohydrate-containing materials such as cellulose. The container is connected to an auger 312 which is driven by a variable speed motor 314 so that the uncompacted material can be transported to the mixing device 320, in which the uncompacted material is mixed by blades 322 which are rotated by the motor 330 of the mixing device. Other ingredients, such as any additives and/or fillers described herein, may be added through inlet 332. If desired, heat may be added while the fibrous material is in the mixing device. After mixing, the material is removed from the mixing device through the sleeve 340 to another auger 342. The sleeve, controlled by the drive mechanism 344, ensures the smooth passage of material from the mixing device to the auger. The screw rotates under the action of motor 346 and controls the supply of fibrous material to the die assembly with rollers 350. Specifically, the material is fed into a hollow cylindrical die 352 that rotates about a horizontal axis and has radial holes 250. The die 352 rotates about an axis under the action of motor 360, which includes a power meter that indicates the total energy consumed by the engine.

Ущільнений матеріал 370, наприклад, в формі гранул, падає з жолоба 372 і збирається і 60 переробляється, наприклад, опроміненням.Compacted material 370, for example in the form of pellets, falls from the chute 372 and is collected and 60 processed, for example, by irradiation.

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 розмір, 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 довжину 5 мм або більше, наприклад 10, 15, 25, 30 мм або більше, наприклад 50 мм.It is convenient that after compaction the material has the form of granules or chips that take different shapes. Then the pellets can be irradiated. In some embodiments, the granules or chips are cylindrical in shape, for example having a maximum transverse dimension of, for example, 1 mm or more, for example 2, 3, 5, 8, 10, 15 mm or more, for example 25 mm. Other convenient forms include pellets or chips that are plate-shaped, for example having a thickness of 1 mm or more, for example 2, 3, 5, 8, 10 mm or more, for example 25 mm; width, for example, 5 mm or more, for example 10, 15, 25, 30 mm or more, for example 50 mm; and a length of 5 mm or more, for example 10, 15, 25, 30 mm or more, for example 50 mm.

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. 78) або вона може бути зміщена від центра гранули (фіг. 7С),Next, referring to fig. 7A-70, the pellets can be made to have a cavity inside. As shown, the cavity may be located substantially in line with the center of the pellet (Fig. 78) or it may be offset from the center of the pellet (Fig. 7C),

Виготовлення гранули, порожнистої всередині, може підвищити швидкість розчинення в рідині після опромінення.Making the pellet hollow inside can increase the dissolution rate in the liquid after irradiation.

Далі, посилаючись на фіг. 7О, гранула може мати, наприклад, поперечну форму, яка є багатодольного, 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.Next, referring to fig. 7O, the granule may have, for example, a cross-sectional shape that is multilobed, such as three-lobed as shown, or four-lobed, five-lobed, six-lobed or ten-lobed. Making granules with this transverse shape can also increase the dissolution rate in the solution after irradiation. Alternatively, the compacted material may have any other desired shape, for example the compacted material may be in the form of a plate, cylinder or briquette.

ПрикладиExamples

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/футз (0,32 г/см3). Картон можна складати до плоского стану і потім подавати в пристрій для подрібнення для одержання схожого на конфетті матеріалу, що має ширину від 0,1 дюйма (0,25 см) 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 конфетті матеріал можна подавати в різальний пристрій з обертовим ножем, який дробить схожі на конфетті фрагменти, розриваючи фрагменти і вивільняючи волокнистий матеріал.In one example, half-gallon (1.9 L) juice cartons made of white kraft paperboard having a bulk density of 20 lb/ft (0.32 g/cm3) can be used as raw materials. The paperboard can be folded flat and then fed into a shredder to produce a confetti-like material that is 0.1 inch (0.25 cm) to 0.5 inch (1.27 cm) wide, 0. 25 inches (0.63 cm) to 1 inch (2.54 cm) and a thickness equivalent to the thickness of the parent material (approximately 0.075 inches (0.19 cm)). The confetti-like material can be fed into a cutting device with a rotating knife that crushes the confetti-like fragments, breaking the fragments and releasing the fibrous material.

У деяких випадках, декілька систем пристрій для подрібнення-пристрій для дробленняIn some cases, multiple shredder-to-shredder systems

Зо можуть бути розташовані з послідовною продуктивністю. 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.Zo can be located with consistent performance. In one embodiment, two shredder-shredder systems can be arranged in series, where the product of the first shredder is fed as input to the second shredder. In another embodiment, the three shredder-shredder systems can be arranged in series, where the product of the first shredder is fed as input to the second shredder and the product of the second shredder is fed as input to the third shredder. It is expected that multiple passes through the shredder-shredder systems can reduce the particle size and increase the total surface area in the feed stream.

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 розчиномIn another example, the fibrous material obtained by shredding and shredding juice cartons can be processed to increase its bulk density. In some cases, the fibrous material can be sprayed with water or diluted mother liquor

РОГМОХ М УУБК М10 (поліоксіетилен), приготованим у воді. Потім змочений волокнистий матеріал можна переробляти в пресі для гранулювання, діючому при кімнатній температурі.ROGMOH M UUBK M10 (polyoxyethylene) prepared in water. The wetted fibrous material can then be processed in a granulation press operating at room temperature.

Прес для гранулювання може збільшувати об'ємну густину потоку вихідного матеріалу більше ніж на один порядок.A granulation press can increase the volume density of the source material flow by more than one order of magnitude.

ПОПЕРЕДНЯ ОБРОБКАPRE-PROCESSING

Фізично підготовлену сировину можна попередньо обробляти для застосування в способах основної продукції, наприклад, шляхом зниження середньої молекулярної маси і кристалічності сировини і/або збільшення площі поверхні і/або пористості сировини. У деяких варіантах здійснення целюлозний і/або лігноцелюлозний матеріал включає першу целюлозу, що має першу середньочислову молекулярну масу, і одержаний вуглевод включає другу целюлозу, що має другу середньочислову молекулярну масу, нижче ніж перша середньочислова молекулярна маса. Наприклад, друга середньочислова молекулярна маса є більш низькою, ніж перша середньочислова молекулярна маса приблизно більше ніж на двадцять п'ять процентів, наприклад, вона може бути менше в 2х, Зх, 5х, 7х, 10х, 25х і навіть 100х.Physically prepared raw materials can be pre-processed for use in main production methods, for example, by reducing the average molecular weight and crystallinity of the raw materials and/or increasing the surface area and/or porosity of the raw materials. In some embodiments, the cellulosic and/or lignocellulosic material includes a first cellulose having a first number average molecular weight, and the resulting carbohydrate includes a second cellulose having a second number average molecular weight lower than the first number average molecular weight. For example, the second number average molecular weight is lower than the first number average molecular weight by about more than twenty-five percent, for example, it can be 2x, 3x, 5x, 7x, 10x, 25x, and even 100x less.

У деяких варіантах здійснення перша целюлоза має першу кристалічність, і друга целюлоза має другу кристалічність, більш низьку, ніж перша кристалічність, наприклад, приблизно на два, три. п'ять, десять, п'ятнадцять або двадцять п'ять процентів.In some embodiments, the first cellulose has a first crystallinity and the second cellulose has a second crystallinity lower than the first crystallinity, for example by about two, three. five, ten, fifteen or twenty-five percent.

У деяких варіантах здійснення перша целюлоза має перший рівень окислення, а друга целюлоза має другий рівень окислення, що перевищує перший рівень окислення, наприклад, на два, три, чотири, п'ять, десять або двадцять п'ять процентів.In some embodiments, the first cellulose has a first oxidation level and the second cellulose has a second oxidation level that exceeds the first oxidation level, for example, by two, three, four, five, ten, or twenty-five percent.

Способи попередньої обробки можуть включати одне або декілька з опромінення, обробки ультразвуком, окислення, піролізу і парового вибуху. Можна використовувати різні системи попередньої обробки, комбінуючи дві, три або навіть чотири з вказаних технологій.Pretreatment methods may include one or more of irradiation, sonication, oxidation, pyrolysis, and steam explosion. Different pretreatment systems can be used, combining two, three, or even four of these technologies.

Комбінована попередня обробкаCombined pretreatment

У деяких варіантах здійснення біомасу можна переробляти з використанням двох або більше будь-яких способів, описаних в даному документі, таких як два, три, чотири або більше з радіаційного опромінення, обробки ультразвуком (або будь-якого іншого способу руйнування, описаного в даному документі, наприклад обробки за допомогою роторно-статорного пристрою для руйнування), окислення, піролізу і парового вибуху або до, або в проміжку, або після підготовки сировини, як описано в даному документі. Способи можна застосовувати до біомаси в будь-якому порядку або одночасно. Наприклад, вуглевод можна одержувати, застосовуючи радіаційне опромінення, обробку ультразвуком, окислення, піроліз і необов'язково паровий вибух до целюлозного і/або лігноцелюлозного матеріалу (в будь-якому порядку або одночасно).In some embodiments, the biomass can be processed using two or more of any methods described herein, such as two, three, four or more of radiation exposure, sonication (or any other destruction method described herein , such as treatment with a rotor-stator destruction device), oxidation, pyrolysis and steam explosion either before, in between or after the preparation of raw materials as described in this document. The methods can be applied to biomass in any order or simultaneously. For example, a carbohydrate can be obtained by applying radiation, sonication, oxidation, pyrolysis, and optionally steam explosion to cellulosic and/or lignocellulosic material (in any order or simultaneously).

Потім одержаний вуглеводовмісний матеріал може бути підданий перетворенню одним або декількома мікроорганізмами, такими як бактерії, дріжджі або суміші дріжджів і бактерій, на ряд бажаних продуктів, як описано в даному описі. Комплексні способи можуть забезпечити матеріали, які можуть більш легко утилізуватися різними мікроорганізмами внаслідок більш низької молекулярної маси, більш низької кристалічності і/або більш високої розчинності.The resulting carbohydrate-containing material can then be subjected to conversion by one or more microorganisms, such as bacteria, yeast or mixtures of yeast and bacteria, to a number of desired products as described herein. Complex methods can provide materials that can be more easily utilized by various microorganisms due to lower molecular weight, lower crystallinity and/or higher solubility.

Комплексні способи можуть забезпечити синергію і можуть знизити загальні необхідні витрати енергії, в порівнянні з будь-яким окремим способом.Complex methods can provide synergy and can reduce the total required energy costs, compared to any single method.

Наприклад, в деяких варіантах здійснення надають сировину, яка включає вуглевод, одержаний способом, який включає опромінення і обробку ультразвуком, опромінення і окислення, опромінення і піроліз або опромінення і паровий вибух (в будь-якому порядку або одночасно) целюлозного і/або лігноцелюлозного матеріалу. Потім надану сировину можна вводити в контакт з мікроорганізмом, що має здатність перетворювати щонайменше частину, наприклад щонайменше приблизно 1 мас. 95, сировини на продукт, такий як спалюване паливо.For example, in some embodiments, a feedstock is provided that includes a carbohydrate obtained by a method that includes irradiation and sonication, irradiation and oxidation, irradiation and pyrolysis, or irradiation and steam explosion (in any order or simultaneously) of cellulosic and/or lignocellulosic material. . Then the provided raw material can be brought into contact with a microorganism that has the ability to convert at least a part, for example at least about 1 wt. 95, raw materials for a product, such as burned fuel.

Зо Умови попередньої обробкиFrom the Pre-processing Conditions

У деяких варіантах здійснення спосіб не включає гідроліз целюлозного і/або лігноцелюлозного матеріалу, зокрема, кислотою, наприклад мінеральною кислотою, такою як хлористоводнева або сірчана кислота, ферментом або основою. Якщо бажано, частина сировини може включати гідролізований матеріал чи ні. Наприклад, в деяких варіантах здійснення щонайменше приблизно 70 мас. Ус сировини являє собою негідролізований матеріал, наприклад щонайменше 95 мас. 95 сировини являє собою негідролізований матеріал.In some embodiments, the method does not include hydrolysis of the cellulosic and/or lignocellulosic material, in particular, with an acid, such as a mineral acid such as hydrochloric or sulfuric acid, an enzyme, or a base. If desired, a portion of the raw material may or may not include hydrolyzed material. For example, in some embodiments, at least about 70 wt. All of the raw materials are non-hydrolyzed material, for example at least 95 wt. 95% of the raw material is non-hydrolyzed material.

У деяких варіантах здійснення по суті вся сировина являє собою негідролізований матеріал.In some embodiments, substantially all of the raw material is non-hydrolyzed material.

Наприклад, можна уникати обробки лугом.For example, you can avoid treatment with alkali.

Будь-яка сировина або будь-який реактор або ферментер, завантажений сировиною, може включати буфер, такий як бікарбонат натрію, хлорид амонію або тів; електроліт, такий як хлорид калію, хлорид натрію або хлорид кальцію; фактор 50 росту, такий як біотин, і/або пару основ, таких як урацил або його еквівалент; поверхнево- активну речовину, таку як ТиеепФб або полієтиленгліколь; мінерал, такий як кальцій, хром, мідь, йод, залізо, селен або цинк; або хелатуючий агент, такий як етилендіамін, етилендіамінтетраоцтова кислота (ЕОТА) (або її форма солі, наприклад ЕОТА натрію або калію) або димеркапрол.Any feedstock or any reactor or fermenter loaded with the feedstock may include a buffer such as sodium bicarbonate, ammonium chloride or Ti; an electrolyte such as potassium chloride, sodium chloride or calcium chloride; a growth factor 50 such as biotin and/or a base pair such as uracil or its equivalent; a surfactant, such as TiepFb or polyethylene glycol; a mineral such as calcium, chromium, copper, iodine, iron, selenium or zinc; or a chelating agent such as ethylenediamine, ethylenediaminetetraacetic acid (EOTA) (or a salt form thereof, such as sodium or potassium EOTA) or dimercaprol.

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 целюлозному і/або лігноцелюлозному матеріалі, в якому приблизно менше ніж 25 мас. 95 целюлозного і/або лігноцелюлозного матеріалу має поверхню, змочену рідиною, такою як вода. У деяких варіантах здійснення опромінення проводять на целюлозному і/або лігноцелюлозному матеріалі, в якому целюлозний і/або лігноцелюлозний матеріал по суті не змочений рідиною, такою як вода.When radiation exposure is used, it can be applied to any sample that is dry or wet, or even dispersed in a liquid such as water. For example, irradiation can be carried out on cellulosic and/or lignocellulosic material in which approximately less than 25 wt. 95 cellulosic and/or lignocellulosic material has a surface wetted by a liquid such as water. In some embodiments, the irradiation is performed on a cellulosic and/or lignocellulosic material in which the cellulosic and/or lignocellulosic material is substantially unwetted by a liquid such as water.

У деяких варіантах здійснення будь-яку переробку, описану в даному документі, проводять на целюлозному і/або лігноцелюлозному матеріалі, що залишається сухим в одержаному вигляді або після сушіння матеріалу, наприклад, з використанням нагрівання і/або зниженого тиску. Наприклад, в деяких варіантах здійснення целюлозний і/або лігноцелюлозний матеріал має приблизно менше ніж 5 мас. 95 утримуваної води, виміряної при 25 "С і при відносній бо вологості п'ятдесят процентів.In some embodiments, any processing described herein is performed on cellulosic and/or lignocellulosic material that remains dry as received or after drying the material, for example, using heat and/or reduced pressure. For example, in some embodiments, the cellulosic and/or lignocellulosic material has approximately less than 5 wt. 95 of retained water, measured at 25 "C and at a relative humidity of fifty percent.

- Сировину можна обробляти так, щоб вона мала низький вміст вологи, наприклад приблизно менше ніж 7,5, 5, 3, 2,5, 2, 1,5, 1 або 0,5 мас. 95, Цей матеріал можна опромінювати пучком частинок або протонів. Опромінення можна проводити відразу після підготовки матеріалу або після стадії зниження вмісту вологи, наприклад сушіння приблизно при 105 С протягом 4-18 годин.- The raw material can be processed to have a low moisture content, for example less than about 7.5, 5, 3, 2.5, 2, 1.5, 1 or 0.5 wt. 95, This material can be irradiated with a beam of particles or protons. Irradiation can be carried out immediately after the preparation of the material or after the stage of reducing the moisture content, for example drying at approximately 105 C for 4-18 hours.

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, приблизно менше ніж 25 мас. 95 целюлозного і/або лігноцелюлозного матеріалу знаходиться в набухлому стані, де набухлий стан характеризується як наявність об'єму, що більше ніж на 2,5 95 перевищує об'єм в ненабухлому стані, наприклад більше ніж на 5,0, 7,5, 10 51 або 15 95 перевищує об'єм в ненабухлому стані. У конкретних варіантах здійснення, коли використовують радіаційне опромінення, целюлозний і/або лігноцелюлозний матеріал включає засіб, що викликає набухання, і набухлий целюлозний і/або лігноцелюлозний матеріал одержує дозу приблизно менше ніж 10 Мрад. У інших варіантах здійснення, коли до целюлозного і/або лігноцелюлозного матеріалу застосовують радіаційне опромінення, целюлозний і/або лігноцелюлозний матеріал по суті не знаходиться в набухлому стані.If desired, in any method described herein, a swelling agent as defined herein may be used. In some embodiments, when cellulosic and/or lignocellulosic material is processed using radiation exposure, approximately less than 25 wt. 95 cellulosic and/or lignocellulosic material is in a swollen state, where the swollen state is characterized as having a volume that is more than 2.5 95 greater than the volume in an unswollen state, for example, more than 5.0, 7.5, 10 51 or 15 95 exceeds the volume in the unswollen state. In specific embodiments, when radiation exposure is used, the cellulosic and/or lignocellulosic material includes a swelling agent, and the swollen cellulosic and/or lignocellulosic material receives a dose of less than about 10 Mrad. In other embodiments, when radiation exposure is applied to the cellulosic and/or lignocellulosic material, the cellulosic and/or lignocellulosic material is essentially not in a swollen state.

У деяких варіантах здійснення перед опроміненням до біомаси не додають яких-небудь хімічних реагентів, наприклад засобів, які викликають набухання. Наприклад, в деяких з таких варіантів здійснення перед опроміненням або іншою переробкою не додають яких-небудь 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 основні органічні аміни, такі 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. 95 доданих хімічних реагентів. У деяких випадках, біомаса має не більше ніж слідові кількості, наприклад менше 0,05 мас. 96, доданих хімічних реагентів перед опроміненням. У інших випадках, біомаса перед опроміненням по суті не має доданих хімічних реагентів або засобів, що викликають набухання. Використання таких хімічних реагентів, якого можна уникнути, також може бути поширене і на переробку, наприклад, протягом всього часу перед ферментацією або протягом всього часу.In some embodiments, no chemical reagents, such as swelling agents, are added to the biomass prior to irradiation. For example, in some of these embodiments, no alkaline substances (such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, lithium hydroxide, and ammonium hydroxide), acidifiers (such as mineral acids (for example, sulfuric acid, hydrochloric acid) are added before irradiation or other processing and phosphoric acid)), salts such as zinc chloride, calcium carbonate, sodium carbonate, benzyltrimethylammonium sulfate, or basic organic amines such as ethylenediamine. In some cases, no additional water is added. For example, biomass before processing may have less than 0.5 wt. 95 added chemical reagents, for example less than 0.4, 0.25, 0.15 or 0.1 wt. 95 added chemical reagents. In some cases, the biomass has no more than trace amounts, such as less than 0.05 wt. 96, added chemical reagents before irradiation. In other cases, the biomass prior to irradiation has essentially no added chemical reagents or swelling agents. The use of such chemical reagents, which can be avoided, can also be extended to processing, for example, during the whole time before fermentation or during the whole time.

Коли в якому-небудь способі використовують радіаційне опромінення, його можна застосовувати при одночасному впливі на целюлозний і/або лігноцелюлозний матеріал повітря, збагаченого киснем повітря або навіть самого кисню, або він може знаходитися в атмосфері інертного газу, такого як азот, аргон або гелій. Коли є бажаним максимальне окислення, застосовують окислювальну атмосферу, таку як повітря або кисень. Відстань від джерела радіаційного опромінення також можна оптимізувати для максимального утворення активного газу, наприклад озону і/або оксидів азоту.When radiation exposure is used in any method, it can be applied by simultaneously exposing the cellulosic and/or lignocellulosic material to air, oxygen-enriched air, or even oxygen itself, or it can be in an inert gas atmosphere such as nitrogen, argon, or helium. When maximum oxidation is desired, an oxidizing atmosphere such as air or oxygen is used. The distance from the source of radiation exposure can also be optimized to maximize the formation of an active gas such as ozone and/or nitrogen oxides.

Коли використовують радіаційне опромінення, його можна застосовувати до біомаси, такої як целюлозний і/або лігноцелюлозний матеріал, при тиску приблизно більше ніж 2,5 атмосфери (253 кПа), наприклад більше ніж 5 (506 кПа), 10 (1012 кПа), 15 (1518 кПа), 20 (2036 кПа) або навіть приблизно більше ніж 50 атмосфер (5060 кПа).When radiation exposure is used, it can be applied to biomass, such as cellulosic and/or lignocellulosic material, at pressures greater than about 2.5 atmospheres (253 kPa), such as greater than 5 (506 kPa), 10 (1012 kPa), 15 (1518 kPa), 20 (2036 kPa) or even about more than 50 atmospheres (5060 kPa).

Коли спосіб включає радіаційне опромінення, опромінення можна проводити з використанням іонізуючого випромінювання, такого як гамма-промені, рентгенівські промені, енергетичне ультрафіолетове випромінювання, таке як опромінення ультрафіолетом С, що має довжину хвилі приблизно від 100 нм до приблизно 280 нм, пучок частинок, такий як пучок електронів, повільних нейтронів або альфа-частинок. У деяких варіантах здійснення опромінення включає два або більше джерел радіаційного опромінення, такі як гамма-промені і пучок електронів, які можна застосовувати в будь-якому порядку або одночасно.When the method includes radiation exposure, the exposure may be performed using ionizing radiation such as gamma rays, X-rays, energetic ultraviolet radiation such as ultraviolet C radiation having a wavelength of about 100 nm to about 280 nm, a particle beam such as as a beam of electrons, slow neutrons or alpha particles. In some embodiments, the implementation of irradiation includes two or more sources of radiation exposure, such as gamma rays and an electron beam, which can be applied in any order or simultaneously.

Будь-який спосіб переробки, представлений в даному описі, можна використовувати при тиску вище або нижче нормального атмосферного тиску Землі. Наприклад, будь-які процеси, в яких використовується радіаційне опромінення, обробку ультразвуком, окислення, піроліз, паровий вибух або комбінації будь-якого з вказаних способів для одержання матеріалів, які включають вуглевод, можна проводити при високому тиску, який може збільшувати швидкості реакцій. Наприклад, будь-який процес або комбінацію процесів можна проводити при тиску, що перевищує приблизний нормальний атмосферний тиск, наприклад при тиску, вище ніж приблизно 25 МПа, наприклад вище ніж 50, 75, 100, 150, 200, 250, 350, 500, 750, 1000 МПа або бо вище ніж 1500 МПа.Any method of processing presented in this description can be used at pressures above or below the normal atmospheric pressure of the Earth. For example, any process that uses radiation exposure, sonication, oxidation, pyrolysis, steam explosion, or combinations of any of these methods to produce materials that include a hydrocarbon can be carried out at high pressures, which can increase reaction rates. For example, any process or combination of processes can be carried out at a pressure greater than about normal atmospheric pressure, such as at a pressure greater than about 25 MPa, such as greater than 50, 75, 100, 150, 200, 250, 350, 500, 750, 1000 MPa or higher than 1500 MPa.

Обробка радіаційним випромінюваннямRadiation treatment

Для переробки вихідної сировини з широкої множини різних джерел можна використовувати одну або декілька послідовностей переробки для екстракції з сировини корисних речовин і для одержання частково деградованого органічного матеріалу, який виконує функцію вхідного потоку при подальших стадіях і/або послідовностях переробки. Опромінення може знижувати молекулярну масу і/або кристалічність сировини. У деяких варіантах здійснення для опромінення матеріалів використовують енергію, накопичену в матеріалі, яка вивільняє електрон з його атомної орбіти. 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, генероване 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 завдяки їх властивостям кислот Льюїса.For the processing of raw materials from a wide variety of different sources, one or more processing sequences can be used to extract useful substances from the raw materials and to obtain partially degraded organic material that serves as an input stream in further processing stages and/or sequences. Irradiation can reduce the molecular weight and/or crystallinity of raw materials. In some embodiments, materials are irradiated using energy stored in the material, which releases an electron from its atomic orbit. Radiation exposure can be provided by 1) heavy charged particles such as alpha particles or protons, 2) electrons produced, for example, in beta decay or in electron beam accelerators, or 3) electromagnetic radiation such as gamma rays, X-rays or ultraviolet rays. In one approach, radiation generated by radioactive substances can be used to irradiate raw materials. In some embodiments, any combination of (1)-(3) can be used in any order or simultaneously. In another approach, electromagnetic radiation (for example, generated using electron beam sources) can be used to irradiate raw materials. The doses used depend on the desired effect and the specific raw material. For example, high doses of radiation exposure can destroy chemical bonds in the components of the raw material, and low doses of radiation exposure can increase the formation of chemical bonds (eg, cross-linking) in the components of the raw material. In some cases where chain separation is desired and/or functionalization of polymer chains is desired, particles heavier than electrons can be used, such as protons, a group of helium nuclei, argon ions, silicon ions, neon ions, carbon ions, phosphorus ions, oxygen ions, or nitrogen ions. When ring-opening chain separation is desired, positively charged particles can be used for enhanced ring-opening due to their Lewis acid properties.

Наприклад, коли є бажаними кисневмісні функціональні групи, можна проводити опромінення в присутності кисню або навіть опромінення іонами кисню. Наприклад, коли є бажаними азотовмісні функціональні групи, можна проводити опромінення в присутності азоту або навіть опромінення іонами азоту.For example, when oxygen-containing functional groups are desired, irradiation in the presence of oxygen or even irradiation with oxygen ions can be carried out. For example, when nitrogen-containing functional groups are desired, irradiation in the presence of nitrogen or even irradiation with nitrogen ions can be performed.

Зо 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 нм 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 змішувати з мікроорганізмом (наприклад, бактерією або дріжджами), який може утилізувати другий і/або перший матеріал, продукуючи продукт, наприклад паливо 5, який являє собою або включає водень, спирт (наприклад, етанол або бутанол, такий як н-, втор- або трет-бутанол), органічну кислоту, вуглеводень або будь-які їх суміші.With reference to fig. 8, in one method, the first material 2, which is or includes cellulose having a first number average molecular weight ("Mmi") is irradiated, for example by treatment with ionizing radiation (e.g., in the form of gamma radiation, X-ray radiation, ultraviolet (UV) light from 100 nm to 280 nm, a beam of electrons or other charged particles), to obtain a second material 3, which includes cellulose having a second number average molecular weight ("Mmg") lower than the first number average molecular weight. The second material (or the first and second materials) can be mixed with a microorganism (e.g., bacteria or yeast) that can utilize the second and/or the first material to produce a product, such as fuel 5, which is or includes hydrogen, an alcohol (e.g., ethanol or butanol, such as n-, sec-, or tert-butanol), an organic acid, a hydrocarbon, or any mixture thereof.

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. Ці властивості роблять другий матеріал З більш схильним до хімічного, ферментативного і/або біологічного впливу відносно першого матеріалу 2, що може значною мірою підвищити швидкість продукції або рівень продукції бажаного продукту, наприклад етанолу. Радіаційне опромінення також може стерилізувати матеріали.Since the second material C has cellulose having a reduced molecular weight relative to the first material and, in some cases, also reduced crystallinity, the second material is generally more dispersible, swellable and/or soluble in the solution containing the microorganism. These properties make the second material C more susceptible to chemical, enzymatic and/or biological action relative to the first material 2, which can significantly increase the production rate or level of production of a desired product, such as ethanol. Radiation exposure can also sterilize materials.

У деяких варіантах здійснення друга середньочислова молекулярна маса ("Миг) є більш низькою, ніж перша середньочислова молекулярна маса ("Ммі) приблизно більше ніж на 10 95,In some embodiments, the second number average molecular weight ("Mg") is lower than the first number average molecular weight ("Mmi) by about more than 10 95,

БО наприклад 15, 20, 25, 30, 35, 40, 50, 60 95 або навіть приблизно більше ніж на 75 95.BO for example 15, 20, 25, 30, 35, 40, 50, 60 95 or even about more than 75 95.

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) приблизно більше ніж на 10 95, наприклад 15, 20, 25, 30, 35, 40 95 або навіть приблизно більше ніж на 50 95.In some cases, the second material contains cellulose that has a crystallinity (Cg) that is lower than the crystallinity (Si) of the cellulose of the first material. For example, (Cg) may be lower than (Si) by about more than 10 95 , such as 15, 20, 25, 30, 35, 40 95 , or even by about more than 50 95 .

У деяких варіантах здійснення вихідний індекс кристалічності (перед опроміненням) складає приблизно від 40 95 до приблизно 87,5 95, наприклад приблизно від 50 95 до приблизно 75 95 або приблизно від 60 95 до приблизно 70 95, і індекс кристалічності після опромінення складає приблизно від 10 95 до приблизно 50 95, наприклад приблизно від 15 95 до приблизно 45 95 або приблизно від 20 95 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.In some embodiments, the initial crystallinity index (before irradiation) is from about 40 95 to about 87.5 95, such as from about 50 95 to about 75 95 or from about 60 95 to about 70 95, and the crystallinity index after irradiation is from about 10 95 to about 50 95, such as about 15 95 to about 45 95 or about 20 95 to about 40 95. However, in some embodiments, such as after extensive irradiation, the crystallinity index may be less than 5 95. In some embodiments implementation of the material after irradiation is essentially amorphous.

У деяких варіантах здійснення вихідна середньочислова молекулярна маса (перед опроміненням) складає приблизно від 200000 до приблизно 3200000, наприклад приблизно від 250000 до приблизно 1000000 або приблизно від 250000 до приблизно 700000, і середньочислова молекулярна маса після опромінення складає приблизно від 50000 до приблизно 200000, наприклад приблизно від 60000 до приблизно 150000 або приблизно від 70000 до приблизно 125000. Однак в деяких варіантах здійснення, наприклад після екстенсивного опромінення, середньочислова молекулярна маса може складати приблизно менше ніж 10000 або навіть приблизно менше ніж 5000. У деяких варіантах здійснення другий матеріал може мати рівень окислення (102), 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 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.In some embodiments, the starting number average molecular weight (before irradiation) is from about 200,000 to about 3,200,000, such as from about 250,000 to about 1,000,000 or from about 250,000 to about 700,000, and the number average molecular weight after irradiation is from about 50,000 to about 200,000, e.g. from about 60,000 to about 150,000 or from about 70,000 to about 125,000. However, in some embodiments, such as after extensive irradiation, the number average molecular weight may be less than about 10,000 or even less than about 5,000. In some embodiments, the second material may have a level oxidation (102), which exceeds the oxidation level (7101) of the first material. A higher level of oxidation of a material can contribute to its ability to disperse, swell and/or dissolve, further increasing the susceptibility of the material to chemical, enzymatic or biological attack. In some embodiments, to increase the oxidation level of the second material relative to the first material, irradiation is performed in an oxidizing atmosphere, such as air or oxygen, producing a second material that is more oxidized than the first material. For example, the second material may have more hydroxyl groups, aldehyde groups, ketone groups, ester groups, or carboxylic acid groups that may increase its hydrophilicity.

Іонізуюче випромінюванняIonizing radiation

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.Each form of radiation ionizes biomass through specific interactions determined by the energy of the radiation. Heavy charged particles mainly ionize matter through Coulomb scattering; moreover, these interactions generate energetic electrons that can further ionize matter. Alpha particles are identical to the nucleus of a helium atom and are produced by the alpha decay of various radioactive nuclei such as isotopes of bismuth, polonium, astatine, radon, francium, radium, several actinoids such as actinium, thorium, uranium, neptunium, curium, californium, americium and plutonium.

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 приблизно від 1 атомної одиниці до приблизно 150 атомних одиниць, наприклад приблизно від 1 атомної одиниці до приблизно 50 атомних одиниць або приблизно від 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, АВЕ- лінійними, лінійними з магнітною індукцією або безперервними. Наприклад, циклотронні прискорювачі доступні від ІВА, Бельгія, такі як система КподоїгопФ, і прискорювачі ЮОС-типу доступні від ВО, на даний час ІВА Іпадивігіа!, такі як ОупатйгопФ). Іони і прискорювачі іонів розглянуті в Іпігодисіогу Мисієаг РНузісв, Кеппеїйп 5. Ктгапе, допп У/їеєу б 5опв, Іпс. (1988), КівіоWhen particles are used, they can be neutral (uncharged), positively charged, or negatively charged. When they are charged, charged particles can carry a positive or negative charge, or multiple charges, such as one, two, three, or even four or more charges. In cases where chain separation is desired, positively charged particles may be desirable, in part due to their acidic nature. When particles are used, the particles may have the mass of the rest electron or a greater mass, such as 500, 1000, 1500, or 2000 or more times the mass of the rest electron. For example, the particles can have a mass of from about 1 atomic unit to about 150 atomic units, such as from about 1 atomic unit to about 50 atomic units, or from about 1 to about 25, such as 1, 2, 3, 4, 5, 10, 12 or 15, atomic units. Accelerators used for particle acceleration can be US-electrostatic, US-electrodynamic, AVE-linear, linear with magnetic induction or continuous. For example, cyclotron accelerators are available from IVA, Belgium, such as the KpodoigopF system, and UOS-type accelerators are available from VO, currently IVA Ipadivigia!, such as OupatigopF). Ions and ion accelerators are considered in Ipigodisiogu Mysieag Rnuzisv, Keppeiip 5. Ktgape, dopp U/ieeu b 5opv, Ips. (1988), Kivio

РгеєїЇєс, РІКА В 6 (1997) 4, 177-206, копія якої додається до даного опису у вигляді додатка В,RgeeiJies, RIKA B 6 (1997) 4, 177-206, a copy of which is attached to this description in the form of Appendix B,

Спи, Мат Т., "Омегмієм ої Гідп-оп Веат Тнегару", Соїштрив-ОНіо, ІСВО-ІАЕА Мееііпа, 18-20Spy, Mat T., "Omegmiyem oi Gidp-op Veat Tnegaru", Soishtriv-ONio, ISVO-IAEA Meeiipa, 18-20

Магсп 2006, копія якої додається до даного опису у вигляді додатка С, Імаїа, У. еї аї., "Апетаїййпд-Рнпазе-Росизед 1Н-ОТІ ог Неаму-Іоп Медіса! АссеїЇегаюгв", Ргосеєдіпуд5 ої ЕРАС 2006, Едіпригай, Зсойапа, копія яких додається до даного опису у вигляді додатка 0, і І ейпег,Magsp 2006, a copy of which is attached to this description in the form of an appendix C, Imaia, U. ei ai., "Apetaiipd-Rnpaze-Rosized 1H-OTI og Neamu-Iop Medisa! AsseiIegayugv", Rgoseedipud5 oi ERAS 2006, Ediprigai, Zsoyapa, copy which is added to this description in the form of appendix 0, and I epeg,

С.М. еї аї., "ав ої Ше Зирегсопаийсіїпяа ЕСА Іоп бошгсе Мепив", Ргосеєдіпа5 ої ЕРАС 2000,S.M. ей ай., "ав ой Ше Зирегсопайсійпяа ЕСА Iop boshgse Mepyv", Rgoseyedipa5 ой ERAS 2000,

Міеппа, А!цвіпа, копія якої додається до даного опису у вигляді додатка Е.Mieppa, A!tsvipa, a copy of which is attached to this description in the form of Appendix E.

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, електронну гармату можна використовувати як джерело електронів через термоіонну емісію.Electrons interact by means of Coulomb scattering and inhibition of radiation caused by changes in the speed of electrons. Electrons can be generated by radioactive nuclei that undergo beta decay, such as isotopes of iodine, cesium, technetium, and iridium. Alternatively, an electron gun can be used as a source of electrons through thermionic emission.

Електромагнітне радіаційне випромінювання впливає через три процеси: фотоелектричне поглинання, комптонівське розсіяння і утворення пар.Electromagnetic radiation acts through three processes: photoelectric absorption, Compton scattering, and vapor formation.

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.The predominant effect is determined by the energy of the incident radiation and the atomic number of the material. The sum of the interactions leading to the absorption of radiation in the cellulosic material can be expressed using the mass absorption coefficient.

Електромагнітне випромінювання поділяють на гамма-промені, рентгенівські промені, ультрафіолетові промені, інфрачервоні промені, мікрохвилі або радіохвилі, залежно від довжини хвилі.Electromagnetic radiation is divided into gamma rays, X-rays, ultraviolet rays, infrared rays, microwaves or radio waves, depending on the wavelength.

Наприклад, для опромінення матеріалів можна використовувати гамма-випромінювання.For example, gamma radiation can be used to irradiate materials.

Посилаючись на фіг. 9 ї 10 (збільшений вигляд області Я), 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, всі з яких 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.Referring to fig. 9 and 10 (enlarged view of region I), the gamma emitter 10 includes sources of gamma radiation 408, such as CO tablets, a work table 14 for holding the materials to be irradiated, and a storage device 16, for example, made of a plurality of iron plates, all of which are in a concrete-shielded chamber (storage) 20, which includes a labyrinthine entrance 22 behind a leaded door 26. The accumulator 16 includes a plurality of channels 30, such as sixteen or more channels, that allow the gamma radiation sources to pass through the accumulator near desktop

У процесі роботи, зразок, що підлягає опроміненню, поміщають на робочий стіл.In the process of work, the sample to be irradiated is placed on the work table.

Опромінювач адаптований для того, щоб доставляти бажаний рівень дози і щоб з експериментальним блоком 31 було сполучене керуюче обладнання. Потім оператор покидає захисну камеру, проходячи через вхід у вигляді лабіринту і через освинцьовані двері. Оператор контрольної панелі 32, видає команду комп'ютеру 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.The irradiator is adapted to deliver the desired dose level and to be connected to the experimental unit 31 by control equipment. The operator then leaves the protective chamber, passing through the entrance in the form of a labyrinth and through a leaded door. The operator of the control panel 32 issues a command to the computer 33 to bring the sources of radiation radiation 12 into the working position using the cylinder 36 connected to the hydraulic pump 40. Gamma radiation has the advantage of a significant depth of penetration into various sample materials. Sources of gamma rays include radioactive nuclei such as isotopes of cobalt, calcium, technetium, chromium, gallium, indium, iodine, iron, krypton, samarium, selenium, sodium, thallium, and xenon.

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 І упсеап.X-ray sources include electron beam collisions with metal targets such as tungsten or molybdenum or alloys, or compact light sources such as commercially produced I upseap light sources.

Джерела ультрафіолетового випромінювання включають дейтерієві або кадмієві лампи.Sources of ultraviolet radiation include deuterium or cadmium lamps.

Джерела інфрачервоного радіаційного випромінювання включають керамічні лампи з вікном з сапфіра, цинку або селенідів.Infrared radiation sources include ceramic lamps with a sapphire, zinc, or selenide window.

Зо Джерела мікрохвиль включають клістрони, джерела Зіеміп КЕ-типу або джерела атомних пучків, в яких використовується газоподібний водень, кисень або азот.Zo Microwave sources include klystrons, Ziemip KE-type sources, or atomic beam sources that use gaseous hydrogen, oxygen, or nitrogen.

У способах, розкритих в даному описі, 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 Мо 61/073665, повний зміст якої включений в даний опис за допомогою посилання.Various other irradiation devices may be used in the methods disclosed herein, including field ionization sources, electrostatic ion separators, field ionization generators, thermionic emission sources, ultrahigh frequency discharge ion sources, recirculation or static accelerators, dynamic linear accelerators, accelerators Van de Graafia and bent tandem accelerators. Such devices are disclosed, for example, in US Patent Application Serial No. 61/073665, the full contents of which are incorporated herein by reference.

Електронний пучокElectron beam

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. Електронні пучки також можуть мати електричну ефективність аж до 80 95, забезпечуючи низькоенергетичне використання, що може приводити до низької вартості процесу і низького виділення парникових газів, що відповідає низькій кількості затраченої енергії. 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. У матеріалах з низькою об'ємною густиною, таких як багато які з матеріалів, представлених в даному описі, наприклад в матеріалах, що мають об'ємну густину приблизно менше ніж 0,5 г/сму, електрони, що мають енергію в діапазоні 4-10In some embodiments, an electron beam is used as a source of radiation. The electron beam has the advantage of high dose levels (eg 1, 5 or even 10 Mrad per second), high performance, less protective insulation and less isolation equipment. Electron beams can also have an electrical efficiency of up to 80 95, providing low energy use, which can lead to low process cost and low greenhouse gas emissions, corresponding to low energy consumption. Electrons can also be more efficient at providing chain separation. In addition, electrons having an energy of 4-10 MeV can have a penetration depth of 5 to 30 mm or more, for example 40 mm. In materials with a low bulk density, such as many of the materials disclosed herein, such as materials having a bulk density of less than about 0.5 g/cm3, electrons having energies in the range of 4- 10

МеВ, можуть проникати на 4-8 дюймів (10-20 см) або навіть більше.MeV, can penetrate 4-8 inches (10-20 cm) or even more.

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 приблизно менше ніж 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 см). У деяких варіантах здійснення енергія кожного електрона в електронному пучку складає приблизно від 0,3 МеВ до приблизно 2,0 МеВ (мегаєлектроновольт), наприклад приблизно від 0,5 МеВ до приблизно 1,5Electron beams can be generated, for example, using electrostatic generators, cascade generators, transformer generators, low-energy scanning accelerators, low-energy linear cathode accelerators, linear accelerators, and pulse accelerators. Electrons may be suitable as a source of ionizing radiation, e.g., for relatively thin stacks of material, e.g., less than about 0.5 in. (1.27 cm), e.g., less than 0.4 in. (1.02 cm), 0.3 in. (0.76 cm), 0.2 in (0.51 cm), or less than 0.1 in (0.25 cm). In some embodiments, the energy of each electron in the electron beam is from about 0.3 MeV to about 2.0 MeV (megaelectronvolts), such as from about 0.5 MeV to about 1.5

МеВ або приблизно від 0,7 МеВ до приблизно 1,25 МеВ.MeV or from about 0.7 MeV to about 1.25 MeV.

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.In fig. 11 presents a basic technological scheme 3000, which includes various stages in the sequence of preliminary processing of raw materials with an electron beam. In the first stage 3010, the dry raw material is fed from the feedstock source. As discussed above, the dry feedstock from the feedstock source may be preprocessed prior to delivery to the electron beam devices. For example, if the raw material is derived from plant sources, certain parts of the plant material may be removed prior to harvesting the plant material and/or prior to delivering the plant material using a raw material transport device. Alternatively or additionally, as reflected in optional stage 3020, the biomass feedstock can be subjected to mechanical processing (eg, to reduce the average fiber length in the feedstock) prior to delivery to the electron beam irradiation devices.

На стадії 3030, суха сировина переміщається в пристрій для транспортування сировини (наприклад, на конвеєрну стрічку) і розподіляється по поперечній довжині пристрою для 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.In step 3030, the dry raw material is moved to a raw material transport device (eg, a conveyor belt) and is distributed along the transverse length of the raw material transport device approximately uniformly in volume. This can be done, for example, manually or by inducing a localized vibrational motion at some point of the device for transporting raw materials before processing by means of electron beam irradiation.

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 на 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 деякогоIn some embodiments, the mixing system supplies a chemical reagent 3045 to the raw material in an optional process 3040 in which a slurry is formed. Combining water with processed raw materials in the mixing stage 3040 results in an aqueous suspension of raw materials that can be transported, for example, through a system of pipes, rather than using, for example, a conveyor belt. The next stage 3050 is a cycle that includes exposure to the raw material (in dry form or in the form of a suspension) of electron beam irradiation from one or more (for example, M) electron beam irradiation devices. The suspension of feedstock is moved through each of the M "streams" of electron beams at stage 3052. Movement through or between the streams may occur at a constant rate, or there may be a pause during passage through each stream, followed by rapid movement to the next stream. At step 3053, a small portion of the feedstock slurry is exposed to each stream for some time

Зо заданого часу впливу.From the given exposure time.

Пристрої для опромінення пучком електронів можуть бути комерційно придбані від оп ВеатElectron beam irradiation devices can be purchased commercially from Op Veat

Арріїсайопв, І ошмаіїп-Іа-Мейме, Бельгія, або Ше Тіїап Согрогаїйоп, Дієго, СА. Конкретна енергія електронів може становити 1, 2, 4,5, 7,5 або 10 МеВ. Конкретна потужність пристрою для опромінення пучком електронів може становити 1, 5, 10,20, 50, 100, 250 або 500 кВт.Arrisaiopv, I ochmaiip-Ia-Mayme, Belgium, or She Tiiap Sogrohaiop, Diego, SA. The specific electron energy can be 1, 2, 4.5, 7.5 or 10 MeV. The specific power of the electron beam irradiation device can be 1, 5, 10, 20, 50, 100, 250 or 500 kW.

Ефективність деполімеризації суспензії сировини залежить від використовуваної енергії електронів і застосовуваної дози, в той час як час впливу залежить від потужності і дози.The efficiency of depolymerization of the raw material suspension depends on the used electron energy and the applied dose, while the exposure time depends on the power and dose.

Конкретні дози можуть мати значення 1, 5, 10, 20, 50, 100 або 200 кГр.Specific doses can be 1, 5, 10, 20, 50, 100 or 200 kGy.

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 (ЕН). Як правило, генератори містяться в сховищах, наприклад, зі свинцю або бетону. 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, Вошиспнага, еї а!., СеПшіове (2006) 13: 601-610).When choosing the optimal power characteristics of the device for electron beam irradiation, operating costs, capital costs, depreciation costs and the area of the device are taken into account. When choosing the optimal levels of the exposure dose of electron beam irradiation, energy consumption and environmental, safety and health (EN) issues are taken into account. As a rule, generators are contained in storage, for example, made of lead or concrete. When choosing the optimal electron energy, energy consumption is taken into account; in this case, a lower electron energy may be preferable from the point of view of promoting the depolymerization of any suspension of raw materials (see, for example, Voshispnaga, ei a!., SePshiove (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.To ensure a more efficient depolymerization process, it may be preferable to conduct irradiation with an electron beam with a double pass. For example, a raw material transport device can direct the raw material (in dry form or in slurry form) down and in a reverse direction relative to its original direction of transport. Dual-pass systems can handle thicker stock slurries and can provide more uniform depolymerization through the thickness of the stock slurry.

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.An electron beam irradiation device can generate either a fixed beam or a scanning beam. A scanning beam with long scan sweep lengths and high scan speeds may be preferred, as this can effectively replace a large fixed beam width. In addition, sweep lengths of 0.5, 1.2 m or more are available.

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 бо повертаються 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 в формі суспензії.After transporting a portion of the raw material suspension through M devices for electron beam irradiation, in some embodiments it may be necessary, as in step 3060, to mechanically separate the liquid and solid components of the raw material suspension. In these embodiments, residual solid particles are filtered from the liquid portion of the raw material suspension and because are returned to the slurry preparation stage 3040. Then, the solid part of the raw material slurry is moved to the next processing stage 3070 using a raw material transport device. In other embodiments, the raw material is maintained in the form of a suspension for further processing.

Пучки важких іонних частинокBeams of heavy ion particles

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, завдяки їх кислотності.Particles heavier than electrons can be used to irradiate carbohydrates or materials that include carbohydrates, such as cellulosic materials, lignocellulosic materials, starchy materials, or mixtures of any of these and other materials described herein. For example, protons, a group of helium nuclei, argon ions, silicon ions, neon ions, carbon ions, phosphorus ions, oxygen ions or nitrogen ions can be used. In some embodiments, particles heavier than electrons can induce higher levels of chain separation. In some cases, positively charged particles can induce higher levels of chain separation than negatively charged particles due to their acidity.

Більш важкі пучки можна генерувати, наприклад, з використанням лінійних прискорювачів або циклотронів. У деяких варіантах здійснення енергія кожної частинки в пучку складає приблизно від 1,0 МеВ/атомну одиницю приблизно до 6000 МеВ/атомну одиницю, наприклад приблизно від З МеВ/атомну одиницю приблизно до 4800 МеВ/атомну одиницю або приблизно від 10 МеВ/атомну одиницю приблизно до 1000 МеВ/атомну одиницю.Heavier beams can be generated, for example, using linear accelerators or cyclotrons. In some embodiments, the energy of each particle in the beam is from about 1.0 MeV/atomic unit to about 6000 MeV/atomic unit, such as from about 3 MeV/atomic unit to about 4800 MeV/atomic unit or from about 10 MeV/atomic unit up to approximately 1000 MeV/atomic unit.

Електромагнітне випромінюванняElectromagnetic radiation

У варіантах здійснення, в яких опромінення проводять за допомогою електромагнітного випромінювання, електромагнітне випромінювання може мати, наприклад, енергію на фотон (в електроновольтах) більше 102 еВ, наприклад більше 103, 107, 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 105 до 106 еВ. Електромагнітне випромінювання може мати частоту, наприклад, більше 1015 Гу, більше 1077, 1018, 109, 1020Гу або навіть більше 102! Гц. У деяких варіантах здійснення електромагнітне випромінювання має частоту від 108 до 1022 Гц, наприклад від 10"? до 102! Гц.In embodiments in which exposure is performed using electromagnetic radiation, the electromagnetic radiation may have, for example, an energy per photon (in electron volts) greater than 102 eV, such as greater than 103, 107, 105, 105 eV, or even greater than 107 eV. In some embodiments, the electromagnetic radiation has an energy per photon of 107 to 107 eV, such as 105 to 106 eV. Electromagnetic radiation can have a frequency, for example, greater than 1015 Hu, more than 1077, 1018, 109, 1020 Hu, or even more than 102! Hz. In some embodiments, the electromagnetic radiation has a frequency of 108 to 1022 Hz, such as 10" to 102! Hz.

ДозиDoses

У деяких варіантах здійснення опромінення (з будь-яким джерелом радіаційногоIn some variants, the implementation of irradiation (with any source of radiation

Зо випромінювання або комбінацією джерел) проводять доти, поки матеріал не одержує дозу щонайменше 0,05 Мрад, наприклад щонайменше 0,1, 0,25, 1,0, 2,5, 5,0 або 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 інших варіантах здійснення опромінення проводять при дозі приблизно від 0,1 Мрад до приблизно 10 Мрад, наприклад приблизно від 0,25 Мрад до приблизно 9 Мрад, приблизно від 0,5 Мрад до приблизно 7,5 Мрад або приблизно від 0,75 Мрад до приблизно 5 Мрад.from radiation or a combination of sources) is carried out until the material receives a dose of at least 0.05 Mrad, for example at least 0.1, 0.25, 1.0, 2.5, 5.0 or 10.0 Mrad. In some embodiments, the irradiation is carried out until the material receives a dose of at least 1.0 to 6.0 Mrad, such as 1.5 to 4.0 Mrad. In other embodiments, the irradiation is performed at a dose of from about 0.1 Mrad to about 10 Mrad, such as from about 0.25 Mrad to about 9 Mrad, from about 0.5 Mrad to about 7.5 Mrad, or from about 0.75 Mrad to about 5 Mrad.

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.In some embodiments, the irradiation is carried out at a dose level of 5.0 to 1500.0 kilorads/hour, for example, from 10.0 to 750.0 kilorads/hour or from 50.0 to 350.0 kilorads/hour.

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 і потім гамма- випромінюванням і УФ-випромінюванням, що має довжину хвилі приблизно від 100 нм до приблизно 280 нм. У деяких варіантах здійснення зразки обробляють трьома джерелами іонізуючого випромінювання, такими як пучок електронів, гамма-випромінювання і енергетичнеIn some embodiments, the implementation uses two or more sources of radiation, such as two or more sources of ionizing radiation. For example, samples can be treated in any order with an electron beam followed by gamma radiation and UV radiation having wavelengths from about 100 nm to about 280 nm. In some embodiments, samples are treated with three sources of ionizing radiation, such as an electron beam, gamma radiation, and energy

УФ-випромінювання.UV radiation.

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/футз (0,32 г/см3). Картон можна складати до плоского стану і 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. Волокнистий матеріал, одержаний в системі пристрій для подрібнення-пристрій для дроблення, 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 і потім знову заповнюють газоподібним аргоном. Ампулу запаюють в атмосфері аргону. Альтернативно, в іншому прикладі 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, 60 ніж вихідний матеріал.In one example, half-gallon (1.9 L) juice cartons made of white kraft paperboard having a bulk density of 20 lb/ft (0.32 g/cm3) can be used as raw materials. The paperboard can be folded flat and then fed into a sequence of three shredder - shredder systems arranged in series, where the product of the first shredder is fed as input to the second shredder and the product of the second shredder is fed as input in the third device for grinding. The fibrous material obtained in the shredder-shredder system can be sprayed with water and processed using a pellet press operating at room temperature. Compacted granules can be placed in a glass ampoule, from which the air is pumped out under high vacuum and then refilled with argon gas. The ampoule is sealed in an argon atmosphere. Alternatively, in another example, the ampoule is sealed in an air atmosphere. Granules in the ampoule are irradiated with gamma radiation for about 3 hours at a dose level of about 1 Mrad per hour, producing irradiated material in which the cellulose has a lower molecular weight of 60 than the original material.

ЗоZo

Добавки для посилення зниження молекулярної маси в процесі опроміненняAdditives to enhance molecular weight reduction during irradiation

У деяких варіантах здійснення, перед опроміненням до біомаси можна додавати різні матеріали, наприклад тверді речовини або рідини, для посилення зниження молекулярної маси.In some embodiments, various materials, such as solids or liquids, can be added to the biomass prior to irradiation to enhance molecular weight reduction.

У випадках, коли використовується рідина, рідина може контактувати із зовнішніми поверхнями біомаси і/або рідина може знаходитися у внутрішніх частинах біомаси, наприклад рідина може бути влита в біомасу.In cases where a liquid is used, the liquid may be in contact with the external surfaces of the biomass and/or the liquid may be in the interior of the biomass, eg the liquid may be poured into the biomass.

Наприклад, матеріал може являти собою нейтральну слабку основу, таку як аланін, аміак, суміш аміак/«вода, наприклад 25 мас.9о аміаку у воді, вода, метиламін, диметиламін, триметиламін, піридин, або аніонну основу, таку як сіль оцтової кислоти (наприклад, ацетат натрію), карбонат натрію, бікарбонат натрію або сіль іона сірководневої кислоти (наприклад, гідросульфід натрію).For example, the material may be a neutral weak base such as alanine, ammonia, an ammonia/water mixture, such as 25% ammonia in water, water, methylamine, dimethylamine, trimethylamine, pyridine, or an anionic base such as an acetic acid salt (e.g., sodium acetate), sodium carbonate, sodium bicarbonate, or a salt of the hydrogen sulfide ion (e.g., sodium hydrosulfide).

Альтернативно, матеріал може являти собою нейтральну слабку кислоту, таку як мурашина кислота, оцтова кислота, трихлороцтова кислота, вода, гідросульфід, або катіонну кислоту, таку як сіль амонію.Alternatively, the material may be a neutral weak acid such as formic acid, acetic acid, trichloroacetic acid, water, hydrosulfide, or a cationic acid such as an ammonium salt.

Гасіння і контрольована функціоналізація біомасиExtinction and controlled functionalization of biomass

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 описі, стають іонізованими; тобто вони включають радикалів на рівнях, які піддаються детекції за допомогою спектрометра електронно-спінового 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 електронно-спінового резонансу. Наприклад, радикали можна гасити, застосовуючи достатній тиск на біомасу і/або використовуючи текуче середовище, що контактує з іонізованою біомасою, таке як газ або рідина, яке реагує (гасить) з радикалами. Застосування газу або рідини, щоб щонайменше сприяти гасінню радикалів, можна використовувати для функціоналізації іонізованої біомаси бажаною кількістю і типом функціональних груп, таких якAfter treatment with one or more types of ionizing radiation, such as photon radiation (for example, X-rays and gamma rays), exposure to an electron beam, or particles heavier than electrons that are positively or negatively charged (for example, protons or carbon ions), any of hydrocarbon-containing materials or mixtures described in this description become ionized; that is, they include radicals at levels detectable by an electron spin resonance spectrometer. The current limit of radical detection is approximately 1077 spins at room temperature. After ionization, any biomass material that is ionized can be quenched to reduce the level of radicals in the ionized biomass, for example, such that the radicals are no longer detectable by an electron spin resonance spectrometer. For example, radicals can be quenched by applying sufficient pressure to the biomass and/or using a fluid medium in contact with the ionized biomass, such as a gas or liquid, which reacts (quenches) with the radicals. The application of a gas or liquid to at least contribute to radical quenching can be used to functionalize the ionized biomass with the desired amount and type of functional groups, such as

Зо 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 документі, може підвищити її термічну стабільність і може підвищити утилізацію матеріалу різними мікроорганізмами. Наприклад, функціональні групи, що надаються матеріалу біомаси гасінням, можуть діяти як рецепторні ділянки для зв'язування мікроорганізмами, наприклад для посилення гідролізу целюлози різними мікроорганізмами.From the group of carboxylic acids, enol groups, aldehyde groups, nitro groups, nitrile groups, amino groups, alkylamino groups, alkyl groups, chloroalkyl groups or chlorofluoroalkyl groups. In some cases, such quenching can increase the stability of some of the ionized biomass materials. For example, quenching can increase the resistance of biomass to oxidation. Functionalization by quenching can also increase the solubility of any biomass described herein, can increase its thermal stability, and can increase the utilization of the material by various microorganisms. For example, the functional groups provided to the biomass material by quenching can act as receptor sites for binding by microorganisms, for example to enhance the hydrolysis of cellulose by various microorganisms.

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 окисляється, 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.In fig. 11A illustrates changing the molecular and/or supramolecular structure of the biomass feedstock by pre-treating the biomass feedstock with ionizing radiation, such as electrons or ions with energy sufficient to ionize the feedstock, to provide a first level of radicals. As shown in fig. 11A, if the ionized biomass remains in the atmosphere, it oxidizes, for example, to the extent that carboxylic acid groups are formed by reaction with atmospheric oxygen. In some cases, for some materials, such oxidation is desirable because it can further reduce the molecular weight of the carbohydrate-containing biomass, and oxidizing groups, such as carboxylic acid groups, can in some cases be beneficial for solubility and utilization by the microorganism. However, since the radicals can "live" for some time after exposure, such as more than 1 day, 5 days, 3 days, 3 months, 2 months, or even more than 1 year, the properties of the material can continue to change over time, which, in some cases, may be undesirable.

Детекція радикалів в опромінених зразках за допомогою спектроскопії електронно-спінового резонансу і час життя радикалів в таких зразках розглянуті у Вапоіойа еї аї., в Рпувісв іпThe detection of radicals in irradiated samples using electron spin resonance spectroscopy and the life time of radicals in such samples are considered in Vapoioia ei ai., in Rpuvisv ip

Меадісіпе апа Віоіоду, 46 (2001), 461-471 і Вапоїіоца еї а!., Надіаноп Ргоїесіоп Розітеїгу, Мої. 84,Meadisipe apa Vioiodu, 46 (2001), 461-471 and Vapoiiotsa ei a!., Nadianop Rgoiesiop Rositeigu, Moi. 84,

Мов. 1-4, рр. 293-296 (1999), які додаються до даного опису у вигляді додатка Е і додатка С, відповідно. Як представлено на фіг. 11А, іонізовану біомасу можна гасити для функціоналізації іабо стабілізації іонізованої біомаси. У будь-який момент часу, наприклад, коли матеріал є "живим", "частково живим" або повністю погашеним, попередньо оброблену біомасу можна перетворювати в продукт, наприклад паливо, продукт харчування або композиційний матеріал.As. 1-4, pp. 293-296 (1999), which are attached to this description in the form of Appendix E and Appendix C, respectively. As shown in fig. 11A, the ionized biomass can be quenched to functionalize and/or stabilize the ionized biomass. At any point in time, such as when the material is "live", "partially live" or fully decomposed, the pre-treated biomass can be converted into a product such as a fuel, food or composite material.

У деяких варіантах здійснення гасіння включає застосування тиску до біомаси, наприклад, бо 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 (103,4In some embodiments, quenching includes applying pressure to the biomass, for example by mechanically deforming the biomass, such as by direct mechanical compression of the biomass in one, two, or three dimensions, or by applying pressure to a fluid medium in which the biomass is immersed, such as isostatic pressing. In such cases, the deformation of the material itself yields radicals that are often trapped in crystalline domains close enough for the radicals to recombine or react with another group. In some cases, the pressure is applied together with the application of heating, such as an amount of heat sufficient to raise the temperature of the biomass to a level above the melting point or to the softening temperature of a biomass component such as lignin, cellulose, or hemicellulose. Heating can increase the mobility of molecules in the polymer material, which can help quench radicals. When pressure is used for extinguishing, the pressure may exceed 1000 psi. in. (6.9 MPa), for example to exceed approximately 1250 lb/sq. in. (8.6 MPa), 1450 lb/sq. in. (10 MPa), 3625 lb/sq. in. (25.2 MPa), 5075 lb/sq. in. (35 MPa), 7250 lb/sq. in. (50 MPa), 10,000 psi. in. (69 MPa) or even more than 15,000 psi. inch (103.4

МПа).MPa).

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 завдяки контактуванню антиоксиданту, диспергованого в сировині біомаси, з радикалами.In some embodiments, quenching includes contacting the biomass with a fluid medium, such as a liquid or gas, such as a gas capable of reacting with radicals, such as acetylene or a mixture of acetylene in nitrogen, ethylene, chlorinated ethylenes or chlorofluoroethylenes, propylene, or mixtures of these gases. In other specific embodiments, quenching includes contacting the biomass with a liquid, such as a liquid soluble in the biomass or at least capable of penetrating the biomass and reacting with radicals such as a diene such as 1,5-cyclooctadiene. In some specific embodiments, quenching includes contacting the biomass with an antioxidant such as vitamin E. If desired, the biomass feedstock may include an antioxidant dispersed therein, and the quenching may occur by contacting the antioxidant dispersed in the biomass feedstock with radicals.

Можливі інші способи гасіння. Наприклад, для гасіння будь-якого іонізованого матеріалу, описаного в даному документі, можна використовувати будь-який спосіб гасіння радикалів в полімерних матеріалах, описаний у Мигаїодіи еї аї., публікація патентної заявки США Мо 2008/0067724 і Мигафдіи еї аІ., патент США Мо 7166650, які додаються у вигляді додатка Н і додатка І, відповідно. Більше того, для гасіння будь-якого іонізованого матеріалу біомаси можна використовувати будь-який агент для гасіння, описаний як "сенсибілізуючий агент" у вказаних вище описах Мигаїодіш, або будь-який антиоксидант, описаний в будь-якому з посиланьOther extinguishing methods are possible. For example, to quench any ionized material described in this document, any method of quenching radicals in polymeric materials described in Mygadiya et al., US Patent Application Publication No. 2008/0067724 and Mygadiya et al., US Pat. Mo. 7166650, which are attached as Appendix H and Appendix I, respectively. Moreover, any quenching agent described as a "sensitizing agent" in the Migaiodish disclosures above, or any antioxidant described in any of refs., can be used to quench any ionized biomass material.

Митгагюдіи.Mithagudiya.

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 аніони, які включають азот.Functionalization can be enhanced using heavy charged ions, such as any of the heavier ions described herein. For example, if it is desired to increase oxidation, charged oxygen ions can be used for irradiation. If nitrogen functional groups are desired, nitrogen ions or anions that include nitrogen can be used.

Аналогічно, якщо є бажаними групи сірки або фосфору, при опроміненні можна використовувати іони сірки або фосфору.Similarly, if sulfur or phosphorus groups are desired, sulfur or phosphorus ions can be used for irradiation.

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.In some embodiments, after quenching, any of the quenched ionized materials described herein can be further treated with one or more of radiation exposure, such as ionizing or non-ionizing radiation, sonication, pyrolysis, and oxidation to further alter the molecular and/or supramolecular structures.

Опромінення пучком частинок в текучих середовищахParticle beam irradiation in fluid media

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.In some cases, cellulosic or lignocellulosic materials can be subjected to particle beam irradiation in the presence of one or more additional fluid media (eg, gases and/or liquids). The effect on the material of a beam of particles in the presence of one or more additional fluid media can increase the efficiency of processing.

У деяких варіантах здійснення матеріал піддається опроміненню пучком частинок в присутності текучого середовища, такого як повітря. Частинки, прискорені в одному або декількох типах прискорювачів, розкритих в даному описі (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, і 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 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.In some embodiments, the material is irradiated with a beam of particles in the presence of a fluid medium, such as air. Particles accelerated in one or more of the types of accelerators disclosed herein (or in another type of accelerator) exit the accelerator through an outlet (e.g., a thin membrane such as a metal foil), pass through a volume of space occupied by the fluid medium, and then fall on the material. In addition to the direct processing of the material, some of the particles form additional chemical particles by interaction with the particles of the fluid medium (for example, ions and/or radicals generated by various components of the air, such as ozone and nitrogen oxides). These formed chemical particles can also react with the material and can act as initiators of various chemical bond breaking reactions in the material. For example, any oxidizing agent formed can oxidize the material, which can lead to a decrease in molecular weight.

У певних варіантах здійснення на шлях пучка частинок до потрапляння пучка на матеріал бо 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.In certain embodiments, additional fluids can be selectively applied to the path of the particle beam before the beam hits the material. As discussed above, reactions between the particles of the beam and the particles of the supplied fluids can form additional chemical particles that react with the material and can contribute to the functionalization of the material and/or otherwise selectively change certain properties of the material. One or more additional fluids can be directed into the path of the beam, for example, from a downpipe. The direction and flow rate of the supplied fluid(s) can be selected according to the desired power or direction of irradiation to control the overall processing efficiency, including both effects resulting from particle processing and effects resulting from the interaction of dynamically generated particles with of the given fluid medium with the material. In addition to air, illustrative fluids that can be supplied to the ion beam include oxygen, nitrogen, one or more noble gases, one or more halogens, and hydrogen.

Опромінення матеріалів біомаси з низькою об'ємною густиною і охолоджування опроміненої біомасиIrradiation of biomass materials with low bulk density and cooling of irradiated biomass

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 приблизно менше ніж 0,4 г/см3, наприклад приблизно менше ніж 0,35, 0,25 г/см3 або приблизно менше ніж 0,15 г/см3, особливо при комбінуванні з матеріалами, які мають тонкі поперечні зрізи, такими як волокна, що мають невеликі поперечні вимірювання, 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 забезпечити переробку більш великих об'ємів матеріалів при більш високих швидкостях і може забезпечити застосування фотонів і частинок, які 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, і потім дають можливість охолоджування біомаси перед застосуванням радіаційного опромінення у другий, третій, четвертий п'ятий, шостий сьомий, восьмий дев'ятий або навіть десятий раз.In the process of treating biomass materials with ionizing radiation, especially at high dose levels, such as levels greater than 0.15 Mrad per second, for example 0.25, 0.35, 0.5, 0.75 Mrad/s or even more than 1 Mrad/ c, biomass materials can store significant amounts of heat, so that the temperature of biomass materials increases. While elevated temperatures may be preferred in some embodiments, such as when a higher reaction rate is desired, it is preferred to control the heating of the biomass to maintain control over ionizing radiation-initiated chemical reactions such as cross-linking, chain scission, and/or or graft copolymerization, for example, to maintain process control. Low bulk density materials, such as materials having a bulk density of less than about 0.4 g/cm3, such as about less than 0.35, 0.25 g/cm3, or about less than 0.15 g /cm3, especially when combined with materials that have thin cross-sections, such as fibers that have small cross-sectional dimensions, are generally easier to cool. In addition, photons and particles can mainly penetrate deeper into or through materials of relatively low bulk density, which can enable the processing of larger volumes of materials at higher speeds and can enable the application of photons and particles , which have lower energies, such as 0.25, 0.5, 0.75 or 1.0 MeV, which can reduce shielding requirements for safety. Many of the biomass materials described herein can be processed in one or more of the systems shown in FIG. 118, 11C, 110 and 11E, which are described below. The presented systems allow the application to biomass material with a low bulk density of one or more types of ionizing radiation, such as relativistic electrons or electrons in combination with X-rays, at high dose levels, for example at a level greater than 1.0, 1.5, 2 .5 Mrad/s or even more than 5.0 Mrad/s, and then give the opportunity to cool the biomass before applying radiation exposure for the second, third, fourth, fifth, sixth, seventh, eighth, ninth, or even tenth time.

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, що перевищує першу температуру. Потім попередньо оброблену біомасу охолоджують до третьої 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.For example, in one method of altering the molecular and/or supramolecular structure of the biomass feedstock, the biomass is pretreated at a first temperature with ionizing radiation, such as photons, electrons, or ions (eg, singly or multiply charged cations or anions), for a sufficient time and/or at a sufficient dose, to raise the temperature of the raw biomass to the second temperature, which exceeds the first temperature. The pretreated biomass is then cooled to a third temperature below the second temperature. Finally, if desired, the cooled biomass can be treated one or more times with radiation, such as ionizing radiation. If desired, the biomass can be cooled after and/or during each irradiation treatment.

Сировину біомаси можна фізично підготовляти, як розглянуто вище, наприклад, шляхом зменшення одного або декількох розмірів окремих фрагментів сировини біомаси, так щоб сировина могла більш ефективно перероблятися, наприклад легше охолоджуватися і/або бути більш проникною для іонізуючого випромінювання.The biomass feedstock can be physically prepared as discussed above, for example, by reducing the size of one or more individual fragments of the biomass feedstock so that the feedstock can be processed more efficiently, such as being more easily cooled and/or more permeable to ionizing radiation.

У деяких варіантах здійснення іонізуюче випромінювання застосовують в загальній дозі менше 25 Мрад або менше 10 Мрад, наприклад менше 5 Мрад або менше 2,5 Мрад, і зі швидкістю більше 0,25 Мрад за секунду, наприклад більше 0,5, 0,75 або більше 1,0 Мраді/с, перед охолоджуванням біомаси.In some embodiments, ionizing radiation is applied at a total dose of less than 25 Mrad or less than 10 Mrad, such as less than 5 Mrad or less than 2.5 Mrad, and at a rate greater than 0.25 Mrad per second, such as greater than 0.5, 0.75 or more than 1.0 Mradi/s, before biomass cooling.

Попередню обробку сировини біомаси іонізуючим випромінюванням можна проводити по мірі пневматичного транспортування сировини біомаси в текуче середовище, таке як газ, наприклад азот або повітря. Для полегшення зменшення молекулярної маси і/або функціоналізації матеріалів, газ можна насичувати будь-яким засобом, що викликає набухання, 60 описаним в даному документі, і/або водяною парою. Наприклад, можна використовувати кислотну водяну пару. Для полегшення зменшення молекулярної маси воду можна підкисляти органічною кислотою, такою як мурашина або оцтова кислота, або мінеральною кислотою, такою як сірчана або хлористоводнева кислота.Pre-treatment of biomass raw materials with ionizing radiation can be carried out by pneumatically transporting the biomass raw materials into a fluid medium, such as a gas such as nitrogen or air. To facilitate molecular weight reduction and/or functionalization of materials, the gas may be saturated with any swelling agent 60 described herein and/or steam. For example, you can use acidic steam. To facilitate molecular weight reduction, water can be acidified with an organic acid such as formic or acetic acid or a mineral acid such as sulfuric or hydrochloric acid.

Попередню 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 транспортера на першій висоті над рівнем землі, і 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.Pre-treatment of biomass raw materials with ionizing radiation can be carried out as the biomass raw materials fall under the influence of gravity. This process can effectively reduce the bulk density of the biomass feedstock as it is processed, and it can help cool the feedstock. For example, biomass can be transported from a first conveyor belt at a first height above ground level, and then it can enter a second belt at a second level above ground level, which is lower than the first level. For example, in some embodiments, the trailing edge of the first strip and the leading edge of the second strip form a gap.

Переважно, іонізуюче випромінювання, таке як пучок електронів, протонів або інших іонів, можна застосовувати в області зазору для запобігання пошкодженню системи для транспортування біомаси.Preferably, ionizing radiation, such as a beam of electrons, protons, or other ions, can be applied to the gap region to prevent damage to the biomass transport system.

Охолоджування біомаси може включати контактування біомаси з текучим середовищем, таким як газ при температурі нижче першої або другої температури, таким як газоподібний азот при приблизно від 77К (-196 С). Можна використовувати навіть воду, таку як вода при температурі нижче номінальної кімнатної температури (наприклад, 25 "С).Cooling the biomass may include contacting the biomass with a fluid medium, such as a gas at a temperature below the first or second temperature, such as nitrogen gas at about 77K (-196C). Even water can be used, such as water at a temperature below nominal room temperature (for example, 25 "C).

Часто переважно, щоб сировина біомаси мала внутрішні волокна і перед опроміненням іонізуючим випромінюванням сировина біомаси була роздроблена до такої міри, щоб її внутрішні волокна були по суті оголені. Це дроблення може забезпечити матеріал з низькою об'ємною густиною, який має невеликі поперечні розміри, що може сприяти зниженню молекулярної маси і/або функціоналізації біомаси. Наприклад, в деяких варіантах здійснення біомаса являє собою або включає окремі волокна і/або частинки, що мають максимальний розмір приблизно не більше ніж 0,5 мм, наприклад приблизно не більше ніж 0,25 мм, приблизно не більше ніж 0,1 мм або приблизно не більше ніж 0,05 мм.It is often preferred that the biomass feedstock has internal fibers and prior to exposure to ionizing radiation, the biomass feedstock is shredded to such an extent that its internal fibers are essentially exposed. This crushing can provide material with a low bulk density that has small cross-sectional dimensions, which can contribute to molecular weight reduction and/or biomass functionalization. For example, in some embodiments, the biomass is or includes individual fibers and/or particles having a maximum size of about no more than 0.5 mm, such as about no more than 0.25 mm, about no more than 0.1 mm, or approximately no more than 0.05 mm.

У деяких варіантах здійснення сировина біомаси, до якої застосовують іонізуюче випромінювання, має об'ємну густину приблизно менше ніж 0,35 г/см3, наприклад приблизно менше ніж 0,3, 0,25, 0,20 г/см" або приблизно менше ніж 0,15 г/сму, в процесі застосування іонізуючого випромінювання. У таких варіантах здійснення сировину біомаси можна охолоджувати, і потім до охолодженої біомаси можна застосовувати іонізуюче випромінювання.In some embodiments, the biomass feedstock to which ionizing radiation is applied has a bulk density of less than about 0.35 g/cm3, such as about less than about 0.3, 0.25, 0.20 g/cm" or about less than 0.15 g/cmu, during the application of ionizing radiation In such embodiments, the biomass feedstock may be cooled, and then ionizing radiation may be applied to the cooled biomass.

У деяких переважних варіантах здійснення сировина біомаси являє собою або включає окремі волокна і/або частинки, що мають максимальний розмір приблизно не більше ніж 0,5 мм, наприклад приблизно не більше ніж 0,25 мм, приблизно не більше ніж 0,1 мм, приблизно не більше ніж 0,05 мм або приблизно не більше ніж 0,025 мм.In some preferred embodiments, the biomass feedstock is or includes individual fibers and/or particles having a maximum size of about no more than about 0.5 mm, such as about no more than about 0.25 mm, about no more than about 0.1 mm, about no more than 0.05 mm or about no more than 0.025 mm.

На фіг. 118 і 11С представлені одержання, обробка, транспортування волокнистого матеріалу 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 1/0. У деяких варіантах здійснення волокнистий матеріал 1112, як правило, з низькою об'ємною густиною і переважно тонким поперечним зрізом, безперервно доставляється в зону 1180; в інших варіантах здійснення волокнистий матеріал доставляється партіями.In fig. 118 and 11C show the acquisition, processing, transportation of the fibrous material and the device for irradiation 1170 (shielding not illustrated in the figures). In operation, a sheet of paper 1173, such as fragments of a bleached sheet of kraft paper, is fed from a roller 1172 and delivered to a device 1174, such as a rotary knife cutter. The sheet 1173 is converted into a fibrous material 1112 and delivered to the fiber loading area 1180 by means of a conveyor 1178. If desired, the fibers of the fibrous material can be separated, for example by screening, into fractions having different 1/0 ratios. In some embodiments, fibrous material 1112, typically of low bulk density and preferably of thin cross-section, is continuously delivered to zone 1180; in other embodiments, the fibrous material is delivered in batches.

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.A fan 1182 in the loop 1184 is located adjacent to the fiber loading area 1180 and is capable of moving a fluid medium, such as air, at a speed and volume sufficient to pneumatically circulate the fibrous material 1112 in the direction indicated by arrow 1188 through the loop 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).In some embodiments, the air velocity passing through the loop is sufficient to homogeneously disperse and transport the fibrous material throughout the loop 1184. In some embodiments, the flow rate exceeds 2500 ft/min (760 m/min), such as 5000 ft/min (1520 m/min, ), 6,000 ft/min (1,800 m/min) or greater, such as 7,500 ft/min (2,300 m/min) or 8,500 ft/min (2,600 m/min).

Завантажений волокнистий матеріал 1112, що проходить через петлю, проходить зону внесення 1190, яка утворює частину петлі 1184. Тут вносяться будь-які бажані добавки, описані в даному документі, такі як рідина, така як вода, які можуть бути підкисляючими або підлуговуючими. 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 утворюють розпилюваний спрей або аерозоль, який впливає на волокна по мірі 60 проходження волокон поблизу насадок. Клапан 11102 контролює потік рідини до відповідних насадок 1198, 1199 і 11100. Після внесення бажаної кількості добавки, клапан 11102 закривається.The loaded fibrous material 1112 passing through the loop passes through an application zone 1190, which forms part of the loop 1184. Here, any desired additives described herein, such as a liquid such as water, which may be acidifying or alkalizing, are introduced. In operation in application zone 1190, an additive such as liquid solution 1196 is applied to the circulating fibrous material through nozzles 98, 99, and 11100. When the liquid is applied, the nozzles form a misted spray or aerosol that affects the fibers as the fibers pass 60 near the nozzles. . Valve 11102 controls the flow of fluid to the respective nozzles 1198, 1199, and 11100. After the desired amount of additive is added, valve 11102 closes.

У деяких варіантах здійснення зона внесення 1190 має довжину два фути (0,6 м) або більше, наприклад 125 футів (38 м), 150 футів (46 м), 250 футів (76 м) або більше, наприклад 500 футів (152 м). Більш довгі зони внесення забезпечують внесення рідини протягом більш тривалого періоду часу в процесі проходження волокнистого матеріалу через зону внесення 1190. У деяких варіантах здійснення насадки розташовані на відстані, наприклад, приблизно від трьох до приблизно чотирьох футів (0,9-1,2 м), по довжині петлі 1184.In some embodiments, the application zone 1190 is two feet (0.6 m) or greater in length, such as 125 feet (38 m), 150 feet (46 m), 250 feet (76 m), or greater, such as 500 feet (152 m ). Longer application zones allow liquid to be applied over a longer period of time as the fibrous material passes through application zone 1190. In some embodiments, the nozzles are spaced, for example, from about three to about four feet (0.9-1.2 m) apart. , along the length of the loop 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).As the fibrous material passes through loop 1184 and through the radiating portion 11107 of the loop, which includes horn 11109 for delivering ionizing radiation, the fibrous material is exposed to ionizing radiation (shielding not shown).

По мірі переміщення опроміненого волокнистого матеріалу по петлі 1184, він охолоджується під дією газів, таких як повітря, циркулюючих в петлі при високих швидкостях. Матеріал оточується реактивними газами, такими як озон і/або оксиди азоту, які продукуються під впливом 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, щоб сприяти 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, і 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.As the irradiated fibrous material moves through the loop 1184, it is cooled by gases, such as air, circulating through the loop at high speeds. The material is surrounded by reactive gases, such as ozone and/or nitrogen oxides, which are produced by the action of ionizing radiation on circulating gases such as air. After passing through the irradiating portion 11107, a cooling fluid such as a liquid (eg, water) or a gas such as nitrogen at 77K may be introduced into the loop 1184 to help cool the fibrous material. If desired, this process can be repeated more than once, for example 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 times or more, for example 15 times, to deliver the desired dose to the fibrous material. While the long axis of the horn is shown to be along the direction of flow, in some embodiments, the long axis of the horn is transverse to the direction of flow. In some embodiments, an electron beam is used as the primary source of ionizing radiation, and X-rays are used as a secondary source of ionizing radiation. X-rays can be generated by having a metal target, such as tantalum target 11111, on the inside of loop 1184, so that when electrons reach the target, X-rays are emitted.

Після доставки бажаної дози до волокнистого матеріалу, волокнистий матеріал можна видаляти з петлі 1184 через сепаратор 11112, який селективно сполучений з петлею 1184After the desired dose has been delivered to the fibrous material, the fibrous material can be removed from loop 1184 via separator 11112, which is selectively coupled to loop 1184

Зо секційним 11114 і запірним 11116 клапаном. Коли клапан 11116 відкривається, інший клапан також відкривається, дозволяючи повітрю проникнути в петлю 1184, замінюючи повітря, що виходить через сепаратор 11112.With sectional 11114 and shut-off valve 11116. When valve 11116 opens, another valve also opens, allowing air to enter loop 1184 , replacing the air exiting separator 11112 .

На фіг. 110 представлений пристрій для опромінення волокнистого матеріалу 11121 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 може бути 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 КподоїгопФ 11135, 11136 і 11137. Переважно, кожний пучок може проникати в псевдозріджений шар на різну глибину і/або кожний пучок може випромінювати електрони з різною енергією, такою як 1,3 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 впливом іонізуючого випромінювання на циркулюючі гази, такі як повітря. Якщо бажано, процес можна повторювати бажану кількість разів доти, поки волокнистий матеріал не одержить 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.In fig. 110 presents a device for irradiating fibrous material 11121 in a fluidized bed with shielding. Fibrous material in a fluid medium, such as a gas, such as compressed air, is delivered to the shielded protective jacket 11123 through the conduit 11125 and to the fluidized bed shielded portion 11127. Counterflows 11131 of the fluid, such as gas, and crossflows 11133 of the fluid, such as gas, which may be the same as or different from the oncoming gas, combine to cause turbulence in a portion of the bed. Ionizing radiation is applied in part of the fluidized bed as the fibrous material is transported through part of the bed. For example, as shown, it is possible to use three electron beams from three KpodoihopF devices 11135, 11136 and 11137. Preferably, each beam can penetrate the fluidized bed to a different depth and/or each beam can emit electrons with different energies, such as 1.3 and 5 MeV. As the irradiated fibrous material passes through the system, it is cooled by gases, such as air, circulating through the system at high velocities, and it is surrounded by reactive gases, such as ozone and/or nitrogen oxides, produced by the action of ionizing radiation on the circulating gases. , such as air. If desired, the process can be repeated as many times as desired until the fibrous material receives the desired dose. Although the fluidized bed is illustrated with its long axis horizontal to the ground, in other embodiments the long axis is perpendicular to the ground so that the fibrous material is subject to gravity.

На фіг. 11Е 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 землею, і 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.In fig. 11E shows another method of transporting fibrous material and an irradiation device 11140 without shielding. The fibrous material 11144 is delivered from the basket 11142 to the first conveyor 11150 at the first level above the ground, and then the material is transferred to the second conveyor 11152 at a lower height than the first conveyor. The rear edge 11160 of the first conveyor and the front edge 11161 of the second conveyor 11152 define a gap of a distance of 5.

Наприклад, відстань 5 може складати від 4 дюймів (0,1 м) до приблизно 24 дюймів (0,6 м).For example, the distance 5 can be from 4 inches (0.1 m) to about 24 inches (0.6 m).

Матеріал 11144 має достатній момент для вільного падіння під дією сили тяжіння і потім для бо 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 опошкодить систему транспортування, оскільки система транспортування не прямо контактує з радіаційним опроміненням.The material 11144 has sufficient momentum to free fall under the influence of gravity and then to enter the second conveyor 11152 without falling into the gap. In the process of free fall, ionizing radiation is applied to the material. This arrangement may be advantageous in that ionizing radiation is less likely to damage the transport system, since the transport system is not in direct contact with radiation exposure.

Після проходження матеріалу через оопромінюючу частину, до матеріалу може застосовуватися охолоджувальне текуче середовище, таке як рідина (наприклад, вода) або газ, такий як рідкий азот при 77К, щоб сприяти 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.After passing the material through the radiating part, a cooling fluid such as a liquid (eg water) or a gas such as liquid nitrogen at 77K may be applied to the material to aid in cooling the fibrous material. If desired, this process can be repeated more than once, for example 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 times or more, for example 15 times, to deliver the desired dose to the fibrous material.

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, і 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.Although, as shown, the long axis of the horn is transverse to the direction of the material flow, a different arrangement of the beams is possible. In some embodiments, an electron beam is used as the primary source of ionizing radiation, and X-rays are used as a secondary source of ionizing radiation. X-rays can be generated by having a metal target, such as a tantalum target, on the inside of the loop, so that when the electrons reach the target, X-rays are emitted.

Обробка ультразвуком і інші способи руйнування біомасиUltrasound treatment and other methods of biomass destruction

Для переробки вихідної сировини з широкої множини різних джерел, щоб екстрагувати з сировини корисні речовини і забезпечити частково зруйнований органічний матеріал, який виконує функцію вхідного потоку, для подальших стадій і/або послідовностей переробки можна використовувати одну або декілька серій обробок ультразвуком. Обробка ультразвуком може зменшити 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.To process raw materials from a wide variety of different sources, to extract useful substances from the raw materials and to provide partially degraded organic material that serves as an input stream, one or more series of sonications can be used for further processing stages and/or sequences. Sonication may reduce the molecular weight and/or crystallinity of feedstocks such as one or more of any of the biomass materials described herein, such as one or more carbohydrate sources such as cellulosic or lignocellulosic materials or starchy materials.

Знову посилаючись на фіг. 8, в одному способі перший матеріал 2, який включає целюлозу, що має першу середньочислову молекулярну масу ("Ммі), диспергують в середовищі, такому як вода, і обробляють ультразвуком або іншим чином піддають кавітації, з одержанням другого матеріалу 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,Referring again to FIG. 8, in one method, a first material 2 that includes cellulose having a first number average molecular weight ("Mmi") is dispersed in a medium such as water and sonicated or otherwise cavitated to produce a second material 3 that includes cellulose , having a second number average molecular weight ("Mmg") lower than the first number average molecular weight. The second material (or in certain embodiments, the first and second materials) can be mixed with the microorganism (e.g.

Зо бактерією або дріжджами), який може утилізувати другий і/або перший матеріал, продукуючи паливо 5, яке включає водень, спирт, органічну кислоту, вуглеводень або будь-які їх суміші.With a bacterium or yeast), which can dispose of the second and/or the first material, producing fuel 5, which includes hydrogen, alcohol, organic acid, hydrocarbon or any mixtures thereof.

Оскільки другий матеріал З містить 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.Since the second material C comprises cellulose having a reduced molecular weight relative to the first material and, in some cases, also reduced crystallinity, the second material is generally more dispersible, swellable and/or soluble in the solution containing the microorganism, for example greater than 105 microorganisms/ml. These properties make the second material C more susceptible to chemical, enzymatic and/or microbial attack relative to the first material 2, which can significantly increase the production rate and/or production level of the desired product, such as ethanol. Sonication can also sterilize materials, but should not be used as long as the microorganisms are expected to be alive.

У деяких варіантах здійснення друга середньочислова молекулярна маса ("Мкг) є більш низькою, ніж перша середньочислова молекулярна маса ("Ммі) приблизно більше ніж на 10 95, наприклад 15, 20, 25, 30, 35, 40, 50, 60 95 або навіть приблизно більше ніж на 75 95.In some embodiments, the second number average molecular weight ("Mg") is lower than the first number average molecular weight ("Mmi) by about more than 10 95, such as 15, 20, 25, 30, 35, 40, 50, 60 95 or even about more than 75 95.

У деяких випадках, другий матеріал містить целюлозу, що має кристалічність ("Сг), яка є більш низькою, ніж кристалічність (Сі) целюлози першого матеріалу. Наприклад, (7С2) може бути більш низькою, ніж (С) приблизно більше ніж на 10 95, наприклад 15, 20, 25, 30, 35, 40 95 або навіть приблизно більше ніж на 50 95.In some cases, the second material contains cellulose having a crystallinity ("Cg") that is lower than the crystallinity (Si) of the cellulose of the first material. For example, (7C2) may be lower than (C) by about more than 10 95 such as 15, 20, 25, 30, 35, 40 95 or even approximately more than 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 95In some embodiments, the initial crystallinity index (before sonication) is from about 40 95 to about 87.5 95, such as from about 50 95

БО 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.BO to about 75 95 or from about 60 956 to about 70 9b5 and the crystallinity index after irradiation is from about 10 95 to about 50 95, such as from about 15 95 to about 4595 or from about 2095 to about 4095. However, in certain embodiments implementation, such as after extensive irradiation, the crystallinity index may be less than 5 95. In some embodiments, the material after irradiation is essentially amorphous.

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 60 70000 до приблизно 125000. Однак в деяких варіантах здійснення, наприклад післяIn some embodiments, the initial number average molecular weight (before sonication) is from about 200,000 to about 3,200,000, such as from about 250,000 to about 1,000,000 or from about 250,000 to about 700,000, and the number average molecular weight after irradiation is from about 50,000 to about 200,000, for example from about 60000 to about 150000 or from about 60 70000 to about 125000. However, in some embodiments, for example after

Зб екстенсивного опромінення, середньочислова молекулярна маса може складати приблизно менше ніж 10000 або навіть приблизно менше ніж 5000.Due to extensive irradiation, the number average molecular weight may be less than about 10,000 or even less than about 5,000.

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 мати більшу кількість гідроксильних груп, альдегідних груп, груп кетонів, груп складних ефірів або груп карбонових кислот, які можуть підвищувати його гідрофільність.In some embodiments, the second material may have an oxidation level (702) greater than the oxidation level (7101) of the first material. A higher level of oxidation of a material can contribute to its ability to disperse, swell and/or dissolve, further increasing the susceptibility of materials to chemical, enzymatic or microbial attack. In some embodiments, to increase the oxidation level of the second material relative to the first material, the irradiation is carried out in an oxidizing atmosphere, producing a second material that is more oxidized than the first material. For example, the second material may have more hydroxyl groups, aldehyde groups, ketone groups, ester groups, or carboxylic acid groups that may increase its hydrophilicity.

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).In some embodiments, the sonication medium is an aqueous medium. If desired, the medium may include an oxidizing agent such as a peroxide (eg, hydrogen peroxide), a dispersing agent, and/or a buffer. Examples of dispersing agents include ionic dispersing agents, such as sodium lauryl sulfate, and nonionic dispersing agents, such as poly(ethylene glycol).

У інших варіантах здійснення середовище для обробки ультразвуком є неводним.In other embodiments, the sonication medium is non-aqueous.

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.For example, sonication can be carried out in a hydrocarbon such as toluene or heptane, in an ether such as diethyl ether or tetrahydrofuran, or even in a liquefied gas such as argon, xenon or nitrogen.

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, БивіїсК єї аї., Майте 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 дають можливість целюлозі організуватися і кристалізуватися, що приводить до матеріалів, які мають зменшену кристалічність. Ультразвукові системи і ультразвукова хімія розглянуті, наприклад, у ОЇ еї аї., в патенті США Мо 5766764; Вобеп5, патент США Мо 5828156; Мазоп, Спетівігу мйпй ОПгавошпа,Without being bound by any particular theory, it is believed that sonication destroys the bonds in the cellulose by creating bubbles in the medium containing the cellulose that grow and then collapse. In the process of bubble collapse, which can occur for less than a nanosecond, the implosive force raises the local temperature in the bubble to about 5100 K (in some cases, even higher; see, e.g., BiwiisK ei ai., Mayte 434, 52-55) and creates pressures from several hundred atmospheres to more than 1000 atmospheres or more. It is these high temperatures and pressure that destroy bonds. In addition, without being bound by any particular theory, it is believed that the reduced crystallinity is a consequence, at least in part, of the extremely high cooling rates during bubble collapse, which can exceed approximately 10"K/second. High cooling rates generally do not allow the cellulose to organize and crystallize, resulting in materials that have reduced crystallinity. Ultrasonic systems and ultrasonic chemistry are considered, for example, in ОЙ ей ай., in US patent Mo 5766764; Vobep5, US patent Mo 5828156; Mazop, Spetivigu mypy OPgavoshpa,

ЕІземієї, Охтога, (1990); ЗивіїскК (єеайог), Ойгазоцйпа: йв Спетісаї, Рпузіса! апа Віоіодіса! еПесів,Eizemiyei, Okhtoga, (1990); ZyviiskK (yeayog), Oigazotsypa: iv Spetisai, Rpuzisa! apa Viioodisa! ePesiv,

МСН, М/еєїпнеіт, (1988); Ріїсе, "Сцтепі Тгтепав іп Бопоспетівзігу" Ноуа! Босієїу ої Спетівігу,MSN, M/eipneit, (1988); Riise, "Sctepi Tgtepav ip Bopospetivzigu" Nowa! Bosieiu oi Spetivig,

Сатьгідде, (1992); ЗивіїсК єї аї, Апп. Нем. Маївег. Зсі. 29, 295, (1999); ЗивіїсК еї аїЇ, Майте 353, 414(1991); Ніїег єї а), Рнувз. Веу. І ей. 69, 1182 (1992); Ваїбег єї аї, Мате, 352, 414 (1991); БивіїскК еї аі, У. Ат. Спет. бос, 108, 5641 (1986); Тапд єї а. Снет. Сотт., 2119 (2000); Мапа еї аї,Satgidde, (1992); ZiviisK eyi ai, App. German Maiveg. All together. 29, 295, (1999); Life Science, Mayte 353, 414 (1991); Niieg eyi a), Rnuvz. Wow And hey. 69, 1182 (1992); Waibeg yei ai, Mate, 352, 414 (1991); ByviiskK ei ai, U. At. Spent boss, 108, 5641 (1986); Tapd eyi a. Snet Sott., 2119 (2000); The map is

Адуапсеа Маїег., 12, 1137 (2000); І апдац єї аї, 9. ої Саїа|увів, 201, 22 (2001); РеїКказ вї а), Снет.Aduapsea Maieg., 12, 1137 (2000); I apdats ei ai, 9. oi Saia|uviv, 201, 22 (2001); ReiKkaz vii a), Snet.

Сотт., 988 (2001); Мікпепко еї а), Апдем. Спет. Іпіег. Ед. (Оссетбрег 2001); 5Наїї єї аї., 9. Рпув.Sott., 988 (2001); Mikpepko eyi a), Apdem. Spent Ipieg. Ed. (Ossetbreg 2001); 5 Naiyi eiyi ai., 9. Rpuv.

Спет В 103, 3358 (1999); Амімі єї аї, У. Атег. Спет. 5ос. 121, 4196 (1999); і Амімі вї аї, У. Атег.Speth B 103, 3358 (1999); Amimi yei ai, U. Ateg. Spent 5 people 121, 4196 (1999); and Amimi vi ai, U. Ateg.

Спет. 5ос. 122, 4331 (2000).Spent 5 people 122, 4331 (2000).

Системи для обробки ультразвукомSystems for ultrasound treatment

На фіг. 12 представлена загальна система, в якій потік целюлозного матеріалу 1210 змішується з потоком води 1212 в ємності 1214 з утворенням технологічного потоку 1216.In fig. 12 shows a general system in which a flow of cellulosic material 1210 is mixed with a flow of water 1212 in a container 1214 to form a process flow 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.First pump 1218 pumps process stream 1216 out of vessel 1214 toward flow cell 1224. Ultrasonic transducer 1226 delivers ultrasonic energy to process stream 1216 as process stream passes through flow cell 1224. Second pump 1230 pumps process stream 1216 out of flow cell 1224 into direction of further processing.

Ємність 1214 включає перший приймач 1232 і другий приймач 1234, в гідравлічному сполученні з об'ємом 1236. Конвеєр (не показаний) доставляє потік целюлозного матеріалу 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 завихрення потоку в об'ємі 1236. У певних варіантах здійснення потік целюлозного матеріалу 1210 і потік води 1212 можуть подаватися в об'єм 1236 вздовж протилежних осей для посилення перемішування в об'ємі.The container 1214 includes a first receiver 1232 and a second receiver 1234, in hydraulic communication with the volume 1236. A conveyor (not shown) delivers a stream of cellulosic material 1210 into the container 1214 through the first receiver 1232. The water stream 1212 enters the container 1214 through the second receiver 1234. In some embodiments, the water flow 1212 enters the volume 1236 along a tangential line, which causes the flow to swirl in the volume 1236. In certain embodiments, the cellulosic material flow 1210 and the water flow 1212 may be fed into the volume 1236 along opposite axes to increased mixing in the volume.

Клапан 1238 контролює течію потоку води 1212 через другий приймач 1232 для одержання бажаного співвідношення целюлозного матеріалу і води (наприклад, приблизно 10 95 бо целюлозного матеріалу, маса до об'єму). Наприклад, 2000 тонн/добу целюлозного матеріалу можна комбінувати з 1 мільйоном до 1,5 мільйонів галонів/добу (3800-5700 мз/добу), наприклад 1,25 мільйонів галонів/добу (4700 мз/добу), води.Valve 1238 controls the flow of water stream 1212 through second receiver 1232 to obtain a desired ratio of cellulosic material to water (eg, approximately 10 95 bo of cellulosic material, weight to volume). For example, 2000 tons/day of cellulosic material can be combined with 1 million to 1.5 million gallons/day (3800-5700 m3/day), such as 1.25 million gallons/day (4700 m3/day), of water.

Змішування целюлозного матеріалу і води в ємності 1214 контролюється розміром об'єму 1236 і швидкостями потоку целюлозного матеріалу і води в об'єм. У деяких варіантах здійснення об'єм 1236 має розмір, що забезпечує мінімальний час знаходження целюлозного матеріалу і води при змішуванні. Наприклад, коли через ємність 1214 протікає 2000 тонн/добу целюлозного матеріалу і 1,25 мільйонів галонів/добу (4700 мз/добу) води, об'єм 1236 може становити приблизно 32000 галонів (120 му) для досягнення мінімального часу знаходження при змішуванні, що складає приблизно 15 хвилин.Mixing of the cellulosic material and water in the container 1214 is controlled by the size of the volume 1236 and the flow rates of the cellulosic material and water into the volume. In some embodiments, the volume 1236 is sized to provide minimal residence time for the cellulosic material and water during mixing. For example, when 2,000 tons/day of cellulosic material and 1.25 million gallons/day (4,700 m3/day) of water flow through vessel 1214, the volume 1236 may be approximately 32,000 gallons (120 m3) to achieve the minimum mixing residence time. which is about 15 minutes.

Ємність 1214 включає змішувач 1240 в гідравлічному сполученні з об'ємом 1236. Змішувач 1240 перемішує вміст об'єму 1236, повністю диспергуючи целюлозний матеріал у воді об'єму.The container 1214 includes a mixer 1240 in hydraulic communication with the volume 1236. The mixer 1240 mixes the contents of the volume 1236, completely dispersing the cellulosic material in the water of the volume.

Наприклад, змішувач 1240 може являти собою обертову лопать, розташовану в ємності 1214. У деяких варіантах здійснення змішувач 1240 диспергує целюлозний матеріал у воді по суті гомогенно.For example, the mixer 1240 may be a rotating blade located in the container 1214. In some embodiments, the mixer 1240 disperses cellulosic material in water essentially homogeneously.

Крім того, ємність 1214 включає вихід 1242 в гідравлічному сполученні з об'ємом 1236 і технологічним потоком 1216. Суміш целюлозного матеріалу 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 целюлозного матеріалу і води з ємності 1214 в технологічний потік 1216. Перший насос 1218 (наприклад, будь-який з декількох насосів з вихровим робочим колесом, виготовлених Ебв5со Ритр5 4 Сопігоів, 05 Апдеїев,In addition, the vessel 1214 includes an outlet 1242 in hydraulic communication with the volume 1236 and the process flow 1216. The mixture of cellulosic material and water in the volume 1236 flows out of the vessel 1214 through the outlet 1242. The outlet 1242 is located near the bottom of the vessel 1214 to provide ejection under by gravity of the mixture of cellulosic material and water from the container 1214 into the process stream 1216. The first pump 1218 (for example, any of several pumps with a vortex impeller manufactured by Ebv5so Rytr5 4 Sopigoiv, 05 Apdeiyev,

Саїїогпіа) 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.Saijogia) moves the contents of the process stream 1216 toward the flow cell 1224. In some embodiments, the first pump 1218 agitates the contents of the process stream 1216 so that the mixture of cellulosic material and water is substantially homogeneous at the inlet 1220 of the flow cell 1224. For example, the first pump 1218 agitates the process stream 1216 creating a turbulent flow along the process stream between the first pump and the inlet 1220 of the flow cell 1224 .

Проточна комірка 1224 включає реакторний об'єм 1244 в гідравлічному сполученні з входом 1220 і виходом 1222. У деяких варіантах здійснення реакторний об'єм 1244 являє собою трубу з нержавіючої сталі, здатну витримувати підвищений тиск (наприклад, 10 бар). Додатково абоThe flow cell 1224 includes a reactor volume 1244 in hydraulic communication with an inlet 1220 and an outlet 1222. In some embodiments, the reactor volume 1244 is a stainless steel tube capable of withstanding elevated pressure (eg, 10 bar). Additionally or

Зо альтернативно, реакторний об'єм 1244 включає прямокутний поперечний переріз.Alternatively, the reactor volume 1244 includes a rectangular cross-section.

Крім того, проточна комірка 1224 включає теплообмінник 1246 в тепловому контакті щонайменше з частиною реакторного об'єму 1244. Охолоджувальне текуче середовище 1248 (наприклад, вода) вливається в теплообмінник 1246 і поглинає тепло, генероване під час обробки технологічного потоку 1216 ультразвуком в реакторному об'ємі 1244. У деяких варіантах здійснення швидкість потоку і/або температура охолоджувального текучого середовища 1248 в теплообміннику 1246 контролюються для підтримання приблизно постійної температури в реакторному об'ємі 1244. У деяких варіантах здійснення температура реакторного об'єму 1244 підтримується при 20-50 С, наприклад 25, 30, 35, 40 або 45 76с.In addition, the flow cell 1224 includes a heat exchanger 1246 in thermal contact with at least a portion of the reactor volume 1244. A cooling fluid 1248 (e.g., water) flows into the heat exchanger 1246 and absorbs the heat generated during the sonication of the process stream 1216 in the reactor volume. 1244. In some embodiments, the flow rate and/or temperature of the cooling fluid 1248 in the heat exchanger 1246 is controlled to maintain an approximately constant temperature in the reactor volume 1244. In some embodiments, the temperature of the reactor volume 1244 is maintained at 20-50 C, for example 25, 30, 35, 40 or 45 76s.

Додатково або альтернативно, в інших частинах всього процесу може бути використане тепло, перенесене на охолоджувальне текуче середовище 1248 з реакторного об'єму 1244.Additionally or alternatively, heat transferred to cooling fluid 1248 from reactor volume 1244 may be used in other parts of the overall process.

Перехідний відсік 1226 забезпечує гідравлічне сполучення між реакторним об'ємом 1244 і бустером 1250, з'єднаним (наприклад, механічно з'єднаним 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 реакторним об'ємом 1244 і бустером 1250. У деяких варіантах здійснення ультразвуковий перетворювач 1226 являє собою високопотужний ультразвуковий перетворювач, виготовлений НієЇїзсНпег ШПгазопісв ої Тейом, Німеччина.The transition compartment 1226 provides hydraulic communication between the reactor volume 1244 and the booster 1250 connected (eg, mechanically connected using a flange) to the ultrasonic transducer 1226. For example, the transition compartment 1226 may include a flange and an O-ring system positioned so , to create a vacuum-tight connection between the reactor volume 1244 and the booster 1250. In some embodiments, the ultrasonic transducer 1226 is a high-power ultrasonic transducer manufactured by NieuwsNpeg ShPgazopisw oi Tej, Germany.

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 приблизно від 16 кГц до приблизно 110 кГц, наприклад приблизно від 18 кГц до приблизно 75 кГц або приблизно від 20 кГц до приблизно 40 кГц (наприклад, звуку, що має частоту від 20 до 40 кГц). У деяких варіантах здійснення обробку ультразвуком проводять, наприклад, при частоті приблизно від 15 кГц до приблизно 25 кГц, наприклад приблизно від 18 до 22 кГц. У конкретних варіантах здійснення обробку ультразвуком можна проводити з використанням рупора 1 кВт або більше, наприклад 2, 3, 4, 5 кВт або навіть 10 кВт.In operation, generator 1252 delivers electricity to ultrasonic transducer 1252. Ultrasonic transducer 1226 includes a piezoelectric element that converts electrical energy into sound in the ultrasonic range. In some embodiments, materials are sonicated using sound having a frequency of about 16 kHz to about 110 kHz, such as from about 18 kHz to about 75 kHz or from about 20 kHz to about 40 kHz (for example, sound having a frequency of 20 to 40 kHz). In some embodiments, the sonication is performed, for example, at a frequency of about 15 kHz to about 25 kHz, such as about 18 to 22 kHz. In specific embodiments, sonication can be performed using a horn of 1 kW or more, such as 2, 3, 4, 5 kW, or even 10 kW.

Потім ультразвукову енергію доставляють в робоче середовище через бустер 1248.Then the ultrasonic energy is delivered to the working environment through the booster 1248.

Ультразвукова енергія, що проходить через бустер 1248 в реакторному об'ємі 1244, створює 60 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.Ultrasonic energy passing through the booster 1248 in the reactor volume 1244 creates a 60 series of compressions and decompressions of the process stream 1216 with an intensity sufficient to cause cavitation of the process stream 1216. The cavitation disaggregates the cellulosic material dispersed in the process stream 1216. Cavitation also results in production of free radicals in the water of process stream 1216. These free radicals act to further destroy cellulosic material in process stream 1216.

Як правило, до технологічного потоку 16, що тече зі швидкістю приблизно 0,2 м/с (приблизно 3200 галонів/хв), застосовують ультразвукову енергію, що становить від 5 до 4000Typically, an ultrasonic energy ranging from 5 to 4000

МДж/м", наприклад 10, 25, 50, 100, 250, 500, 750, 1000, 2000 або 3000 МДж/м3. Після впливу ультразвукової енергії в реакторному об'ємі 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 Евзсо Ритрз й Сопіго!в, І о5 Апдеїев, Са погпіа).MJ/m", for example 10, 25, 50, 100, 250, 500, 750, 1000, 2000 or 3000 MJ/m3. After exposure to ultrasonic energy in the reactor volume 1244, the process stream 1216 exits the flow cell 1224 through the outlet channel 1222, Second pump 1230 moves process stream 1216 for further processing (eg, any of several vortex impeller pumps manufactured by Evzso Ritrz and Sopigo!v, I o5 Apdeiyev, Sa pogpia).

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).Although certain embodiments have been described, other embodiments are possible. As an example, although process flow 1216 has been described as a single flow path, other schemes are possible. For example, in some embodiments, process flow 1216 includes multiple parallel flow paths (eg, with a flow rate of 10 gallons/min (38 L/min)). Additionally or alternatively, a plurality of parallel flow paths of process flow 1216 flow in separate flow cells and are sonicated in parallel (eg, using a plurality of 16 kW ultrasonic transducers).

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, генеровані 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.As another example, although one ultrasonic transducer 1226 has been described as being coupled to a flow cell 1224, other schemes are possible. In some embodiments, a plurality of ultrasonic transducers 1226 are located in the flow cell 1224 (for example, ten ultrasonic transducers may be located in the flow cell 1224). In some embodiments, the sound waves generated by the plurality of ultrasonic transducers 1226 are time-adjusted (eg, synchronized to be out of phase with each other) to enhance the cavitation effect on the process stream 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 ультразвукомAs another example, although a single flow cell 1224 has been described, other designs are possible. In some embodiments, the second pump 1230 moves the process stream into a second flow cell where the second booster and ultrasonic transducer are further sonicated

Зо технологічний потік 1216.From technological stream 1216.

Як інший приклад, хоч реакторний об'єм 1244 був описаний як закритий об'єм, в певних варіантах здійснення реакторний об'єм 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 реакторному об'ємі 1244 одночасно з подачею в технологічний потік 1216 електронних пучків.As another example, although reactor volume 1244 has been described as a closed volume, in certain embodiments, reactor volume 1244 is open to ambient conditions. In such embodiments, the ultrasonic pretreatment can be performed substantially simultaneously with other pretreatment methods. For example, ultrasonic energy can be applied to the process stream 1216 in the reactor volume 1244 simultaneously with the supply of electron beams to the process stream 1216.

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 целюлозного матеріалу у воді і піддавати впливу звуку з інтенсивністю приблизно від 50 Вт/смг до приблизно 600 Вт/см-, наприклад приблизно від 75 Вт/см? до приблизно 300 Вт/см? або приблизно від 95 Вт/см? до приблизно 200As another example, although a streaming method is described, other schemes are possible. In some embodiments, the sonication can be performed in a cyclic manner. For example, a volume may be filled with a 10 95 (weight by volume) mixture of cellulosic material in water and exposed to sound at an intensity of from about 50 W/cmg to about 600 W/cm- eg from about 75 W/cm? up to about 300 W/cm? or from about 95 W/cm? to about 200

Вт/см7. Додатково або альтернативно, суміш в об'ємі можна обробляти ультразвуком протягом приблизно від 1 години до приблизно 24 годин, наприклад приблизно від 1,5 години до приблизно 12 годин або приблизно від 2 годин до приблизно 10 годин. У певних варіантах здійснення матеріал обробляють ультразвуком протягом заданого періоду часу, і потім дають можливість вистоятися протягом другого заданого періоду часу перед повторною обробкою ультразвуком.W/cm7. Additionally or alternatively, the bulk mixture may be sonicated for about 1 hour to about 24 hours, such as about 1.5 hours to about 12 hours or about 2 hours to about 10 hours. In certain embodiments, the material is sonicated for a predetermined period of time and then allowed to settle for a second predetermined period of time before being sonicated again.

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 іщілинного прямокутного рупора 64 відповідними проміжними з'єднувальними рупорами 70 і 72, останні з яких також відомі як допоміжні рупори.Further referring to fig. 13, in some embodiments, two electroacoustic transducers are mechanically coupled to one horn. As shown, a pair of piezoelectric transducers 60 and 62 are connected to the slotted rectangular horn 64 by respective intermediate connecting horns 70 and 72, the latter of which are also known as auxiliary horns.

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.The mechanical vibration provided by the transducers responding to the high-frequency electrical energy applied to them is transmitted to the corresponding coupling horns, which can be designed to provide mechanical amplification, for example, with a ratio of 1 to 1.2. Horns are provided with appropriate mounting flanges 74 and 76 to support the transducer and horn system in a stationary housing.

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 60 об'єктом (не показано), до якого застосовують вібрацію.The vibration transmitted from the transducers through the connecting or auxiliary horns is transmitted to the input surface 78 of the horn and is transmitted through the horn to the opposite output surface 80, which during operation is in forced contact with the workpiece 60 (not shown), until which uses vibration.

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 "раішШп", 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.High-frequency electrical energy provided by the power source 82 is supplied to each of the converters electrically connected in parallel through the compensating transformer 84 and corresponding series-coupled capacitors 86 and 90, with one capacitor connected in series by electrical connection to each of the converters. The compensating transformer is also known as "raishShp", which means "balancing device". The compensating transformer includes a magnetic core 92 and a pair of identical coils 94 and 96, also called the primary coil and the secondary coil, respectively.

У деяких варіантах здійснення перетворювачі включають комерційно доступні п'єзоелектричні перетворювачі, такі як Вгапвоп ОПгазопіся 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 струм через перетворювач може варіювати від нуля до 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.In some embodiments, the transducers include commercially available piezoelectric transducers, such as the 105 or 502 models, each designed to operate at 20 kHz and a maximum power of 3 kW. The potential difference when turning on the power to ensure the maximum dynamic amplitude on the output surface of the converter is 930 rms volts. The electrical current through the converter can vary from zero to 3.5 amps, depending on the load resistance. At 930 rms volts, the output swing is about 20 micrometers. The maximum deviation of the final voltage for the same dynamic amplitude can therefore be 186 volts. Such a deviation in voltage can lead to large stray currents between the converters. Balancing device 430 provides a balanced condition by providing equal current through the converters, thus eliminating the possibility of stray currents. The wire size in the coil must be selected for the maximum load current specified above, and the maximum potential difference occurring at the input of the coil is 93 volts.

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 ультразвуковий перетворювач 1226 включає активні елементи, виготовлені з інших типів магнітострикційного матеріалу (наприклад, чорних металів).Although the ultrasonic transducer 1226 is described as including one or more piezoelectric active elements for generating ultrasonic energy, other schemes are possible. In some embodiments, the implementation of the ultrasonic transducer 1226 includes active elements made of other types of magnetostrictive material (eg, ferrous metals).

Конструкція і робота такого високопотужного ультразвукового перетворювача розглянутаThe design and operation of such a high-power ultrasonic transducer is considered

Напзеп еї аї., в патенті США 6624539. У деяких варіантах здійснення ультразвукова енергія переноситься на технологічний потік 16 за допомогою електрогідравлічної системи.Napsep et al., in US patent 6,624,539. In some embodiments, the ultrasonic energy is transferred to the process flow 16 using an electro-hydraulic system.

Зо Хоч ультразвуковий перетворювач 1226 описаний як такий, що використовує електромагнітну відповідь магнітострикційних матеріалів для продукції ультразвукової енергії, можливі інші схеми. У деяких варіантах здійснення до технологічного потоку 16 можна застосовувати акустичну енергію в 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 генерувати, застосовуючи потенціал через замкнений об'єм електроліту, тим самим нагріваючи замкнений об'єм і викликаючи підвищення тиску, який надалі передається через середовище, що поширює звук (наприклад, технологічний потік 1216). Схема і робота такого термогідравлічного перетворювача розглянута Найтаптп єї а!., в патенті США 6383152.Although the ultrasonic transducer 1226 is described as utilizing the electromagnetic response of magnetostrictive materials to produce ultrasonic energy, other schemes are possible. In some embodiments, acoustic energy in the form of an intense shock wave using an underwater discharge can be applied to the process flow 16. In some embodiments, ultrasonic energy is transferred to the process stream 16 through a thermodynamic system. For example, high energy density acoustic waves can be generated by applying a potential across an enclosed volume of electrolyte, thereby heating the enclosed volume and causing a pressure increase that is further transmitted through the sound propagating medium (eg, process flow 1216). The scheme and operation of such a thermo-hydraulic converter is discussed by Naitaptp Yei A!., in US patent 6383152.

У деяких варіантах здійснення використовують високочастотні роторно-статорний пристрій.In some embodiments, a high-frequency rotor-stator device is used.

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 зиргаїоп "м, які виготовляються Кгирр Іпдивігієїтеснпік СітрН і постачаються на ринок Роїт-ОїїмегThis type of device generates high shear microcavitation forces that can disintegrate biomass upon contact with such forces. Two types of commercially available high-frequency rotor-stator dispersing devices are Zirgaiop "m devices manufactured by Kgirr Ipdivigieitesnpik CitrN and supplied to the Roit-Oiimeg market

Решївзсніапа СтрьнН ої Соппесіїсицї, і пристрої Ррізрах "М, які виготовляються і постачаються на ринок ІКа- УУогкв, Іпс. ої Сіпсіппаїї, Опіо. Робота такого мікрокавітаційного пристрою розглянутаReshivzsniapa StrnN oi Soppesiisitsi, and Rrizrah "M devices, which are manufactured and supplied to the market of IKa-UUogkv, Ips. oi Sipsippaiyi, Opio. The operation of such a microcavitation device is considered

Зішаїй, в патенті США Мо 5370999.Zishayi, in US patent Mo 5370999.

У іншому способі руйнування біомаси, до обробленого або необробленого матеріалу біомаси, такого як лігноцелюлозний матеріал, застосовують мікрохвильову або радіохвильову енергію, так щоб вода в матеріалі біомаси випарювалася, але щоб матеріал біомаси загалом піддавався невеликоку сукупному нагріванню. Наприклад, до матеріалу біомаси можна застосовувати частоту приблизно від 10 МГц до приблизно 300000 МГЦ. У деяких випадках мікрохвильову або радіохвильову енергію застосовують короткими імпульсами, наприклад, які мають тривалість менше 0,1 секунди, наприклад менше 0,05 секунди, менше 0,03 секунди, менше 0,01 секунди або навіть менше, наприклад, 0,005 секунди. Без зв'язку з якою-небудь конкретною теорією, вважають, що, коли мікрохвильову або радіохвильову енергію застосовують таким чином, вода випарюється з матеріалу біомаси з вибуховою силою, яка руйнує лігнін і "відшаровує" його від целюлози. У той же час, оскільки застосування такої енергії не нагріває основний матеріал, лігнін намагається повторно приєднатися до целюлози, що бо може блокувати доступ до целюлози, наприклад, ферменту або мікроорганізму. Багато які з властивостей лігніну описані Сапег Бох в тезах під назвою "СНетісаії апа ТНегтаїЇIn another biomass degradation method, microwave or radio wave energy is applied to treated or untreated biomass material, such as lignocellulosic material, so that the water in the biomass material is vaporized, but the biomass material as a whole undergoes little cumulative heating. For example, a frequency of about 10 MHz to about 300,000 MHz can be applied to the biomass material. In some cases, the microwave or radio wave energy is applied in short pulses, such as having a duration of less than 0.1 second, such as less than 0.05 second, less than 0.03 second, less than 0.01 second, or even less than, for example, 0.005 second. Without being bound by any particular theory, it is believed that when microwave or radio wave energy is applied in this way, water is vaporized from the biomass material with explosive force that destroys the lignin and "exfoliates" it from the cellulose. At the same time, since the application of such energy does not heat the base material, the lignin tries to reattach to the cellulose, which can block access to the cellulose, for example, by an enzyme or a microorganism. Many of the properties of lignin are described by Sapeg Boch in theses entitled "SNetisaii apa TnegtaiY

Спагасієгігайоп ої Тнгєе Іпаивійа! Гідпіп апа Тнеїг Соітезропаїпу Евієгв (Мау 2006, ОпімегзПу оїSpagasiyegigayop oi Tngye Ipaiviya! Gidpip apa Tneig Soitezropaipu Eviegv (Mau 2006, OpimegzPu oi

Ідано).Idano).

У іншому способі руйнування біомаси, оброблений (наприклад, з використанням будь-якого способу обробки, описаного в даному документі) або необроблений матеріал біомаси піддають впливу гарячого стисненого текучого середовища, такого як вода. У такому способі, біомасу поміщають в ємність високого тиску, що містить текуче середовище, таке як вода, при підвищеній температурі, наприклад вище 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170 "С або вище 180 "С. Ємність під тиском поміщають в атмосферу газу під тиском, наприклад аргону, азоту або повітря, потім перемішують, наприклад, дволопатевим турбінним пропелером протягом періоду часу, наприклад, 10 хвилин, 20 хвилин, 30 хвилин, 45 хвилин, 60 хвилин або 90 хвилин. У деяких варіантах здійснення тиск складає приблизно від 500 фунт/кв. дюйм надл. (3,5 МПа) до 2000 фунт/кв. дюйм надл. (13,8 МПа), наприклад приблизно від 650 фунт/кв. дюйм надл, (4,5 МПа) до приблизно 1500 фунт/кв. дюйм надл. (10,3 МПа) або приблизно від 700 фунт/кв. дюйм надл. (4,8 МПа) до приблизно 1200 фунт/кв. дюйм надл. (8,3 МПа). У деяких варіантах здійснення температура на 5 або 10 "С перевищує температуру склування для лігніну. Без зв'язку з якою-небудь конкретною теорією, вважають, що, коли температура перевищує температуру склування лігніну, умови в ємності високого тиску викликають "відшарування" лігніну від целюлози, роблячи целюлозу більш схильною до руйнування, наприклад, ферментом.In another method of breaking down biomass, treated (eg, using any treatment method described herein) or untreated biomass material is exposed to a hot compressed fluid such as water. In this method, the biomass is placed in a high-pressure vessel containing a fluid medium such as water at an elevated temperature, for example above 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170 "C or above 180 "C. The pressurized container is placed in a pressurized gas atmosphere, such as argon, nitrogen, or air, then agitated, for example, by a two-bladed turbine propeller for a period of time, such as 10 minutes, 20 minutes, 30 minutes, 45 minutes, 60 minutes, or 90 minutes. In some embodiments, the pressure is from about 500 psi. inch long (3.5 MPa) to 2000 lb/sq. inch long (13.8 MPa), for example from about 650 lb/sq. in. H.D., (4.5 MPa) to approximately 1,500 psi. inch long (10.3 MPa) or from about 700 lb/sq. inch long (4.8 MPa) to approximately 1,200 lb/sq. inch long (8.3 MPa). In some embodiments, the temperature is 5 or 10°C above the glass transition temperature for lignin. Without being bound by any particular theory, it is believed that when the temperature exceeds the glass transition temperature of lignin, the conditions in the high-pressure vessel cause the lignin to "exfoliate" from cellulose, making the cellulose more susceptible to degradation, for example by an enzyme.

У іншому способі руйнування біомаси, оброблений, наприклад опромінений, або необроблений матеріал біомаси доставляється в зазор, що визначається двома притискними валиками із зустрічним обертанням, які необов'язково можуть бути нагрітими. Тиск в зазорі можна коректувати залежно від кількості матеріалу біомаси, що подається в зазор, і відстані між притискними валиками. У деяких варіантах здійснення тиск в зазорі може перевищувати 1000 фунт/кв. дюйм (6,9 МПа) на погонний дюйм (2,5 см), наприклад перевищує 2500 фунт/кв, дюйм (17,2 МПа), перевищує 5000 фунт/кв. дюйм (34,4 МПа), перевищує 7500 фунт/кв. дюйм (51,7In another method of biomass destruction, treated, for example irradiated, or untreated biomass material is delivered into a gap defined by two counter-rotating pinch rollers, which may optionally be heated. The pressure in the gap can be adjusted depending on the amount of biomass material fed into the gap and the distance between the pressure rollers. In some embodiments, the gap pressure may exceed 1000 psi. inch (6.9 MPa) per linear inch (2.5 cm), for example, exceeds 2,500 psi, inch (17.2 MPa), exceeds 5,000 psi. in. (34.4 MPa), exceeds 7,500 psi. inch (51.7

МПа), перевищує 10000 фунт/кКВ. дюйм (68,9 МПа) або навіть перевищує 15000 фунт/кв. дюйм (103,4 МПа) на погонний дюйм (2,5 см). У деяких варіантах здійснення притискні валики працюють при підвищених температурах, наприклад вище 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170 "С або вище 180 "С. У деяких варіантах здійснення валики працюють при температурі вище температури склування лігніну. Без зв'язку з якою-небудь конкретною теорією, вважають, що тиск і нагрівання в зазорі можуть зруйнувати будь-який лігнін матеріалу біомаси, роблячи целюлозу більш відкритою і доступною для ферменту.MPa), exceeds 10,000 lb/kV. in. (68.9 MPa) or even exceeds 15,000 psi. inch (103.4 MPa) per linear inch (2.5 cm). In some embodiments, the pressure rollers operate at elevated temperatures, such as above 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170 "C or above 180 "C. In some embodiments, the rollers operate at a temperature above the glass transition temperature of lignin. Without being bound by any particular theory, it is believed that the pressure and heat in the gap can break down any lignin in the biomass material, making the cellulose more open and accessible to the enzyme.

ПіролізPyrolysis

Одну або декілька послідовностей переробки піролізом можна використовувати для переробки вихідної сировини з широкої множини різних джерел, щоб екстрагувати з сировини корисні речовини, і для одержання частково зруйнованого органічного матеріалу, який служить як вхідний потік для подальших стадій і/або послідовностей переробки.One or more pyrolysis processing sequences can be used to process raw materials from a wide variety of different sources to extract useful substances from the raw materials and to obtain partially degraded organic material that serves as an input stream for further processing stages and/or sequences.

Знову посилаючись на фіг. 8, в одному способі, перший матеріал 2, який включає целюлозу, що має першу середньочислову молекулярну масу ("Ммі), піддають піролізу, наприклад, нагріванням першого матеріалу в трубчастій печі, з одержанням другого матеріалу 3, який включає целюлозу, що має другу середньочислову молекулярну масу ("Мкг)("Мкг), 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 паливо 5, яке включає водень, спирт (наприклад, етанол або бутанол, такий як н-, втор- або трет-бутанол), органічну кислоту, вуглеводень або будь-які їх суміші.Referring again to FIG. 8, in one method, a first material 2 that includes cellulose having a first number average molecular weight ("Mmi") is pyrolyzed, for example by heating the first material in a tube furnace, to produce a second material 3 that includes cellulose having a second number average molecular weight ("Mkg") ("Mkg"), lower than the first number average molecular weight. The second material (or in certain embodiments, the first and second materials) is mixed with a microorganism (eg, a bacterium or yeast) that can dispose of the second and/or the first material, producing fuel 5, which includes hydrogen, an alcohol (for example, ethanol or butanol, such as n-, sec-, or tert-butanol), an organic acid, a hydrocarbon, or any mixture thereof.

Оскільки другий матеріал 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.Because the second material has cellulose having a reduced molecular weight relative to the first material and, in some cases, also reduced crystallinity, the second material is generally more dispersible, swellable and/or soluble in a solution containing a microorganism, such as greater than 105 microorganism / ml. These properties make the second material C more susceptible to chemical, enzymatic and/or microbial attack relative to the first material 2, which can significantly increase the production rate and/or production level of the desired product, such as ethanol. Pyrolysis can also sterilize the first and second materials.

У деяких варіантах здійснення друга середньочислова молекулярна маса ("Мкг) є більш низькою, ніж перша середньочислова молекулярна маса ("Мм:) приблизно більше ніж на 10 95, наприклад 15, 20, 25, 30, 35, 40, 50, 60 95 або навіть приблизно більше ніж на 75 95.In some embodiments, the second number average molecular weight ("Mg") is lower than the first number average molecular weight ("Mm:") by about more than 10 95 , such as 15, 20, 25, 30, 35, 40, 50, 60 95 or even about more than 75 95.

У деяких випадках, другий матеріал містить целюлозу, що має кристалічність (Сг), яка є більш низькою, ніж кристалічність (Сі) целюлози першого матеріалу. Наприклад, (7С2) може бути більш низькою, ніж (Сі) приблизно більше ніж на 10 95, наприклад 15, 20, 25, 30, 35, 40 95 або навіть приблизно більше ніж на 50 95.In some cases, the second material contains cellulose having a crystallinity (Cg) that is lower than the crystallinity (Si) of the cellulose of the first material. For example, (7C2) may be lower than (Ci) by about more than 10 95 , such as 15, 20, 25, 30, 35, 40 95 , or even by about more than 50 95 .

У деяких варіантах здійснення вихідний індекс кристалічності (перед піролізом) складає приблизно від 40 95 до приблизно 87,5 95, наприклад приблизно від 50 95 до приблизно 75 95 або приблизно від 60 95 до приблизно 70 95, і індекс кристалічності після опромінення складає приблизно від 10 95 до приблизно 50 95, наприклад приблизно від 15 95 до приблизно 45 95 або приблизно від 20 95 до приблизно 40 95. Однак в певних варіантах здійснення, наприклад після екстенсивного піролізу, індекс кристалічності може складати менше ніж 5 9». У деяких варіантах здійснення матеріал після піролізу є по суті аморфним.In some embodiments, the initial crystallinity index (before pyrolysis) is from about 40 95 to about 87.5 95, such as from about 50 95 to about 75 95 or from about 60 95 to about 70 95, and the crystallinity index after irradiation is from about 10 95 to about 50 95, for example from about 15 95 to about 45 95 or from about 20 95 to about 40 95. However, in certain embodiments, for example after extensive pyrolysis, the crystallinity index may be less than 5 9". In some embodiments, the material after pyrolysis is essentially amorphous.

У деяких варіантах здійснення вихідна середньочислова молекулярна маса (перед піролізом) складає приблизно від 200000 до приблизно 3200000, наприклад приблизно від 250000 до приблизно 1000000 або приблизно від 250000 до приблизно 700000, і середньочислова молекулярна маса після піролізу складає приблизно від 50000 до приблизно 200000, наприклад приблизно від 60000 до приблизно 150000 або приблизно від 70000 до приблизно 125000. Однак в деяких варіантах здійснення, наприклад після екстенсивного піролізу, середньочислова молекулярна маса може складати приблизно менше ніж 10000 або навіть приблизно менше ніж 5000.In some embodiments, the starting number average molecular weight (before pyrolysis) is from about 200,000 to about 3,200,000, such as from about 250,000 to about 1,000,000 or from about 250,000 to about 700,000, and the number average molecular weight after pyrolysis is from about 50,000 to about 200,000, e.g. from about 60,000 to about 150,000 or from about 70,000 to about 125,000. However, in some embodiments, such as after extensive pyrolysis, the number average molecular weight may be less than about 10,000 or even less than about 5,000.

У деяких варіантах здійснення другий матеріал може мати рівень окислення (702), що перевищує рівень окислення (101) 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.In some embodiments, the second material may have an oxidation level (702) greater than the oxidation level (101) of the first material. A higher level of oxidation of a material can contribute to its ability to disperse, swell and/or dissolve, further increasing the susceptibility of materials to chemical, enzymatic or microbial attack. In some embodiments, to increase the level of oxidation of the second material relative to the first material, pyrolysis is carried out in an oxidizing atmosphere, producing a second material that is more oxidized than the first material. For example, the second material may have more hydroxyl groups, aldehyde groups, ketone groups, ester groups, or carboxylic acid groups that may increase its hydrophilicity.

У деяких варіантах здійснення піроліз матеріалів є постійним. У інших варіантах здійсненняIn some embodiments, the pyrolysis of materials is continuous. In other embodiments

Зо матеріал піддають піролізу протягом заданого періоду часу і потім йому дають можливість охолодитися протягом другого заданого періоду часу перед повторним піролізом.The material is subjected to pyrolysis for a predetermined period of time and then allowed to cool for a second predetermined period of time before pyrolysis again.

Системи для піролізуSystems for pyrolysis

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.In fig. 14 presents a flow chart 6000, which includes various stages of a pyrolytic system for pre-treatment of raw materials. In the first stage 6010, dry raw material is supplied from the source of raw material.

Як описано вище, перед доставкою в камеру для піролізу суха сировина з джерела вихідного матеріалу може бути попередньо перероблена. Наприклад, якщо сировина 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.As described above, the dry raw material from the feedstock source may be preprocessed prior to delivery to the pyrolysis chamber. For example, if the raw material is obtained from plant sources, certain parts of the plant material may be removed before harvesting the plant material and/or before delivering the plant material to the raw material transport device. Alternatively or additionally, the biomass feedstock can be subjected to mechanical processing 6020 (eg, to reduce the average fiber length in the feedstock) prior to delivery to the pyrolysis chamber.

Після механічної переробки, сировина проходить стадію корекції вологості 6030. Характер стадії корекції вологості залежить від вмісту вологи в механічно переробленій сировині. Як правило, піроліз сировини відбувається найбільш ефективно, коли вміст вологи в сировині складає приблизно від 10 95 до приблизно 30 95 (наприклад, від 15 до 25 95) від маси сировини.After mechanical processing, the raw material undergoes the moisture correction stage 6030. The nature of the moisture correction stage depends on the moisture content in the mechanically processed raw material. As a rule, pyrolysis of raw materials occurs most efficiently when the moisture content of the raw materials is from about 10 95 to about 30 95 (eg, from 15 to 25 95) by weight of the raw materials.

Якщо вміст вологи в сировині перевищує приблизно 40 мас.9У5, надмірне теплове навантаження, забезпечуване вмістом води в сировині, підвищує витрату енергії на подальших стадіях піролізу. У деяких варіантах здійснення, якщо сировина має вміст вологи, що перевищує 30 мас. 95, можна домішувати до неї більш сухий матеріал сировини 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 сировину з високим вмістом вологи можна просто сушити, розподіляючи матеріал сировини на конвеєрі, що рухається, який циклічно пропускає сировину через вмонтований в лінію нагрівальний елемент.If the moisture content in the raw material exceeds approximately 40 wt.9U5, the excessive heat load provided by the water content in the raw material increases the energy consumption in the subsequent stages of pyrolysis. In some embodiments, if the raw material has a moisture content exceeding 30 wt. 95, it is possible to mix with it the drier material of raw material 6220, which has a low moisture content, obtaining a mixed raw material at stage 6030 with an average moisture content that is within the limits indicated above. In certain embodiments, raw materials with a high moisture content can simply be dried by distributing the raw material on a moving conveyor that cycles the raw material through an in-line heating element.

Нагрівальний елемент випарює частину води, присутньої в сировині.The heating element evaporates part of the water present in the raw material.

У деяких варіантах здійснення, якщо сировина зі стадії 6020 має вміст вологи, який є дуже низьким (наприклад, нижче ніж приблизно 10 мас. 95), механічно перероблену сировину можна об'єднувати з матеріалом сировини 6230 з більш високим вмістом вологи, таким як відстій стічних вод. Альтернативно або додатково, для збільшення вмісту вологи, в суху сировину 60 стадії 6020 можна додавати воду 6240.In some embodiments, if the feedstock from stage 6020 has a moisture content that is very low (eg, lower than about 10 wt. 95 ), the mechanically processed feedstock can be combined with feedstock material 6230 with a higher moisture content, such as bottoms waste water Alternatively or additionally, to increase the moisture content, water 6240 can be added to the dry raw material 60 of stage 6020.

На стадії 6040 сировина, 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 попереднього нагрівання 6040 можна використовувати для підвищення температури сировини до 75-150 "С при підготовці для подальшого піролізу сировини. Залежно від природи сировини і конкретної конструкції камери для піролізу, попереднє нагрівання сировини може забезпечити, щоб розподіл тепла в сировині залишався в ході піролізу більш однорідним, і може знизити теплове навантаження на камеру для піролізу.At stage 6040, the raw material, now with its moisture content adjusted to be within acceptable limits, can be preheated in an optional preheat stage 6040. The preheat stage 6040 can be used to raise the temperature of the raw material to 75-150" C in preparation for subsequent pyrolysis of the feedstock Depending on the nature of the feedstock and the specific design of the pyrolysis chamber, preheating the feedstock can ensure that the heat distribution in the feedstock remains more uniform during pyrolysis and can reduce the heat load on the pyrolysis chamber.

Потім сировина транспортується в камеру для піролізу, для проходження піролізу на стадії 6050. У деяких варіантах здійснення транспортуванню сировини сприяє додавання 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 сировина в камеру для піролізу транспортується системою транспортування, яка включає конвеєр, такий як гвинтовий транспортер.The feedstock is then transported to a pyrolysis chamber to undergo pyrolysis in step 6050. In some embodiments, feedstock transport is aided by the addition of one or more compressed gases 6210 to the feedstock stream. The gases create a pressure gradient in the feedstock transport channel, moving the feedstock into the pyrolysis chamber ( and even through a pyrolysis chamber). In certain variants, the implementation of the transportation of raw materials occurs mechanically; namely, the raw material is transported to the pyrolysis chamber by a conveying system that includes a conveyor, such as a screw conveyor.

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, щоб сприяти 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.It is also possible to add other gases 6210 to the raw material before the pyrolysis chamber. In some embodiments, for example, one or more catalytic gases may be added to the feedstock to promote decomposition of the feedstock in the pyrolysis process. In certain embodiments, one or more absorbers can be added to the feedstock to trap volatile materials released during pyrolysis. For example, various sulfur-based compounds such as sulfides may be released during pyrolysis, and an agent such as hydrogen gas may be added to the feedstock to ensure desulfurization of the pyrolysis products. Hydrogen combines with sulfides to form gaseous hydrogen sulfide, which can be removed from pyrolyzed raw materials.

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.Pyrolysis of the feedstock in the chamber may include heating the feedstock to relatively high temperatures to ensure partial decomposition of the feedstock. Typically, the feedstock is heated to a temperature in the range of 150 to 1100°C. The temperature to which the feedstock is heated depends on a number of factors, including feedstock composition, average feedstock particle size, moisture content, and desired pyrolysis products. For many types of biomass feedstocks use, for example, pyrolysis temperatures from 300 to 550 "С.

Зо Час знаходження сировини в камері для піролізу, як правило, залежить від ряду факторів, 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 приблизно на 2 "С вище до приблизно на 10 "С вище температури розкладання або приблизно на 3"С вище до приблизно на 7 "С вище температури розкладання. У таких варіантах здійснення матеріал, як правило, витримують при цій температурі протягом більше ніж 0,5 години, наприклад більше 1,0 години або приблизно більше ніж 2,0 години. У інших варіантах здійснення матеріали піддаються піролізу при температурі, що значно перевищує температуру розкладання матеріалу в інертній атмосфері, наприклад від приблизно на 75 "С вище до приблизно на 175 "С вище температури розкладання або від приблизно на 85 "С вище до приблизно на 150 "С вище температури розкладання. У таких варіантах здійснення матеріал, як правило, витримують при цій температурі протягом менше 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 приблизно на 200 "С вище до приблизно на 500 "С вище температури розкладання матеріалу в інертному навколишньому середовищі або приблизно на 250 С вище до приблизно на 400 С вище температури розкладання. У таких варіантах здійснення матеріал звичайно витримують при цій температурі менше 1 хвилини, наприклад менше 30 секунд, 15 секунд, 10 секунд, 5 секунд, 1 секунди або менше 500 мс. Такі варіанти здійснення, як правило, називають миттєвим піролізом.The residence time of the raw materials in the pyrolysis chamber usually depends on a number of factors, including the pyrolysis temperature, the composition of the raw materials, the average particle size of the raw materials, the moisture content, and the desired pyrolysis products. In some embodiments, the feedstock materials are pyrolyzed at a temperature slightly above the decomposition temperature of the material in an inert atmosphere, such as about 2°C above to about 10°C above the decomposition temperature or about 3°C above to about 7°C above decomposition temperature. In such embodiments, the material is typically held at this temperature for more than 0.5 hours, such as more than 1.0 hours or about more than 2.0 hours. In other embodiments, the materials are pyrolyzed at a temperature significantly above the decomposition temperature of the material in an inert atmosphere, such as from about 75°C above to about 175°C above the decomposition temperature, or from about 85°C above to about 150°C C above the decomposition temperature. In such embodiments, the material is typically held at this temperature for less than 0.5 hour, such as less than 20 minutes, less than 10 minutes, less than 5 minutes, or less than 2 minutes. In other embodiments, the materials are pyrolyzed at an extreme temperature, such as about 200°C above to about 500°C above the decomposition temperature of the material in an inert environment or about 250°C above to about 400°C above the decomposition temperature. In such embodiments, the material is typically held at this temperature for less than 1 minute, such as less than 30 seconds, 15 seconds, 10 seconds, 5 seconds, 1 second, or less than 500 ms. Such implementation options are usually called instant pyrolysis.

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, наприклад від 500 до 1000 "С/с.In some embodiments, the feedstock in the chamber is heated relatively quickly to the selected pyrolysis temperature. For example, the chamber can be designed to heat the raw material at a rate of 500 to 11,000 "S/s, for example, from 500 to 1,000 "S/s.

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, бо механічні системи транспортування, такі як гвинтові транспортери, можуть транспортувати сировину і здійснювати її циркуляцію в камері для піролізу, створюючи турбулентну течію сировини.Turbulent flow of the feed material in the pyrolysis chamber is usually preferred because it provides relatively efficient heat transfer of the feed material from the heating subsystem. Turbulent flow can be achieved, for example, by driving the feed material through the chamber using one or more carrier gases 6210 that are pumped. As a rule, the carrier gases are relatively inert with respect to the raw material, even at high temperatures in the pyrolysis chamber. Illustrative carrier gases include, for example, nitrogen, argon, methane, carbon monoxide and carbon dioxide. Alternatively or additionally, mechanical transport systems such as screw conveyors can transport the raw material and circulate it in the pyrolysis chamber, creating a turbulent flow of the raw material.

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 бар або більше).In some variants, the pyrolysis of raw materials takes place essentially in the absence of oxygen and other reactive gases. Oxygen can be removed from the pyrolysis chamber by periodically purging the chamber with high-pressure nitrogen (eg, nitrogen pressure of 2 bar or more).

Після продування камери, газова суміш, присутня в камері для піролізу (наприклад, в процесі піролізу сировини), може включати менше 4 мол. 956 кисню (наприклад, менше 1 мол. 95 кисню і навіть менше 0,5 мол. 95 кисню). Відсутність кисню забезпечує відсутність займання сировини при підвищених температурах піролізу.After purging the chamber, the gas mixture present in the chamber for pyrolysis (for example, in the process of pyrolysis of raw materials) may include less than 4 mol. 956 oxygen (for example, less than 1 mol. 95 oxygen and even less than 0.5 mol. 95 oxygen). The absence of oxygen ensures the absence of ignition of raw materials at elevated pyrolysis temperatures.

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 витрачення всього кисню в камері, займання сировини не відбувається, а 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.In certain embodiments, relatively small amounts of oxygen can be supplied to the raw material and be present in the pyrolysis process. This method is called oxidative pyrolysis. As a rule, oxidative pyrolysis proceeds in several stages of heating. For example, in the first stage of heating, the raw material is heated in the presence of oxygen to ensure partial oxidation of the raw material. This stage uses up the available oxygen in the pyrolysis chamber. Then, in the subsequent stages of heating, the temperature of the raw material is further increased. However, due to the consumption of all the oxygen in the chamber, ignition of the raw material does not occur, but pyrolytic decomposition of the raw material occurs without ignition (for example, with the formation of hydrocarbon products). As a rule, the process of heating raw materials in a pyrolysis chamber to initiate decomposition is endothermic. However, in oxidative pyrolysis, the formation of carbon dioxide by oxidation of raw materials is an exothermic process. The heat released during the formation of carbon dioxide can contribute to further heating stages during pyrolysis, thereby reducing the heat load provided by the raw material.

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. Щоб сприяти піролізу, до матеріалу до або в процесі піролізу можна додавати різні хімічні речовини, такі як окислювачі, відновники, кислоти або основи. Наприклад, можна додавати сірчану кислотуIn some embodiments, the pyrolysis takes place in an inert environment, for example, when the raw materials are surrounded by argon or gaseous nitrogen. In certain embodiments, pyrolysis may occur in an oxidizing environment, such as air or argon enriched air. In some embodiments, pyrolysis can occur in reducing ambient conditions, for example, when the raw materials are surrounded by gaseous hydrogen. Various chemicals such as oxidizing agents, reducing agents, acids, or bases can be added to the material prior to or during the pyrolysis process to promote pyrolysis. For example, you can add sulfuric acid

Ко) або можна додавати пероксид (наприклад, бензоїлпероксид).Co) or you can add peroxide (for example, benzoyl peroxide).

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 від 0,5 до З секунд. 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.As discussed above, a number of different processing conditions can be used, depending on factors such as feedstock composition and desired pyrolysis products. For example, for a cellulosic feedstock material, relatively mild pyrolysis conditions can be used, including flash pyrolysis temperatures of 375 to 450°C, and residence times of less than 1 second. As another example, for an organic solid waste material such as sludge of waste water, they usually use instant pyrolysis temperatures from 500 to 650 °C, with a residence time of 0.5 to 3 seconds. As a rule, many parameters of the pyrolysis process, including residence time, pyrolysis temperature, raw material turbulence, moisture content, composition of raw materials, composition of pyrolysis products, and total composition of gases, can be regulated automatically by a system of regulators and an automated control system.

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, що включають газоподібні продукти, гази-носії і інші типи технологічних газів.After the pyrolysis stage 6050, the pyrolysis products pass through the quenching stage 6250 to reduce the temperature of the products before further processing. Typically, the quench stage 6250 includes spraying the pyrolysis products with streams of cooling water 6260. The cooling water also forms a slurry that includes solid undissolved material and various dissolved products. Also in the product stream there is a mixture that includes various gases, including gaseous products, carrier gases and other types of process gases.

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.The flow of products is transported through the gas line installed in the line to the gas separator, which performs the gas separation stage 6060, at which gaseous products and other gases are separated from the suspension formed during quenching of pyrolysis products. The separated mixture of gases is optionally sent to the fan 6130, which increases the pressure of the gas by blowing the mixture with air.

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.The gas mixture may be subjected to a filtration step 6140 in which the gas mixture is passed through one or more filters (eg, activated carbon filters) to remove particulates and other impurities. In the next stage 6150, the filtered gas can be compressed and stored until use. Alternatively, the filtered gas may be subjected to further processing steps 6160 .

Наприклад, в деяких варіантах здійснення фільтрований газ може піддаватися конденсації для відділення різних газоподібних сполук від 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 бо суміш вуглеводневих компонентів, може бути об'єднаний з парогазом 6170 (наприклад,For example, in some embodiments, the filtered gas may be subjected to condensation to separate various gaseous compounds from the gas mixture. Various compounds may include, for example, various hydrocarbon products (eg, alcohols, alkanes, alkenes, alkynes, ethers) formed in the pyrolysis process. In certain embodiments, filtered gas containing a mixture of hydrocarbon components may be combined with vapor gas 6170 (e.g.,

сумішшю водяної пари і кисню) і підданий процесу крекінгу для зниження молекулярної маси вуглеводневих компонентів.a mixture of water vapor and oxygen) and subjected to the cracking process to reduce the molecular weight of hydrocarbon components.

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.In some embodiments, the pyrolysis chamber includes heat sources that burn hydrocarbon gases such as methane, propane, and/or butane, heating the feedstock. A portion of the separated gases 6270 may be recirculated in the pyrolysis chamber for combustion, generating process heat to support the pyrolysis process.

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.In certain embodiments, process heat can be supplied to the pyrolysis chamber, which can be used to increase the temperature of the raw materials. For example, irradiating raw materials with radiation (eg, gamma radiation, electron beam irradiation, or other types of radiation exposure) can heat raw materials to relatively high temperatures. Heated raw materials can be cooled by a heat exchange system that removes some of the excess heat from the irradiated raw materials. The heat exchange system can be adapted to transport part of the thermal energy into the pyrolysis chamber to heat (or preheat) the raw material, thereby reducing the energy consumption of the pyrolysis process.

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 бути профільтрований і потім рециркульований для подальшого застосування при гасінні продуктів розкладання піролізу на стадії 6250.A suspension containing liquid and solid pyrolysis products may be subjected to an optional dehydration step 6070, in which excess water may be removed from the suspension by processes such as mechanical compression and evaporation. Excess water 6280 may be filtered and then recycled for further use in quenching pyrolysis decomposition products in stage 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 бути надалі конденсований (наприклад, випарюванням) для видалення відпрацьованої води 6190 і очищений 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 6190The dewatered slurry then passes through a mechanical separation stage 6080, in which the solid product material 6110 is separated from the liquid product material 6090 by means of a series of fine filters with increasing degrees of purification. In step 6100, the liquid product material 6090 may be further condensed (eg, by evaporation) to remove waste water 6190 and purified by methods such as extraction. Extraction may include the addition of one or more organic solvents 6180, for example, to separate products such as oils from products such as alcohols. Suitable organic solvents include, for example, various hydrocarbons and halogenated hydrocarbons. The purified liquid products 6200 can then be subjected to further stages of processing. Waste water 6190

Зо може бути профільтрована, якщо необхідно, і рециркульована для подальшого застосування при гасінні продуктів розкладання шляхом піролізу на стадії 6250.The CO can be filtered, if necessary, and recycled for further use in quenching pyrolysis decomposition products in stage 6250.

Після відділення на стадії 6080, твердий матеріал продукту 6110 необов'язково піддається стадії сушіння 6120, яка може включати випарювання води. Потім твердий матеріал 6110 може бути збережений для подальшого застосування або він може бути підданий подальшим стадіям переробки, залежно від ситуації.After separation in step 6080, solid product material 6110 is optionally subjected to a drying step 6120, which may include evaporation of water. The solid material 6110 can then be saved for further use or it can be subjected to further stages of processing, depending on the situation.

Параметри процесу піролізу, розглянуті вище, є ілюстративними. Як правило, величини цих параметрів можуть широко варіювати, залежно від природи сировини і бажаних продуктів.The parameters of the pyrolysis process discussed above are illustrative. As a rule, the values of these parameters can vary widely, depending on the nature of the raw materials and the desired products.

Більше того, можна використовувати широку 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.Moreover, a wide variety of pyrolysis methods can be used, including the use of heat sources such as hydrocarbon flames and/or furnaces, infrared lasers, microwave heaters, induction heaters, resistive heaters, and other heating devices and configurations.

Для розкладання сировини можна використовувати широку множину різних камер для піролізу. У деяких варіантах здійснення, наприклад, пірол із 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.A wide variety of different pyrolysis chambers can be used to decompose raw materials. In some embodiments, for example, pyrrole from the raw material may include heating the material using a resistive heating element, such as a metal hair or metal tape. Heating can occur through direct contact between the resistive heating element and the material.

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.In certain embodiments, the pyrolysis may include heating the material by induction, for example, using a Curie point pyrolyzer. In some embodiments, pyrolysis may include heating the material by applying radiation, such as infrared radiation. Radiation can be generated by a laser, such as an infrared laser.

У певних варіантах здійснення піроліз може включати нагрівання матеріалу конвективною теплотою. Конвективна теплота може утворюватися протікаючим потоком нагрітого газу.In certain embodiments, pyrolysis may include heating the material with convective heat. Convective heat can be generated by a flowing stream of heated gas.

Нагрітий газ може підтримуватися при температурі приблизно менше ніж 1200 "С, наприклад приблизно менше ніж 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.The heated gas may be maintained at a temperature less than about 1200 "C, for example less than about 1000 "C, less than 750 "C, less than 600 "C, less than 400 "C, or even less than 300 C. The heated gas may be maintained at a temperature greater than about 250 "6.

Конвективна теплота може генеруватися нагрітим тілом, що оточує перший матеріал, наприклад, як в печі.Convective heat can be generated by a heated body surrounding the first material, for example, as in a furnace.

У деяких варіантах здійснення піроліз може включати нагрівання матеріалу парою при бо температурі вище ніж приблизно 250 "С.In some embodiments, pyrolysis may include heating the material with steam at a temperature greater than about 250°C.

Варіант здійснення камери для піролізу поданий 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.The embodiment of the chamber for pyrolysis is shown in Fig. 15. The chamber 6500 includes an insulated chamber wall 6510 with a vent 6600 for exhaust gases, a plurality of furnaces 6520 that generate heat for the pyrolysis process, a transport channel 6530 for transporting raw materials through the chamber 6500, a screw conveyor 6590 for transporting raw materials through the channel 6530 in a turbulent flow and a quenching system 6540, which includes a screw conveyor 6610 for transporting pyrolysis products, water nozzles 6550 for spraying the pyrolysis products with cooling water, and a gas separator for separating gaseous products 6580 from a slurry 6570 containing solid and liquid products.

Інший варіант здійснення камери для піролізу поданий 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 змішування і турбулентного потоку сировини в камері.Another embodiment of the chamber for pyrolysis is shown in fig. 16. The chamber 6700 includes an insulated chamber wall 6710, a feed channel 6720, an inclined inner wall of the chamber 6730, furnaces 6740 that generate heat for the pyrolysis process, a vent 6750 for waste gases, and a gas separator 6760 for separating gaseous products 6770 from liquid and of solids 6780. Chamber 6700 is adapted to rotate in the direction shown by arrow 6790 to ensure proper mixing and turbulent flow of raw materials in the chamber.

Наступний варіант здійснення камери для піролізу поданий 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.The next embodiment of the chamber for pyrolysis is shown in fig. 17. Filament pyrolyzer 1712 includes a sample holder 1713 with a resistive heating element 1714 in the form of a wire wound around an open space defined by the sample holder 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.Optionally, the heated element may rotate about an axis 1715 (as indicated by arrow 1716 ) to rotate the material, which includes cellulosic material, in the sample holder 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, подану 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. УThe space 1718 defined by the enclosure 1719 is maintained at a temperature above room temperature, for example from 200 to 250 "C. In a typical application, a carrier gas, such as an inert gas or an oxidizing or reducing gas, moves transversely through the sample holder 1713, in which while the resistive heating element rotates and heats up to the desired temperature, for example 325 "C. After an appropriate period of time, such as 5 to 10 minutes, the pyrolyzed material is removed from the sample holder. The system presented in fig. 17, can be scaled and made continuous. For example, instead of a wire, a screw conveyor can be used as a heating element. Material can continuously enter the sample holder, coming into contact with the heated screw, which pyrolyzes the material. IN

Зо той же час, гвинт може виштовхувати піролізований матеріал з тримача зразка, забезпечуючи надходження нового непіролізованого матеріалу.At the same time, the screw can push pyrolyzed material out of the sample holder, allowing new non-pyrolyzed material to enter.

Інший варіант здійснення камери для піролізу поданий 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.Another embodiment of the chamber for pyrolysis is shown in fig. 18, which shows a Curie point pyrolyzer 1820 that includes a sample chamber 1821 containing a ferromagnetic foil 1822. The sample chamber 1821 is surrounded by a radio frequency coil 1823.

Простір 1824, лю 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.Space 1824, defined by enclosure 1825, is maintained at a temperature above room temperature, such as 200 to 250 °C. In a typical application, the carrier gas moves transversely through sample holder 1821 while foil 1822 is inductively heated by an applied radio frequency field for pyrolysis of the material at the desired temperature.

Інший варіант здійснення камери для піролізу поданий на фіг. 19. Пічний піролізер 130 включає рухомий тримач зразка 131 і піч 132. При звичайному застосуванні, зразок опускається (як указано стрілкою 137) в зону нагрівання 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.Another embodiment of the chamber for pyrolysis is shown in fig. 19. Furnace pyrolyzer 130 includes a movable sample holder 131 and a furnace 132. In a typical application, the sample is lowered (as indicated by arrow 137) into the heating zone 135 of the furnace 132 while the carrier gas fills the jacket 136 and moves transversely through the holder of sample 131. The sample is heated to the desired temperature for the desired period of time to obtain the pyrolyzed product.

Піролізований продукт видаляється з піролізера шляхом підняття тримача зразка (як указано стрілкою 134).The pyrolyzed product is removed from the pyrolyzer by lifting the sample holder (as indicated by arrow 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 приблизно від 225 нм до приблизно 1500 нм. Наприклад, мішень можна руйнувати при 266 нм, з використанням четвертої гармонічної хвилі лазера Ма-мАс (Зресіга РНувзіс5, ЯСА170, Зап дозе, Саїй). Показана оптична конфігурація дозволяє практично монохроматичному світлу 143, генерованому 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-МАсС, що становить 1,06 мікрометра. У таких варіантах здійснення з целюлозним матералом можна змішувати чутливий до інфрачервоного випромінювання барвник, з одержанням целюлозної мішені. Інфрачервоний барвник може посилювати нагрівання целюлозного матеріалу. Руйнування лазером описане Віапспеї-Ріпспег бо еї аі. в патенті США Мо 5942649.In certain embodiments, as shown in FIG. 20, the cellulosic target 140 can be pyrolyzed by treating the target contained in the vacuum chamber 141 with laser radiation, such as radiation having a wavelength of about 225 nm to about 1500 nm. For example, the target can be destroyed at 266 nm, using the fourth harmonic wave of the Ma-mAs laser (Zresiga RNuvzis5, YASA170, Zap dose, Saiy). The optical configuration shown allows the practically monochromatic light 143 generated by the laser 142 to be directed using mirrors 144 and 145 to the target after passing through the lens 146 in the vacuum chamber 141. As a rule, the pressure in the vacuum chamber is maintained at a level of less than 105 mm Hg. In some embodiments, the implementation uses infrared radiation, for example, radiation from a Ma-MasS laser, which is 1.06 micrometers. In such embodiments, an infrared-sensitive dye can be mixed with the cellulosic material to produce a cellulosic target. The infrared dye can increase the heating of the cellulosic material. Laser destruction is described by Viapspei-Ripspeg. in US patent Mo 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, і потім волоску дають можливість охолонути. У деяких варіантах здійснення нагрівання проводять декілька разів для забезпечення бажаної міри піролізу.Referring to FIG. 21, in some embodiments, the cellulosic material may be subjected to flash pyrolysis by coating a tungsten filament 150, such as a 5 to 25 mm tungsten filament, with the desired cellulosic material while the material is contained in a vacuum chamber 151. To provide pyrolysis , a current is passed through the hair that causes rapid heating of the hair for a desired period of time. As a rule, the heating is continued for a few seconds, and then the hair is allowed to cool down. In some embodiments, the heating is carried out several times to ensure the desired degree of pyrolysis.

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 можна транспортувати в центральну очисну установку для одержання спалюваних палив або інших корисних продуктів,In certain embodiments, the carbohydrate-containing biomass material may be heated in the absence of oxygen in a fluidized bed reactor. If desired, the carbohydrate-containing biomass may have relatively thin cross-sections and may include any of the fibrous materials described herein for efficient heat transfer. The material can be heated by heat transfer from hot metal or ceramic, such as glass, pellets or sand in a reactor, and the resulting pyrolyzed liquid or oil can be transported to a central treatment plant to produce combustible fuels or other useful products.

У деяких варіантах здійснення опромінення матеріалу біомаси, наприклад пучком частинок, таких як електрони, перед піролізом, може знизити температуру піролізу, забезпечуючи меншу витрату енергії в процесі піролізу.In some embodiments, irradiating the biomass material, such as with a beam of particles such as electrons, prior to pyrolysis can lower the pyrolysis temperature, providing less energy consumption in the pyrolysis process.

ОкисленняOxidation

Для переробки вихідної сировини з широкої множини різних джерел, щоб екстрагувати з сировини корисні речовини і одержати частково зруйнований органічний матеріал, який служить як вхідний потік для подальших стадій і/або послідовностей переробки, можна використовувати одну або декілька послідовностей окислювальної переробки.One or more oxidative processing sequences can be used to process raw materials from a wide variety of different sources to extract useful substances from the raw materials and to obtain partially degraded organic material that serves as an input stream for further stages and/or processing sequences.

Знову посилаючись на фіг. 8, в одному способі перший матеріал 2, який включає целюлозу, що має першу середньочислову молекулярну масу ("Мм:і) ії має перший вміст кисню (70), 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 ("Миг) і має другий вміст кисню (702), нижче ніж перший вміст кисню (701). Другий матеріал (або в певних варіантах здійсненняReferring again to FIG. 8, in one method, the first material 2, which includes cellulose having a first number average molecular weight ("Mm:i) and having a first oxygen content (70), is subjected to oxidation, for example, by heating the first material in a tube furnace in a stream of air or enriched with air oxygen, to obtain a second material 3, which includes cellulose having a second number average molecular weight ("Mig) and having a second oxygen content (702) lower than the first oxygen content (701). The second material (or in certain embodiments

Зо перший і другий матеріалу можна, наприклад, змішувати зі смолою, такою як розплавлена термопластична смола, або з мікроорганізмом, з одержанням композита 4, що має бажані механічні властивості, або палива 5.The first and second materials can, for example, be mixed with a resin, such as a molten thermoplastic resin, or with a microorganism, to obtain a composite 4 having the desired mechanical properties, or a fuel 5.

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.Such materials can also be combined with a solid and/or liquid. For example, a liquid can be in the form of a solution, and a solid can be in the form of particles. The liquid and/or solid may include a microorganism, such as a bacterium and/or an enzyme.

Наприклад, бактерія і/або фермент можуть впливати на целюлозний або лігноцелюлозний матеріал, продукуючи паливо, таке як етанол, або співпродукт, такий як білок. Палива і співпродукти описані в РІВНО МАТЕНІАЇ 5 АМО СОМРОБІТЕ5, О55М11/453951, поданій 15 червня 2006 року. Повний зміст кожної з вказаних вище заявок включений в даний опис за допомогою посилання.For example, a bacterium and/or an enzyme can act on cellulosic or lignocellulosic material to produce a fuel such as ethanol or a by-product such as protein. Fuel and co-products are described in RIVNO MATENIAI 5 AMO SOMROBITE5, О55М11/453951, submitted on June 15, 2006. The full content of each of the above applications is incorporated herein by reference.

У деяких варіантах здійснення друга середньочислова молекулярна маса не більше ніж на 97 ую нижче першої середньочислової молекулярної 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.In some embodiments, the second number average molecular weight is no more than 97 units below the first number average molecular weight, such as no more than 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 or not more than 1.095 below the first number average molecular weight. The amount of molecular weight reduction depends on the application.

У деяких варіантах здійснення, в яких матеріали використовують для одержання палива або співпродукту, вихідна середньочислова молекулярна маса (перед окисленням) складає приблизно від 200000 до приблизно 3200000, наприклад приблизно від 250000 до приблизно 1000000 або приблизно від 250000 до приблизно 700000, і середньочислова молекулярна масаIn some embodiments, in which the materials are used to produce a fuel or coproduct, the starting number average molecular weight (before oxidation) is from about 200,000 to about 3,200,000, such as from about 250,000 to about 1,000,000 or from about 250,000 to about 700,000, and the number average molecular weight

БО після піролізу складає приблизно від 50000 до приблизно 200000, наприклад приблизно від 60000 до приблизно 150000 або приблизно від 70000 до приблизно 125000. Однак в деяких варіантах здійснення, наприклад після екстенсивного окислення, середньочислова молекулярна маса може складати приблизно менше ніж 10000 або навіть приблизно менше ніж 5000.The BW after pyrolysis is from about 50,000 to about 200,000, such as from about 60,000 to about 150,000 or from about 70,000 to about 125,000. However, in some embodiments, such as after extensive oxidation, the number average molecular weight may be less than about 10,000 or even less than about than 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 вище. Придатним пристроєм для елементного аналізу є аналізатор 1їЕСО СНМ5-932 3 піччю для бо високотемпературного піролізу МТЕ-900.In some embodiments, the second oxygen content is at least about five percent greater than the first oxygen content, such as greater than 7.5, 10.0, 12.5, 15.0, or 17.5 95. In some preferred embodiments, the second oxygen content of oxygen is at least about 20.0 956 greater than the oxygen content of the first material. The oxygen content is measured by elemental analysis by pyrolysis of the sample in a furnace operating at 1300 C or higher. A suitable device for elemental analysis is the analyzer 1еСО СНМ5-932 3 furnace for high-temperature pyrolysis MTE-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 (Сі) целюлози першого матеріалу. Наприклад, (Сг) може бути нижче ніж (7Сї) приблизно 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.In some embodiments, the oxidation of the first material 200 does not significantly change the crystallinity of the cellulose. However, in some cases, for example after excessive oxidation, the second material has a cellulose having a crystallinity (Cg) lower than the crystallinity (Si) of the cellulose of the first material. For example, (Cg) may be lower than (7Ci) by about more than 5 95 , such as 10, 15, 20 95 , or even 25 95 . This may be desirable to increase the solubility of the materials in a liquid, such as a liquid that includes a bacterium and/or enzyme.

У деяких варіантах здійснення вихідний індекс кристалічності (перед окисленням) складає приблизно від 40 95 до приблизно 87,5 95, наприклад приблизно від 50 95 до приблизно 75 95 або приблизно від 60 9о до приблизно 7095, і індекс кристалічності після окислення складає приблизно від 30 95 до приблизно 75,0 95, наприклад приблизно від 35,0 95 до приблизно 70,0 9 або приблизно від 37,59о до приблизно 65,095. Однак в певних варіантах здійснення, наприклад після екстенсивного окислення, індекс кристалічності може складати менше ніж 5 95.In some embodiments, the initial crystallinity index (before oxidation) is from about 40 95 to about 87.5 95, such as from about 50 95 to about 75 95 or from about 60 9o to about 7095, and the crystallinity index after oxidation is from about 30 95 to about 75.0 95, such as from about 35.0 95 to about 70.0 9 or from about 37.59o to about 65.095. However, in certain embodiments, such as after extensive oxidation, the crystallinity index may be less than 5 95.

У деяких варіантах здійснення матеріал після окислення є по суті аморфним.In some embodiments, the material is essentially amorphous after oxidation.

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 суміші 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).Without being bound by any particular theory, it is believed that oxidation increases the number of hydrogen-bonding groups on the cellulose, such as hydroxyl groups, aldehyde groups, ketone groups, carboxylic acid groups, or anhydride groups, which can increase its dispersibility and/or its solubility (for example, in liquid). To further enhance the dispersibility in the resin, the resin may include a component that includes hydrogen-bonding groups, such as one or more anhydride groups, carboxylic acid groups, hydroxyl groups, amide groups, amino groups, or a mixture of any of these groups. In some preferred embodiments, the component includes a polymer that is copolymerized with maleic anhydride and/or has grafted maleic anhydride. Such materials are available from Europe under the trade name EOBAVOMOF).

Як правило, окислення першого матеріалу 200 відбувається в окислювальному середовищі.As a rule, the oxidation of the first material 200 occurs in an oxidizing environment.

Наприклад, окислення можна досягати з допомогою піролізу в окислювальному середовищі, або йому може сприяти піроліз в окислювальному середовищі, такому як повітря або аргон, збагачений повітрям. Щоб сприяти окисленню, до матеріалу перед окисленням або в процесі окислення можна додавати різні хімічні речовини, такі як окислювачі, кислоти або основи.For example, oxidation can be achieved by pyrolysis in an oxidizing medium, or it can be facilitated by pyrolysis in an oxidizing medium such as air or argon enriched air. Various chemicals, such as oxidizing agents, acids, or bases, may be added to the material prior to or during oxidation to promote oxidation.

Зо Наприклад, перед окисленням можна додавати пероксид (наприклад, бензоїл пероксид).For example, peroxide (for example, benzoyl peroxide) can be added before oxidation.

Системи окисленняOxidation systems

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, платформу або контейнер для зберігання, які сполучені з суміщеним реактором для окислення через конвеєрну стрічку або інший пристрій для транспортування сировини.Fig. 22 shows a technological scheme 5000, which includes various stages in the system of oxidative pretreatment of raw materials. In the first stage 5010, dry raw material is fed from the feedstock source. The feedstock source may include, for example, a platform or storage container that is connected to the combined oxidation reactor via a conveyor belt or other feedstock transport device.

Як описано вище, перед доставкою в реактор для окислення суха сировина з джерела вихідного матеріалу може бути попередньо перероблена. 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.As described above, the dry feedstock from the feedstock source may be preprocessed prior to delivery to the oxidation reactor. For example, if the raw material is derived from plant sources, certain parts of the plant material may be removed before harvesting the plant material and/or before delivering the plant material to the raw material transport device. Alternatively or additionally, the biomass feedstock can be subjected to mechanical processing (for example, to reduce the average fiber length in the feedstock) before delivery to the reactor for oxidation.

Після механічної переробки 5020, сировина 5030 транспортується в систему для перемішування, яка подає воду 5150 в сировину в процесі механічного перемішування.After the mechanical processing 5020, the raw material 5030 is transported to a mixing system that supplies water 5150 to the raw material in the process of mechanical mixing.

Об'єднання води з переробленою сировиною на стадії перемішування 5040 приводить до водної суспензії 5050 сировини, яку потім можна обробляти одним або декількома окислювачами.The combination of water with the processed raw material at the stage of mixing 5040 leads to an aqueous suspension 5050 of the raw material, which can then be treated with one or more oxidizers.

Як правило, в суміш додають один літр води на кожні 0,02 до 1,0 кг сухої сировини.As a rule, one liter of water is added to the mixture for every 0.02 to 1.0 kg of dry raw materials.

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 приблизно від 0,5 кг до приблизно 1,0 кг сухої біомаси на літр води.The ratio of raw materials and water in the mixture depends on the source of raw materials and specific oxidizers used further in the process in general. For example, in conventional industrial lignocellulosic biomass processing sequences, aqueous suspension 5050 feedstock includes from about 0.5 kg to about 1.0 kg of dry biomass per liter of water.

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.In some embodiments, also at the stage of mixing raw materials 5040, one or more fiber-protecting additives 5170 may be added to the raw material suspension. Fiber-protecting additives can be used, for example, if the desired product of the processing of lignocellulosic raw materials includes cellulose fibers. illustrative fiber-protecting additives include magnesium compounds such as magnesium hydroxide. Concentrations of fiber-protecting additives in suspension 5050 raw materials can be, for example, from 0.1 to 0.4 95 dry mass of raw biomass.

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 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.In certain embodiments, the aqueous suspension 5050 of the raw material can be subjected to optional extraction 5180 with an organic solvent to remove water-insoluble substances from the suspension. For example, extraction of slurry 5050 with one or more organic solvents results in a purified slurry and organic waste stream 5210, which includes water-insoluble materials such as fats, oils, and other nonpolar hydrocarbon-based substances. Suitable solvents for carrying out the extraction of suspension 5050 include, for example, various alcohols, hydrocarbons and halogenated hydrocarbons.

У деяких варіантах здійснення водну суспензію 5050 сировини можна піддавати необов'язковій термічній обробці 5190 для подальшої підготовки сировини до окислення.In some embodiments, the aqueous suspension 5050 of the raw material can be subjected to an optional heat treatment 5190 to further prepare the raw material for oxidation.

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.An example of heat treatment includes heating a suspension of raw materials in the presence of compressed steam. In fibrous biomass raw materials, the compressed steam causes the fibers to swell, exposing a large part of the fiber surfaces to the aqueous solvent and oxidants that are fed in further stages of processing.

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, як правило, в концентраціях приблизно від 0,01 95 до приблизно 0,5 95 сухої маси сировини.In certain embodiments, the aqueous slurry of raw material 5050 can be optionally treated with basic substances 5200. Treatment with one or more basic substances can facilitate the separation of lignin from cellulose in the lignocellulosic biomass feedstock, thereby improving further oxidation of the raw material. Illustrative basic substances include hydroxides of alkali and alkaline earth metals, such as sodium hydroxide, potassium hydroxide and calcium hydroxide. As a rule, a plurality of basic substances can be used, usually in concentrations of about 0.01 95 to about 0.5 95 of the dry weight of the raw material.

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 маєAqueous slurry 5050 of feedstock is transported (eg, through an in-line piping system) to a chamber, which may be a pre-oxidative processing chamber or an oxidation reactor. At the stage of preliminary oxidation processing 5060, one or more oxidizing agents 5160 are added to the liquid suspension 5050 to form an oxidizing medium. In some embodiments, for example, oxidizing agents 5160 may include hydrogen peroxide. Hydrogen peroxide can be added to suspension 5050 as an aqueous solution and in ratios ranging from 3 to 30-35 wt. 95 suspensions 5050. Hydrogen peroxide has

Зо 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.It has a number of advantages as an oxidizer. For example, an aqueous solution of hydrogen peroxide is relatively inexpensive, relatively chemically stable, and not particularly harmful relative to other oxidizing agents (and thus does not require burdensome storage procedures and expensive protective equipment). Moreover, hydrogen peroxide decomposes with the formation of water in the process of oxidation of raw materials, so that the treatment of the waste stream is relatively simple and inexpensive.

У певних варіантах здійснення окислювачі 5160 можуть включати кисень (наприклад, 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.In certain embodiments, the oxidizing agents 5160 may include oxygen (eg, oxygen gas) either alone or in combination with hydrogen peroxide. Oxygen gas can bubble the 5050 slurry in ratios ranging from 0.5 to 10 wt. 95 of slurry 5050. Alternatively or additionally, gaseous oxygen may also be fed into the aqueous phase in equilibrium with slurry 5050 (eg, a steam head above slurry 5050). Oxygen gas can be supplied to either the pre-oxidative processing chamber or the oxidation reactor (or both), depending on the configuration of the oxidative processing system. As a rule, for example, the partial pressure of oxygen in the vapor above the suspension 5050 exceeds the atmospheric pressure of oxygen and is in the range from 0.5 to 35 bar, depending on the nature of the raw material.

Газоподібний кисень може подаватися в чистій формі або 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 бути безперервно наданий 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, і потім сировина може транспортуватися в закриту ємність, що знаходиться під тиском (наприклад, реактор для окислення), для переробки.Oxygen gas can be supplied in its pure form or can be mixed with one or more carrier gases. For example, in some embodiments, high-pressure air provides oxygen in water vapor. In certain embodiments, gaseous oxygen can be continuously provided in the vapor phase to ensure that during the processing of raw materials, the concentration of oxygen in the vapor remains within certain predetermined limits. In some embodiments, gaseous oxygen may first be supplied in sufficient concentration to oxidize the feedstock, and then the feedstock may be transported to a closed, pressurized vessel (eg, an oxidation reactor) for processing.

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 при взаємодії 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.In certain embodiments, the oxidants 5160 may include generated oxygen (eg, oxygen radicals). As a rule, the generated oxygen is produced, if necessary, in the oxidation reactor or in a chamber in hydraulic communication with the oxidation reactor by means of one or more decomposition reactions. For example, in some embodiments, the generated oxygen can be formed during the interaction between MO and O2 in a mixture of gases or in solution. In certain embodiments, the generated oxygen may be produced during the decomposition of the NOSI in solution. Other methods by which the generated oxygen can be produced include electrochemical generation, for example in an electrolyte solution.

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. В результаті, окислення сировини утворюваним 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 95 до приблизно 5 95 сухої маси сировини.As a rule, the oxygen formed is an effective oxidant due to the relatively high reactivity of oxygen radicals. However, the oxygen produced can also be a relatively selective oxidant. For example, when lignocellulosic raw materials are treated with generated oxygen, the selective oxidation of lignin with respect to other components of raw materials, such as cellulose, takes place. As a result, the oxidation of raw materials by the generated oxygen provides a method of selective removal of the lignin fraction from certain types of raw materials. As a rule, in order to achieve effective oxidation, concentrations of the generated oxygen from about 0.5 95 to about 5 95 of the dry weight of the raw material are used.

Без зв'язку з теорією, вважають, що утворюваний кисень реагує з лігнпноцелюлозною 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. В результаті, солюбілізований лігнін може бути видалений з іншої частини сировини шляхом промивання. У другому механізмі, утворюваний кисень руйнує бутанові поперечні зшивки і/або відкриває ароматичні кільця, які сполучені через бутанові поперечні зшивки. В результаті, розчинність водного розчину лігніну зростає, сприяючи відділенню фракції лігніну від іншої частини сировини шляхом промивання.Without regard to theory, it is believed that the generated oxygen reacts with the lignocellulosic raw material by at least two different mechanisms. In the first mechanism, the generated oxygen undergoes a reaction of attachment to lignin, leading to partial oxidation of lignin, which solubilizes lignin in an aqueous solution. As a result, solubilized lignin can be removed from the rest of the raw material by washing. In the second mechanism, the oxygen formed breaks the butane crosslinks and/or opens the aromatic rings that are connected through the butane crosslinks. As a result, the solubility of the aqueous solution of lignin increases, contributing to the separation of the lignin fraction from the rest of the raw material by washing.

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.In some embodiments, the oxidizing agents 5160 include ozone (Oz). The use of ozone can introduce some conditions for the handling of chemical reagents in the sequence of oxidative processing. When heated excessively, an aqueous solution of ozone can rapidly decompose, with potentially adverse consequences for both the people operating the system and the system equipment. Thus, ozone, as a rule, is formed in a thermally insulated container with thickened walls, separate from the container containing the suspension of raw materials, and transported to it at the appropriate stage of the method.

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), як описано вище. Озон, як правило, переважно оокисляє фракцію лігніну в лігноцелюлозних матеріалах, залишаючи фракцію целюлози відносно незачепленою.Without being bound by theory, it is believed that ozone decomposes into oxygen and oxygen radicals, and that the oxygen radicals (for example, oxygen formed) are responsible for the oxidizing properties of ozone, as described above. Ozone, as a rule, preferentially oxidizes the lignin fraction in lignocellulosic materials, leaving the cellulose fraction relatively unaffected.

Зо 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/м 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 від 0 до 100 "С, щоб уникнути інтенсивного розкладання озону.Conditions for the oxidation of biomass raw materials based on ozone, as a rule, depend on the nature of the biomass. For example, for cellulosic and/or lignocellulosic raw materials, effective oxidation of raw materials is ensured by ozone concentrations from 0.1 to 20 g/m of dry raw materials. As a rule, the water content in the 5050 suspension is from 10 to 80 wt. 95 (for example, from 40 to 60 wt. 95). In the ozone-based oxidation process, the temperature of the 5050 slurry can be maintained between 0 and 100 °C to avoid extensive ozone decomposition.

У деяких варіантах здійснення суспензія 5050 сировини може бути оброблена водним лужним розчином, який включає один або декілька гідроксидів лужних або лужноземельних металів, таких як гідроксид натрію, гідроксид калію і гідроксид кальцію, і потім може бути оброблена 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. 9о 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.In some embodiments, the slurry 5050 feedstock may be treated with an aqueous alkaline solution that includes one or more alkali or alkaline earth metal hydroxides, such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, and calcium hydroxide, and may then be treated with ozone-containing gas in an oxidation reactor. It was found that this process significantly increases the decomposition of biomass in suspension 5050. As a rule, for example, the concentration of hydroxide ions in an alkaline solution is from 0.001 to 10 wt. 9o suspension 5050. After wetting the raw material by contact with an alkaline solution, ozone-containing gas is fed into the reactor for oxidation, where it contacts the raw material and oxidizes it.

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.Oxidizers 5160 may also include other substances. In some embodiments, for example, halogen-based oxidants such as chlorine and oxychloride substances (eg, hypochlorite) can be added to slurry 5050. In certain embodiments, nitrogen-containing oxidants can be added to the suspension 5050. Illustrative nitrogen-containing oxidizing agents include, for example, MO and MO." Nitrogen-containing substances in suspension 5050 can also combine with oxygen, creating additional oxidants. For example, both MO and MO' combine with oxygen in the 5050 suspension to form nitrate compounds that are effective oxidizing agents for biomass feedstocks. Halogen- and nitrogen-based oxidants can, in some embodiments, provide bleaching of biomass raw materials, depending on the nature of the raw materials. Bleaching may be desirable for certain biomass-derived products that are extracted in further processing stages.

Інші окислювачі можуть включати, наприклад, різні пероксикислоти, пероксіоцтові кислоти, персульфати, перкарбонати, перманганати, тетроксид осмію і оксиди хрому.Other oxidizing agents may include, for example, various peroxyacids, peroxyacetic acids, persulfates, percarbonates, permanganates, osmium tetroxide, and chromium oxides.

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 60 додаються до суспензії 5050 в камері для попередньої обробки, тоді суспензія 5050 5О0 транспортується в реактор для окислення через систему труб, що їх сполучає. 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.After the stage of preliminary oxidation processing 5060, the slurry 5050 of the raw material is oxidized in the stage 5070. If the oxidants 5160 are added to the slurry 5050 in the reactor for oxidation, then the oxidation proceeds in the same reactor. Alternatively, if oxidizing agents 5160 60 are added to slurry 5050 in the pretreatment chamber, then slurry 5050 5O0 is transported to the reactor for oxidation through a piping system connecting them. After entering the oxidation reactor, the oxidation of the biomass feedstock continues under a controlled set of ambient conditions. As a rule, for example, an oxidation reactor is a cylindrical container that is closed from the external environment and is under pressure. Both cyclic and continuous operation are possible, although environmental conditions are generally easier to control in flow-through cyclic processing operations.

Окислення суспензії 5050 сировини, як правило, протікає в реакторі для окислення при підвищених температурах. Наприклад, температура суспензії 5050 в реакторі для окислення, як правило, підтримується вище 100 "С, наприклад в діапазоні від 120 до 240 "С. Для багатьох типів сировини біомаси, окислення є особливо ефективним, якщо температура суспензії 5050 підтримується від 150 до 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.Oxidation of suspension 5050 raw materials, as a rule, takes place in a reactor for oxidation at elevated temperatures. For example, the temperature of the slurry 5050 in the oxidation reactor is generally maintained above 100 "C, for example in the range of 120 to 240 "C. For many types of biomass feedstock, oxidation is particularly effective if the temperature of the 5050 slurry is maintained between 150 and 220 C. The 5050 slurry can be heated using various heat transfer devices. For example, in some embodiments, the oxidation reactor contacts a heating bath that includes oil or molten salts. In certain embodiments, a series of heat exchange tubes surround and contact the oxidation reactor, and the circulation of hot fluid in the tubes heats the slurry 5050 in the reactor. Other heating devices that can be used to heat the suspension 5050 include, for example, resistive heating elements, induction heaters, and microwave sources.

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.The residence time of the feedstock suspension 5050 in the feedstock oxidation reactor can be varied if desired. As a rule, the 5050 suspension is in the reactor during oxidation from 1 minute to 60 minutes. For a relatively soft biomass material such as lignocellulosic material, the residence time in the reactor for oxidation can be from 5 minutes to 30 minutes, for example, at a reactor oxygen pressure of 3 to 12 bar and a slurry temperature of 160 to 210 °C . However, for other types of feedstock, the residence time in the oxidation reactor can be longer, for example up to 48 hours. To determine the appropriate residence time of the 5050 suspension in the oxidation reactor, aliquots of the suspension can be withdrawn from the reactor at certain time intervals and analyzed to determine the concentrations of specific products of interest, such as complex saccharides Information on the increase in concentrations of certain products in suspension 5050 as a function of time can be used to determine residence times for specific classes of feedstock material.

Зо 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 інтервалі рН приблизно 9-11. Для підтримання рН в цьому інтервалі, в реактор для окислення можуть подаватися такі речовини, як гідроксиди лужних і лужноземельних металів, карбонати, аміак і буферні розчини.In some embodiments, in the process of oxidation of the suspension of 5050 raw materials, it is possible to correct the pH of the suspension by adding one or more chemicals to the oxidation reactor. For example, in certain embodiments, oxidation occurs more efficiently in the pH range of approximately 9-11. To maintain the pH in this range, such substances as alkali and alkaline earth metal hydroxides, carbonates, ammonia and buffer solutions can be fed into the reactor for oxidation.

У процесі окислення може бути важливою циркуляція суспензії 5050 для забезпечення достатнього контакту між окислювачами 5160 і сировиною. Циркуляції суспензії можна досягати 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 багаторазово перемішувалася і не застоювалася в реакторі.In the oxidation process, circulation of the slurry 5050 may be important to ensure sufficient contact between the oxidizing agents 5160 and the feedstock. Circulation of the suspension can be achieved using different methods. For example, in some embodiments, the oxidation reactor may be equipped with a mechanical stirring device that includes impeller blades or a bladed wheel. In certain embodiments, the oxidation reactor may be a loop reactor in which the aqueous solvent in which the feedstock is suspended is simultaneously drained from the bottom of the reactor and recirculated to the top of the reactor by pumping, thereby ensuring that the slurry is continuously mixed repeatedly and does not stagnate in reactors

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.After the oxidation of the raw material is complete, the slurry is transported to the separation device where the mechanical separation stage 5080 proceeds. As a rule, the mechanical separation stage 5080 includes one or more fine filtration stages with an increasing degree of purification of the slurry for mechanical separation of solid and liquid components.

Рідка фаза 5090 відділяється від твердої фази 5100, і після цього ці дві фази переробляються незалежно. Тверда фаза 5100 необов'язково може піддаватися стадії сушіння 5120, наприклад, в пристрої для сушіння. Стадія сушіння 5120 може включати, наприклад, механічний розподіл твердого матеріалу на поверхні для сушіння і випарювання води з твердої фази 5100 шляхом обережного нагрівання твердого матеріалу. Після стадії сушіння 5120 (або, альтернативно, без стадії сушіння 5120), тверда фаза 5100 транспортується для подальших стадій переробки 5140.The liquid phase 5090 is separated from the solid phase 5100 and the two phases are then processed independently. The solid phase 5100 may optionally be subjected to a drying step 5120, for example, in a drying device. The drying step 5120 may include, for example, mechanically distributing the solid material on the drying surface and evaporating water from the solid phase 5100 by gently heating the solid material. After the drying step 5120 (or, alternatively, without the drying step 5120 ), the solid phase 5100 is transported for further processing steps 5140 .

Рідка фаза 5090 необов'язково може піддаватися стадії сушіння 5110 для зменшення концентрації води в рідкій фазі. У деяких варіантах здійснення, наприклад, стадія сушіння 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 бо 5090 можна використовувати один або декілька хімічних осушувальних реагентів. Після стадії сушіння 5110 (або, альтернативно, без стадії сушіння 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.The liquid phase 5090 may optionally be subjected to a drying step 5110 to reduce the concentration of water in the liquid phase. In some embodiments, for example, the drying step 5110 may include evaporation and/or distillation, and/or extraction of water from the liquid phase 5090 by gently heating the liquid. Alternatively or additionally, one or more chemical dewatering reagents may be used to remove water from the liquid phase of bo 5090. After the drying step 5110 (or, alternatively, without the drying step 5110), the liquid phase 5090 is transported for further processing steps 5130, which may include various chemical and biological processing steps, such as chemical and/or enzymatic hydrolysis.

На стадії сушіння 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 відходів 5220, розчин може піддаватися частковій деїіонізації (наприклад, шляхом пропускання потоку відходів через іонообмінну систему). Потім потік відходів, який включає, головним чином, воду, може рециркулювати в загальному процесі (наприклад, у вигляді води 5150), може бути відведений до іншого процесу або може бути скинутий.The drying stage 5110 produces a waste stream 5220, an aqueous solution that includes dissolved chemicals such as acids and bases in relatively low concentrations. Treatment of the waste stream 5220 may include, for example, pH neutralization with one or more mineral acids or bases. Depending on the concentration of dissolved salts in the waste stream 5220, the solution may undergo partial deionization (eg, by passing the waste stream through an ion exchange system). The waste stream, which includes primarily water, may then be recirculated into the overall process (eg, as water 5150 ), may be diverted to another process, or may be discarded.

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.Typically, in the case of lignocellulosic biomass feedstock, after the separation step 5070, the liquid phase 5090 includes a variety of soluble poly- and oligosaccharides, which can then be separated and/or reduced to shorter chain length saccharides by further processing steps.

Тверда фаза 5100, як правило, включає, головним чином, целюлозу, наприклад, з меншими кількостями утворюваних з геміцелюлози і лігніну продуктів.The solid phase 5100, as a rule, includes mainly cellulose, for example, with smaller amounts of hemicellulose and lignin products.

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 використанні, 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.In some embodiments, the oxidation can be carried out at an elevated temperature in a reactor, such as a pyrolysis chamber. For example, referring again to FIG. 17, feed materials may be oxidized in a filament pyrolyzer 1712. In typical use, an oxidizing carrier gas, such as air or an air/argon mixture, is moved transversely through the sample holder 1713 while the resistive heating element is rotated and heated to a desired temperature , such as 325 °C. After an appropriate period of time, such as 5 to 10 minutes, the oxidized material is removed from the sample holder.

Систему, подану на фіг. 17, можна масштабувати і робити безперервною. Наприклад, замість дроту як нагрівальний елемент може бути використаний гвинт гвинтового транспортера.The system presented in fig. 17, can be scaled and made continuous. For example, instead of a wire, a screw conveyor can be used as a heating element.

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, забезпечуючи надходження нового неокисленого матеріалу.Material can continuously enter the sample holder, impinging on the heated screw, which pyrolyzes the material. At the same time, the screw can push oxidized material out of the sample holder, allowing new unoxidized material to enter.

Матеріали сировини також можуть окислюватися в будь-якій з систем для піролізу, поданихThe raw materials can also be oxidized in any of the pyrolysis systems presented

Зо на фіг. 18-20 і описаних вище в розділі "Системи для піролізу".From in fig. 18-20 and described above in the section "Systems for pyrolysis".

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, і потім волоску дають охолонути. У деяких варіантах здійснення нагрівання проводять декілька разів для забезпечення бажаної міри окислення.Referring again to FIG. 21, raw materials can be rapidly oxidized by coating the tungsten filament 150, along with an oxidizing agent such as peroxide, with a desired cellulosic material while the material is in a vacuum chamber 151. To provide oxidation, a current is passed through the filament which causes the filament to rapidly heat up. during the desired period of time. As a rule, heating is continued for several seconds, and then the hair is allowed to cool. In some embodiments, the heating is carried out several times to ensure the desired degree of oxidation.

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.Referring again to FIG. 12, in some embodiments, raw materials can be oxidized using sound and/or cavitation. Typically, to achieve oxidation, materials are sonicated in an oxidizing medium, such as water saturated with oxygen or another chemical oxidizer, such as hydrogen peroxide.

Знову посилаючись на фіг. 9 і 10, в певних варіантах здійснення, щоб сприяти 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 іабо опромінення пучком електронів.Referring again to FIG. 9 and 10, in certain embodiments, ionizing radiation is used to promote oxidation of raw materials. Typically, to achieve oxidation, materials are irradiated in an oxidizing medium, such as air or oxygen. For example, gamma radiation or electron beam irradiation can be used to irradiate materials.

Інші способиOther ways

Паровий вибух можна застосовувати окремо без яких-небудь способів, описаних в даному документі, або в комбінації з будь-яким одним або декількома зі способів, описаних в даному документі.Steam explosion can be used alone without any of the methods described in this document, or in combination with any one or more of the methods described in this document.

На фіг. 23 показане загальне представлення всього процесу конвертування джерела волокна або сировини 400 в продукт 450, такий як етанол, за допомогою способу, який включає дроблення і паровий вибух для одержання волокнистого матеріалу 401, який потім гідролізують і конвертують, наприклад ферментують, 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.In fig. 23 shows a general view of the entire process of converting a fiber source or raw material 400 into a product 450, such as ethanol, by a method that includes crushing and steam explosion to obtain a fibrous material 401, which is then hydrolyzed and converted, for example, fermented, to form a product. The fiber source can be converted into fibrous material 401 in a number of possible ways, including at least one crushing method and at least one steam explosion method.

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 бо парового 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 бути додатково роздроблений в необов'язковій додатковій стадії(ях) дроблення і/або необов'язковій стадії(ях) просіювання.For example, one embodiment involves crushing the fiber source, followed by an optional screening step(s) and an optional additional crushing step(s) to produce a comminuted fiber source 402, which may then be subjected to a steam explosion to form a fibrous material 401. After the steam explosion process optionally includes a fiber extraction process to remove liquids or "solution" 404 formed during the steam explosion process. The material formed after the steam explosion of the fragmented fiber source may be further fragmented in an optional additional crushing stage(s) and/or an optional screening stage(s).

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 бути піддане дробленню, з одержанням волокнистого матеріалу. Піддане паровому вибуху джерело волокна також може бути піддане 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.In another method, the fibrous material 401 is first steam-exploded to form a steam-exploded fiber source 410. The resulting steam-exploded fiber source is then subjected to an optional fiber extraction process to remove liquids or solution. The resulting steam-exploded fiber source can then be subjected to crushing to produce a fibrous material. The steam-exploded fiber source may also be subjected to one or more additional sieving steps and/or one or more optional additional crushing steps. The method of crushing and steam explosion of the fiber source to obtain crushed and steam-exploded fibrous material is further discussed below.

Перед дробленням або паровим вибухом джерело волокна може бути нарізане на фрагменти або смуги матеріалу типу конфеті. Процеси дроблення протікають на матеріалі в сухому стані (наприклад, який має менше 0,25 мас. 95 поглиненої води), в гідратованому стані або навіть тоді, коли матеріал частково або повністю занурений в рідину, таку як вода або ізопропанол. Також спосіб необов'язково може включати стадії сушіння потоку, що виходить, 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.Prior to crushing or steam explosion, the fiber source may be cut into fragments or strips of confetti-like material. Crushing processes occur on the material in a dry state (eg, having less than 0.25 wt. 95 of absorbed water), in a hydrated state, or even when the material is partially or completely submerged in a liquid such as water or isopropanol. Also, the method may optionally include stages of drying the output stream after steam explosion or crushing to provide additional stages of dry crushing or steam explosion. The stages of crushing, sieving and steam explosion can be carried out in the presence or absence of various chemical solutions.

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 при високому тиску, 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 джерелоIn the steam explosion method, the fiber source or the fragmented fiber source is contacted with steam under high pressure, and the steam diffuses into the structures of the fiber source (eg, lignocellulosic structures). The steam is then condensed at high pressure, thereby "wetting" the fiber source. Moisture in the fiber source can hydrolyze any acetyl groups in the fiber source (eg, acetyl groups in hemicellulose fractions) to form organic acids such as acetic and uronic acids. Acids, in turn, can catalyze the depolymerization of hemicellulose, the release of xylan and limited amounts of glucan. Then, when the pressure is released, the "soaked" fiber source (or crushed source

Зо волокна і т. д.) "вибухає". Конденсована волога миттєво випаровується через різке 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.From fiber, etc.) "explodes". The condensed moisture evaporates instantly due to the sudden pressure drop, and the expansion of the water vapor exerts a shear force on the fiber source (or shredded fiber source, etc.). Sufficient shear force leads to mechanical destruction of the internal structures (for example, lignocellulosic structures) of the fiber source.

Потім роздроблений і підданий паровому вибуху волокнистий матеріал перетворюється в корисний продукт, такий як етанол. У деяких варіантах здійснення волокнистий матеріал перетворюється в паливо. Одним зі способів конвертування волокнистого матеріалу в паливо є гідроліз для одержання цукрів 412, що піддаються ферментації, які потім піддають ферментації з утворенням продукту. Також можна використовувати інші способи конвертування волокнистих матеріалів в палива.The shredded and steam-exploded fibrous material is then converted into a useful product such as ethanol. In some embodiments, the fibrous material is converted into fuel. One way to convert fibrous material into fuel is through hydrolysis to produce fermentable sugars 412, which are then fermented to produce a product. You can also use other methods of converting fibrous materials into fuel.

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.In some embodiments, prior to mixing with the microorganism, the shredded and steam-exploded fibrous material 401 is sterilized to kill any competing microorganisms that may be present on the fibrous material. For example, the fibrous material can be sterilized by exposing the fibrous material to radiation such as infrared radiation, ultraviolet radiation, or ionizing radiation such as gamma radiation. Microorganisms can also be destroyed using chemical sterilants such as bleach (for example, sodium hypochlorite), chlorhexidine, or ethylene oxide.

Одним зі способів гідролізу роздробленого і підданого паровому вибуху волокнистого матеріалу є використання 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.One of the methods of hydrolysis of shredded and steam-exploded fibrous material is the use of cellulases. Cellulases are a group of enzymes that act synergistically to hydrolyze cellulose. You can also use the commercially available enzyme complex AssayPegazeF 1000, which contains a complex of enzymes that break down lignocellulosic biomass into fermentable sugars.

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. Іопдібгаспіаїшт) 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 бо відщеплюють целобіозні елементи з невідновних кінців, які, в свою чергу, гідролізуються Б-According to current understanding, cellulase components include endoglucanases, exoglucanases (cellobiohydrolases) and β-glucosidases (cellobiases). Synergism between cellulase components exists when hydrolysis by a combination of two or more components exceeds the sum of the types of activity exhibited by individual components. The generally accepted mechanism of action of the cellulase system (in particular, the system of T. Iopdibgaspiasht) on crystalline cellulose is that endoglucanase hydrolyzes internal (B-1,4-glycosidic bonds of amorphous regions, thereby increasing the number of exposed non-reducing ends. Then exoglucanases cleave cellobiose elements from non-reducing ends, which, in turn, are hydrolyzed by B-

глюкозидазами до окремих глюкозних елементів. Існує декілька конфігурацій як ендо-, так і екзоглюканаз, відмінних стереоспецифічністю. Як правило, для оптимального гідролізу целюлози необхідна 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.glucosidases to individual glucose elements. There are several configurations of both endo- and exoglucanases, distinguished by their stereospecificity. As a rule, the synergistic effect of components in different configurations is necessary for optimal hydrolysis of cellulose. However, cellulases are more prone to hydrolyze the amorphous regions of cellulose. There is a linear relationship between crystallinity and hydrolysis rates, with higher crystallinity indices corresponding to slower enzyme hydrolysis rates. Amorphous regions of cellulose are hydrolyzed at twice the rate of crystalline regions. Hydrolysis of shredded and steam-exploded fibrous material can be carried out using any method of biomass hydrolysis.

Паровий вибух біомаси іноді приводить до утворення побічних продуктів, наприклад токсичних речовин, які є інгібувальними для активності мікробів і ферментів. Таким чином, спосіб конвертування роздробленого і підданого паровому вибуху волокнистого матеріалу в паливо може необов'язково включати стадію вапнування перед ферментацією для осадження деяких з токсичних речовин. Наприклад, рН роздробленого і підданого паровому вибуху волокнистого матеріалу можна підвищувати, щоб рН перевищувало 10, додаванням гідроксиду кальцію (Са(ОН)»2), з подальшою стадією зниження рН до приблизно 5 додаванням На5Ох. Потім підданий вапнуванню волокнистий матеріал можна використовувати в такому вигляді без видалення осаду. 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.Steam explosion of biomass sometimes leads to the formation of by-products, such as toxic substances, which are inhibitory to the activity of microbes and enzymes. Thus, the method of converting shredded and steam-exploded fibrous material into fuel may optionally include a liming stage prior to fermentation to precipitate some of the toxic substances. For example, the pH of shredded and steam-exploded fibrous material can be raised to a pH above 10 by adding calcium hydroxide (Ca(OH)»2), followed by a step of lowering the pH to about 5 by adding Na5Ox. The calcified fibrous material can then be used in this form without removing the sediment. As shown in fig. 23, an optional liming stage is carried out immediately before the hydrolysis stage of the shredded and steam-exploded fibrous material, but it is also envisaged to carry out the liming stage after the hydrolysis stage and before the fermentation stage.

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 вхідний 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 містить джерело волокна і/або роздроблене джерело волокна іIn fig. 24 shows an example of a steam explosion device 460. The steam explosion device 460 includes a reaction chamber 462 into which a fiber source and/or fibrous material is placed through a fiber source inlet 464. The reaction chamber is closed by closing the fiber source inlet valve 465. In addition, the reaction chamber includes an inlet for compressed steam 466, which includes a steam valve 467. In addition, the reaction chamber includes an outlet for depressurization of the explosion 468, which includes an outlet valve 469, which is connected to the cyclone 470 through a connecting pipe 472 When the reaction chamber contains a fiber source and/or a crushed fiber source and

Зо закрита закриваючими клапанами 465, 467 і 469, в реакційну камеру 462 доставляється пара шляхом відкривання клапана 467 вхідного отвору для пари, що дає можливість 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. Реакційна камера витримується при заданій температурі протягом бажаного часу витримування, який, як правило, складає приблизно від 10 секунд до 5 хвилин. У кінці періоду витримування клапан вихідного отвору відкривається, забезпечуючи 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 циклона у формі суспензії в кошик для збирання 474, в той час як більша частина залишкової пари виходить з циклона 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.Zo is closed by shut-off valves 465, 467 and 469, steam is supplied to the reaction chamber 462 by opening the steam inlet valve 467, which allows the steam to exit through the steam inlet 466. After the reaction chamber reaches a predetermined temperature, which may take approximately 20-60 seconds, the dwell time begins. The reaction chamber is held at the desired temperature for the desired holding time, which is typically about 10 seconds to 5 minutes. At the end of the holding period, the outlet valve opens, allowing the blast pressure to be released. The depressurization process moves the contents of the reaction chamber 462 from the depressurization outlet 468, through the connecting pipe 472, into the cyclone 470. The steam-exploded fiber source or fibrous material then exits the cyclone in slurry form into a collection basket 474, while most of the residual steam exits the cyclone to the atmosphere through vent 476. In addition, the steam explosion device includes a purge outlet 478 with a purge outlet valve 479 connected to a connecting pipe 472.

Клапан 479 вихідного отвору для промивання є закритим в процесі використання пристрою для парового вибуху 460 при паровому вибуху, але відкритим в процесі промивання реакційної камери 462.The purge outlet valve 479 is closed in the process of using the steam explosion device 460 in the steam explosion, but open in the process of flushing the reaction chamber 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 секунд до 30 хвилин або від 30 секунд до 10 хвилин, або від 1 хвилини до 5 хвилин.The set temperature of the reaction chamber 462 is preferably from 180 to 240 "C or from 200 to 220 "C. The holding time is preferably from 10 seconds to 30 minutes, or from 30 seconds to 10 minutes, or from 1 minute to 5 minutes.

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 забезпечити конверсію волокнистого матеріалу в паливо. Процес виділення волокон проводять з використанням сітчастої тканини для відділення волокон від розчину. Крім того, також можуть бути включені процеси сушіння для одержання волокнистого матеріалу або підданого паровому вибуху джерела волокна для подальшої переробки.Since the steam explosion process results in a deposit in the form of a steam-exploded fibrous material, the steam-exploded fibrous material may not necessarily be subjected to a fiber drawing process where a "solution" is separated from the steam-exploded fibrous material. This fiber extraction step is desirable because it enables further crushing and/or screening processes and can provide conversion of the fibrous material to fuel. The fiber separation process is carried out using a mesh fabric to separate the fibers from the solution. In addition, drying processes can also be included to obtain a fibrous material or a steam-exploded fiber source for further processing.

Комбінування пристроїв для опромінення, піролізу, обробки ультразвуком і/або окислення.Combination of devices for irradiation, pyrolysis, sonication and/or oxidation.

У деяких варіантах здійснення може бути переважним комбінування двох або більше з бо окремих пристроїв для опромінення, обробки ультразвуком, піролізу і/або окислення в єдиний гібридний пристрій. З використанням такого гібридного пристрою можна проводити декілька процесів послідовно або навіть одночасно, що має перевагу в збільшенні продуктивності попередньої обробки і потенційній економії витрат.In some embodiments, it may be preferable to combine two or more separate devices for irradiation, sonication, pyrolysis and/or oxidation into a single hybrid device. With the use of such a hybrid device, several processes can be carried out sequentially or even simultaneously, which has the advantage of increasing the productivity of pre-treatment and potential cost savings.

Наприклад, розглядаються процеси опромінення пучком електронів і обробки ультразвуком.For example, the processes of electron beam irradiation and ultrasound treatment are considered.

Кожний окремий процес ефективний відносно зниження середньої молекулярної маси целюлозного матеріалу на порядок або більше, і на декілька порядків при послідовному проведенні.Each individual process is effective in reducing the average molecular weight of the cellulosic material by an order of magnitude or more, and several orders of magnitude when performed sequentially.

Процеси, як опромінення, так і обробки ультразвуком, можна застосовувати з використанням гібридного пристрою для обробки пучком електронів/ультразвуком, як 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 електронних пучків 2540, так і рупори для обробки ультразвуком 2530.Both irradiation and sonication processes can be applied using a hybrid electron beam/sonication device, as illustrated in FIG. 25. A hybrid electron beam/ultrasound treatment device 2500 is shown above an empty bath (3-5 cm deep) for a suspension of cellulosic material 2550 dispersed in an aqueous oxidizing medium such as hydrogen peroxide or carbamide peroxide. The hybrid device 2500 has a power source 2510 that powers both the electron beam emitter 2540 and the sonication horns 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 протягом діапазону аж до приблизно б футів в напрямку, приблизно паралельному поверхні суспензії 2550.Electron beam emitter 2540 generates electron beams that pass through electron beam targeting device 2545 to impinge on slurry 2550 containing cellulosic material. The electron beam targeting device may be a scanner that transmits the beam over a range of up to about b feet in a direction approximately parallel to the surface of the slurry 2550 .

На будь-якій стороні випромінювача електронного пучка 2540 знаходяться рупори для обробки ультразвуком 2530, які доставляють енергію ультразвукової хвилі до суспензії 2550,On either side of the electron beam emitter 2540 are sonication horns 2530 that deliver ultrasonic wave energy to the slurry 2550,

Рупори для обробки ультразвуком 2530 закінчуються знімною насадкою 2535, яка контактує з суспензією 2550.The sonication horns 2530 terminate in a removable nozzle 2535 that contacts the slurry 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, виготовленим зі свинцю або сплаву, що містить важкий метал, такого як метал Ліповича, який є непроникним для випромінювання пучка електронів. Однак повинні бути ужити запобіжні заходи, щоб пересвідчитися, що присутність екрана не впливає на ультразвукову енергію. Знімні наконечники 2535, які сконструйовані з тогоThe 2530 sonication horns are at risk of damage due to prolonged residual exposure to electron beam exposure. Thus, the horns may be protected by a standard shield 2520, for example, made of lead or an alloy containing a heavy metal, such as Lipovich metal, which is impermeable to electron beam radiation. However, precautions must be taken to ensure that the presence of the screen does not affect the ultrasonic energy. Detachable tips 2535, which are constructed from that

Зо ж матеріалу, що і рупори 2530, і приєднані до рупорів 2530, контактують з целюлозним матеріалом 2550 в процесі переробки і, як очікується, можуть бути пошкоджені. Таким чином, знімні наконечники 2535 сконструйовані так, щоб їх було легко замінити.Made of the same material as the horns 2530 and attached to the horns 2530, contact the cellulosic material 2550 during processing and are expected to be damaged. As such, the 2535's removable tips are designed to be easily replaceable.

Наступна перевага 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 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 для обробки ультразвуком.Another advantage of this simultaneous electron beam and ultrasound treatment process is that these two processes have complementary results. In the case of irradiation with an electron beam separately, an insufficient dose can lead to cross-linking of some of the polymers in the cellulosic material, which reduces the efficiency of the depolymerization process in general. Also, lower doses of electron beam irradiation and/or ultrasound irradiation can be used to achieve a degree of depolymerization similar to that achieved using electron beam irradiation and sonication separately. The electron beam device can also be combined with one or more of the high frequency rotor-stator devices that can be used as an alternative to sonication devices.

Також можливі інші комбінації пристроїв. Наприклад, пристрій для опромінення іонізуючим випромінюванням, який генерує гамма-випромінювання, випромінюване, наприклад, з таблеток 6в0бо, можна комбінувати з джерелом електронних пучків і/або джерелом ультразвукової хвилі. У цьому випадку, вимоги до екранування можуть бути більш суворими.Other device combinations are also possible. For example, a device for irradiation with ionizing radiation, which generates gamma radiation emitted, for example, from tablets 6v0bo, can be combined with a source of electron beams and/or a source of ultrasonic waves. In this case, shielding requirements may be more stringent.

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 може мати перевагу у високій 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.The radiation irradiation devices for biomass pretreatment discussed above can also be combined with one or more devices that perform one or more pyrolysis processing sequences. Such a combination can also have a high performance advantage. However, caution is necessary, as there may be conflicting requirements between some radiation exposure methods and pyrolysis. For example, sonication devices may require the raw material to be immersed in a liquid oxidizing medium. On the other hand, as discussed above, it may be preferable for a feedstock sample to be pyrolyzed to have a specific moisture content. In this case, new systems automatically measure and monitor specific moisture content and regulate it.

Крім того, деякі або всі з вказаних вище пристроїв, особливо пристрій для піролізу, можна комбінувати з пристроєм для окислення, як розглянуто вище.In addition, some or all of the above devices, especially the pyrolysis device, can be combined with the oxidation device as discussed above.

ОСНОВНІ СПОСОБИBASIC METHODS

ФерментаціяFermentation

Як правило, різні мікроорганізми можуть продукувати ряд корисних продуктів, таких як паливо, шляхом впливу на попередньо оброблений матеріал біомаси, наприклад його ферментації. Наприклад, спирти, органічні кислоти, вуглеводні, водень, білки або суміші будь- яких з цих матеріалів можуть бути продуковані ферментацією або іншими процесами.Generally, different microorganisms can produce a number of useful products, such as fuel, by acting on pre-treated biomass material, for example by fermenting it. For example, alcohols, organic acids, hydrocarbons, hydrogen, proteins, or mixtures of any of these materials can be produced by fermentation or other processes.

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.A microorganism can be a natural microorganism or an engineered microorganism. For example, a microorganism can be a bacterium, such as a cellulolytic bacterium, a fungus, such as a yeast, a plant, or a single-celled organism, such as an algae, protozoa, or a single-celled organism similar to a fungus, such as a slime mold. When organisms are compatible, mixtures of organisms can be used.

Щоб сприяти руйнуванню матеріалів, які включають целюлозу, можна використовувати один або декілька ферментів, наприклад целюлолітичний фермент. У деяких варіантах здійснення матеріали, які включають целюлозу, спочатку обробляють ферментом, наприклад, комбінуючи матеріал 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.One or more enzymes, such as a cellulolytic enzyme, can be used to promote the breakdown of materials that include cellulose. In some embodiments, materials that include cellulose are first treated with an enzyme, for example, by combining the material and the enzyme in an aqueous solution. This material can then be combined with a microorganism. In other embodiments, the combination of materials, which include cellulose, one or more enzymes and a microorganism, is carried out simultaneously, for example, by combining in an aqueous solution.

Також, щоб сприяти руйнуванню матеріалів, які включають целюлозу, матеріали після опромінення можна обробляти нагріванням, хімічним реагентом (наприклад, мінеральною кислотою, основою або сильним окислювачем, таким як гіпохлорит натрію) і/або ферментом.Also, to promote the destruction of materials that include cellulose, the materials after irradiation can be treated with heat, a chemical reagent (eg, a mineral acid, a base, or a strong oxidizing agent such as sodium hypochlorite), and/or an enzyme.

У процесі ферментації, цукри, що вивільняється на стадії целюлолітичного гідролізу або оцукрювання, ферментувати, наприклад, в етанол, ферментуючим мікроорганізмом, таким як дріжджі. Придатні ферментуючі мікроорганізми здатні перетворювати вуглеводи, такі як глюкоза, ксилоза, арабіноза, маноза, галактоза, олігосахариди або полісахариди, в продукти ферментації. Ферментуючі мікроорганізми включають штами роду Засспготусез 5рр. наприкладIn the fermentation process, the sugars released at the stage of cellulolytic hydrolysis or saccharification are fermented, for example, into ethanol by a fermenting microorganism such as yeast. Suitable fermenting microorganisms are capable of converting carbohydrates such as glucose, xylose, arabinose, mannose, galactose, oligosaccharides or polysaccharides into fermentation products. Fermenting microorganisms include strains of the genus Zasspgotusez 5yr. example

Засспготусев сегемізіає (пекарські дріжджі), Засспаготусез аївіаййсив, Засспаготусев имагит; рід Кінуухеготусев, наприклад види Кіпсуулеготусев тагхіапив, Кіпулеготусез Ігадіїїв; рід Сапаїда, наприклад Сапаїда рзецйдоїгорісаїї5 і Сапаїда Бгаззісає, Ріспіа в5іїріїїз (родич Сапаїда 5Неаїає), рід Сіамігрога, наприклад види Сіамізрога Іш5пйапіає і Сіамізгрога орипійає, рід Раснузоїеп, наприклад види Распузоїєп їаппорпійй5, рід Вгеїаппотусе5, наприклад вид Вгейаппотусе5Zasspgotusev segemiziae (baker's yeast), Zasspagotusez aiviaysyv, Zasspagotusev imagit; genus Kinuuhegotusev, for example species Kipsuulegotusev taghiapiv, Kipulegotusez Igadiyiv; genus Sapaid, for example Sapaida rzecydoihorisaii5 and Sapaida Bgazzisae, Rispia v5iiryiz (a relative of Sapaida 5Neaiae), genus Siamigroga, for example species Siamizroga Ish5pyapiae and Siamisgroga oripiae, genus Rasnuzoiep, for example species Raspuzoiep iapporpiyy5, genus Vgeiappotuse5, e.g.

Зо сіаизепії (РНійррідіє, С.Р., 1996, СеїЙшіовзе Біосопмегвіоп їесппоіоду, НапароокК оп ВіоєїНапо!:From siaizepia (Riyridie, S.R., 1996, SeyYshiovze Biosopmegviop iesppoiodo, NaparookK op VioyeiNapo!:

Ргодисіп апа Шії2ганйоп, ММутап, С.Е., ей., Тауог б Егапсі5, ММазпіпдіоп, ОС, 179-212). У конкретних варіантах здійснення, наприклад, коли присутня ксилоза, для ферментації використовують Ріснпіа віїрйі5 (АТОС 66278).Rgodisip apa Shiii2ganyop, MMutap, SE, ey., Tauog b Egapsi5, MMazpipdiop, OS, 179-212). In specific embodiments, for example, when xylose is present, Risnpia virii5 (ATOS 66278) is used for fermentation.

Комерційно доступні дріжджі включають, наприклад, Кей 5їагв/ езайте ЕЩШапої Кеа (доступні від Ней бїаг/ езайте, США) ЕБАГІФ (доступні від Рієїзсптапп'5 Увєаві, відділення Вигп5Commercially available yeasts include, for example, Kea 5iagv/ezaite ESHShapoi Kea (available from New York/ezaite, USA)

РПїйїр Роса Інс., США), ЗОРЕКЗТ АКТ (доступні від АІШесі, на даний час І айетапа), СЕВТRPiyir Rosa Ins., USA), ZOREKZT AKT (available from AIShesi, currently the 1st stage), CEVT

ЗТКАМОФ (доступні від Сей 5ігапа АВ, Швеція) і РЕКМОЇ Ф (доступні від ОМ бЗресіацієв).ZTKAMOF (available from Sei 5igapa AV, Sweden) and REKMOI F (available from OM bZresiatsiiev).

Бактерії, які можуть здійснювати ферментацію біомаси в етанол і інші продукти, включають, наприклад, 7утотопав торії і Сіовігідіит (Шептосеїїшт (РНіірріадів, 1996, вище). І езспіпе еї аї. (Іптетаїйіопа! доштаї ої Зувієтаїййс апа ЕмоїІшіопагу Місгтобіоїоду 2002, 52, 1155-1160) виділили анаеробні, мезофільні, целюлолітичні бактерії з лісового грунту, Сіовігідіит рпуїюїептепіапвь 5р. поу., які перетворюють целюлозу в етанол.Bacteria that can ferment biomass into ethanol and other products include, for example, 7utotopav toria and Siovigidiitis (Sheptoseiisht (RNiirriadov, 1996, above). -1160) isolated anaerobic, mesophilic, cellulolytic bacteria from the forest soil, Siovigidiit rpuiyuieeptepiapvy 5r. pou., which convert cellulose into ethanol.

Ферментацію біомаси в етанол і інші продукти можна проводити з використанням певних типів термофільних або генетично сконструйованих мікроорганізмів, таких як видиFermentation of biomass to ethanol and other products can be carried out using certain types of thermophilic or genetically engineered microorganisms, such as species

Тпептоапаєгорасієї, включаючи Т. таїйПгапії і види дріжджів, такі як види Ріспіа. Прикладом штаму Т. таїнтапі є АЗМ4, описаний боппе-Напбєп єї а). в Арріїєї Місторіооду апаTpeptoapayehorasiei, including T. thaiiPgapii and yeast species such as Rispia species. An example of a strain of T. taintapi is AZM4, described by Boppe-Napbep eyi a). in Arriiei Mistorioodu apa

ВіоїесппоЇїоду 1993, 38, 537-541 або АнНгіпа еї а). в Агсй. МісгобіоІ. 1997, 168, 114-119. Інші генетично сконструйовані мікроорганізми розглянуті в патенті США 7192772.VioyespppoYiodu 1993, 38, 537-541 or AnNhipa ei a). in Agsy. MisgobioI. 1997, 168, 114-119. Other genetically engineered microorganisms are discussed in US Pat. No. 7,192,772.

Для ферментації або конверсії можна використовувати дріжджі і бактерії 7утотопав.Yeast and 7utotopap bacteria can be used for fermentation or conversion.

Оптимальний рН для дріжджів складає приблизно від рН 4 до рнН 5, в той час як оптимальний рН для 7утотопах складає приблизно від рН 5 до рН 6. Звичайний 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.The optimal pH for yeast is about pH 4 to pH 5, while the optimal pH for 7utopahs is about pH 5 to pH 6. The usual fermentation time is about 24 to 96 hours at temperatures in the range of 26 to 40 "C , however, thermophilic microorganisms prefer higher temperatures.

Ферменти, які руйнують біомасу, таку як целюлоза, до більш низькомолекулярних вуглеводовмісних матеріалів, таких як глюкоза, в процесі оцукрювання називають целюлолітичними ферментами або целюлазами. Ці ферменти можуть являти собою комплекс ферментів, які діють синергічно, деградуючи кристалічну целюлозу. Приклади целюлолітичних ферментів включають: ендоглюканази, целобіогідролази і целобіази (б-глюкозидази).Enzymes that break down biomass such as cellulose into lower molecular weight carbohydrate materials such as glucose in the saccharification process are called cellulolytic enzymes or cellulases. These enzymes can be a complex of enzymes that act synergistically, degrading crystalline cellulose. Examples of cellulolytic enzymes include: endoglucanases, cellobiohydrolases, and cellobiases (β-glucosidases).

Целюлозний субстрат спочатку гідролізується ендоглюканазами у випадкових областях, бо продукуючи олігомерні проміжні сполуки. Надалі такі проміжні сполуки є субстратами для екзорозщеплюючих глюканаз, таких як целобіогідролаза, з утворенням целобіози, відщеплюваної від кінців полімеру целюлози. Целобіоза являє собою розчинний у воді, зв'язаний р-1,4-зв'язком димер глюкози. Нарешті, целобіаза розщеплює целобіозу з утворенням глюкози.The cellulosic substrate is initially hydrolyzed by endoglucanases in random regions, producing oligomeric intermediates. In the future, such intermediate compounds are substrates for exocleaving glucanases, such as cellobiohydrolase, with the formation of cellobiose, which is cleaved from the ends of the cellulose polymer. Cellobiose is a water-soluble, p-1,4-bonded dimer of glucose. Finally, cellobiase breaks down cellobiose to form glucose.

Целюлаза здатна здійснювати деградацію біомаси і може мати грибне або бактеріальне походження. Придатні ферменти включають целюлази з родів Васіїй5, Рзендотопав, Нитісоїа,Cellulase is able to degrade biomass and can be of fungal or bacterial origin. Suitable enzymes include cellulases from the genera Vasii5, Rzendotopav, Nitisoia,

Еизагішт, ТПпіеЇаміа, Асгетопішт, Спгузозрогішт і Тгісподепгта, і включають види Ниптісоїа,Eizagisht, TppieYamia, Asgetopisht, Spguzozorogisht and Tgispodepgta, and include species of Nyptisoia,

Сорііпиб5, ТНівіаміа, Ривагшт, Мусеїйорпіїйога, Астетопішт, СерНаіІозрогішт, Зсуїаїїдійт,Soriipib5, Tniviamia, Ryvagsht, Museiorpiyoga, Astetopisht, SerNaiIozrogisht, Zsuiaiiidiyt,

Репісіййшт або АзрегудйШиє5 (див., наприклад, ЕР 458162), особливо целюлази, продуковані штамами, вибраними з видів Ниптісоїа іпзоїеп5 (перекласифікованого як 5БсугарйдійтRepisiysht or AzregudyShie5 (see, for example, EP 458162), especially cellulases produced by strains selected from the species Nyptisoia ipsoiep5 (reclassified as 5Bsugaridiyt

ІШепторпішйт, див., наприклад, патент США Мо 4435307), Соргіпи5 сіпегеи5, Ризагішт охузрогит,ISheptorpishyt, see, for example, US patent Mo 4435307), Sorgipi5 sipegei5, Ryzagisht ohuzrogyt,

Мусеїїорпійога Іегторнпіїа, Мегірішв5 адідапієи5, ТНієїаміа їегтевігів, Астетопійт 5р., Астетопійт регвісіпит, Астетопішт астетопішт, Асгтетопішт Бргаспурепійт, Астетопішт аіспготозрогит,Museiiorpiyoga Iegthornpiia, Megirishv5 adidapiei5, Tniieiamia iegtevigiv, Astetopiit 5r., Astetopiit reguisipit, Astetopisht astetopisht, Asgtetopisht Brgaspurepiit, Astetopisht aispgotozrogyt,

Асгетопішт обсіамайт, Астетопішт ріпКепйопіає, Астетопішт го5еодгізеит, Асгетопійт іпсоїогайшт і Асгетопішт їигайшт; переважно з видів Нитісоїа іпбоїеп5 ОМ 1800, Ризагійт охузрогит ОМ 2672, Мусеїїорпїйпога ІШепторнпіа СВ5 117.65, Серпаіозрогішт 5р. АУМ-202,Asgetopisht obsiamayt, Asgetopisht ripKepyopiae, Asgetopisht go5eodgizeit, Asgetopisht ipsoiogaisht and Asgetopisht yiigaisht; mainly from the species Nitisoia ipboyep5 OM 1800, Rizagiit ohuzrogyt OM 2672, Museiiorpiipoga IShepthornpia SV5 117.65, Serpaiosrogisht 5r. AUM-202,

Астетопішт 5р. СВ5 478.94, Астетопішт 5р. СВ5 265.95, Астетопішт регвісіпит СВ5 169.65,Astetopisht 5 years SV5 478.94, Astetopisht 5 years. SV5 265.95, Astetopisht regvisipit SV5 169.65,

Асгетопійт асгетопішт АНИ 9519, Сернаіозрогішт в5р. СВ5 535.71, Астетопішт БгаспурепійтAsgetopiyt asgetopisht ANA 9519, Sernaiozrogisht v5r. SV5 535.71, Astetopisht Bgaspurepiyt

Св 866.73, Астетопішт аіспготозрогит СВ5 683.73, Астетопішт орсіамайшт СВ5 311.74,Sv 866.73, Astetopisht aispgotozrogyt SV5 683.73, Astetopisht orsiamaisht SV5 311.74,

Астетопішт ріпкепопіае СВ5 157.10, Астетопішт гозеодіізешт СВ5 134.56, Астетопійт іпсоїогашт СВ 146.62 і Асгетопішт їигашт СВ5 299.70Н. Целюлолітичні ферменти також можна одержувати з Спгузозрогішт, переважно штаму Спгузозрогішт ІшсКпоу"епзе. Крім того, можна використовувати Тгісподегпта (зокрема Тгісподегта мігіде, Тгісподегта геезеї іAstetopisht ripkepopiae SV5 157.10, Astetopisht goseodiizesht SV5 134.56, Astetopisht ipsoiogasht SV 146.62 and Asgetopisht iigasht SV5 299.70N. Cellulolytic enzymes can also be obtained from Sphuzozoroghist, preferably the strain of Sphuzozoroghist IssKpou'epze. In addition, Thispodegta can be used (in particular Thispodegta migide, Thispodegta geezei and

Тпісподегта Копіпдії), алкалофільні Васійй5 (див., наприклад, патент США Мо 3844890 і ЕР 458162) і 5ігеріотусез (див., наприклад, ЕР 458162). Бактерія, засспагорпадив дедгадапв»в, продукує суміш ферментів, здатних здійснювати деградацію ряду целюлозних матеріалів, і її також можна використовувати в цьому процесі.Tpispodegta Copidia), the alkalophilic Bacilli (see, for example, US Patent No. 3,844,890 and EP 458,162) and 5igeriotuses (see, for example, EP 458,162). The bacterium, sasspagorpadiv dedgadapv»v, produces a mixture of enzymes capable of degrading a number of cellulosic materials, and it can also be used in this process.

Також з грунту виділені анаеробні целюлолітичні бактерії, наприклад нові целюлолітичні види Сіовійгідійт, Сіовігідіит рпуїоїтептепіапз зр. пом. (див. І е5спіпе еї. а!., Іпіегпайопаї! уЧошгпаї оїAnaerobic cellulolytic bacteria were also isolated from the soil, for example, new cellulolytic species Siovigidiit, Siovigidiit rpuioitetepiapz zr. d. (see I e5spipe ei. a!., Ipiegpaiopai! uChoshgpai oi

Бузієтаїййс апа ЕмоІшіопагу Місторіоіоду (2002), 52, 1155-1160).Busietaiiis apa EmoIshiopagu Mistoriiodu (2002), 52, 1155-1160).

Також можна використовувати целюлолітичні ферменти, одержані з використанням рекомбінантної технології (див., наприклад, УУО 2007/071818 ії М/О 2006/110891).It is also possible to use cellulolytic enzymes obtained using recombinant technology (see, for example, UUO 2007/071818 and M/O 2006/110891).

Інші ферменти і склади ферментів, які можна використовувати, розглянуті в опублікованих патентних заявках США МоМо 2006/0008885 і 2006/0068475, і в заявці РСТ Мо М/О 2006/128304.Other enzymes and enzyme compositions that can be used are discussed in published US patent applications MoMo 2006/0008885 and 2006/0068475, and PCT application Mo Mo M/O 2006/128304.

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,The cellulolytic enzymes used can be obtained by fermentation of the indicated strains of microorganisms on a nutrient medium containing suitable sources of carbon and nitrogen and inorganic salts, using methods known in the field (see, for example,

Веппей, УМ. і Газиге, І. (єдв.), Моге Сепе Мапіршіайопв іп Рипді, Асадетіс Ргев55, СА 1991).Veppei, UM. and Gazighe, I. (Edv.), Moge Sepe Mapirshiayopv ip Rypdi, Asadetis Rgev55, SA 1991).

Придатні середовища доступні від комерційних постачальників і їх можна одержувати згідно з опублікованими складами (наприклад, в каталогах Атегісап Туре Сийите СоПесііоп). Діапазони температур і інші умови, придатні для вирощування і продукції целюлази, відомі в даній галузі (див., наприклад, Ваїєу, У.Е., і Ов, О.Р., Віоспетіса! Епдіпеєегіпа Рипдатепіа!є, МсСтгам-НІЇЇSuitable media are available from commercial suppliers and can be obtained according to published formulations (eg, in Ategisap Toure Siyite SoPesiiop catalogs). Temperature ranges and other conditions suitable for the growth and production of cellulase are known in the art (see, for example, Vaieu, U.E., and Ove, O.R., Viospetisa!

ВоокК Сотрапу, МУ, 1986).VookK Sotrapu, Moscow State University, 1986).

Обробку целюлози целюлазою звичайно проводять при температурах від 30 до 65 с.Processing of cellulose with cellulase is usually carried out at temperatures from 30 to 65 s.

Целюлази активні при 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 одиниць фільтрувального паперу (ЕРИ або МЕ) на грам целюлози. ЕРИ є стандартною мірою і визначається і вимірюється згідно з Спозе (1987, Риге апа Аррі. Снет. 59:257-268). 50 У конкретних варіантах здійснення як ферментна система використовується ферментний комплекс АССЕГЕКАБЕФ 1000 в дозуванні 0,25 мл на грам субстрату. Ферментний комплексCellulases are active in the pH range from about 3 to 7. The duration of the saccharification stage can be up to 120 hours. The dosage of the cellulase enzyme ensures a fairly high level of cellulose conversion. For example, a suitable cellulase dosage is typically 5.0 to filter paper units (ERI or ME) per gram of cellulose. ERI is a standard measure and is defined and measured according to Spoze (1987, Ryge apa Arri. Snet. 59:257-268). 50 In specific implementation variants, the ASSEGEKABEF 1000 enzyme complex is used as an enzyme system in a dosage of 0.25 ml per gram of substrate. Enzyme complex

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 і мінімальну бета-глюкозидазну активність 400 рМРОа О/г. рН коктейлю складає приблизно від 4,8 до приблизно 5,2. У інших конкретних варіантах здійснення використовувана ферментна система являє собою сумішASSAY ECABEF 1000 is a cocktail of many enzymes with many types of activity, mainly exogluconase, endogluconase, hemicellulase and beta-glucosidase. The cocktail has a minimum endogluconase activity of 2500 SMS O/g and a minimum beta-glucosidase activity of 400 pMPOa O/g. The pH of the cocktail is about 4.8 to about 5.2. In other specific embodiments, the enzyme system used is a mixture

СЕП ПГОСІГАБЗТФ 1.5 і Момолуте 188. Наприклад, на кожний грам субстрату можна використовувати 0,5 мл СЕ ОСІ АБЗТФ 1.5І і 0,1 мл Момолуте 188. Коли є бажаною більш висока геміцелюлазна (ксиланазна) активність, можна використовувати ОРТІМАЗ5Н м ВО.SEP PHOSIGABZTF 1.5 and Momolute 188. For example, for each gram of substrate, you can use 0.5 ml of SE OSI ABZTF 1.5I and 0.1 ml of Momolute 188. When higher hemicellulase (xylanase) activity is desired, you can use ORTIMAZ5H m VO.

Можна використовувати переносні ферментери, як описано в попередній патентній заявціPortable fermenters can be used as described in the previous patent application

США з серійним номером 60/832735, на даний час опублікована міжнародна заявка Мо МО 2008/011598.USA Serial No. 60/832735, currently published International Application Mo. MO 2008/011598.

Ферментація етанолуEthanol fermentation

Етанол являє собою продукт ферментації. Ферментація являє собою послідовність реакцій, яка вивільняє енергію з органічних молекул за відсутності кисню. При цьому застосуванні ферментації генерується енергія, коли цукор конвертується в етанол і діоксид вуглецю. Цим способом одержують весь харчовий і більше половини промислового етанолу. Конверсія кукурудзи в етанол шляхом ферментації займає множину стадій. Перед тим, як може відбутися ферментація, крохмаль в кукурудзі повинен бути зруйнований на прості цукри. Цього можна досягати, наприклад, варінням кукурудзи і додаванням ферментів альфа-амілази і глюкоамілази. Ці ферменти служать як каталізатори для прискорення хімічних перетворень.Ethanol is a product of fermentation. Fermentation is a sequence of reactions that releases energy from organic molecules in the absence of oxygen. In this application of fermentation, energy is generated when sugar is converted into ethanol and carbon dioxide. All food and more than half of industrial ethanol is obtained in this way. The conversion of corn into ethanol by fermentation involves multiple stages. Before fermentation can take place, the starch in the corn must be broken down into simple sugars. This can be achieved, for example, by boiling corn and adding alpha-amylase and glucoamylase enzymes. These enzymes serve as catalysts to accelerate chemical transformations.

Після одержання простого цукру додають дріжджі. Дріжджі являють собою одноклітинні гриби, які харчуються цукром і здійснюють ферментацію. По мірі утилізації дріжджами цукру, вони продукують спирт (етанол) і діоксид вуглецю. При ферментації, етанол зберігає більшу частину енергії, яка спочатку була в цукрі, що пояснює те, чому етанол є чудовим паливом.After obtaining simple sugar, yeast is added. Yeast are unicellular fungi that feed on sugar and carry out fermentation. As yeast utilizes sugar, they produce alcohol (ethanol) and carbon dioxide. When fermented, ethanol retains most of the energy that was originally in the sugar, which explains why ethanol is an excellent fuel.

Реакція ферментації відображається за допомогою простого рівняння:The fermentation reaction is represented by a simple equation:

СеНігО6-2СНіІіСнНгОнН2со».SeNigo6-2SNiIiSnNgOnN2so".

Етанол можна одержувати з широкої множини доступних типів сировини. Паливний етанол можна одержувати з сільськогосподарських культур, які містять крохмаль, таких як кормове зерно, продовольче зерно, таке як кукурудза, і бульби, такі як картопля і солодка картопля.Ethanol can be obtained from a wide variety of available types of raw materials. Fuel ethanol can be produced from crops that contain starch, such as feed grains, food grains such as corn, and tubers such as potatoes and sweet potatoes.

Також для одержання етанолу можна використовувати сільськогосподарські культури, що містять цукор, такі як цукровий буряк, цукрова тростина і солодке сорго. Крім того, в етанол можна переробляти побічні продукти виробництва харчових продуктів, такі як меляса, сирна сироватка і целюлозні матеріали, включаючи траву і деревину, а також сільськогосподарські залишки і залишки лісництва. Як розглянуто вище, ці і інші типи сировини можна обробляти, як розглянуто в даному описі, щоб сприяти продукції етанолу.Crops containing sugar, such as sugar beet, sugar cane and sweet sorghum, can also be used to produce ethanol. In addition, by-products of food production such as molasses, cheese whey and cellulosic materials, including grass and wood, as well as agricultural and forestry residues, can be processed into ethanol. As discussed above, these and other types of feedstock can be processed as discussed herein to promote ethanol production.

Конверсія крохмальних матеріалівConversion of starch materials

На фіг. 26 і 27 представлені блок-схеми для процесу сухого і вологого подрібнення,In fig. 26 and 27 present block diagrams for the process of dry and wet grinding,

Зо відповідно, і проілюстрована конверсія, наприклад ферментація, кукурудзяних зерен в етанол і інші цінні співпродукти.Zo, respectively, and the conversion, such as fermentation, of corn kernels into ethanol and other valuable co-products is illustrated.

Посилаючись, зокрема, на фіг. 26, в деяких варіантах здійснення процес сухого подрібнення для конверсії кукурудзяних зерен в етанол, наприклад безводний етанол, який можна використовувати як паливо, наприклад автомобільне або авіаційне паливо, може починатися з попередньої обробки висушених кукурудзяних зерен будь-яким одним або декількома способами попередньої обробками, розкритими в даному описі, такими як радіаційне опромінення, наприклад будь-який один або декілька типів радіаційного опромінення, розкриті в даному описі (наприклад, пучок електронів, в якому кожний електрон має енергію приблизно 5Referring in particular to fig. 26, in some embodiments, the dry milling process for converting corn kernels into ethanol, such as anhydrous ethanol that can be used as a fuel, such as automotive or jet fuel, may begin by pretreating the dried corn kernels with any one or more pretreatment methods, disclosed herein, such as radiation exposure, e.g., any one or more types of radiation exposure disclosed herein (e.g., an electron beam in which each electron has an energy of about 5

МеВ, або пучок протонів, в якому енергія кожного протона становить приблизно 3-100 МеВ).MeV, or a beam of protons in which the energy of each proton is approximately 3-100 MeV).

Після попередньої обробки, кукурудзяні зерна можна розтирати і/або дробити в порошок.After pre-treatment, corn kernels can be ground and/or crushed into powder.

Незважаючи на те, що один або декілька типів попередньої обробки, розкритих в даному описі, можна застосовувати після розтирання і/або в будь-який момент часу в ході процесу сухого подрібнення, поданого на фіг. 26, попередня обробка перед розтиранням і/або дробленням може бути переважною, оскільки зерна є значно більш ламкими після попередньої обробки і, внаслідок цього, їх легше розтирати і/або дробити, або на це може потребуватися менше енергії. У деяких варіантах здійснення вибрану попередню обробку в процесі конверсії можна застосовувати більше одного разу, наприклад перед подрібненням і потім після подрібнення.Although one or more of the types of pretreatments disclosed herein may be applied after milling and/or at any time during the dry milling process of FIG. 26, pretreatment prior to grinding and/or crushing may be advantageous because the grains are significantly more brittle after pretreatment and, as a result, may be easier to grind and/or crush, or may require less energy. In some embodiments, the selected pre-treatment in the conversion process can be applied more than once, for example before grinding and then after grinding.

Після розтирання і/або дроблення, подрібнені сухі зерна необов'язково можна гідратувати додаванням подрібненого матеріалу в ємність, що містить воду, і, необов'язково, гідратувальні засоби, такі як поверхнево-активні речовини. Необов'язково така реакційна ємність також може включати один або декілька ферментів, таких як амілаза, щоб сприяти подальшому руйнуванню крохмальної біомаси, або реакційна ємність може містити одну або декілька кислот, таких як мінеральна кислота, наприклад розбавлена сірчана кислота. Якщо використовують ємність для гідратації, її вміст переливають в ємність для конверсії, наприклад в ємність для ферментації, яка включає один або декілька мікроорганізмів для конверсії, таких як один або декілька видів дріжджів, бактерій або суміші дріжджів і/або бактерій. Якщо ємність для гідратації не використовують, подрібнений матеріал може бути безпосередньо завантажений в ємність для конверсії, наприклад для ферментації.After grinding and/or crushing, the crushed dry grains can optionally be hydrated by adding the crushed material to a container containing water and, optionally, hydrating agents such as surfactants. Optionally, such a reaction vessel may also include one or more enzymes, such as amylase, to promote further breakdown of the starch biomass, or the reaction vessel may contain one or more acids, such as a mineral acid, such as dilute sulfuric acid. If a hydration vessel is used, its contents are poured into a conversion vessel, such as a fermentation vessel, which includes one or more conversion microorganisms, such as one or more species of yeast, bacteria, or a mixture of yeast and/or bacteria. If a hydration tank is not used, the crushed material can be directly loaded into a conversion tank, such as fermentation.

Після конверсії, тверді речовини, що залишилися, видаляють і сушать, з одержанням сухої 60 барди (000), тоді як етанол відганяють. У деяких варіантах здійснення для конверсії використовують термофільний мікроорганізм, і етанол безперервно видаляють випарюванням, по мірі його утворення. Якщо бажано, відігнаний етанол можна повністю дегідратувати, наприклад, шляхом пропускання водного етанолу через шар цеоліту або відгонкою з бензолом.After conversion, the remaining solids are removed and dried to a dry 60 bard (000) while the ethanol is distilled off. In some embodiments, a thermophilic microorganism is used for the conversion, and ethanol is continuously removed by evaporation as it is formed. If desired, the stripped ethanol can be completely dehydrated, for example, by passing aqueous ethanol through a zeolite bed or by distillation with benzene.

Посилаючись, зокрема, на фіг. 27, в деяких варіантах здійснення процес вологого подрібнення для конверсії кукурудзяних зерен в безводний етанол починається з попередньої обробки висушених кукурудзяних зерен за допомогою одного або декількох типів попередньої обробки, розкритих в даному описі, таких як радіаційне опромінення, наприклад за допомогою будь-якого одного або декількох типів радіаційного опромінення, описаних в даному описі (наприклад, пучком електронів, в якому кожний електрон має енергію приблизно 5 МеВ). Після попередньої обробки, кукурудзяні зерна занурюють в розбавлену сірчану кислоту і обережно перемішують для руйнування кукурудзяних зерен на їх складові. Після занурення, волокно, масло і зародкові частини фракціонують і сушать, і потім комбінують з твердими речовинами, що залишилися після дистиляції, з одержанням кукурудзяного глютенового корму (ССР). Після видалення зародків і волокон, в деяких варіантах здійснення відділяють глютен, з одержанням кукурудзяного глютенового борошна (СОМ). Крохмаль, що залишився, можна знову (або в перший раз) попередньо обробити будь-яким з типів попередньої обробки, розкритих в даному описі, наприклад, для зменшення його молекулярної маси і/або для функціоналізації крохмалю, щоб він був більш розчинним. У деяких варіантах здійснення крохмаль потім поміщають в реакційну ємність, що містить воду і необов'язково гідратувальні засоби, такі як поверхнево- активні речовини. Необов'язково реакційна ємність також може включати один або декілька ферментів, таких як амілаза, щоб сприяти подальшому руйнуванню крохмалю, або реакційна ємність може містити одну або декілька кислот, таких як мінеральна кислота, наприклад розбавлена сірчана кислота. Як показано, оцукрювання може відбуватися в декількох ємностях, і потім вміст кінцевої ємності можна переливати в ємність для конверсії, наприклад ємність для ферментації, яка включає один або декілька мікроорганізмів для конверсії, таких як один або декілька видів дріжджів або бактерій.Referring in particular to fig. 27, in some embodiments, the wet milling process for converting corn kernels to anhydrous ethanol begins with pretreatment of dried corn kernels with one or more of the types of pretreatments disclosed herein, such as radiation exposure, such as by any one or several types of radiation exposure described in this description (for example, by a beam of electrons in which each electron has an energy of about 5 MeV). After pretreatment, the corn kernels are immersed in dilute sulfuric acid and gently stirred to break down the corn kernels into their components. After soaking, the fiber, oil and germ parts are fractionated and dried, and then combined with the solids remaining after distillation to produce corn gluten feed (CGF). After removing the germs and fibers, in some embodiments, the gluten is separated, resulting in corn gluten meal (COM). The remaining starch can be again (or for the first time) pre-treated with any of the types of pre-treatment disclosed herein, for example to reduce its molecular weight and/or to functionalize the starch so that it is more soluble. In some embodiments, the starch is then placed in a reaction vessel containing water and optionally hydrating agents such as surfactants. Optionally, the reaction vessel may also include one or more enzymes, such as amylase, to promote further breakdown of starch, or the reaction vessel may contain one or more acids, such as a mineral acid, such as dilute sulfuric acid. As shown, saccharification can occur in multiple vessels, and then the contents of the final vessel can be poured into a conversion vessel, such as a fermentation vessel, which includes one or more conversion microorganisms, such as one or more species of yeast or bacteria.

Після конверсії етанол відганяють. У деяких варіантах здійснення для конверсії використовують термофільний мікроорганізм і етанол постійно видаляють випарюванням по мірі його утворення. Якщо бажано, відігнаний етанол можна повністю дегідратувати, наприклад,After conversion, ethanol is driven off. In some embodiments, a thermophilic microorganism is used for conversion and ethanol is continuously removed by evaporation as it is formed. If desired, the stripped ethanol can be completely dehydrated, e.g.

Зо шляхом пропускання водного етанолу через шар цеоліту.By passing aqueous ethanol through a zeolite layer.

ГазифікаціяGasification

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 вище. Використовувана температура залежить від ряду факторів, включаючи природу сировини і бажані продукти.In addition to the use of pyrolysis for the pretreatment of raw materials, pyrolysis can also be used to process pretreated raw materials to extract useful materials. In particular, a form of pyrolysis known as gasification can be used to produce fuel gases, in addition to various other gaseous, liquid and solid products. For gasification, the pretreated feedstock is fed into a pyrolysis chamber and heated to a high temperature, typically 700°C or higher. The temperature used depends on a number of factors, including the nature of the feedstock and the desired products.

Також, щоб сприяти газифікації в камеру для піролізу додають деякі кількості кисню (наприклад, у вигляді чистого газоподібного кисню і/або у вигляді 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.Also, to promote gasification, some amounts of oxygen (for example, in the form of pure gaseous oxygen and/or in the form of air) and steam (for example, superheated steam) are added to the pyrolysis chamber. These compounds react with the carbon-containing feedstock material in a multistage reaction to form a mixture of gases called syngas (or "syngas"). Basically, during gasification, a limited amount of oxygen is supplied to the pyrolysis chamber to ensure the combustion of part of the raw material with the formation of carbon monoxide and the generation of process heat. The process heat can then be used to start a second reaction that converts the additional feedstock into hydrogen and carbon monoxide.

На першій стадії реакції загалом, нагрівання матеріалу сировини приводить до вуглецевих 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, який 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 вуглецевими 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.In the first stage of the reaction in general, heating of the feed material results in carbonaceous residues, which may include a wide variety of different hydrocarbon-based compounds. Certain volatiles (such as certain gaseous hydrocarbon materials) may be formed, resulting in a reduction in the total weight of the raw material. Then, in the second stage of the reaction, some of the volatile material formed in the first stage reacts with oxygen in a combustion reaction to produce both carbon monoxide and carbon dioxide. In this combustion reaction, heat is released, which triggers the third stage of the reaction. In the third stage, carbon dioxide and steam (for example, water) react with the carbon residues formed in the first stage, with the formation of carbon monoxide and hydrogen gas. Carbon monoxide can also react with steam in a water vapor conversion reaction, producing carbon dioxide and additional hydrogen gas.

Газифікацію можна використовувати як основний процес для одержання продуктів 60 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.Gasification can be used as a primary process to obtain products 60 directly from pre-treated raw materials, for example, for further transportation and/or sale. Alternatively or additionally, gasification can be used as an auxiliary process to obtain fuel for the entire processing system.

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. В 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.The hydrogen-rich syngas produced in the gasification process can be burned, for example, to generate electricity and/or process heat, which can be used in other parts of the processing system. As a result, the overall recycling system can be at least partially self-sufficient. A number of other products can also be obtained during and/or after gasification, including pyrolytic oils and hydrocarbon-based gaseous substances; they can be separated and stored or transported if desired.

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 вуглецеві 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. Синтез-газ можна перетворювати з використанням способу Фішера-Тропша, який являє собою каталізовану хімічну реакцію, в якій синтез-газ конвертується в рідкі спирти і вуглеводні. Найбільш поширені каталізатори основані на залізі і кобальті, хоч також використовують нікель і рутеній.A number of different pyrolysis chambers are suitable for gasification of pretreated feedstocks, including the pyrolysis chambers described herein. In particular, fluidized bed reactor systems, in which pretreated raw materials are subjected to fluidization in oxygen/air vapor, provide relatively high productivity and direct separation of products. The solid carbon residue that remains after gasification in a fluidized bed system (or other pyrolysis chambers) can be burned to generate additional process heat to drive further gasification reactions. Synthesis gas can be converted using the Fischer-Tropsch method, which is a catalyzed chemical reaction in which synthesis gas is converted into liquid alcohols and hydrocarbons. The most common catalysts are based on iron and cobalt, although nickel and ruthenium are also used.

У альтернативному процесі замість хімічного каталізатора для конвертування синтез-газу можна використовувати біоплівку, з одержанням рідкого палива. Такий спосіб описаний Со5Каїа,In an alternative process, instead of a chemical catalyst for converting synthesis gas, a biofilm can be used to obtain liquid fuel. This method is described by So5Kaia,

Іпс. У способі Со5Каїа можна використовувати будь-який з матеріалів біомаси, описаних в даному документі.Ips. Any of the biomass materials described in this document can be used in the Co5Kaia method.

У деяких варіантах здійснення опромінення матеріалу біомаси, наприклад пучком частинок, таких як електрони, перед газифікацією, може знизити температуру газифікації, що приводить до меншої витрати енергії в процесі газифікації і може привести до меншого утворення вуглецевих залишків і смол, приводячи до підвищеного виходу синтез-газу.In some embodiments, irradiating the biomass material, such as with a beam of particles such as electrons, prior to gasification can lower the gasification temperature, which results in lower energy consumption in the gasification process and can result in less carbon residue and resin formation, leading to increased synthesis yields. gas

ПОДАЛЬША ПЕРЕРОБКАFURTHER PROCESSING

ДистиляціяDistillation

Зо Після ферментації, одержані текучі середовища можна піддавати дистиляції з 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, наприклад, 35 мас. 95 етанол, і може подаватися в ректифікаційну колону. Практично азеотропну суміш (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 (25905) продукту з центрифуги можна повторно використовувати для ферментації, і залишок може бути відправлений на другий і третій ступені випарника. Більша частина конденсату випарника може бути повернута в процес у вигляді досить чистого конденсату, де його невелика частина відділяється для обробки відпрацьованої води, щоб запобігти утворенню сполук з низькою температурою кипіння.After fermentation, the obtained fluids can be subjected to distillation using, for example, a "fermentation column" to separate ethanol and other alcohols from most of the water and residual solids. The steam leaving the fermentation column can be, for example, 35 wt. 95 ethanol, and can be fed into the distillation column. A virtually azeotropic mixture (92.5 95) of ethanol and water from the distillation column can be purified to pure (99.5 95) ethanol using vapor phase molecular sieves. The sludge from the fermentation columns can be sent to the first stage of a three-stage evaporator. The reflux condenser can provide the heat for this first stage. After the first stage, the solids can be separated using a centrifuge and dried in a rotary dryer. A portion (25905) of the product from the centrifuge can be reused for fermentation, and the remainder can be sent to the second and third stages of the evaporator. Most of the evaporator condensate can be returned to the process as a fairly clean condensate, where a small portion is separated for waste water treatment to prevent the formation of low-boiling compounds.

Обробка відпрацьованої водиTreatment of waste water

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.Wastewater treatment is used to minimize the need for additional water at the plant by recycling the water for reuse at the plant. Wastewater treatment can also provide fuels (such as sludge and biogas) that can be used to increase the overall efficiency of the ethanol production process.

Наприклад, як більш детально описано нижче, відстій і біогаз можна використовувати для генерування пари і електрики, які можна використовувати в різних виробничих процесах.For example, as described in more detail below, sludge and biogas can be used to generate steam and electricity that can be used in various manufacturing processes.

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)).Waste water is first pumped through a sieve (for example, a grate) to remove large particles that are collected in a waste container. In some embodiments, large particles are sent to landfills. Additionally or alternatively, the large particles are burned to generate steam and/or electricity, as detailed below. Typically, the grid spacing is between 1/4 inch (0.6 cm) and 1 inch (2.5 cm) (eg 1/2 inch (1.3 cm)).

Потім відпрацьована вода стікає 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 годин). У ємності розташований бо змішувач для перемішування вмісту ємності. У деяких варіантах здійснення для перемішування бо вмісту ємності використовують мішалки, розташовані по всій ємності. У певних варіантах здійснення мішалка по суті перемішує вміст ємності для зрівноваження, так щоб умови (наприклад, концентрація і температура відпрацьованої води) по всій ємності були одноманітними."The waste water then flows into an equalization tank, where the concentration of organic compounds in the waste water is balanced during the settling time. As a rule, the settling time is from 8 hours to 36 hours (for example, 24 hours). A mixer for mixing the contents of the container is located in the container. In some embodiments, stirrers located throughout the container are used to mix the contents of the container. In certain embodiments, the agitator essentially agitates the contents of the equilibration vessel so that conditions (eg, wastewater concentration and temperature) are uniform throughout the vessel."

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.The first pump pumps water from the equalization tank through the liquid-liquid heat exchanger. The heat exchanger is regulated (for example, by controlling the flow rate of the fluid through the heat exchanger) so that the waste water leaving the heat exchanger has the desired temperature for anaerobic treatment. For example, the desired temperature for anaerobic treatment can be from 40 to 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.After leaving the heat exchanger, the waste water enters one or more anaerobic reactors. In some embodiments, the concentration of sludge in each anaerobic reactor is the same as the total concentration of sludge in the waste water. In other embodiments, the anaerobic reactor has a higher sludge concentration than the total sludge concentration in the waste water.

У кожний анаеробний реактор, що містить відпрацьовану воду, відмірюють живильний розчин, що містить азот і фосфор. Живильний розчин взаємодіє з відстоєм в анаеробному реакторі з утворенням біогазу, який може містити 5095 метану і має теплоту згоряння приблизно 12000 британських теплових одиниць, або Вш, на фунт (28000 кДж/кг). Біогаз виходить з кожного анаеробного реактора через вентиляційний отвір і потрапляє в колектор, де декілька потоків біогазу об'єднуються 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.A nutrient solution containing nitrogen and phosphorus is measured into each anaerobic reactor containing waste water. The feed solution interacts with the bottom in an anaerobic reactor to produce biogas, which can contain 5,095 methane and has a calorific value of approximately 12,000 British thermal units, or Bh, per pound (28,000 kJ/kg). Biogas leaves each anaerobic reactor through a vent and enters the collector, where several streams of biogas are combined into a single stream. The compressor pumps the biogas stream into a steam boiler or internal combustion engine, as described in more detail below. In some embodiments, the compressor also pumps a single stream of biogas through the desulfurization catalyst. Additionally or alternatively, the compressor may pump a single stream of biogas through a sedimentation trap.

Другий насос перекачує анаеробний вихідний потік з анаеробних реакторів в один або декілька аеробних 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.The second pump pumps the anaerobic output stream from the anaerobic reactors to one or more aerobic reactors (eg activated sludge rectors). Each aerobic reactor is equipped with an aerator for mixing the anaerobic effluent, the bottom and oxygen (for example, oxygen contained in the air). In each aerobic reactor, the oxidation of cellular material in the anaerobic effluent leads to the production of carbon dioxide, water, and ammonia.

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.The aerobic outlet stream is moved (for example, by gravity) to a separator, where the sludge is separated from the treated water. A portion of the bottoms is returned to one or more aerobic reactors to create an increased concentration of bottoms in the aerobic reactors, thereby promoting the aerobic destruction of cellular material in the waste water. The conveyor removes excess sediment from the separator. As described in more detail below, excess bottoms are used as fuel to generate steam and/or electricity.

Оброблена вода викачується з сепаратора у відстійник. Тверді речовини, дисперговані в обробленій воді, осідають на дно відстійника і згодом видаляються. 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.Treated water is pumped from the separator into the sump. Solids dispersed in the treated water settle to the bottom of the sump and are subsequently removed. After the settling period, the treated water is pumped from the settling tank through a fine filter to remove any additional solids remaining in the water. In some embodiments, chlorine is added to the treated water to kill pathogenic bacteria. In some embodiments, one or more methods of physicochemical separation are used for further purification of treated water. For example, treated water can be pumped through a coal absorption reactor. As another example, treated water can be pumped through a reverse osmosis reactor.

У процесах, описаних в даному документі, коли в якому-небудь з процесів використовують воду, вона може являти собою побутові стічні води, наприклад міські стічні води або фекальні води. У деяких варіантах здійснення стічну або фекальну воду стерилізують перед використанням. Стерилізацію можна проводити будь-яким бажаним способом, наприклад за допомогою опромінення, парової або хімічної стерилізації.In the processes described in this document, when water is used in any of the processes, it may be domestic wastewater, such as municipal wastewater or sewage. In some embodiments, the wastewater or fecal water is sterilized before use. Sterilization can be carried out by any desired method, for example by irradiation, steam or chemical sterilization.

Спалювання відходівIncineration of waste

Продукція спирту з біомаси може приводити до утворення різних потоків побічних продуктів, придатних для генерування пари і електрики для використання в інших частинах установки.The production of alcohol from biomass can lead to the formation of various by-product streams suitable for generating steam and electricity for use in other parts of the plant.

Наприклад, пару, генеровану при спалюванні потоків побічних продуктів, можна використовувати в процесі дистиляції. Як інший приклад, електрику, генеровану спалюванням потоків побічних продуктів, можна використовувати для живлення генераторів електронних пучків і ультразвукових перетворювачів, використовуваних в попередній обробці.For example, steam generated by burning by-product streams can be used in the distillation process. As another example, electricity generated by burning by-product streams can be used to power electron beam generators and ultrasonic transducers used in pretreatment.

Побічні продукти, використовувані для генерування пари і електрики, утворюються у множині джерел протягом всього процесу. Наприклад, анаеробне розщеплення відпрацьованої бо води дає біогаз з високим вмістом метану і невелику кількість стічної біомаси (відстою). Як інший приклад, тверді речовини після дистиляції (наприклад, не конвертований лігнін, целюлоза і геміцелюлоза, що залишаються після попередньої обробки і основних процесів) можна використовувати як паливо.Byproducts used to generate steam and electricity are generated from multiple sources throughout the process. For example, anaerobic digestion of waste water produces biogas with a high methane content and a small amount of waste biomass (scum). As another example, post-distillation solids (eg, unconverted lignin, cellulose and hemicellulose remaining after pretreatment and core processes) can be used as fuel.

Біогаз відводиться до двигуна внутрішнього згоряння, сполученого з електричним генератором, для генерування електрики. Наприклад, біогаз можна використовувати як джерело палива для двигуна на природному газі з електрозапалюванням. Як інший приклад, біогаз можна використовувати як джерело палива для двигуна на природному газі з прямим уприскуванням. Як інший приклад, біогаз можна використовувати як джерело палив для турбіни внутрішнього згоряння. Додатково або альтернативно, двигун внутрішнього згоряння може бути адаптований для комбінованої конфігурації для виробництва електричної і теплової енергії.Biogas is fed to an internal combustion engine connected to an electric generator to generate electricity. For example, biogas can be used as a fuel source for a natural gas engine with electric ignition. As another example, biogas can be used as a fuel source for a direct injection natural gas engine. As another example, biogas can be used as a fuel source for an internal combustion turbine. Additionally or alternatively, the internal combustion engine can be adapted for a combined configuration to produce electrical and thermal energy.

Наприклад, скидне тепло від двигунів внутрішнього згоряння можна використовувати для забезпечення гарячої води або пари по всьому виробництву.For example, waste heat from internal combustion engines can be used to provide hot water or steam throughout production.

Відстій і тверді речовини після дистиляції спалюють 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).The residue and solids after distillation are burned to heat the water flowing through the heat exchanger. In some embodiments, the water flowing through the heat exchanger evaporates and is superheated to form steam. In certain embodiments, the steam is used in the reactor for pretreatment and during heat exchange in the processes of distillation and evaporation. Additionally or alternatively, the steam is expanded, powering a multi-stage steam turbine coupled to an electric generator. The steam leaving the steam turbine is condensed with cooling water and returned to the heat exchanger to be reheated to steam. In some embodiments, the rate of flow of water through the heat exchanger is controlled to provide a predetermined production of electricity from a steam turbine coupled to an electric generator. For example, water can be added to the heat exchanger to allow the steam turbine to operate above threshold conditions (for example, the turbine spins fast enough to spin the electric generator).

Хоч були описані деякі варіанти здійснення, можливі інші варіанти здійснення.Although some embodiments have been described, other embodiments are possible.

Як приклад, хоч біогаз описаний, як такий, що відводиться в двигун внутрішнього згоряння, сполучений з електричним генератором, в певних варіантах здійснення біогаз можна пропускати через установку для риформінгу палива для продукції водню. Потім водень перетворюється в електрику за допомогою паливного елемента.As an example, although biogas is described as being fed to an internal combustion engine coupled to an electric generator, in certain embodiments the biogas may be passed through a fuel reformer to produce hydrogen. The hydrogen is then converted into electricity using a fuel cell.

Як інший приклад, хоч біогаз описаний як такий, що спалюється окремо від відстою і твердих речовин після дистиляції, в певних варіантах здійснення всі стічні побічні продукти можна спалювати разом з утворенням пари.As another example, although biogas is described as being burned separately from the bottoms and solids after distillation, in certain embodiments, all waste byproducts may be burned together to produce steam.

ПРОДУКТИ/СПІВПРОДУКТИPRODUCTS/CO-PRODUCTS

СпиртиAlcohols

Продукований спирт може являти собою моногідроксиснирт, наприклад етанол, або полігідроксиспирт, наприклад етиленгліколь або гліцерин. Приклади спиртів, які можуть продукуватися, включають метанол, етанол, пропанол, ізопропанол, бутанол, наприклад н-, втор- або трет-бутанол, етиленгліколь, пропіленгліколь, 1,4-бутандіол, гліцерин або суміші таких спиртів.The produced alcohol can be a monohydroxy alcohol, such as ethanol, or a polyhydroxy alcohol, such as ethylene glycol or glycerin. Examples of alcohols that can be produced include methanol, ethanol, propanol, isopropanol, butanol, such as n-, sec-, or tert-butanol, ethylene glycol, propylene glycol, 1,4-butanediol, glycerin, or mixtures of such alcohols.

Кожний зі спиртів, продукованих на установці, має комерційну цінність як промислова сировина. Наприклад, етанол можна використовувати для виготовлення лаків і віддушок. Як інший приклад, метанол можна використовувати як розчинник, використовуваний у вигляді компонента в рідині склоочиїцувача. Як інший приклад, бутанол можна використовувати в пластифікаторах, смолах, глазурі і гальмових рідинах.Each of the alcohols produced at the plant has a commercial value as an industrial raw material. For example, ethanol can be used to make varnishes and perfumes. As another example, methanol can be used as a solvent used as a component in the glass cleaner liquid. As another example, butanol can be used in plasticizers, resins, glazes, and brake fluids.

Біоетанол, продукований на установці, є цінним як інгредієнт, використовуваний в харчовій промисловості і виробництві напоїв. Наприклад, етанол, продукований на установці, можна очищати до міри харчового спирту і використовувати у вигляді основного інгредієнта в алкогольних напоях.The bioethanol produced at the plant is valuable as an ingredient used in the food and beverage industry. For example, ethanol produced at the plant can be purified to the level of food grade alcohol and used as the main ingredient in alcoholic beverages.

Біоетанол, продукований на установці, також має комерційну цінність як транспортне паливо. Застосування етанолу як транспортного палива може бути здійснене з відносно невеликим вкладенням капіталу від виробників і власників двигунів з електрозапалюванням (наприклад, зміна регулювання впорскування, співвідношення палива до повітря і компоненти системи впорскування палива). Багато які виробники автомобілів на даний час пропонують автомобілі на гнучкому паливі, здатні працювати на сумішах етанол/бензин, шо містять аж до 85 95 етанолу по об'єму (наприклад, стандартне обладнання на Спнему Тайое 4 х 4).The bioethanol produced at the plant also has commercial value as a transportation fuel. The use of ethanol as a transportation fuel can be accomplished with relatively little capital investment from manufacturers and owners of electric ignition engines (eg, changing the injection control, fuel-to-air ratio, and fuel injection system components). Many car manufacturers now offer flex-fuel cars capable of running on ethanol/gasoline blends containing up to 85-95% ethanol by volume (for example, standard equipment on the Spnem Taioe 4 x 4).

Біоетанол, продукований на даній установці, можна використовувати як паливо для двигунів для поліпшення екологічних і економічних умов за межами установки. Наприклад, етанол, продукований на даній установці і використовуваний як паливо, може знизити викиди парникових газів з антропогенних джерел (наприклад, транспортних джерел). Як інший приклад,Bioethanol produced at this facility can be used as engine fuel to improve environmental and economic conditions outside the facility. For example, ethanol produced at this facility and used as a fuel can reduce greenhouse gas emissions from anthropogenic sources (eg, transportation sources). As another example,

етанол, продукований на даній установці і використовуваний як паливо для двигунів, також може замінити споживаний бензин, очищений з нафти.ethanol produced at this plant and used as a fuel for engines can also replace the consumed gasoline refined from oil.

Біоетанол має більш високе октанове число, ніж загальноприйнятий бензин, і, таким чином, його можна використовувати для поліпшення робочих характеристик (наприклад, для забезпечення більш високих мір стиснення) двигунів з електрозапалюванням. Наприклад, невеликі кількості (наприклад, 10 об. 95) етанолу можна змішувати з бензином, щоб він діяв як добавка, що підвищує октанове число, до палива, використовуваного в двигунах з електрозапалюванням. Як інший приклад, з бензином можна змішувати більш високі кількості (наприклад, 85 об. 95) етанолу для подальшого збільшення октанового числа і заміни великих об'ємів бензину.Bioethanol has a higher octane number than conventional gasoline, and thus can be used to improve the performance (for example, to provide higher compression ratios) of spark-ignition engines. For example, small amounts (such as 10 vol. 95) of ethanol can be blended with gasoline to act as an octane-enhancing additive to the fuel used in spark-ignition engines. As another example, higher amounts (eg, 85 vol. 95) of ethanol can be mixed with gasoline to further increase the octane number and replace large volumes of gasoline.

Стратегії біоетанолу розглянуті, наприклад, ОіРагао в доштаї ої ОшіоокК ог Віотав5 ЕНапо)Bioethanol strategies are considered, for example, OiRagao v milddai oi OshiokK og Viotav5 ENapo)

Ргодисіюп апа Оетапа (ЕЇІА Рогесавів), 2002; ЗНеенап в ВіотесппоЇоду Ргодгев5, 15:8179, 1999;Rhodisiyup apa Oetapa (EIIIA Rohesaviv), 2002; ZNeenap in ViotesppoYod Rgodgev5, 15:8179, 1999;

Мапіп в Епгуте Місторез5 ТесПпоіоду, 31: 274, 2002; Сгеег в ВіоСусіє, 61-65, Аргії 2005; Гупа вMapip in Epgut Mystorez5 TesPpoiodu, 31: 274, 2002; Sgeeg in VioSusie, 61-65, Argii 2005; Hupa in

Містобіооду апа Моїесшіаг Віоїоду Немієм, 66:3, 506-577, 2002; | ипдаані еї аїі., в патенті СШАMistobioodu apa Moiesshiag Vioiodu Nemiem, 66:3, 506-577, 2002; | published in US Pat

Мо 4292406; і ВеПату, в патенті США Мо 4094742.MO 4292406; and VePatu, in US Pat. No. 4,094,742.

Органічні кислотиOrganic acids

Продуковані органічні кислоти 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, лінолеву кислоту, гліколеву кислоту, молочну кислоту, у-гідроксимасляну кислоту або суміші цих кислот.The organic acids produced may include monocarboxylic acids or polycarboxylic acids. Examples of organic acids include formic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid, valeric acid, caproic acid, palmitic acid, stearic acid, oxalic acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid, oleic acid, linoleic acid, glycolic acid, lactic acid acid, γ-hydroxybutyric acid or mixtures of these acids.

СпівпродуктиCo-products

Лігніновий залишокLignin residue

Як описано вище, лігніновмісні залишки після процесів основної і попередньої обробки мають цінність як паливо високої/середньої енергії і їх можна використовувати для генерування енергії і пари для використання у виробничих процесах. Однак такі лігнінові залишки являють собою новий тип твердого палива, і існує невелика потреба в ньому поза межами установки, і вартість їх сушіння для транспортування приводить тільки до зниження їх потенційної цінності.As described above, lignin-containing residues from the main and pretreatment processes have value as high/medium energy fuels and can be used to generate power and steam for use in manufacturing processes. However, such lignin residues represent a new type of solid fuel and there is little demand for it outside the plant, and the cost of drying it for transport only reduces its potential value.

Зо У деяких випадках, газифікація залишків лігніну може перетворювати їх в більш високоцінний продукт з меншими витратами.In some cases, gasification of lignin residues can turn them into a higher value product with lower costs.

Інші співпродуктиOther co-products

Клітинний матеріал, фурфурол і оцтова кислота ідентифіковані як потенційні співпродукти обладнання для переробки біомаси в паливо. Інтерстиціальний клітинний матеріал може бути цінним, однак він може вимагати значного очищення. Ринки збуту фурфуролу і оцтової кислотиCell material, furfural, and acetic acid have been identified as potential by-products of biomass-to-fuel equipment. Interstitial cellular material can be valuable, but may require extensive purification. Furfural and acetic acid sales markets

Є актуальними, хоч мало ймовірно, що вони є досить великими для того, щоб поглинути продукцію повністю комерційної промисловості переробки лігноцелюлози в етанол.They are relevant, although it is unlikely that they are large enough to absorb the output of a fully commercial lignocellulosic ethanol industry.

ПРИКЛАДИEXAMPLES

Представлені нижче приклади призначені для ілюстрації і не обмежують суті даного винаходу.The following examples are for illustration purposes and are not intended to limit the scope of the present invention.

Приклад 1 - Одержання волокнистого матеріалу з паперу з багатошаровим покриттямExample 1 - Production of fibrous material from paper with a multilayer coating

Стапель, масою 1500 фунтів (680 кг), з чистих картонних коробок для соку об'ємом півгалона (1,9 л), виготовлений з білого крафт-картону без друку, що має об'ємну густину 20 фунт/фут3 (0,32 г/сму), одержували від Іпіегпайопа! Рарег. Кожну картонну коробку складали до плоского стану і потім подавали в пристрій для подрібнення З Пр НРііпсі Вацодп зі швидкістю приблизно від 15 до 20 фунтів на годину (6,8-9,1 кг/год.). Пристрій для подрібнення був 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 встановлювали на 0,10 дюйма (0,25 см). Матеріал, що виходить з пристрою для подрібнення, нагадував 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 дюймом (2,5 см) і товщиною, еквівалентною товщині вихідного матеріалу (приблизно 0,075 дюйма (0,2 см)).A 1,500 lb (680 kg) slipway of clear half-gallon (1.9 L) juice cartons made of unprinted white kraft paperboard having a bulk density of 20 lb/ft3 (0.32 g/smu), received from Ipiegpayop! Rare Each carton was folded into a flat state and then fed into a Z Pr Nripsi Vacodp shredder at a rate of approximately 15 to 20 pounds per hour (6.8-9.1 kg/hr). The shredder was equipped with two 12-inch (30-cm) rotating blades, two fixed blades, and a 0.30-inch (0.8-cm) discharge screen. The distance between the rotating and fixed blades was set at 0.10 inches (0.25 cm). The material exiting the shredder resembled confetti, 0.1 inch (0.25 cm) to 0.5 inch (1.3 cm) wide, 0.25 inch (0.6 cm) to 1 inch (2.5 cm) and a thickness equivalent to the thickness of the parent material (approximately 0.075 inch (0.2 cm)).

Схожий на конфеті матеріал подавали в різальний пристрій з обертовим ножем Мипзоп, модель 5030. Модель 50230 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 встановлювали приблизно на 0,020 дюйма (0,05 см). Різальний пристрій з обертовим ножем дробив схожі на конфеті фрагменти вістрями леза, розриваючи фрагменти і вивільняючи волокнистий матеріал зі швидкістю приблизно один фунт в годину (454 грами на годину). Волокнистий матеріал мав площу поверхні ВЕТ 0,9748520,0167 м/г, пористість бо 89,0437 95 і об'ємну густину (при 0,53 фунт/кв. дюйм абс. (3,7 кПа)) 0,1260 г/мл. Середня довжина волокон становила 1,141 мм, і середня ширина волокон становила 0,027 мм, даючи середнє Г/0 42:71. Знімок, одержаний за допомогою скануючого електронного мікроскопа при збільшенні 25Х, волокнистого матеріалу поданий на фіг. 28.The confetti-like material was fed into a Mipsop Model 5030 Rotary Knife Cutter. The Model 50230 is equipped with four rotating blades, four fixed blades, and a discharge screen having 1/8 inch (0.32 cm) openings. The gap between the rotating and fixed blades was set at approximately 0.020 inch (0.05 cm). A rotating knife cutter crushed the confetti-like fragments with the blade tips, breaking the fragments and releasing the fibrous material at a rate of approximately one pound per hour (454 grams per hour). The fibrous material had a VET surface area of 0.9748520.0167 m/g, a porosity of 89.0437 95 and a bulk density (at 0.53 psi abs. (3.7 kPa)) of 0.1260 g/ Jr. The average fiber length was 1.141 mm and the average fiber width was 0.027 mm, giving an average G/0 of 42:71. A picture obtained with the help of a scanning electron microscope at a magnification of 25X of the fibrous material is shown in Fig. 28.

Приклад 2 - Одержання волокнистого матеріалу з відбіленого крафт-картону.Example 2 - Production of fibrous material from bleached kraft cardboard.

Стапель, масою 1500 фунтів (680 кг), з чистого відбіленого крафт-картону, що має об'ємну густину 30 фунт/фут? (0,48 г/сму), одержували від Іпієгпайопа! Рарег. Матеріал складали до плоского стану і потім подавали в пристрій для подрібнення З Пр Ріїпсй Вацопй зі швидкістю приблизно від 15 до 20 фунтів на годину (6,8-9,1 кг/год.). Пристрій для подрібнення був 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 встановлювали на 0,10 дюйма (0,25 см). Матеріал, що виходить з пристрою для подрібнення, нагадував 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 дюймом (2,5 см) і товщиною, еквівалентною товщині вихідного матеріалу (приблизно 0,075 дюйма (0,2 см)). Схожий на конфеті матеріал подавали в різальний пристрій з обертовим ножем Мипбзоп, модель 5030. Модель 5030 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 встановлювали приблизно на 0,020 дюйма (0,05 см). Різальний пристрій з обертовим ножем дробив 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 мав площу поверхні ВЕТ 1,1316240,0103 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 становила 1,063 мм, і середня ширина волокон становила 0,0245 мм, даючи середнє 1/0 43:1. Знімок, одержаний за допомогою скануючого електронного мікроскопа при збільшенні 25Х, волокнистого матеріалу поданий на фіг. 29.A slipway weighing 1500 lb (680 kg) of pure bleached kraft paperboard having a bulk density of 30 lb/ft? (0.48 g/smu), received from Ipiegpayop! Rare The material was flattened and then fed into a Z Pr Riipsi Vatsopy shredder at a rate of approximately 15 to 20 pounds per hour (6.8-9.1 kg/hr). The shredder was equipped with two 12-inch (30-cm) rotating blades, two fixed blades, and a 0.30-inch (0.8-cm) discharge screen. The distance between the rotating and fixed blades was set at 0.10 inches (0.25 cm). The material exiting the shredder resembled confetti, 0.1 inch (0.25 cm) to 0.5 inch (1.3 cm) wide, 0.25 inch (0.6 cm) to 1 inch (2.5 cm) and a thickness equivalent to the thickness of the parent material (approximately 0.075 inch (0.2 cm)). The confetti-like material was fed into a Mipbzop rotary knife cutter, Model 5030. The Model 5030 is equipped with four rotary blades, four fixed blades, and a discharge screen having 1/8 inch (0.32 cm) openings. The gap between the rotating and fixed blades was set at approximately 0.020 inch (0.05 cm). A rotating knife cutter crushed the confetti-like fragments with the blade tips, breaking the fragments and releasing the fibrous material at a rate of approximately one pound per hour (454 grams per hour). The fibrous material had a VET surface area of 1.1316240.0103 mg/g, a porosity of 88.3285 95 and a bulk density (at 0.53 psi abs. (3.7 kPa)) of 0.1497 g/ml . The average fiber length was 1.063 mm and the average fiber width was 0.0245 mm, giving an average 1/0 of 43:1. A picture obtained with the help of a scanning electron microscope at a magnification of 25X of the fibrous material is shown in Fig. 29.

Приклад З - Одержання двічі роздробленого волокнистого матеріалу з відбіленого крафт- картонуExample C - Production of twice-shredded fibrous material from bleached kraft cardboard

Стапель, масою 1500 фунтів (680 кг), з чистого відбіленого крафт-картону, що має об'ємну густину 30 фунт/фут? (0,48 г/сму), одержували від Іпієгпайопа! Рарег. Матеріал складали до плоского стану і потім подавали в пристрій для подрібнення З Пр Ріїпсй Вацопй зі швидкістю приблизно від 15 до 20 фунтів на годину (6,8-9,1 кг/год.). Пристрій для подрібнення був 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 встановлювали на 0,10 дюйма (0,25 см). Матеріал, що виходить з пристрою для подрібнення, нагадував конфеті (див. вище). Схожий на конфеті матеріал подавали в різальний пристрій з обертовим ножем Мипзоп, модель 5230. Розвантажувальне сито мало отвори 1/16 дюйма (0,16 см). Зазор між і фіксованими обертовими лезами встановлювали приблизно на 0,020 дюйма (0,05 см). Різальний пристрій з обертовим ножем дробив схожі на конфеті фрагменти вістрями леза, розриваючи фрагменти і вивільняючи волокнистий матеріал зі швидкістю приблизно один фунт на годину (454 грами на годину). Матеріал, одержаний після першого дроблення, знов подавали в ту ж саму описану вище установку і знов дробили.A slipway weighing 1500 lb (680 kg) of pure bleached kraft paperboard having a bulk density of 30 lb/ft? (0.48 g/smu), received from Ipiegpayop! Rare The material was flattened and then fed into a Z Pr Riipsi Vatsopy shredder at a rate of approximately 15 to 20 pounds per hour (6.8-9.1 kg/hr). The shredder was equipped with two 12-inch (30-cm) rotating blades, two fixed blades, and a 0.30-inch (0.8-cm) discharge screen. The distance between the rotating and fixed blades was set at 0.10 inches (0.25 cm). The material coming out of the shredder resembled confetti (see above). The candy-like material was fed into a Mipsop model 5230 rotary knife cutter. The discharge screen had 1/16 inch (0.16 cm) openings. The gap between and fixed rotating blades was set at approximately 0.020 inch (0.05 cm). A rotating knife cutter crushed the confetti-like fragments with the blade tips, breaking the fragments and releasing the fibrous material at a rate of approximately one pound per hour (454 grams per hour). The material obtained after the first crushing was again fed into the same plant described above and crushed again.

Одержаний волокнистий матеріал мав площу поверхні ВЕТ 1,4408ж20,0156 м/г, пористість 90,8998 95 і об'ємну густину (при 0,53 фунт/кв. дюйм абс. (3,7 кПа)) 0,1298 г/мл. Середня довжина волокон становила 0,891 мм, і середня ширина волокон становила 0,026 мм, даючи середнє Г/О0 3471. Знімок, одержаний за допомогою скануючого електронного мікроскопа при збільшенні 25Х, волокнистого матеріалу поданий на фіг. 30.The resulting fibrous material had a VET surface area of 1.4408 x 20.0156 m/g, a porosity of 90.8998 95 and a bulk density (at 0.53 lb/sq. in. abs. (3.7 kPa)) of 0.1298 g/ Jr. The average fiber length was 0.891 mm and the average fiber width was 0.026 mm, giving an average G/O0 of 3471. A scanning electron microscope image at 25X magnification of the fibrous material is shown in FIG. 30.

Приклад 4 - Одержання тричі роздробленого волокнистого матеріалу з відбіленого крафт- картонуExample 4 - Production of three-fold shredded fibrous material from bleached kraft cardboard

Стапель, масою 1500 фунтів (680 кг), з чистого відбіленого крафт-картону, що має об'ємну густину 30 фунт/фут? (0,48 г/сму), одержували від Іпієгпайопа! Рарег. Матеріал складали до плоского стану і потім подавали в пристрій для подрібнення З Пр Ріїпсй Вацопй зі швидкістю приблизно від 15 до 20 фунтів на годину (6,8-9,1 кг/год.). Пристрій для подрібнення був 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 встановлювали на 0,10 дюйма (0,25 см). Матеріал, що виходить з пристрою для подрібнення, нагадував конфеті (див. вище). Схожий на конфеті матеріал подавали в різальний пристрій з обертовим ножем Мипзоп, модель 50230. Розвантажувальне сито мало отвори 1/8 дюйма (0,32 см). Зазор між і фіксованими обертовими лезами встановлювали приблизно на 0,020 дюйма (0,05 см). Різальний пристрій з обертовим ножем дробив схожі на конфеті бо фрагменти краями лез. Матеріал, одержаний після першого дроблення, знов подавали в ту ж саму описану вище установку, і сито замінювали ситом з отворами 1/16 дюйма (0,16 см).A slipway weighing 1500 lb (680 kg) of pure bleached kraft paperboard having a bulk density of 30 lb/ft? (0.48 g/smu), received from Ipiegpayop! Rare The material was flattened and then fed into a Z Pr Riipsi Vatsopy shredder at a rate of approximately 15 to 20 pounds per hour (6.8-9.1 kg/hr). The shredder was equipped with two 12-inch (30-cm) rotating blades, two fixed blades, and a 0.30-inch (0.8-cm) discharge screen. The distance between the rotating and fixed blades was set at 0.10 inches (0.25 cm). The material coming out of the shredder resembled confetti (see above). The candy-like material was fed into a Mipsop rotary knife cutter, model 50230. The discharge screen had 1/8 inch (0.32 cm) openings. The gap between and fixed rotating blades was set at approximately 0.020 inch (0.05 cm). A cutting device with a rotating knife crushed confetti-like bo fragments with the edges of the blades. The material obtained after the first crushing was again fed into the same plant described above, and the screen was replaced with a screen with holes of 1/16 inch (0.16 cm).

Матеріал дробили. Матеріал, одержаний після другого дроблення, знов подавали в ту ж саму описану вище установку, і сито замінювали ситом з отворами 1/32 дюйма (0,08 см). Цей матеріал дробили. Одержаний волокнистий матеріал мав площу поверхні ВЕТ 1,689720,0155 мг/г, пористість 87,7163 95 і об'ємну густину (при 0,53 фунт/кв. дюйм абс. (3,7 кПа)) 0,1448 г/мл.The material was crushed. The material obtained after the second crushing was again fed into the same plant described above, and the screen was replaced with a screen with openings of 1/32 inch (0.08 cm). This material was crushed. The resulting fibrous material had a VET surface area of 1.689720.0155 mg/g, a porosity of 87.7163 95 and a bulk density (at 0.53 psi abs. (3.7 kPa)) of 0.1448 g/ Jr.

Середня довжина волокон становила 0,824 мм, і середня ширина волокон становила 0,0262 мм, даючи середнє 1/0 32:1. Знімок, одержаний за допомогою скануючого електронного мікроскопа при збільшенні 25Х, волокнистого матеріалу поданий на фіг. 31.The average fiber length was 0.824 mm and the average fiber width was 0.0262 mm, giving an average 1/0 of 32:1. A picture obtained with the help of a scanning electron microscope at a magnification of 25X of the fibrous material is shown in Fig. 31.

Приклад 5 - Одержання ущільненого волокнистого матеріалу з відбіленого крафт-паперу без додавання зв'язуючої речовиниExample 5 - Preparation of densified fibrous material from bleached kraft paper without the addition of a binder

Волокнистий матеріал одержували згідно з прикладом 2. Приблизно 1 фунтом (454 г) води оббризкувати кожні 10 фунтів (4540 г) волокнистого матеріалу. Волокнистий матеріал ущільнювали з використанням преса для гранулювання Саїйогпіа РеїїІєї Міїї 1100, діючого при 7576. Одержували гранули, що мають об'ємну густину в діапазоні приблизно від 7 фунт/футЗ (0,11 г/сму) до приблизно 15 фунт/футз (0,24. г/см3).The fibrous material was prepared according to Example 2. Approximately 1 pound (454 g) of water was sprayed for every 10 pounds (4540 g) of fibrous material. The fibrous material was compacted using a Sioggia Reilly Milli 1100 pellet press operating at 7576. Pellets having bulk densities ranging from about 7 lb/ft3 (0.11 g/cm3) to about 15 lb/ft (0 , 24. g/cm3).

Приклад 6 - Одержання ущільненого волокнистого матеріалу з відбіленого крафт-картону зі зв'язуючою речовиноюExample 6 - Production of compacted fibrous material from bleached kraft cardboard with a binder

Волокнистий матеріал одержували згідно з прикладом 2.Fibrous material was obtained according to example 2.

Приготовляли вихідний розчин РОЇ МОХ "М УУЗА М10 (поліоксіетилен) у воді в концентрації 2 мас. 95.The initial solution of ROI MOH "M UUZA M10 (polyoxyethylene) was prepared in water at a concentration of 2 wt. 95.

Приблизно 1 фунтом (454 г) води оббризкували кожні 10 фунтів (4540 г) волокнистого матеріалу. Волокнистий матеріал ущільнювали з використанням преса для гранулюванняApproximately 1 pound (454 g) of water was sprayed for every 10 pounds (4540 g) of fibrous material. The fibrous material was compacted using a granulation press

Саїїтогпіа РеїІеї МІіЇЇ 1100, діючого при 75 "С. Одержували гранули, що мають об'ємну густину в діапазоні приблизно від 15 фунт/фут (0,24 г/см3) до приблизно 40 фунт/футз (0,64 г/см3).1,100, operating at 75°C. Pellets having a bulk density in the range of about 15 lb/ft (0.24 g/cm3) to about 40 lb/ft (0.64 g/cm3) were obtained. .

Приклад 7 - Зменшення молекулярної маси целюлози у волокнистому крафт-папері гамма- випромінюванням при мінімальному окисленніExample 7 - Reduction of the molecular mass of cellulose in fibrous kraft paper by gamma radiation with minimal oxidation

Волокнистий матеріал одержували згідно з прикладом 4. Волокнистий крафт-папір ущільнювали згідно з прикладом 5.Fibrous material was obtained according to example 4. Fibrous kraft paper was compacted according to example 5.

Ущільнені гранули поміщали в скляну ампулу, що має максимальну місткість 250 мл. СклянуCompacted granules were placed in a glass ampoule with a maximum capacity of 250 ml. glass

Зо ампулу вакуумували під високим вакуумом (107 тор) протягом 30 хвилин і потім зворотно заповнювали газоподібним аргоном. Ампулу запаювали в атмосфері аргону. Гранули в ампулі опромінювали гамма-випромінюванням протягом приблизно З годин при рівні дози приблизно 1The ampoule was evacuated under high vacuum (107 torr) for 30 minutes and then backfilled with argon gas. The ampoule was sealed in an argon atmosphere. The granules in the ampoule were irradiated with gamma radiation for about 3 hours at a dose level of about 1

Мрад на годину, з одержанням опроміненого матеріалу, в якому целюлоза мала більш низьку молекулярну масу, ніж в вихідному матеріалі волокнистого крафт-паперу.Mrad per hour, with the production of irradiated material in which the cellulose had a lower molecular weight than in the source material of fibrous kraft paper.

Приклад 8 - Зменшення молекулярної маси целюлози у волокнистому крафт-папері гамма- випромінюванням при максимальному окисленніExample 8 - Reduction of the molecular mass of cellulose in fibrous kraft paper by gamma radiation at maximum oxidation

Волокнистий матеріал одержували згідно з прикладом 4. Волокнистий крафт-папір ущільнювали згідно з прикладом 5.Fibrous material was obtained according to example 4. Fibrous kraft paper was compacted according to example 5.

Ущільнені гранули поміщали в скляну ампулу, що має максимальну місткість 250 мл. Скляну ампулу запаювали в атмосфері повітря. Гранули в ампулі опромінювали гамма- випромінюванням протягом приблизно З годин при рівні дози приблизно 1 Мрад на годину, з одержанням опроміненого матеріалу, в якому целюлоза мала більш низьку молекулярну масу, ніж в вихідному матеріалі волокнистого крафт-паперу.Compacted granules were placed in a glass ampoule with a maximum capacity of 250 ml. The glass ampoule was sealed in an air atmosphere. The pellets in the ampoule were irradiated with gamma radiation for about 3 hours at a dose level of about 1 Mrad per hour, producing an irradiated material in which the cellulose had a lower molecular weight than the source material of fibrous kraft paper.

Приклад 9 - Способи визначення молекулярної маси целюлозних і лігноцелюлозних матеріалів за допомогою гель-проникної хроматографіїExample 9 - Methods of determining the molecular weight of cellulosic and lignocellulosic materials using gel permeation chromatography

Целюлозні і лігноцелюлозні матеріали для аналізу обробляли згідно з прикладом 4.Cellulosic and lignocellulosic materials for analysis were processed according to example 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 "Є" стосується ультразвукової обробки. Наприклад, ІЮ зразка "Р132-10" стосується крафт-паперу, який піддавали дробленню до розміру частинок калібру 132 і опромінювали дозою 10 Мрад.Sample materials presented in the following tables include kraft paper (P), wheat straw (M/5), alfalfa (A), and millet (503). The number "132" in the sample ID refers to the particle size of the material after passing through a 1/32 inch (0.08 cm) sieve. The number after the hyphen refers to the dosage of radiation (Mrad) and "E" refers to ultrasonic treatment. For example, the IU sample "P132-10" refers to kraft paper, which was subjected to crushing to the size of particles of caliber 132 and irradiated with a dose of 10 Mrad.

Таблиця 1Table 1

Пікова середня молекулярна маса опроміненого крафт-паперуPeak average molecular weight of irradiated kraft paper

Дозування! СередняDosage! average

Джерело зразка! Ш зразка (Мрад) Ультразвук! ММестандартне відхиленняSample source! W sample (Mrad) Ultrasound! MM standard deviation

Крафт-папр | РІЗ2 77770717 ні | з2853510006 79 111111 РІЗАЛО 17717107 171111 6139ва2468иШО 111111 1РІЗАЛОЮЇ 1100/1777 ва4ж80 111111 1РІЗАЯВІ 1181/1771 11111111 6668ж771 11111111 РІЗ2АОВ | /70777171717171771717171711 так | зовано "«Низькі дози опромінення, мабуть, підвищують молекулярну масу деяких матеріалів.Kraft paper RIZ2 77770717 no | з2853510006 79 111111 CUT 17717107 171111 6139ва2468иШО 111111 1 CUTTING 1100/1777 ва4ж80 111111 1 CUTTING 1181/1771 11111111 6668ж1711 1 121711 1 | /70777171717171771717171711 yes | called ""Low doses of radiation appear to increase the molecular weight of some materials.

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.Dosage level - 1 Mrad/h. 2Treatment for 30 minutes with 20 kHz ultrasound using a 1000 W horn in recirculation conditions where the material is dispersed in water.

Таблиця 2Table 2

Пікова середня молекулярна маса опромінених матеріалівPeak average molecular weight of irradiated materials

Середняaverage

ІО зразка Дозування! Ультразвук? мм тне (Мрад) відхилення 1 МИВІЗа 17711710 17111111ні | лота 751910Ш ниІНнН ШЕ Пр ИНА ОО ВЕ СХ ЕЕ ХУ н?"нІЕШНШНЕНИшл ние нин еле До о МуВІЗаЯОМ17111711111о 71117171 26040532407ШГ о МуВІЗатО1 1777177177117100 77771717 236205453..Г-:ЗГЖе 1 АТ32 7 1711711171717771117011111717717171717171717и111111111711116о0488632151701.ЙШЧУЬ ниІНн"Н""Є ЕРИ шили ШЕ БУТ ЕХ НИ ншшІНІЕШЕСНИНШНИлИ шли пи ЕСЕ СТ 1 АТ32ОЯ1111111111о 71111111 50853241665 Д.-:МЖК нІН;ЬНЬнШоШС6НС Ішли нин ПЕ С ХЕ у ДО о АТ32О1Я | 7117 Ї771лоб 17111111 з8ваоїжег3 11211117 111и111111111111гавтн 86132 | 1 ЇЇ ЮюЮЙ0 1 юЮюЮю и 1 1557360ж583693 ЙЩщ РА( 12111111 о5еаняє0 18111711 32685249. о 8візаяої | 7117 Ї7777171-77771717717171717171717и71111111111711111 о вов8вжеі31 о ват3а00ї | 1777100 17777171 22345ж3797 11211117 11111111 (| 5аї32-100-05 | 1 | 10 | юЮр/ли111ИИлсо69651465 4 "Піки об'єднуються після обробки. "«Низькі дози опромінення, мабуть, підвищують молекулярну масу деяких матеріалів.IO sample Dosage! Ultrasound? mm tne (Mrad) deviation 1 MYVISA 17711710 17111111no | лота 751910Ш ниІНнН ШЕ Пр ИНА ОО ВЕ СХ ЕЕ ХУ н?"нІЕШНШНЕНИшл ние нин еле До о МуВІЗаЯОМ17111711111о 71117171 26040532407ШГ о МуВІЗатО1 1777177177117100 77771717 236205453..Г-:ЗГЖе 1 АТ32 7 1711711171717771117011111717717171717171717и111111111711116о0488632151701.ЙШЧУЬ ниІНн"Н""Є ЕРИ шили ШЕ БУТ ЭХ НЩІНІІІІІІІІНІНІНИЛІ Шли пи ЕСЕ ST 1 АТ32ОЯ1111111111о 71111111 50853241665 D.-:МЖК ниН;ННІнШоШС6НС They went nin PE S ХЕ u До АТ32О1Я | 7117 Y771lob 17111111 z8vaoizheg3 11211117 111y111111111111gavtn 86132 | 1 ЇЇ ЮюЮЙ0 1 юЮюЮю и 1 1557360ж583693 ЙЩщ РА( 12111111 о5еаняє0 18111711 32685249. о 8візаяої | 7117 Ї7777171-77771717717171717171717и71111111111711111 о вов8вжеі31 о ват3а00ї | 1777100 17777171 22345ж3797 11211117 11111111 (| 5аї32-100-05 | 1 | 10 | юЮр/ли111ИИлсо69651465 4 " The peaks are merged after treatment. ""Low doses of radiation appear to increase the molecular weight of some materials.

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.Dosage level - 1 Mrad/h. 2Treatment for 30 minutes with 20 kHz ultrasound using a 1000 W horn in recirculation conditions where the material is dispersed in water.

Гель-проникну хроматографію (СРО) 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 (ВІ). розсіювання світла при випаровуванні (ЕБ/5) або ультрафіолетового випромінювання (ШМ) і порівнюють з калібрувальною кривою. Потім одержані дані використовують для обчислення розподілу молекулярної маси для зразка.Gel permeation chromatography (GPC) is used to determine the molecular weight distribution of polymers. In CPS analysis, a polymer sample solution is passed through a column filled with a porous gel that traps small molecules. The sample is separated based on molecular size, with larger molecules eluting faster than smaller molecules. The retention time of each component is most often determined using the refractive index (RI). light scattering during evaporation (EB/5) or ultraviolet radiation (UV) and compared with the calibration curve. The resulting data are then used to calculate the molecular weight distribution for the sample.

Розподіл молекулярної маси використовують для характеризації синтетичних полімерів замість індивідуальної молекулярної маси. Для характеризації такого 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 в даній галузі, наприклад, в прикладі 9 М/О 2008/073186.Molecular weight distribution is used to characterize synthetic polymers instead of individual molecular weight. To characterize such a distribution, statistical averages are used. The most common of these average values are "number average molecular weight" (My) and "weight average molecular weight" (Mu). Methods of calculating these values are described in this field, for example, in example 9 of M/O 2008/073186.

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.The polydispersity index or RI is defined as the Mu/My ratio. The higher the RI, the wider or more dispersed the distribution. The lowest value that RI can have is 1. It corresponds to a monodisperse sample, that is, a polymer in which all molecules in the distribution have the same molecular weight. The peak value of the molecular weight (Mp) is another descriptive feature defined as the mode of the molecular weight distribution. It means the molecular weight that is most common in the distribution. This value also gives an idea of the molecular weight distribution.

Більшість вимірювань СРС проводили відносно різних стандартів полімерів. Точність результатів залежить від того, наскільки близько характеристики аналізованого полімеруMost of the SPC measurements were performed against various polymer standards. The accuracy of the results depends on how close the characteristics of the analyzed polymer are

Збігаються з характеристиками використовуваного стандарту. Очікувана помилка відтворюваності між різними серіями визначень, каліброваними по окремості, становила приблизно 5-10 95 і є характерною для обмеженої точності визначень СРС. Таким чином, результати вРС є найбільш придатними, коли проводять порівняння між розподілами молекулярної маси різних зразків в ході однієї серії визначень.Match the characteristics of the used standard. The expected reproducibility error between different series of individually calibrated determinations was approximately 5-10 95 and is typical of the limited precision of CPS determinations. Thus, vRS results are most suitable when comparing the molecular weight distributions of different samples during the same series of determinations.

Для лігноцелюлозних зразків перед аналізом СРС була потрібна підготовка. Спочатку приготовляли насичений розчин (8,4 мас. 95) хлориду літію (ІСІ) в диметилацетаміді (ОМАС).For lignocellulosic samples, preparation was required before SPC analysis. First, a saturated solution (8.4 wt. 95) of lithium chloride (LI) in dimethylacetamide (DMAC) was prepared.

Приблизно 100 мг кожного зразка додавали приблизно до 10 г свіжоприготованого насиченого розчину ГІСІИОМАс, і кожну суміш нагрівали приблизно до 150-170 С при перемішуванні протягом 1 години. Одержані розчини мали колір, головним чином, від ясно-жовтого до темно- жовтого. Температуру розчинів знижували приблизно до 100 "С і розчини нагрівали протягом додаткових 2 годин. Потім температуру розчинів знижували приблизно до 50 С і розчин кожного зразка нагрівали протягом приблизно від 48 до 60 годин. Потрібно зазначити, щоApproximately 100 mg of each sample was added to approximately 10 g of freshly prepared saturated solution of HYSIIOMAS, and each mixture was heated to approximately 150-170 C with stirring for 1 hour. The obtained solutions had a color mainly from light yellow to dark yellow. The temperature of the solutions was reduced to approximately 100°C and the solutions were heated for an additional 2 hours. The temperature of the solutions was then reduced to approximately 50°C and the solution of each sample was heated for approximately 48 to 60 hours. It should be noted that

Зо зразки, опромінені при 100 Мрад, легше солюбілізувалися в порівнянні з їх необробленими аналогами. Крім того, роздроблені зразки (позначені числом 132) мали трохи більш низьку середню молекулярну масу в порівнянні з ненарізаними зразками.The samples irradiated at 100 Mrad were more easily solubilized compared to their untreated counterparts. In addition, the chopped samples (labeled 132) had a slightly lower average molecular weight compared to the uncut samples.

Одержані розчини зразків розбавляли 1:11 з використанням ОМАс як розчинника і фільтрували через 0,45-мкм фільтр РТЕЕ. Потім відфільтровані розчини зразків аналізували за допомогою СРС. Пікова середня молекулярна маса (Мр) зразків, при визначенні гель- проникною хроматографією (СРС), узагальнено представлена в таблицях 1 і 2. Кожний зразок приготовляли в двох повторах, і кожний препарат зразка аналізували 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 використовували полістирольні стандарти РОТА і РО1В ЕавзісСаї.The resulting sample solutions were diluted 1:11 using OMas as a solvent and filtered through a 0.45-μm RTEE filter. Then the filtered solutions of the samples were analyzed using CPS. The peak average molecular weight (Mw) of the samples, as determined by gel permeation chromatography (GPC), is summarized in Tables 1 and 2. Each sample was prepared in duplicate, and each sample preparation was analyzed in two parallels (two injections), total with four injections per sample. To obtain a calibration curve for the molecular weight scale from approximately 580 to 750,000 Daltons, polystyrene standards ROTA and PO1B of EvzisSai were used.

Таблиця ЗTable C

Умови аналізу ФРСTerms of analysis of the Fed

Приклад 10 - Визначення кристалічності опроміненого матеріалу за допомогою рентгенодифракціїExample 10 - Determination of crystallinity of irradiated material using X-ray diffraction

Рентгенодифракція (ХАО) являє собою спосіб, за допомогою якого кристалічний зразок опромінюють моноенергетичними рентгенівськими променями. Реєструють взаємодію структури решіток зразка з цими рентгенівськими променями, і вона дає інформацію про кристалічну структуру, що піддається опроміненню. Одержаний характерний "відбиток" дозволяє ідентифікацію кристалічних сполук, присутніх в зразку. З використанням аналізу відповідності по всьому патерну (Ше Вієїмеїї Неїіпетепі), можна проводити кількісні аналізи зразків, що містять більше однієї кристалічної сполуки.X-ray diffraction (XRD) is a method by which a crystalline sample is irradiated with monoenergetic X-rays. The interaction of the lattice structure of the sample with these X-rays is recorded, and it gives information about the crystalline structure exposed to the radiation. The obtained characteristic "print" allows the identification of crystalline compounds present in the sample. Using pattern matching analysis (She Vieimeii Neiipetepi), it is possible to perform quantitative analyzes of samples containing more than one crystalline compound.

Таблиця 4Table 4

Дані ХНО, що включають розмір домену і 95 кристалічностіHNO data including domain size and 95% crystallinity

Кожний зразок поміщали на тримач з нульовим фоном і поміщали в дифрактометр РийірEach sample was placed on a zero background holder and placed in a Riyir diffractometer

РМ/1800, що використовує радіаційне випромінювання Си. Потім проводили сканування в діапазоні від 57 до 507 з розміром кроку 0,05" і часом підрахунку 2 години в кожному випадку.RM/1800, which uses the radiation of Si. Scans were then performed in the range from 57 to 507 with a step size of 0.05" and a counting time of 2 hours in each case.

Після одержання дифрактограм, ідентифікували фази за допомогою Ромжаег Рійгасіюп Ріє, опублікованого Іпієгпайопа! Сепіге тог Оінткасійоп Вага. У всіх зразках ідентифікована кристалічна фаза являла собою целюлозу - Іа, яка має триклинну структуру.After obtaining the diffractograms, the phases were identified using Romjaeg Riygasiup Rije published by Ipiegpaiopa! Sepige tog Ointkasiyop Weight. In all samples, the identified crystalline phase was cellulose - Ia, which has a triclinic structure.

Відмітними ознаками для 20 зразків є ширина піка, яка пов'язана з розміром кристалічного домену. Експериментальну ширину піка використовували для обчислення розміру домену і процентної кристалічності, які представлені в таблиці 4.Distinctive features for 20 samples are the peak width, which is related to the size of the crystal domain. The experimental peak width was used to calculate the domain size and percent crystallinity, which are presented in Table 4.

Процент кристалічності (Хе о) визначають як відношення площі для кристалічної фази до загальної площі під піками рентгенодифракціїThe percentage of crystallinity (He o) is defined as the ratio of the area for the crystalline phase to the total area under the X-ray diffraction peaks

Хооо- тих 10086,Hoooo- quiet 10086,

Іа що Ас) деIa that As) where

Ас - площа для кристалічної фази,Ac is the area for the crystalline phase,

Аа - площа для аморфної фази,Aa is the area for the amorphous phase,

Хе х процент кристалічності.Heh x percentage of crystallinity.

Для визначення процентної кристалічності кожного зразка, було 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 горбами під графіком і має центр при 22" і 387).To determine the percent crystallinity of each sample, it was necessary to first determine the amount of amorphous phase. This is done by estimating the area of each diffractogram that can be attributed to the crystalline phase (which is shown by the sharper peaks) and the non-crystalline phase (which is shown by the broad humps below the graph and centered at 22" and 387).

Для мінімізації помилки в цих обчисленнях внаслідок широких кристалічних піків, а також високої інтенсивності фону використовували систематичний процес. По-перше, застосовувалиA systematic process was used to minimize error in these calculations due to broad crystal peaks as well as high background intensity. First, they applied

Зо лінійний фон і потім відміняли його. По-друге, кожний з двох гауссових піків з центром при 22" і 38? з шириною 10-12" приводили у відповідність з горбами під кристалічними піками. По-третє, визначали площу під двома широкими гауссовими піками і іншої частини графіка. Нарешті, обчислювали 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.From the linear background and then canceled it. Second, each of the two Gaussian peaks centered at 22" and 38? with a width of 10-12" was aligned with humps below the crystalline peaks. Thirdly, the area under the two broad Gaussian peaks and the other part of the graph was determined. Finally, percent crystallinity was calculated by dividing the area under the crystalline peak by the total intensity (after background subtraction). The domain size and 95 crystallinity of the samples when determined by X-ray diffraction (XRD) are presented in Table 4.

Приклад 11 - Аналіз опромінених матеріалів шляхом порометріїExample 11 - Analysis of irradiated materials by porometry

Ртутний аналіз розміру пор і об'єму пор (таблиця 5) оснований на пропусканні ртуті (незмочувальною 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 величина сили або тиску, в той час як для заповнення дуже маленьких пор потрібний значно більш високий тиск.Mercury analysis of pore size and pore volume (Table 5) is based on passing mercury (a non-wetting liquid) into a porous structure under strictly controlled pressure. Since mercury does not wet most substances and does not penetrate the pores spontaneously due to capillary action, it must be driven into the cavities of the sample using external pressure. The pressure required to fill the cavities is inversely proportional to the pore size. Only a small amount of force or pressure is required to fill large cavities, while much higher pressure is required to fill very small pores.

Таблиця 5Table 5

Розподіл розміру і об'єму пор за допомогою ртутної поросиметріїDistribution of the size and volume of pores using mercury porosimetry

Загальни СерединіСередин-| Середні густинаGeneral Middle Middle-| Average density

Й Загальн "ний "ний | Й при 0,50 УявнаAnd General "ny "ny | And at 0.50 Imaginary

І зразка проника- |а площа) діаметр ) діаметр | діаметр фунт./кв. (скелетна Пористість ючий пор пор пор пор й бо. ) густина (У) об'єм | (мг/3) | (об'єм) | (площа) | (4В/А) | рим, а (г/мл) (мл/г) (мкм) (мкм) (мкм) (8,45 кПа) (г/мл)And the penetration of the sample - |a area) diameter ) diameter | diameter lb./sq. (skeletal Porosity pore pore pore pore pore and bo. ) density (U) volume | (mg/3) | (volume) | (area) | (4B/A) | rim, a (g/ml) (ml/g) (μm) (μm) (μm) (8.45 kPa) (g/ml)

АшоРоге 9520 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 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 25 фунт/кв. дюйм абс. (172 кПа) до 60000 фунт/кв. дюйм абс. (414 МПа). Зразок поміщали в чашоподібний пристрій, званий 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 використовуваного 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.AshoRoge 9520 can reach a maximum pressure of 414 MPa or 60,000 psi. inch abs It has four low pressure stations for sample preparation and macropore data collection at 0.2 psi. inch abs (1.4 kPa) to 50 lb/sq. inch abs (345 kPa). It has two high-pressure chambers that collect data at 25 psi. inch abs (172 kPa) to 60,000 lb/sq. inch abs (414 MPa). The sample was placed in a cup-shaped device called a penetrometer, which is connected to a glass capillary rod with a metal coating. As mercury penetrates the cavities in and around the sample, it moves down the capillary rod. The loss of mercury from the capillary rod leads to a change in capacitance. The change in electrical capacity during the experiment is converted into the volume of mercury, based on the known volume of the rod of the used penetrometer. A variety of penetrometers are available with different bowl (sample) and capillary sizes to accommodate most sample sizes and configurations. Table 6 below identifies the key parameters calculated for each sample.

Таблиця 6Table 6

Визначення параметрів ення о Ен нКлDetermination of the parameters of En nCl

Загальний проникаючий об'єм може включати інтерстиціальне заповнення між невеликими частинками, пористість зразка і об'єм стиснення зразка агальна площа пор - передбачаючи циліндричну форму порThe total permeated volume may include interstitial filling between small particles, sample porosity and sample compression volume, total pore area - assuming a cylindrical pore shape

Таблиця 6Table 6

Визначення параметрівDefinition of parameters

Маса зразка, ділена на повний об'єм. Повний об'ємThe mass of the sample divided by the total volume. Full volume

Об'ємна густина визначається при тиску заповнення, як правило, 0,5 фунт./кв. дюйм абс. (3,45 кПа)Bulk density is determined at a fill pressure of typically 0.5 lb/sq. inch abs (3.45 kPa)

Маса зразка, ділена на об'єм зразка, виміряний при найбільшThe mass of the sample divided by the volume of the sample measured at the most

Уявна густина високому тиску, як правило, 60000 фунт./кюв. дюйм абс. (414Apparent density at high pressure, as a rule, 60,000 lb./cu. inch abs (414

МПаMPa

Приклад 12 - Аналіз розміру частинок опромінених матеріалівExample 12 - Analysis of the particle size of irradiated materials

Спосіб визначення розміру частинок за допомогою розсіювання світла оснований на теоріїThe method of determining particle size using light scattering is based on theory

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.Mee (which also covers Fraunhofer's theory). Mie's theory predicts the intensity-angle relationship as a function of the size of the spherical scattering particles, provided that the other system variables are known and held constant. These variables are the wavelength of the incident light and the relative refractive index of the sample material. The application of Mie's theory provides detailed information on particle size. Table 7 summarizes the size of the particles when used as parameters of median diameter, mean diameter and modal diameter.

Таблиця 7Table 7

Розмір частинок при розсіянні лазерного випромінювання (дисперсія сухого зразка) и (ЛЕК реле ендThe size of particles during the scattering of laser radiation (dispersion of a dry sample) and (LEK relay end

ІО зразка діаметр Середній діаметр (мкм) (мкм) (мкм)IO sample diameter Average diameter (μm) (μm) (μm)

Розмір частинок визначали за допомогою розсіювання лазерного випромінювання (дисперсія сухого зразка), використовуючи Маїмет Мазвіегві2ег 2000, з використанням наступних умов: швидкість подачі: 35 9, тиск диспергатора: 4 бар, оптична модель: (2,610, 1,000), 1,000.Particle size was determined by laser scattering (dry sample dispersion) using Maimet Mazwiegwieg 2000, using the following conditions: feed rate: 35 9, disperser pressure: 4 bar, optical model: (2.610, 1.000), 1.000.

Відповідну кількість зразка подавали на вібраційний лоток. Швидкість подачі і тиск повітря коректували для забезпечення того, щоб частинки були належним чином дисперговані.The appropriate amount of the sample was fed to the vibrating tray. The feed rate and air pressure were adjusted to ensure that the particles were properly dispersed.

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.The key component is choosing an air pressure that breaks up the agglomerates but does not compromise the integrity of the sample. The amount of sample required varies with particle size. As a general rule, samples with fine particles require less material than samples with large particles.

Приклад 13 - Аналіз площі поверхні опромінених матеріалівExample 13 - Analysis of the surface area of irradiated materials

Площу поверхні кожного зразка аналізували з використанням системи Місготегйсв АБАР 2420 Ассе|єгаїєд Агеа ап Рогозітеїйу БЗувзієт. Зразки приготовляли шляхом первинного дегазування протягом 16 годин при 40 "С. Далі, обчислювали вільний простір (як теплий, такі холодний) з гелієм і потім пробірку із зразком знову вакуумували для видалення гелію.The surface area of each sample was analyzed using the Misgotegysv ABAR 2420 Asse|egaied Agea ap Rogoziteiyu Bzuvziet system. The samples were prepared by primary degassing for 16 hours at 40 "C. Next, the free space (both warm and cold) with helium was calculated and then the tube with the sample was vacuumed again to remove helium.

Збирання даних починається після другого вакуумування і воно полягає у встановленні заданого тиску, який контролює, скільки газу дозовано в зразок. При кожному заданому тиску визначали і записували кількість адсорбованого газу і істинний тиск. Тиск всередині пробірки із зразком вимірювали за допомогою датчика тиску. Додаткові дози газу продовжували надходити до досягнення заданого тиску і забезпечення зрівноваження. Кількість адсорбованого газу визначали підсумовуванням множини доз для зразка. Тиск і кількість визначають ізотерму адсорбції газу і їх використовують для обчислення ряду параметрів, включаючи площу поверхніData collection begins after the second vacuum and consists of setting a set pressure that controls how much gas is dosed into the sample. At each given pressure, the amount of adsorbed gas and the true pressure were determined and recorded. The pressure inside the sample tube was measured using a pressure sensor. Additional doses of gas continued to arrive until the set pressure was reached and equalization was ensured. The amount of adsorbed gas was determined by summing the set of doses for the sample. Pressure and quantity determine the gas adsorption isotherm and are used to calculate a number of parameters, including surface area

ВЕТ (таблиця 8).VET (table 8).

Таблиця 8Table 8

Узагальнене представлення площі поверхні по адсорбції газуGeneralized representation of surface area by gas adsorption

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.The BET model for isotherms is a widely used theory for calculating the specific surface area. The analysis involves determining the monolayer capacity of the sample surface by calculating the amount needed to cover the entire surface with one close-packed layer of krypton. To determine the total surface area, the capacity of the monolayer is multiplied by the cross-sectional area of the sample gas molecule. The specific surface area is the surface area of a sample aliquot divided by the mass of the sample.

Приклад 14 - Визначення довжини волокон в опромінених матеріалах Тестування розподілу довжин волокон проводили в трьох паралелях на представлених зразках з використанням системи Теспрар Мотгрі І ВО1. Середня довжина і ширина представлені в таблиці 9.Example 14 - Determination of the length of fibers in irradiated materials Testing of the distribution of fiber lengths was carried out in three parallels on the presented samples using the Tesprar Motgri I VO1 system. The average length and width are presented in Table 9.

Таблиця 9Table 9

Узагальнене представлення даних по довжині і ширині лігноцелюлозних волоконGeneralized presentation of data on the length and width of lignocellulosic fibers

СтатистичноStatistically

Арифметичне Середня довжина, скоректована ШиринаArithmetic Average Length, Adjusted Width

ІО зразка середнє значення |зважена по довжині| середня довжина, (мікрометри) нен ЕЕ, тео МнIO sample average value |weighted by length| average length, (micrometers) nen EE, teo Mn

ММMM

Приклад 15 - Ультразвукова обробка опроміненого і неопроміненого просаExample 15 - Ultrasonic treatment of irradiated and non-irradiated millet

Просо дробили згідно з прикладом 4. Просо обробляли тільки ультразвуком або опроміненням гамма-променями в дозі 10 або 100 Мрад, з подальшою обробкою ультразвуком.Millet was crushed according to example 4. Millet was treated only with ultrasound or irradiation with gamma rays at a dose of 10 or 100 Mrad, followed by ultrasound treatment.

Одержані матеріали відповідають С132-ВА (неопроміненому), 132-10-82 (10 Мрад і обробка ультразвуком) і й132-100-ВА (100 Мрад і обробка ультразвуком), як показано в таблиці 1.The obtained materials correspond to C132-BA (unirradiated), 132-10-82 (10 Mrad and sonication) and y132-100-BA (100 Mrad and sonication), as shown in Table 1.

Обробку ультразвуком проводили для кожного зразка протягом 30 хвилин з використанням ультразвуку частотою 20 кГц з рупора 1000 Вт в умовах рециркуляції. Кожний зразок диспергували у воді в концентрації приблизно 0,10 г/мл.Ultrasound treatment was carried out for each sample for 30 minutes using ultrasound with a frequency of 20 kHz from a 1000 W horn in recirculation conditions. Each sample was dispersed in water at a concentration of approximately 0.10 g/ml.

На фіг. 32 і 33 представлений пристрій, використовуваний для обробки ультразвуком.In fig. 32 and 33 shows the device used for ultrasonic treatment.

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 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.The device 500 includes a transducer 502 connected to a booster 504 connected to a horn 506 made of titanium or a titanium alloy. The horn, which has insulation 510 made of MITOMF) around its perimeter on the processing side, forms a liquid-tight seal with the processing cell 508. The processing side of the horn is immersed in a liquid, such as water, in which the sample to be processed is dispersed. ultrasound treatment.

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.Cell pressure is monitored using pressure sensor 512. In the operational state, each sample is pushed by pump 517 from container 516 through the processing cell and sonicated. After sonication, the sample is collected in container 520. The process may be reversible in that the contents of container 520 may be sent through the processing cell and collected in container 516. This process may be repeated several times until the desired level of sample processing is achieved. .

Приклад 16 - Знімки, одержані за допомогою скануючого електронного мікроскопа, неопроміненого проса в порівнянні з опроміненим і опроміненим і обробленим ультразвуком просомExample 16 - Scanning electron microscope images of non-irradiated millet compared to irradiated and irradiated and sonicated millet

Зразки проса для знімків, одержуваних за допомогою скануючого електронного мікроскопа, наносили на вуглецеву стрічку і покривали розпиленням золота (70 секунд). Зображення одержували за допомогою скануючого електронного мікроскопа з польовою емісією УЕОЇ. 6500.Millet samples for scanning electron microscope images were placed on carbon tape and sputter-coated with gold (70 seconds). Images were obtained using a scanning electron microscope with field emission of UEOI. 6500.

На фіг. 34 представлений знімок, одержаний за допомогою скануючого електронного мікроскопа при збільшенні 1000Х, волокнистого матеріалу, одержаного дробленням проса на різальному пристрої з обертовим ножем і потім пропусканням роздробленого матеріалу черезIn fig. 34 presents a picture obtained with the help of a scanning electron microscope at a magnification of 1000X of fibrous material obtained by crushing millet on a cutting device with a rotating knife and then passing the crushed material through

Зо сито з отворами 1/32 дюйма (0,08 см).Using a sieve with 1/32 inch (0.08 cm) openings.

На фіг. 35 і 36 представлені знімки, одержані за допомогою скануючого електронного мікроскопа при збільшенні 1000Х, волокнистого матеріалу з фіг. 34 після опромінення гамма- променями дозою 10 Мрад і 100 Мрад, відповідно.In fig. 35 and 36 show images obtained using a scanning electron microscope at a magnification of 1000X of the fibrous material from fig. 34 after irradiation with gamma rays at a dose of 10 Mrad and 100 Mrad, respectively.

На фіг. 37 представлені знімки, одержані за допомогою скануючого електронного мікроскопа при збільшенні 1000Х, волокнистого матеріалу з фіг. 34 після опромінення 10 Мрад і обробки ультразвуком.In fig. 37 presents images obtained using a scanning electron microscope at a magnification of 1000X of the fibrous material from fig. 34 after 10 Mrad irradiation and ultrasound treatment.

На фіг. 38 представлені знімки, одержані за допомогою скануючого електронного мікроскопа при збільшенні 1000Х, волокнистого матеріалу з фіг. 34 після опромінення 100 Мрад і обробки ультразвуком.In fig. 38 presents images obtained using a scanning electron microscope at a magnification of 1000X of the fibrous material from fig. 34 after 100 Mrad irradiation and ultrasound treatment.

Приклад 17 - Інфрачервоний спектр опроміненого крафт-паперу в порівнянні з неопроміненим крафт-паперомExample 17 - Infrared spectrum of irradiated kraft paper compared to non-irradiated kraft paper

Аналіз ЕТ-ІК проводили на МісоїІейтрасі 400. Результати вказують на те, що всі зразки, представлені в таблиці 1, відповідають матеріалу на основі целюлози.ET-IR analysis was performed on a MisoiIetras 400. The results indicate that all the samples presented in Table 1 correspond to cellulose-based material.

На фіг. 39 представлений інфрачервоний спектр крафт-картону, роздробленого згідно з прикладом 4, і на фіг. 40 представлений інфрачервоний спектр крафт-гіаперу з фіг. 39 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.In fig. 39 shows the infrared spectrum of kraft cardboard shredded according to example 4, and in fig. 40 presents the infrared spectrum of the kraft hyaper from fig. 39 after exposure to gamma radiation at a dose of 100 Mrad. The irradiated sample exhibits an additional peak in region A (centered at approximately 1730 cm") that is not present in the unirradiated material.

Приклад 18 - Комбінування попередньої обробки пучком електронів і ультразвукомExample 18 - Combination of pretreatment with an electron beam and ultrasound

Просо використовували як сировину і дробили різальним пристроєм з обертовим ножемMillet was used as raw material and crushed with a cutting device with a rotating knife

Мипбзоп на волокнистий матеріал. Потім волокнистий матеріал рівномірно розподіляли на відкритому лотку, виготовленому з олова, з площею більше 500 дюйм: (12,7 м). Волокнистий матеріал розподіляли таким чином, 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.Mypbzop on fibrous material. The fibrous material was then uniformly distributed on an open tray made of tin with an area of more than 500 in: (12.7 m). The fibrous material was distributed so that it had a thickness of approximately 1-2 inches (2.5-5 cm) in an open tray. The fibrous material can be distributed in plastic bags at lower radiation doses (less than 10 Mrad) and left exposed on a metal tray at higher radiation doses.

Потім окремі зразки волокнистого матеріалу піддавали послідовним дозам опромінення пучком електронів для досягнення загальної дози 1, 2, 3, 5, 10, 50 і 100 Мрад. Деякі зразки підтримували в таких же умовах, що і інші зразки, але не опромінювали, щоб вони служили як контролі. Після охолоджування опромінений волокнистий матеріал відправляли на подальшу переробку через пристрій для обробки ультразвуком.Then individual samples of fibrous material were subjected to successive doses of electron beam irradiation to achieve a total dose of 1, 2, 3, 5, 10, 50 and 100 Mrad. Some samples were maintained under the same conditions as other samples but not irradiated to serve as controls. After cooling, the irradiated fibrous material was sent for further processing through an ultrasonic treatment device.

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 МІТОМФ, 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.The ultrasonic treatment device includes a transducer connected to a booster connecting a horn made of titanium or a titanium alloy. The horn, which has insulation made of MITOMF around its perimeter on its processing side, forms a liquid-tight seal with the processing cell. The processing side of the horn is immersed in a liquid, such as water, in which the sample to be sonicated is dispersed.

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.The pressure in the cell is monitored using a pressure sensor. In operation, each sample is pumped from the container through the processing cell and sonicated.

Для приготування опроміненого волокнистого матеріалу для обробки ультразвуком, опромінений волокнистий матеріал витягували з будь-якого контейнера (наприклад, пластмасових мішків) і диспергували у воді в концентрації приблизно 0,10 г/мл. Обробку ультразвуком проводили 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 витримували в таких же умовах, що і інші зразки, але не обробляли 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.To prepare the irradiated fibrous material for sonication, the irradiated fibrous material was drawn from any container (eg, plastic bags) and dispersed in water at a concentration of approximately 0.10 g/ml. Ultrasound treatment was performed on each sample for 30 minutes using ultrasound with a frequency of 20 kHz from a 1000 W horn in recirculation conditions. After sonication, the irradiated fibrous material is collected in a container. This process can be repeated many times until the desired level of processing is achieved, based on the monitoring of structural changes in the millet. Also, some irradiated samples were kept under the same conditions as the other samples but not sonicated to serve as controls. In addition, some samples that were not irradiated or not treated with ultrasound also act as controls. Thus, some controls are not treated, some are only irradiated, and some are only treated with ultrasound.

Приклад 19 - Тестування попередньо обробленої біомаси за допомогою мікроорганізмівExample 19 - Testing of pre-treated biomass using microorganisms

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 продукції 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.Specific lignocellulosic materials pretreated as described herein are analyzed for toxicity to common strains of yeast and bacteria used in the biofuel industry for the fermentation step of ethanol production. In addition, sugar content and compatibility with cellulase enzymes are investigated to determine the effectiveness of the processing process. Testing of pre-treated materials is carried out in two phases as follows.

Зо І. Токсичність і вміст цукрівZo I. Toxicity and sugar content

Токсичність попередньо оброблених трав і паперової сировини визначають в дріжджахThe toxicity of pre-treated herbs and paper raw materials is determined in yeast

Засспаготусе5 сегемізіає (винні дріжджі) і Рісніа віїрйй5 (АТСС 66278), а також в бактеріях 7утотопав5 тобі (АТСС 31821) і Сіозтіашт Шептосеїйшт (АТСС 51924). Для кожного з організмів проводять дослідження росту для визначення оптимального часу інкубації і забору зразків.Zasspagotuse5 segemisiae (wine yeast) and Risnia viiriy5 (ATSS 66278), as well as in bacteria 7utotopav5 tobi (ATSS 31821) and Sioztiasht Sheptoseiisht (ATSS 51924). For each of the organisms, growth studies are carried out to determine the optimal time of incubation and sampling.

Потім кожну сировину інкубують, в двох паралелях, з 5. сегемівіає, Р. віїріїі5, 7. торбіїв і С.Then, each raw material is incubated, in two parallels, with 5. segemiviae, R. viiriii5, 7. torbiiv and S.

ІШептосеїШт в стандартному мікробіологічному середовищі для кожного організму. Для двох штамів дріжджів, З. сегемівіає і Р. Біїрії5, використовують бульйон УМ. Для 7 тоеорбіїв використовують середовище ВМ і для С. ІШегтосеПшт використовують середовище СМА4. Для порівняння використовують позитивний контроль, з додаванням чистого цукру, але без сировини. У процесі інкубації протягом 12-годинного періоду, одержують всього п'ять зразків в моменти часу 0, 3, 6, 9 і 12 годин і аналізують їх відносно життєздатності (підрахунок в чашках для 7. торБбіїї5 і прямий підрахунок для 5. сегемівзіає) і концентрації етанолу.ISheptoseiSht in a standard microbiological environment for each organism. For two yeast strains, Z. segemiviae and R. Biirii5, UM broth is used. VM medium is used for 7 toeorbiums and CMA4 medium is used for S. IshegtosePsht. For comparison, a positive control is used, with the addition of pure sugar, but without raw materials. In the incubation process during the 12-hour period, a total of five samples are obtained at time points 0, 3, 6, 9, and 12 hours and analyzed for viability (counting in cups for 7. torBibii5 and direct counting for 5. segemiviae) and ethanol concentration.

Вміст цукру в сировині визначають з використанням високоефективної рідинної хроматографії (ВЕРХ), з використанням колонки ЗподехФ зидаг ЗРО810, або колонки ВіогайThe sugar content in raw materials is determined using high-performance liquid chromatography (HPLC), using a ZpodehF zidag ZPO810 column, or a Viogai column

Атіпех? НРХ-87Р. Кожну сировину (приблизно 5 г) змішують з водою для оборотного осмосу (ВО) протягом 1 години. Рідку частину суміші видаляють і аналізують відносно вмісту глюкози, галактози, ксилози, манози, арабінози і целобіози. Аналіз проводять згідно з протоколомAtipeh? NRH-87R. Each raw material (approximately 5 g) is mixed with reverse osmosis (RO) water for 1 hour. The liquid part of the mixture is removed and analyzed for the content of glucose, galactose, xylose, mannose, arabinose and cellobiose. The analysis is carried out according to the protocol

Оеїептіпаїйоп ої 5ігисіига! Сагбопуагаїез апа Гідпіп іп Віотав5 з Майопаї! Віоепегду Сепівг.Oeieptipaiyop oi 5igisiiga! Sagbopuagaieez apa Gidpip ip Wiotav5 of Mayopai! Vioepegdu Sepivg.

ІЇ. Сумісність целюлазиII. Cellulase compatibility

Сировину тестують, в двох повторах, за допомогою комерційно доступного ферментного комплексу АссеПегазеф 1000, який містить комплекс ферментів, який відновлює лігноцелюлозну біомасу до ферментованих цукрів, при рекомендованій температурі і концентрації у флаконіThe raw material is tested, in duplicate, using the commercially available enzyme complex AssePegazef 1000, which contains an enzyme complex that reduces lignocellulosic biomass to fermentable sugars, at the recommended temperature and concentration in the vial

ЕпПептеуеєг. Флакони інкубують при помірному струшуванні приблизно при 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 Оєап, Віоїесп .4., 1974, 144:403) в рідкій частині флаконів.EpPepteuieg. Vials are incubated with moderate shaking at approximately 200 rpm for 12 hours. During this period of time, samples are taken every three hours at time points 0, 3, 6, 9 and 12 hours to determine the concentration of reducing sugars (Nore apa Oeap, Wioiesp .4., 1974, 144:403) in the liquid part of the vials.

Приклад 20 - Продукція спирту з використанням попередньої обробки у вигляді опромінення- обробки ультразвукомExample 20 - Production of alcohol using pretreatment in the form of irradiation - ultrasound treatment

На оптимальний розмір установок для конверсії біомаси впливають фактори, що включають економію за рахунок масштабу і типу і доступності біомаси, використовуваної як сировина.The optimal size of biomass conversion plants is influenced by factors including economies of scale and the type and availability of biomass used as feedstock.

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.Increasing plant size tends to increase the economies of scale associated with manufacturing processes. However, increasing plant size also tends to increase costs (e.g., transportation costs) per unit of biomass feedstock. Studies analyzing these factors indicate that an acceptable biomass conversion plant size can be in the range of 2,000 to 10,000 dry tons of biomass feedstock per day. The installation described below is scaled to process 2,000 tons of dry biomass feedstock per day.

На фіг. 41 представлена технологічна схема системи для конверсії біомаси, адаптованої для переробки проса. Підсистема підготовки вихідного матеріалу переробляє сиру сировину 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, присутні після попередньої обробки, з утворенням спиртів.In fig. 41 presents a technological diagram of a biomass conversion system adapted for millet processing. The raw material preparation subsystem processes raw biomass to remove foreign objects and provides particles of constant size for further processing. The pretreatment subsystem changes the molecular structure (eg, reduces the average molecular weight and crystallinity) of the biomass feedstock by irradiating the biomass feedstock, mixing the irradiated biomass feedstock with water to form a slurry, and applying ultrasonic energy to the slurry. Irradiation and ultrasound treatment transform cellulosic and lignocellulosic components of biomass raw materials into fermentable materials. The primary processing subsystem ferments glucose and other low-molecular sugars present after pretreatment to form alcohols.

Приклад 21 - Переробка столового цукру (сахарози) пучком електронівExample 21 - Processing of table sugar (sucrose) with an electron beam

Сахарозу обробляли пучком електронів з використанням дугоподібного прискорювача з незагасаючими хвилями КподоїгопФ ТТ200, що доставляє електрони з енергією 5 МеВ при вихідній потужності 80 кВт. У таблиці нижче описані номінальні параметри для Т1Т200.Sucrose was treated with an electron beam using an arc-shaped accelerator with non-attenuating waves KpodoihopF TT200, which delivers electrons with an energy of 5 MeV at an output power of 80 kW. The table below describes the nominal parameters for T1T200.

Номінальні дози (в Мрад) і істинні дози (в кГр), що доставляються до зразків, також наведені нижче.Nominal doses (in Mrad) and true doses (in kGy) delivered to the samples are also listed below.

Параметри Аподоїтопе ТТ 200 пучок СЇ11111 номінал (максимум): 10 Мев (10 кев- 250 кеВ) 300 кеВ (Споживанняєенергїї 77777111 истемавЕ 11111111Parameters of Apodoitope TT 200 beams SI11111 nominal (maximum): 10 MeV (10 keV- 250 keV) 300 keV (Energy consumption 77777111 exhausted 11111111

Скануючийрулор./////77777771111111111111Ї1111Scanning ruler./////77777771111111111111Ї1111

ЕЕ ііі СТ НН вл 120 см 25-35 см від вікнаEE iii ST NN floor 120 cm 25-35 cm from the window

Діапазон сканування сканування максимальній довжині сканування). номінальної довжини сканування) оScan range scan maximum scan length). nominal scan length) o

Дозування, що доставляються зразкам сахарозиDosages delivered to sucrose samples

Загальне дозування (Мрад) Доза, що (число, асоційоване з ІЮО | доставляється зразка) (кКГр) т11111111711111199 "Наприклад, 9,9 кГр доставляли за 11 секунд при струмі пучка 5 мА і лінійній швидкості 12,9 футів/хвилину. Час охолодження між обробками в дозі 1Total dose (Mrad) Dose that (number associated with IUO | delivered sample) (kKGy) t11111111711111199 "For example, 9.9 kGy was delivered in 11 seconds at a beam current of 5 mA and a linear velocity of 12.9 ft/min. Cooldown time between treatments in dose 1

Мрад складав приблизно 2 хвилини.Mrad was about 2 minutes.

Розчинність зразків сахарози, оброблених більше 30 Мрад, підвищувалася, і при 30 Мрад або вище сахароза візуально виглядала позбавленою кристалічності При вище 70 Мрад сахароза конвертувалася в тверду масу матеріалу.The solubility of sucrose samples treated above 30 Mrad increased, and at 30 Mrad or higher the sucrose visually appeared devoid of crystallinity. Above 70 Mrad, the sucrose was converted into a solid mass of material.

Підготовка вихідного матеріалуPreparation of source material

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.The selected level of the given raw material for the enterprise is 2000 tons of dry millet biomass material per day. The specified starting material is chopped and/or crushed millet.

Сировину біомаси, в формі в'язок проса, доставляють на установку на 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. Звідти, в'язки транспортуються в автоматичну розгортальну систему, яка розрізає пластмасові упаковки і/або сітку, що оточує в'язки. Потім сировина біомаси транспортується мимо магнітного сепаратора для видалення чужорідних металів, після чого вона подається в систему пристрій для нарізання-пристрій для дроблення, де зменшується розмір матеріалу. Нарешті, сировина біомаси транспортується в підсистему для попередньої обробки.Biomass raw material, in the form of bundles of millet, is delivered to the installation on trucks with trailers. When trucks arrive, they are weighed and unloaded with forklifts. Some bundles are sent to local storage, while others are placed directly on conveyors. From there, the bundles are transported to an automatic unfolding system that cuts through the plastic packaging and/or netting surrounding the bundles. The biomass feedstock is then transported past a magnetic separator to remove foreign metals, after which it is fed into a slicer-shredder system where the material is reduced in size. Finally, the biomass feedstock is transported to the subsystem for pretreatment.

У деяких випадках, в'язки проса обгорнені пластмасовою сіткою для забезпечення того, щоб вони не розпадалися при транспортуванні, а також вони можуть бути загорнені в пластмасову плівку для захисту від погодних умов. В'язки є або квадратними, або круглими. В'язки доставляють на установки з віддаленого сховища на великих вантажних автомобілях з причепами.In some cases, the millet bundles are wrapped in plastic netting to ensure that they do not fall apart during transport, and they may also be wrapped in plastic film to protect them from the weather. Ties are either square or round. Bundles are delivered to installations from remote storage on large trucks with trailers.

Оскільки просо доступне тільки сезонно, потрібне тривале зберігання для забезпечення установки вихідним матеріалом цілий рік. Сховище для тривалого зберігання 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 плитуSince millet is only available seasonally, long-term storage is required to supply the plant with raw material year-round. A long-term storage facility may consist of 400-500 acres of uncovered, clustered bonds in an area (or areas) preferably close to the ethanol production facility. Local short-term storage, equivalent to 72 hours of production, is provided in open areas. Ties and surrounding driveways, as well as transport conveyors are on a concrete slab. Concrete slab

Ко) 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 сировину біомаси бруду. Матеріал, що зберігається, забезпечує короткочасне постачання на вихідні дні, святкові дні і тоді, коли нормальна пряма доставка матеріалу на переробку переривається.Co.) are used due to the necessary volume of freight traffic to deliver the necessary large amount of biomass raw materials. The concrete slab minimizes the amount of standing water in the storage area, as well as reducing the impact of dirt on the biomass raw materials. Stored material provides short-term supply for weekends, holidays and when normal direct delivery of material for processing is interrupted.

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 завантажують на конвеєри для транспортування в'язок.Bundles are unloaded by forklifts and placed directly on conveyors for transporting bundles or on a short-term storage area. Bundles are also removed from short-term storage by forklifts and loaded onto conveyors for bundle transportation.

В'язки направляють до однієї з двох станцій для розгортання. Розгорнуті в'язки розбивають з використанням розправляючої планки і потім їх вивантажують на конвеєр, який проходить мимо магнітного сепаратора для видалення металу перед дробленням. Для уловлювання випадкового магнітного металу надається залізний магніт з домішками, і 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.The bundles are sent to one of two stations for deployment. The unfolded bundles are broken up using a straightening bar and then unloaded onto a conveyor that passes a magnetic separator to remove metal before crushing. A doped iron magnet is provided to capture stray magnetic metal, and a receiving screen removes oversize and foreign material before a plurality of slicer-shredder systems reduce the size of the biomass feedstock to the proper size for pretreatment. Slicing device-crushing device systems include slicing devices and rotary knife cutting devices. Slicing devices reduce the size of the raw biomass raw material and feed the resulting material into cutting devices with a rotating knife. Cutting devices with a rotating knife simultaneously crush raw biomass and sift the resulting material.

Для обмеження загального часу простою внаслідок необхідного обслуговування і/або перерв в роботі системи для підготовки вихідного матеріалу, надається три силосних бункери для зберігання. Кожний силосний бункер може містити приблизно 55000 кубічних футів (1560 м") сировини біомаси (43 години роботи установки).In order to limit the total downtime due to necessary maintenance and/or interruptions in the work of the system for the preparation of the raw material, three silo storage hoppers are provided. Each silo can hold approximately 55,000 cubic feet (1,560 m") of biomass feedstock (43 plant hours).

Попередня обробкаPreliminary processing

Конвеєрна стрічка переміщує сировину біомаси від підсистеми для підготовки вихідного матеріалу 110 в підсистему для попередньої обробки 114. Як показано на фіг. 42, в підсистемі для попередньої обробки 114, сировина біомаси опромінюється з використанням випромінювачів електронних пучків, змішується з водою з утворенням суспензії і піддається впливу ультразвукової енергії. Як розглянуто вище, опромінення сировини біомаси змінює молекулярну структуру (наприклад, знижує 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.The conveyor belt moves the biomass feedstock from the raw material preparation subsystem 110 to the pretreatment subsystem 114. As shown in FIG. 42, in the pre-treatment subsystem 114, biomass raw materials are irradiated using electron beam emitters, mixed with water to form a suspension and exposed to ultrasonic energy. As discussed above, irradiation of biomass raw materials changes the molecular structure (for example, reduces the average molecular weight and crystallinity) of biomass raw materials. Mixing the irradiated biomass raw material into a suspension and applying ultrasonic energy to the suspension further changes the molecular structure of the biomass raw material.

Застосування радіаційного опромінення і обробки ультразвуком послідовно може мати синергічні ефекти, оскільки комбінація способів, мабуть, забезпечує більш значні зміни молекулярної структури (наприклад, знижує середню молекулярну масу і кристалічність), вThe use of radiation exposure and ultrasound treatment in sequence can have synergistic effects, since the combination of methods apparently provides more significant changes in the molecular structure (for example, reduces the average molecular weight and crystallinity), in

Зо 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.Compared to the changes that can be effectively provided by any of the methods on their own. Without regard to theory, in addition to reducing the polymerization of the biomass feedstock by breaking the intramolecular bonds between the segments of the cellulosic and lignocellulosic components of the biomass feedstock, irradiation can make the overall physical structure of the biomass feedstock more fragile. After mixing the brittle biomass feedstock into a suspension, the application of ultrasonic energy further changes the molecular structure (for example, lowers the average molecular weight and crystallinity) and can also reduce the particle size of the biomass feedstock.

Опромінення пучком електронівIrradiation with a beam of electrons

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 сировина біомаси опромінюється в сухому стані. Кожний потік вихідного матеріалу переноситься 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 індукується локалізована вібрація для рівномірного розподілу сухої сировини біомаси по поперечній ширині конвеєрної стрічки.A conveyor belt 491 carrying the biomass feedstock to the pretreatment subsystem divides the biomass feedstock into a plurality of feedstock streams (eg, 50 feedstock streams), each of which leads to individual electron beam emitters 492. In this embodiment, the biomass feedstock is irradiated in a dry condition Each stream of source material is transported on a separate conveyor belt to its associated electron beam emitter. Each conveyor belt for irradiation of raw materials can be approximately one meter wide. Before reaching the electron beam emitter, a localized vibration is induced in each conveyor belt to evenly distribute the dry biomass raw material across the width of the conveyor belt.

Випромінювач електронного пучка 492 (наприклад, пристрої для опромінення пучком електронів, комерційно доступні від Тйап Согрогайоп, Зап Оіедо, СА) адаптовані для застосування дози електронів 100 кілогрей, що застосовується при потужності 300 кВт.Electron beam emitter 492 (eg, electron beam irradiators commercially available from Tyap Sogrogayop, Zap Oiedo, CA) is adapted to apply an electron dose of 100 kilogray applied at a power of 300 kW.

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.Electron beam emitters are devices with a scanning beam with a sector width of 1 meter, corresponding to the width of the conveyor belt. In some embodiments, electron beam emitters with a large fixed beam width are used.

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.Factors including belt/beam width, desired dose, biomass feedstock density, and applied power govern the number of electron beam emitters required for a plant to process 2,000 tons of dry feedstock per day.

Обробка ультразвукомUltrasound treatment

Перед застосуванням ультразвукової енергії опромінену сировину біомаси перемішують з водою, з одержанням суспензії. Для кожного потоку вихідного матеріалу після обробки пучком бо електронів може існувати окрема система для обробки ультразвуком, або декілька потоків після обробки пучком електронів можуть збиратися у вигляді вихідного матеріалу для однієї системи для обробки ультразвуком. У кожній системі для обробки ультразвуком, опромінена сировина біомаси подається в ємність 1214 через перший впускний отвір 1232, і вода подається 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 мішалку 1240 для перемішування вмісту об'єму 1236 і диспергування сировини біомаси у воді.Before applying ultrasonic energy, the irradiated biomass raw material is mixed with water to obtain a suspension. A separate sonication system may exist for each electron beam source material stream, or multiple electron beam streams may be collected as source material for a single sonication system. In each sonication system, irradiated biomass feedstock is fed into vessel 1214 through first inlet port 1232, and water is fed into vessel 1214 through second inlet port 1234. Appropriate valves (manual or automatic) control biomass feedstock flow and water flow to obtain the desired ratio. raw materials of biomass and water (for example, 10 95 cellulosic material, weight by volume). Each container 1214 includes a stirrer 1240 for mixing the contents of the volume 1236 and dispersing the raw biomass in water.

У кожній системі для обробки ультразвуком, суспензія перекачується (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 однорідного 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.In each sonication system, the slurry is pumped (eg, using a vortex impeller pump 1218) from the container 1214 and through a flow cell 1224 that includes an ultrasonic transducer 1226. In some embodiments, the pump 1218 is adapted to agitate the slurry 1216, so so that the mixture of biomass feedstock and water is substantially homogeneous in the inlet channel 1220 of the flow cell 1224. For example, the pump 1218 may agitate the slurry 1216, creating a turbulent flow that is maintained throughout the conduit between the first pump and the inlet channel 1220 of the flow cell 1224.

У проточній комірці 1224 ультразвуковий перетворювач 1226 передає ультразвукову енергію на суспензію 1216, по мірі того як суспензія протікає через проточну комірку 1224.In the flow cell 1224, an ultrasonic transducer 1226 transmits ultrasonic energy to the slurry 1216 as the slurry flows through the flow cell 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 Нівівспег О5А, Іпс. ої Віпджмосад,The ultrasonic transducer 1226 converts electrical energy into high-frequency mechanical energy (for example, ultrasonic energy), which is then delivered to the suspension through the booster 48. Ultrasonic transducers (for example, from Nivivspeg О5А, Ips. oi Vipzhmosad,

Мему Уегзеу), які здатні доставляти постійну потужність 16 кіловат, є комерційно доступними.Memu Uegzeu) capable of delivering a constant power of 16 kilowatts are commercially available.

Ультразвукова енергія, що проходить через бустер 1248 в реакторному об'ємі 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, 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 можнаUltrasonic energy passing through the booster 1248 in the reactor volume 1244 creates a series of compressions and vacuums in the process stream 1216 with an intensity sufficient to cause cavitation in the process stream 1216. The cavitation disaggregates the components of the biomass feedstock, including, for example, cellulosic and lignocellulosic material dispersed in the process stream 1216 (eg, suspensions). Cavitation also leads to the formation of free radicals in process water 1216 (eg, slurry). These free radicals act to further degrade the cellulosic material in process stream 1216. Typically, approximately 250 MJ/m3 of ultrasonic energy is applied to process stream 1216 containing fragments of poplar sawdust. It is possible to other biomass raw materials

Зо застосовувати інші рівні ультразвукової енергії (приблизно від 5 до приблизно 4000 МДж/м3, наприклад 10, 25, 50, 100, 250, 500, 750, 1000, 2000 або 3000 МдДж/м"7). Після впливу ультразвукової енергії в реакторному об'ємі 1244, технологічний потік 1216 виходить з проточної комірки 24 через вихідний канал 1222.Or apply other levels of ultrasonic energy (from about 5 to about 4000 MJ/m3, for example 10, 25, 50, 100, 250, 500, 750, 1000, 2000 or 3000 MJ/m"7). After exposure to ultrasonic energy in the reactor volume 1244, the process flow 1216 leaves the flow cell 24 through the outlet channel 1222.

Проточна комірка 1224 також включає теплообмінник 1246 в тепловому контакті щонайменше з частиною реакторного об'єму 1244. Охолоджувальне текуче середовище 1248 (наприклад, вода) надходить в теплообмінник 1246 і поглинає тепло, генероване, коли технологічний потік 1216 (наприклад, суспензія) опромінюється в реакторному об'ємі 1244. У деяких варіантах здійснення потік охолоджувального текучого середовища 1248, що надходить в теплообмінник 1246. контролюється для підтримання приблизно постійної температури в реакторному об'ємі 1244. Додатково або альтернативно, температура охолоджувального текучого середовища 1248, що надходить в теплообмінник 1246, контролюється для підтримання приблизно постійної температури в реакторному об'ємі 1244.The flow cell 1224 also includes a heat exchanger 1246 in thermal contact with at least a portion of the reactor volume 1244. A cooling fluid 1248 (e.g., water) enters the heat exchanger 1246 and absorbs the heat generated when the process stream 1216 (e.g., slurry) is irradiated in the reactor chamber. volume 1244. In some embodiments, the flow of cooling fluid 1248 entering the heat exchanger 1246 is controlled to maintain an approximately constant temperature in the reactor volume 1244. Additionally or alternatively, the temperature of the cooling fluid 1248 entering the heat exchanger 1246 is controlled to maintain an approximately constant temperature in reactor volume 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.The outlet channel 1242 of the flow cell 1224 is located near the bottom of the container 1214 to induce gravity flow of the process flow 1216 (e.g., slurry) from the container 1214 toward the inlet channel of the second pump 1230, which pumps the process flow 1216 (e.g., slurry) toward the subsystem basic processing.

Системи для обробки ультразвуком можуть включати один шлях течії (як описано вище) або декілька паралельних шляхів течії, кожний з яких асоційований з індивідуальним елементом для обробки ультразвуком. Множинні елементи для обробки ультразвуком також можуть бути розташовані послідовно для збільшення енергії опромінення, застосовуваної до суспензії.Sonication systems may include a single flow path (as described above) or multiple parallel flow paths, each associated with an individual sonication element. Multiple sonication elements can also be arranged in series to increase the irradiation energy applied to the slurry.

Основна переробкаBasic processing

Перед ферментацією вакуумний фільтр з обертовим барабаном видаляє з суспензії тверді частинки. Рідина з фільтра викачується в охолодженому стані перед надходженням в ферментери. Відфільтровані тверді частинки проходять через підсистему подальшої переробки для подальшої переробки.Before fermentation, a vacuum filter with a rotating drum removes solid particles from the suspension. The liquid from the filter is pumped out in a cooled state before entering the fermenters. The filtered solids pass through the downstream processing subsystem for further processing.

Ємності для ферментації являють собою великі ємності з нержавіючої сталі під низьким тиском, з конічним дном і повільними мішалками. Декілька ємностей для першої стадії ферментації можуть бути розташовані послідовно. Температура в ємностях для першої стадії ферментації регулюється до 30 "С з використанням зовнішніх теплообмінників. Дріжджі додають бо в ємності для першої стадії ферментації па початку кожної серії ємностей, і вони проходять через інші послідовно розташовані ємності. Друга стадія ферментації складається з двох послідовних безперервних ферментерів. Обидва ферментери постійно перемішуються повільними механічними мішалками. Температура контролюється охолодженою водою у внутрішніх теплообмінниках при постійної рециркуляції. Рециркуляційні насоси являють собою насоси з порожнинами, що переміщуються, оскільки концентрація твердих частинок є високою.Fermentation tanks are large stainless steel tanks under low pressure, with conical bottoms and slow stirrers. Several containers for the first stage of fermentation can be arranged in series. The temperature in the tanks for the first stage of fermentation is regulated to 30 "C using external heat exchangers. Yeast is added to the tanks for the first stage of fermentation at the beginning of each series of tanks, and they pass through the other tanks located in series. The second stage of fermentation consists of two consecutive continuous fermenters .Both fermenters are continuously agitated by slow mechanical stirrers.Temperature controlled by chilled water in internal heat exchangers with constant recirculation.Recirculation pumps are reciprocating cavity pumps as solids concentration is high.

Гази, що відходять, з ємностей для ферментації і ферментерів перед виходом в атмосферу об'єднуються і промиваються в колоні з зустрічним потоком води.Gases leaving the fermentation tanks and fermenters are combined and washed in a column with a counterflow of water before being released into the atmosphere.

Гази, що відходять, промивають дяя виділення етанолу, а не для контролю викиду в атмосферу.Off-gases are scrubbed to extract ethanol, not to control emissions into the atmosphere.

Подальша переробка.Further processing.

ДистиляціяDistillation

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, звана бражною колоною, видаляє розчинений СО2 і більшу частину води, і друга концентрує етанол практично до азеотропної суміші.Distillation and adsorption on molecular sieves are used to extract ethanol from raw fermentation broth and obtain 99.5% ethanol. Distillation is carried out in two columns: the first, called the fermentation column, removes dissolved CO2 and most of the water, and the second concentrates ethanol almost to an azeotropic mixture.

Вся вода з практично азеотропної суміші видаляється адсорбцією на парофазні молекулярні сита. Регенерація адсорбційних колон вимагає, щоб суміш етанол-вода рециркулювала на дистиляцію для виділення.All water from the practically azeotropic mixture is removed by adsorption on vapor phase molecular sieves. Regeneration of adsorption columns requires that the ethanol-water mixture be recycled to the distillation for separation.

Гази, що відходять при ферментації (які містять, головним чином, СО», але також трохи етанолу), а також газ, що відходить з бражної колони, очищаються у водяному скрубері, що витягує практично весь етанол. Газ, що виходить зі скрубера, подається в першу колону для дистиляції разом з ферментаційною бражкою.Off-gases from fermentation (which contain mainly CO2 but also some ethanol) and off-gas from the fermentation column are cleaned in a water scrubber, which removes almost all the ethanol. The gas leaving the scrubber is fed to the first distillation column together with the fermentation broth.

Осад після першої дистиляції містить всі неконвертовані нерозчинні і розчинені тверді речовини. Нерозчинні тверді речовини зневоднюються фільтром, працюючим під тиском, і відправляються в камеру згоряння. Рідина з фільтра, працюючого під тиском, яка не використовується повторно, концентрується в багатокорпусному випарнику з використанням скидного тепла від дистиляції. Концентрований сироп з випарника змішується з твердими речовинами, що відправляються в камеру згоряння, і конденсат випарника використовують як відносно чиста оборотна вода для переробки.The sediment after the first distillation contains all unconverted insoluble and dissolved solids. Insoluble solids are dewatered by a pressure filter and sent to the combustion chamber. Liquid from the pressure filter, which is not reused, is concentrated in a multibody evaporator using waste heat from distillation. The concentrated syrup from the evaporator is mixed with the solids sent to the combustor, and the evaporator condensate is used as relatively clean recycle water for processing.

Зо Оскільки кількість води для дистиляції, яка може рециркулювати, обмежена, в процес включений випарник. Загальна кількість води з фільтра, працюючого під тиском, яка прямо рєциркулює, 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.Because the amount of water for distillation that can be recirculated is limited, an evaporator is included in the process. The total amount of water from the pressure filter that is directly recirculated is set at 25 95. This stream contains organic salts such as ammonium acetate or lactate, accumulated fluid components not disposed of by the body, or inorganic compounds in the biomass. Recirculation of very large amounts of this material can lead to levels of ionic strength and osmotic pressure that can be detrimental to the efficiency of the fermenting organism. For water that is not recirculated, the evaporator concentrates the dissolved solids into a syrup that can be sent to the combustion chamber, minimizing the burden on waste water treatment.

Обробка відпрацьованої водиTreatment of waste water

Відділення обробки відпрацьованої води обробляє технологічну воду для повторного використання 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 проціджування 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 використання 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 виробництвуThe waste water treatment unit treats process water for reuse to reduce the plant's additional water needs. Waste water is first filtered to remove large particles, which are collected in a waste container and sent to a landfill. After filtration, anaerobic digestion and aerobic digestion are performed to break down the organic material in the stream. Anaerobic digestion results in a methane-rich biogas stream that is fed into the combustion chamber. Aerobic digestion results in a relatively clean water stream for reuse in the process, as well as a bottom that is mainly composed of cell mass. The sludge is also burned in the combustion chamber. This sieving/anaerobic digestion/aerobic digestion scheme is standard in today's manufacturing industry

БО етанолу, і обладнання в діапазоні 1-5 мільйонів галонів на добу може бути одержане від постачальників у вигляді "готових" одиниць.of ethanol, and equipment in the range of 1-5 million gallons per day can be obtained from suppliers as "off-the-shelf" units.

Камера згоряння, паровий котел і турбогенераторCombustion chamber, steam boiler and turbogenerator

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 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 бо продуктів для генерування пари і електрики забезпечує установці автономність з точки зору енергії, знижує вартість утилізації твердих відходів і забезпечує додатковий прибуток за допомогою продажу надмірної електрики.The purpose of the combustion chamber, boiler and turbogenerator system is to burn various by-product streams to generate steam and electricity. For example, some part of lignin, cellulose and hemicellulose remains unconverted during pretreatment and basic processes. Most of the waste water from the process is concentrated into a syrup with a high content of soluble solids. Anaerobic digestion of the remaining waste water leads to the formation of biogas with a high methane content. Aerobic digestion leads to a small amount of waste biomass (bottom). Combustion of these by-product streams to generate steam and electricity provides the plant with energy autonomy, lowers the cost of solid waste disposal, and provides additional revenue through the sale of excess electricity.

Три потоки первинного палива (тверді речовини після дистиляції, біогаз і сироп випарника) подаються в камеру згоряння з циркулюючим псевдозрідженим шаром. Невелика кількість скидної біомаси (відстою) після обробки відпрацьованої води також відправляється в камеру згоряння. Вентилятор подає повітря в камеру згоряння. Оброблена вода потрапляє в контур теплообмінника в камері згоряння і випарюється і піддається надмірному нагріванню до пари при 510 "С (950"Р) і 86 атм. (1265 фунт/кв. дюйм або. (8,7 МПа)). Пічні гази з камери згоряння попередньо нагрівають повітря, що входить в камеру згоряння, і потім проникають в тканинний фільтр для видалення частинок, які відправляють на сміттєве звалище. Газ виходить через димову трубу.Three streams of primary fuel (solids after distillation, biogas and evaporator syrup) are fed into the circulating fluidized bed combustion chamber. A small amount of waste biomass (sludge) after wastewater treatment is also sent to the combustion chamber. The fan supplies air to the combustion chamber. Treated water enters the circuit of the heat exchanger in the combustion chamber and evaporates and is subjected to excessive heating to steam at 510 "С (950 "Р) and 86 atm. (1265 psi or. (8.7 MPa)). Furnace gases from the combustion chamber preheat the air entering the combustion chamber and then pass through a fabric filter to remove particles that are sent to landfill. The gas exits through the chimney.

Для генерування електрики використовують багатоступеневу турбіну. З турбіни виходить пара в трьох різних станах для інжекції в реактор для попередньої обробки і теплообміну при дистиляції і випарюванні. Інша пара конденсується охолоджувальною водою і повертається 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 зі свердловини.A multi-stage turbine is used to generate electricity. Steam comes out of the turbine in three different states for injection into the reactor for pretreatment and heat exchange during distillation and evaporation. Other steam is condensed with cooling water and returned to the boiler feedwater system along with condensate from the various heat exchangers in the process. Water from a well is used as additional water to replace the flow used in direct injection.

Інші варіанти здійсненняOther implementation options

Описаний ряд варіантів здійснення винаходу. Проте, потрібно розуміти, що можна проводити різні модифікації, не відходячи від суті і обсягу винаходу. Таким чином, в обсяг представленої нижче формули винаходу входять інші варіанти здійснення.A number of variants of implementation of the invention are described. However, it should be understood that various modifications can be made without departing from the essence and scope of the invention. Thus, other implementation options are included in the scope of the invention presented below.

Claims (5)

ФОРМУЛА ВИНАХОДУFORMULA OF THE INVENTION 1. Спосіб одержання цукрів з лінгоцелюлозного матеріалу біомаси, який включає: опромінення лігноцелюлозної біомаси пучком електронів при загальному дозуванні від приблизно 10 Мрад до приблизно 50 Мрад так, що сировина біомаси піддається іонізації і набуває перший рівень радикалів; і потім гасіння радикалів шляхом контактування біомаси з газом, здатним реагувати з Зо радикалами, де газ, здатний реагувати з радикалами, є ацетиленом, сумішшю ацетилену в азоті, етиленом, хлорованими етиленами, хлорфторетиленом, пропіленом або сумішшю цих газів; і оцукрювання підданої гасінню сировини біомаси з використанням мікроорганізму.1. A method of obtaining sugars from lignocellulosic biomass material, which includes: irradiation of lignocellulosic biomass with an electron beam at a total dosage of approximately 10 Mrad to approximately 50 Mrad so that the biomass raw material undergoes ionization and acquires the first level of radicals; and then quenching the radicals by contacting the biomass with a radical-reactive gas, wherein the radical-reactive gas is acetylene, a mixture of acetylene in nitrogen, ethylene, chlorinated ethylenes, chlorofluoroethylene, propylene, or a mixture of these gases; and saccharification of extinguished raw biomass using a microorganism. 2. Спосіб за п. 1, який додатково включає підготовку сировини біомаси шляхом зменшення одного або декількох розмірів окремих фрагментів сировини біомаси.2. The method according to claim 1, which additionally includes the preparation of biomass raw materials by reducing one or more sizes of individual fragments of biomass raw materials. З. Спосіб за п. 2, в якому зменшення одного або декількох розмірів окремих фрагментів сировини біомаси включає дроблення, розтирання, нарізування або комбінацію цих способів.Q. The method according to claim 2, in which the reduction of one or more sizes of individual fragments of biomass raw materials includes crushing, grinding, slicing, or a combination of these methods. 4. Спосіб за п. 1, де гасіння здійснюють до ступеня, коли рівень радикалів більше не піддається детекції за допомогою спектрометра електронно-спінового резонансу.4. The method according to claim 1, where quenching is carried out to the extent that the level of radicals is no longer detectable using an electron spin resonance spectrometer. 5. Спосіб за п. 1, де рівень радикалів після гасіння складає менше ніж приблизно 1077 спінів при вимірюванні методом електронно-спінового резонансу при кімнатній температурі.5. The method of claim 1, wherein the level of radicals after quenching is less than about 1077 spins as measured by electron spin resonance at room temperature. 6. Спосіб за п. 1, де спосіб додатково включає обробку сировини біомаси одним або декількома іншими способами, вибраними з обробки ультразвуком, піролізу і окиснення.6. The method according to claim 1, where the method additionally includes the processing of biomass raw materials by one or more other methods selected from ultrasound treatment, pyrolysis and oxidation. 7. Спосіб за п. 1, де сировина біомаси вибрана з групи, що складається з низькомолекулярного цукру, крохмалю, паперу, паперової продукції, паперових відходів, деревини, пресованої деревини, деревної тирси, сільськогосподарських відходів, стічних вод, силосу, трав, рисового лушпиння, макухи, бавовни, джуту, прядива, льону, бамбука, сизалю, абаки, соломи, серцевин кукурудзяних качанів, кукурудзяної соломи, проса, люцерни, сіна, кокосових волокон, синтетичних целюлоз, морської трави, водоростей і їх сумішей.7. The method according to claim 1, where the biomass raw material is selected from the group consisting of low molecular sugar, starch, paper, paper products, paper waste, wood, pressed wood, wood sawdust, agricultural waste, sewage, silage, grasses, rice husk . БІОМАСА Я- Її 0 и 114 118 - 122 ПІ ОТОВКА | ТОПЕРЕДНЯ ОБРОБКА і основний 0 пОДАЛЬНА ВИХІДНОГО - ; ПРОЦЕС : НЕРЕРОСЬКА МАТЕМАЛУ. | . Й ПРОДУКТИ! ПРОДУКТИ СДВпРОДУКТИ ТИВНЕ ОДУКТИ.BIOMASS I- Her 0 and 114 118 - 122 PI OTOVKA | PREVIOUS PROCESSING and the main 0 POSTAL OUTPUT - ; PROCESS: NEREROSKA MATEMALU. | . AND PRODUCTS! EDUCATION PRODUCTS Фіг. 1 2 -К12 216 і ПЕВНЕ СИТО ша: шк Її ЛЖЕРЕЛО ДРОБЛЕННЯ | ПСРШНЙ | ДеЕУГИЙ ВОЮОКНИСТИЙ ВОЛОКОН волокнистий 14 МАТЕРІАЛ.Fig. 1 2 -K12 216 and CERTAIN SIEVE sha: shk Her CRUSHING SOURCE | PSRSHNY | DeEUGY VIUOCIST FIBER fibrous 14 MATERIAL. оо . МО МАТЕРІАЛ О (ее н-кoh MO MATERIAL O (ee n-k Фіг. 2 8о кто роти явив мн ! по ще вки ии вед в ЧИ осв олвси ви Мр ж Суд нс 232Fig. 2 8 who opened his mouth to me! for still vky ii ved v CHI osv olvsy vi Mr z Sud ns 232 224. ХЕ ух лик, ч- о ЧУ сте вв ис . вав и а х - «с за ч ; Е и ета Й ; А - мя ; Вк -ч я сей о; х ! Й ки с де й ж тв, Кох с. тк ШИ Ме Коннов / з Овну ; СЯ Гея 2 ' 230 ; А Р. о о ої же я СА у й Ай і са тка и СХ я он их У ; я ех 5 ; КО, З А ха учи Гі КОД з у Мило ; я й 230 й ТИ, Є» я ДЕ г Я 232 ща « ОО Жа Ай й отже Ше ж аж и" ВАК пути найк. чі - й Й ріже А см 5 оо - ИЙ дичні й Ко тий виру» й сце Кая - ПЕ ' ля у: зе 15 Мо яя мк и жим ін, з Ж я і й: то 7: й Е. як ли У б: єї, Зо Я 7 хм, й ! й и у г й, ан Є СИ й НН а С а Щ Що а ши «5 й «Ах, їх Ган у ї -40 іх о ДЯ дн ни нн ик й В ; КІ А '7 й тя, З рак ки 7, - длгия шч х й ня ;. г и и У как Яма Ку їх Х й же й . дани зи" "а РИ х ке чл і ) Ася Ки «5, й, Я «о ще РЕ Є Де, т шо ких б 4 зи . , з, хе Фе М Деко МЛМ МІКРО ВИВІЗ я й У шля 250 242 230 рао-ояо44 У У хх чо х Й що к ДЖЕРЕЛО їн ВАКУУМУ224. ХЕ ухлик, ч- ХУ ste vvys . wav i a x - «s for h; E and eta Y; A - my; Vk -ch I sei o; x ! Y ki s de y same tv, Koch s. tk SHY Me Konnov / with Aries; SYA Gaia 2 '230; And R. o o o i same I SA u i Ai i sat tka i SH i on ih U ; i eh 5 ; KO, Z A ha uchi Gi KOD z u Milo ; I and 230 and YOU, E" I DE g I 232 scha " OO Zha Ai and therefore She zh azh y" VAK puti naik. chi - y Y rije A cm 5 oo - IY dichni y Ko tiy viru" y sce Kaya - PE ' la y: ze 15 Mo yaya mk i zhim in, z Х я i y: to 7: y E. how ly U b: eyi, Zo I 7 hm, y ! y y y y y, an Ye SY y НН а С а Щ Чо а ши "5 и "Ah, их Ган у и и -40 их о ДЯ дн ни нник и В ; КИ A '7 и тя, Z rak ky 7, - длгия шч х и ня ;. g y y U kak Yama Ku ikh H y same y . dany zi" "a RY h ke chl y ) Asya Ky "5, y, I "o still RE Ye De, t sho kih b 4 zi ., z, he Fe M Deco MLM MICRO EXPORT I y U shlya 250 242 230 rao-oyao44 U U xx cho x Y ch k yin VACUUM SOURCE 252.252. фіг. З -ШТР? ПЕРШЕ од ДРУГЕ с і й сито Ще сито ШИ 220 ДЖЕРЕЛО ГОТЕВНИЙ 34 ДРУГНИ Зоо ТРЕНИ ВОЛОКОН | .1ВолОокнистий а Р ВОЛОКНисТИий щі ВОЛОКЖНИСТИЙ МАТЕРІАЛ То МАТЕРІАЛ ро МАТЕРІАЛfig. With -SHTR? FIRST od SECOND s i i sieve Another sieve SHY 220 CASH SOURCE 34 FRIENDS ZOO EXERCISES FIBER | .1 Fibrous a R FIBROUS FIBROUS MATERIAL To MATERIAL ro MATERIAL Фіг. 4 носи яр УЩІЛЬНЕННЯ | МАТЕМАЛЗ вною, сен ОБЄМНОЮ ГУСТИНОЮ ГУСЄТИНОЮ РЕЧОВИНА іFig. 4 noses ravine SEAL | MATHEMATICS vny, sen VOLUME DENSITY HUSSETINA SUBSTANCE and Фіг. 5 00-х 4 ів х с 330 ву Й, б, -322 й Хо ле мА жо КЗ 3127 | я р І, За ке З 465Fig. 5 00-x 4 iv x s 330 vu Y, b, -322 y Kho le ma zho KZ 3127 | i r I, Za ke Z 465 8 . МЕ зо о Віг. 6 р р т нд ї А, динь) ї" с Зк кї БО а на. Уа ад ших ау ай | ке с і а з з Ч ; Уж і. 5 ча зх . Ре й, ек г и я С я -5-я тек8. ME zo o Vig. 6 r r t nd i A, din) i" s Zk ki BO a na. Ua ad shih au ai | ke s i a z z Ch ; Uzh i. 5 cha zh . Re y, ek g i ia S ia - 5th stream Фіг. 7АFig. 7A Фіг. 78 Фіг. 7С хоFig. 78 Fig. 7C ho Фіг. 70Fig. 70 ОБРОБКА попки нн : пернакиєси ОБЄДНАННЯ З пЕРІЛИЙ ДРУГИЙ ДОБ ННЯХ сннннннн МАТЕРЬКЛ У у МАТЕРІАЛ 0) МІКРООРГАНІВМОМ пАлИивОсІ НЕОБОВ'ЯЗКОВО ХУ щі Й окислювальних З " т УМОВАХ не Те Те, не що Т Я То, 0,PROCESSING of the ass nn: pernakyesy COMBINATION WITH PERILLY SECOND DOB NNYAH snnnnnnnn MATERKL U u MATERIAL 0) MICROORGANISMS FUELS OPTIONALLY HARD AND OXIDIZING WITH " t CONDITIONS not Te Te, not what T I That, 0, Фіг. 8 І Ж А и тия я їй я й ня сей чн потен ВИК Є вк са М СІМ ох йо гий я ' й ще Кто ню ! я М в во ям пи 31464 сть Ккясй є син? и я Де ие зай Шан ІхА 5 а Це Шк аж вся о а: Ей Сяє н ій ї-- Й я, АНЯ А : во й Ек НИ сен; Ді : Бий ПЕД бе вена я о вн Кн | і і 7; МК ти в КЕ | я жи тоне ии ВІ Кр я : сажа ! ве, Ся ск ее : ще Ф скоб ес НИ ВЕ те си сиве ско І а я КУ лев А Зк М туя сш т) До ши ТЕ . в иа дк ий й -- я Тени Не сх ж М КО й дій ог А |в встчой хх : як ккд Кк и "ак Ер а й ет в Те й чі Б й 5, І не сет зай и лк й й ий ее Я ва й т" їх Ї "ай Й Ше « туя 36 оз духFig. 8 I Ж A и тя я я я я я я ня чн чн вык Е вкс са M SIM ох го гы я ' и что Кто ню! i M v vo yam pi 31464 st What kind of son is there? и я De ие зай Шан ХА 5 а Це Шк аж вся о а: Ей Шяе ній і-- І я, Аня А: vo і Ek NI sen; Di : Beat PED be vena i o wn Kn | and and 7; MK you in KE | I'm drowning and VI Kr I: soot! ve, Sya sk ee: still F skob es NI VE te sy sive sko I a i KU lev A Zk M tuya ssh t) Do shi TE . in ia dk iy y -- i Teny Ne skh zh M KO y dyin og A |v vstchoi xx : as kkd Kk y "ak Er a y et v Te y chi B y 5, And not set zay lk y y y ee Ya va y t" ih Y "ai Y She « tuya 36 oz duh Фіг. 9Fig. 9 ЕЕ Ії ЯН Не ВК а; НІ Чо а ЕН тан Кекжн ШИЯ СЯ ро Дек Река СН А оС ДЯДЯ НИ сек ПО о АДНЯ НИХEE Ii YAN Ne VK a; NI Cho a EN tan Kekzhn SHIA SYA ro Dec Reka SN A oS UNCLE NI sec PO o ONE OF THEM Дню. ке ДК и пика си Ку 1 оче НЯ еф ДК кю ДОday ke DK and pika si Ku 1 oche NYA ef DK kyu DO ОО. вт йOO. tuesday Фіг. 10 3010 -3020 Шия ; ' . Я нн РОЗЮЛИТВА ; (НЕОБОН'НКОВОЇ ПРИСТРОЇ ДЛЯ х МЕХАНІЧНА ТРАНСПОРТУ» ! ші ОБРОБКА ник ВАННЯ ситовини 3000000 3045 ЗОБ НЕОБОВ'ЯЗКОВО ; В. ПРОТ УВАННЯ хімічний я | 2-1 Е СсусцкЗИ З ОО РЕАСЕНТ ) За ПЕРЕМНЦЕННЯ нІЖУЧОГО 1 СЕРЕДОВИЩА ДО З ДЖЕРЕЛА СТПЕСВИЦНЕННЯ І пучком ЕЛЕКТРОВІВАЄЇ зм» 3065 3053. р опгові»Fig. 10 3010 -3020 Neck; '. I nn DISSOLUTION ; (NON-CELLULAR DEVICES FOR MECHANICAL TRANSPORT) 3000000 3045 3045 30000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000. ELECTROVIVAYEI ZM" 3065 3053. r opgovi" Хо. .1 НЕННЯ і РІДИНА і-ї ' зЗ060 ша " «.ЇВК ши МЕХАНІЧНЕ о нн : РОЗДІЛЕННЯ в тверда речориха НЕРПМИЦЕННЯНА У 3070 НАСТУПНУ СТАДІЮ ПЕРЕРОБКИHo. .1 NENNY and LIQUID i-i ' zZ060 sha " ".IVK shi MECHANICAL o nn: SEPARATION into solid material NERMPIZED IN 3070 THE NEXT STAGE OF PROCESSING Фіг. 11 пи У ой ! шо : ОКИСЛЕННЯ у С мов ч-- і / в: Ї ж В А че ! НОПЕРЕДНЯ ОБРОБКА І з они ЮНІЗУЮЧИМ і СЯ ж ме СО ВИПРОМІНЮВАННЯМ и у у і БЮМАСА ЩО ВКЛЮЧАЄ ГАСНІНЯО ЖК Ко нья яюМАСА РАДИКАЛИ ! 4 фіг, 11А 11109 і ОХОЛОДЖУВАЛЬНА 7 ; ВІДННА ОО 84 ! ! ши ПИ ШО я мт : Ше М тн і яз і | з і -й Н 1196 де я- мин І у / ; Же. у ххх і р Я | 4 т Бе 4 Го ! ще вон шовку вдос пит 98 ; з й в ро у : ї ї ка а 1 ке ті ме Ве А То? ек , я я ! вне НН и я що сонне 4190 вні 188-- а у182 | Ще Кер 1184 пт 400 що 73 - 180 ; СГ) їе ; й Й ча ау, і 72 чі 178Fig. 11 pi U oh! sho : OXIDATION in S mov h-- and / in: І ж В A che ! PRE-PROCESSING AND WITH ONY UNIZING AND SAY ME WITH RADIATION AND IN AND BYUMASA THAT INCLUDES GASNINYAO ZK Ko nya yayuMASA RADICALS! 4 fig, 11A 11109 and COOLING UNIT 7; VIDNNA OO 84 ! ! shi PI SHO i mt : She M tn i yaz i | z i -y H 1196 de ya- min I y / ; The same. in xxx and p I | 4 t Be 4 Go ! still out of the silk, ask 98; z y v ro y : і і ka a 1 ke ti me Ve A To? heck, I am! vne NN and I am sleepy 4190 vni 188-- and u182 | Also Ker 1184 pt 400 that 73 - 180; SG) her ; and Y cha au, and 72 chi 178 Фіг. 11Fig. 11 ВНД ит волокнистого рок кю, Ї МАТЕРІАЛУ ее | / Я к : ВАВ ОЦЕ: СЗШ; : - - т с 7 ри не р Кеди 14125 І Вр енеени ки и ДИ ' яті : ; як ше ще ЯХОДЖЕННЯ з 16 зи КИ ( нмкодие ' шк Я як " «елек м Рай ий і АК но 5 о Ше ри зи з КИ волокнистого Н ! Р МЖК ння кеВ ВИ З и МАТЕРІАЛМ 1 ми ка «хі ! - їх Я Б В) : Н ї м Ї | я і: з ? 1 і ! КА а лан 1) І шт КС УМ вита ше ше ше ро ТЗ | ії ан н у ще | | ї й , і у я Ж т т є те ! з ї - 11733 ! ' 11133 1133 41427 !GNP and fibrous rock, Y MATERIAL ee | / I to: VAV TSE: SZSH; : - - ts 7 ry ne r Kedy 14125 I Vreneeniky and DY 'yati: ; as well as 16 zi KI ( nmkodie ' shk I as " "elec m Rai yy and AK no 5 o Shery zy z KI fibrous N ! R MZHK ny keV y Z i MATERIALM 1 we ka "hi ! - them I B B) : N y m Y | i i: z ? 1 i ! KA a lan 1) I sht KS UM vyta she she she ro TZ | ii an n u sche | | i y , and y I Х t t е te ! z і - 11733 ! ' 11133 1133 41427 ! фіг. 110 риття 11140 р І ЕХ ; "fig. 110 digging 11140 r I EX; " ї . ! 11145 Ж 0 ОХОЛОДЖУВАЛЬНА ; РІДИНА : і 11146 11144 Ї І 4» і / !eat ! 11145 F 0 REFRIGERATOR; LIQUID : i 11146 11144 И I 4» i / ! і і. дор Ж : я - зн ; і ; ' І к. в Е : но 14160 | 11152 ' ; ; 161 'and and Dor Z: I know; and ' And k. in E : but 14160 | 11152'; ; 161' ї . ше ! і 5 і і і ' двнтжннвшюой Я дик ню фе песо ексюе ето жесеек жесеев товка якя З. ФСК ЧК Б ЖИ іт че річ что, З; ЧК ХЮЬЯЮ че пе чел г чн ие чек ні чт тек тенет нт 1eat what! i 5 i i i ' dvntzhnnvshyuoi I dyk nyu fe peso exyue eto zheseek zheseev tovka yakya Z. FSK ChK B ZHY it che rych chto, Z; ЧК ХХЯЯХ che pe chel g chn ie chek ni cht tek tenet nt 1 Фіг. 1ЕFig. 1E 1234 1232 у -4214 чаї. Й Я 1236 1340 «є 1249 рол 1230-- у1234 1232 in -4214 tea. Y I 1236 1340 "is 1249 roll 1230-- in Дам. (о ; ож Ї | ре 1246 т тав. 1226 Її з» ДОДЛОЮНЮЇ Ля тав що 1226 1250Dame (o ; oj Y | re 1246 t tav. 1226 Her with" DETAILS Lata tav that 1226 1250 Фіг. 127 вв- ВЕ - 90 60 сш ді и би пк | ПЕРЕТВОРЮВАЧ дл до 70 ЩО ушаое! К-ї й ЗЄДНУВАЛЬНИЙ ІХ й | РУПОР та--й-- 76 т р, мажнвави: ре у з-0-0 ЕЕ шенні 0 РУПО? воFig. 127 vv- VE - 90 60 ssh di i bi pk | CONVERTER dl up to 70 WHAT USHAOE! K-th and CONNECTING THEM and | RUPOR and--y-- 76 tr r, majnvavy: re u z-0-0 EE shenny 0 RUPO? in Фіг. 13Fig. 13 СУХА СНРОВИНА | щи ше ВО опо Ммехдпщчня т 8090 Во ра 6220 ПЕРЕРОБКА В 7 вологовмісту я 65230 сировина | ПОПЕРЕДНЄ 9040 ; мл, Ї НАГРІВАННЯ - ф685210 в, -в050 ! ПІРОЛІЗ ! вІ2бО і | 6160 Ї нини Ще ВВ 0-20 ек ї у ВОДА , -е 00 ГАСІННЯ ря А ПОДАНА ни | | й ПЕРЕРОБКА Гоян 6050 65130 6140 ЯТІ 9070 суспензія Її. ак, Й ж 7 Щі - ль ВЕНТИЛЯТОР й ! вів Її -к жд и 8120 у Кн ово - 61 10 ша не ПРЕСУВАННЯ ОО МЕХАНІЧНЕ | що ІВБОДІ шов СУШКА ЗБЕРІГАННЯ РОЗДІЛЕННЯ | ЩЕЧОВИНН ЇЇ ння Бін ші КОНДЕНСАЦІЯ ОЧИЩЕНІ ОЧИЩЕННЯ ДИНИ 1. вва І Ще во вБ'ЗО : ние 8100 я | сн ; | ОТ ВОЗчИНННКН Го Я і 9180DRY GRILL | schishe VO opo Mmekhdpshchnya t 8090 Vora 6220 PROCESSING IN 7 wet regions 65230 raw materials | PREVIOUS 9040 ; ml, HEATING - f685210 v, -v050 ! PYROLYSIS! vI2bO and | 6160 І ный Хе ВВ 0-20 екі і у ВОДА , -e 00 EXTINGUISHING | and PROCESSING Goyan 6050 65130 6140 YATI 9070 suspension Her. ak, Y same 7 Shchi - l FAN and ! led Her - to railroad 8120 in Kn ovo - 61 10 sha ne PRESSING OO MECHANICAL | that IVBODY seam DRYING STORAGE SEPARATION | BALCHOVINN ITS nia Bin shi CONDENSATION CLEANED CLEANING OF MELONS 1. vva I Still in vB'ZO : nie 8100 i | dream | OT VOZCHINNNNKN Go Ya and 9180 Фіг. 14 я 6510 , во БО ЛИЙ | вк ж А А 4 ЧА Мч ши! б5го) (его) І о вв5О во д-- т ро: Й х 6540 БFig. 14 I 6510, in BO LIY | vk same A A 4 CHA Mch shi! b5go) (ego) I o vv5O in d-- t ro: Y x 6540 B Фіг. 15 6710 нн ан совуво 09780 8740 -02- МО 1 втво я 6740 вл 6720 ) 6750Fig. 15 6710 nn an sovuvo 09780 8740 -02- МО 1 втво я 6740 вл 6720 ) 6750 Фіг. 16 то МУ 1718 Піча він ---Fig. 16 to MU 1718 Picha he --- о. з - 1716 ши ех іч Що ЩО лаз 0017е р т с ши Вих ТУat. z - 1716 shi eh ich What What laz 0017e r t s shi Vikh TU Фіг. 17Fig. 17 Ше ДТ фен 0 ВХІДГАЗУ 1824 | АНІ що різни у ник нення 1821 ЩІ В | о- х1823 тан | рт В нк питан; пиминивнних Шо Є Вихід ГАЗУShe DT fan 0 INLET GAS 1824 | АНИ that are different in 1821 ЧИ В | o- x1823 tan | rt V nk asked; Pimynyvnyh What is the output of GAS Фіг. 18Fig. 18 М ВК дату т. ре ; у - В. еннннннютня р ша - 137 Яніщішк 131 || ІН. І І І В І Їнщ-M VC date t. re ; y - V. ennnnnyutnia r sha - 137 Yanishchishk 131 || IN. I I I V I Yinsch- Б. 1 ГАЗУB. 1 GAS Фіг. 19Fig. 19 Й рин А х | 150 у пні Бо інше вопо МЕХАНІЧНА 9020 й ПЕРЕРОБКА - 51505, сш ----.. 5030 ше ПЕРЕРОБЛЕНА СУХА |. вода. -ї СиВаВиКА с ЗАХИЦАЮЧА| | ЗМиПУВАННЯЇ 7, ВОДНА терні СИРОВИНИ 0 ЛОБАНКА тн і ТИМ 0005БоБо 0-52 БКСТРАВІНЯ ОР НОМКО ОЇ вОдчАСУЄТЕННЯ Ж; ни: зни І ЗІДХОДІВІ З СИРОВИНИ І ОСНОВНІ АГЕНТИ 5180 7 пт 5130 шення о ОКИСЛюЮвАЛЬНА КО БОДІ сте екенжет опіЄтювА | оопоредня ОО ЛЬНГАГЕНТИ ОБРОБКА СУСПЕНЯЙ Клея міаьня ; ше СИРОВИНИY ryn A x | 150 in a stump Because other things are MECHANICAL 9020 and PROCESSING - 51505, ssh ----.. 5030 ше PROCESSED DRY |. water. -th SiVYKA with DEFENDER | WASHING 7, WATER thorn RAW MATERIALS 0 LOBANKA tn and TIM 0005BoBo 0-52 BKSTRAVINYA OR NOMKO OYI vODCHASUETNIYA F; we: knowledge AND DERIVATIVES FROM RAW MATERIALS AND BASIC AGENTS 5180 7 pt 5130 oxidizing process ooporednya OO LNGAGENTY PROCESSING SUSPENAY Glue mianya; raw materials Ко. 5110. : -кЯдг МИ І. щ522о- ТЕРМІЧНА 5160 7 т й панно аопаоланлопаіннс, і РО ОБРОБКА рн СУШІННЯ, ни ! ше вшлшних ; ШК Й 5070 І! дистеЛяЦя, КЕ оОопОоцЕ нн ОКИСЛЕННЯ СУСЦЕНЗІ і «Ві 0 ЕКСТРАКЦІЯ, те ТІЛХОДІВ | СИРОВИНИ РОЗДІЛЕННЯ 5190 ння нишиш Ш о БЮ ща ву тв КвДА АНА ї і СТАДІЇ у 20 7 з суниння Б лю я, ЩА 5140 ЗОЩАНИЙ» І ОН иCo. 5110. : -kYadg MY I. sh522o- THERMAL 5160 7 t and panel aopaolanlopainns, and RO PROCESSING rn DRYING, we ! more successful; ShK Y 5070 I! DISTILLATION, KE oOopOocE nn OXIDATION OF SUSCENSION and "Vi 0 EXTRACTION, te TILKHODIV | RAW MATERIALS OF SEPARATION 5190 nyshish Sh o BYU scha vu tv KvDA ANA y and STAGES in 20 7 from the suninion Blyu y, ШЧА 5140 ZOSCHANIY" AND ON y Фіг. 22Fig. 22 400 7 402 ; ш шани ре , ; ТЕОБОБ'ЯТКОВЕ ГроздьовлЕнк о: ГО ДЖЕРЕЛО З прОоБлЛЕННЯ | НЕБО ЗКОЇ ТО ЛОдДАТКОВЕ. ДЖЕРЕЛО ЗОшОКНА в зи т ц ПРОСПОВАННЯ | з ДРОБЛЕННЯ р вашкОон ; і, 404 ГНЕОБОВ'ЯЗКОВЕ Є І Ї зок сере: мини на Ї ВНТЯКАННЯ пАРОВНЯ 1 АРОВИИ ГО ТІДИНА ка і РО пан пКОБОВЧКОВК й т, НЕОБОВ'ЯЗКОВЕ їх ту Ь ВНТЯКАННЯ ? ДОДАТКОВЕ СБОРИТНЕ тло сннчннні 0 ВОЛОКОН ДЕОБЛЕННЯ ; ЗІЦІЛЬНЕННЯ ОБЄМ ДЖЕРЕЛ : ВОЛОКНА І І г | Ї Ї ! ДРОБЛЕННЯ й ІТ НЕОКОВУВКОВЕ як ;400 7 402; w honors re , ; TEOBYATKOVE Grozdyovlenk o: HO ZHERELO FROM PROOBLENIA | THE SKY OF THE SKY IS LODDATKOVE. THE SOURCE OF ZOSHOKNA in zi t ts PROSPOVANNIA | from CRUSHING r vashkOon ; i, 404 IT IS MANDATORY AND I ZOK SERE: mine on I INVOLVEMENT OF PAROVNI 1 AROVII HO TIDINA ka and RO pan pKOBOVCHKOVK y t, OPTIONAL their th u INVOLVEMENT ? ADDITIONAL ASSEMBLY background snncnnnni 0 FIBER DEOBLING ; HEALING VOLUME SOURCES: FIBER AND AND g | HER ! CRUSHING and IT NON-FINISHING like ; М. шк І пвосповання й ле я ис : ! | Ї. анв УНОЛОКНИСТИЙ ; І шо Що, щ І МАЖЕРАЬ жШОФІПЗОВАНІ ! У деІжАЖжЕ БАКТЕВІ ши ше: і ПАБОФЕРМЕНТИ тооваьнт»M. shk I pvospovaniya y le i is: | Y. anv UNOLOKNISTY ; And what, what, and MAJERAI are SHOPPED! IN DEIZHAZHE BACTEVI shi she: and PABOFERMENTY toovant» ї. шини М НЕОБСБЛЯКОНЕ. : і " " " ї ВАПНУВАННЯ НЕОБОВЯКОВЕ 0 4 о оБОВОТНЕ р з ХІИЛЬНЕННЯ ОБЄМУ ОСНЕШОПАЧИ | і ФЕРМЕНТНИЙ ! | То гдз ТРАНСПОРТУВАННЯ Інною ! БАБОЗБЕРІГАННЯ . 432 ГФБеМКНтТОВАНІ НУКРИ ССО У оєРМентАЩЯ КО : : ПРОДУКТ й ОО ВІАЛРИКЛАД, Ї ОО вІАНОЇВ :eat tires M NEOBBLYAKONE. : i " " " i LIMING IS NECESSARY 0 4 o REQUIRED r s HYILATION OF THE VOLUME OF SNESHOPACHA | i ENZYMATIC ! | Then gdz TRANSPORTATION ! STORAGE. 432 HFBeMKNTATED NUCLEAR SSO U OERMENTASHCHYA KO : : PRODUCT y IOO VIALRYKLAD, NOI OO : v Фіг. 23Fig. 23 -- 416 - 464 МИ 465 чи ГА 467 я хх 00000000 ІПАРАЗ БОЙЛЕРА М та М 7-48 х "489 4тА 7-49 т АтВ-- 416 - 464 MY 465 or GA 467 i xx 00000000 IPARAZ BOILER M and M 7-48 x "489 4tA 7-49 t AtV Фіг. 54 їх ж еВ рити 2520 / А | нш 2 її ша 2520 25зо ДИ, І овав ХМ 25301 В / з у дини Проти, цер 25БО ПЕС шо С ер ни ДЮ МИ фіг. 25Fig. 54 of them are equivalent to 2520 / A | nsh 2 her sha 2520 25zo DY, I ovav KhM 25301 V / z u dyny Proty, cer 25BO PES sho S serny DYU MY fig. 25 СУХЕ ПОДРІБНЕННЯ КУКУРУ ДІА звхкие З поАКЕ пОопвІБНЕ- ПОНЕРЕДНЯ ОБРОБКА Е НЕОБОВ'ЯЗКОВО | сення З АК НЕОБОНУЗКОНЕ «ФКРМЕНТИ ШИ Роз? ННЯ НЕОБОВ'ЯЗКОВО ! ФЕРМЕНТИ. вена ин Со» пні ВИЕРОСВЕАНЕМ і ДИСТИЛтИЯ Н Е етно БЕХ ГЕРДА ТАНІЯ БЕЗВОДЕНИ ЕТАНОЛ фіг. 26DRY GRINDING OF CORN DIA zvhkie WITH POAKE pOOPIBILITY- PRE-PROCESSING IS OPTIONAL | today with JSC NEOBONUZKONE "FKRMENTY SHY Roz? IT IS OPTIONAL! ENZYMES. vena in So» pni VIEROSVEANEM and DISTILTIA N E etno BEH GERDA TANIA ANHYDROUS ETHANOL fig. 26 ВОЛОГЕ ПОДРІБНЕННЯ: ПОПЕРЕДНЯ ОЛРОБКА. КУКУРУДЗА а ЗАМОЧУВАННЯ З о; ВИЛАЛЕИНЯ АРОЛКАТ 000 ЕРОЗЛІЛЕННЯ НА ОТ вОЛекнх шо ес ах МИ а ГЛЮТЕНУ ЗЕ НЕОБОВ'ЯЗКОВО шк 5 й . ФБВМЕНТИ ЕпкоБОв'язкОовВЕ я РОЗТІЩЖУННЯ | ! нЕоеов яжОво ПЕОБОВ'ЯЗКОВЕ УМ - ОЦУКРОВАННЯ і МІКРОСВСАНІЗМ «Ї ФЕРМЕНТАШІЯ х ОдИСТНЛЯцІЯ З. Й и " М Ї УМ ДЕГІЛРА ТАЦІЯ | : вЕЗВОДНИЙ " З ЕТАНОЇ фіг. 57 викеввкя ЗАКО ОК о. ОО ОКО ПАК ОКО ОК ОК и о о. с о о: сх о КИ о. а свя ОК ОКХ я ЯКА МО С АКОО срака С ОХ Я с о . с о с с о. . о ь с о. п - а ОХ о ПО ОВК Б кшня 5 АК с МОУ 5 Б У о АВ о с рок В о ОЕ п- о с о ОХ ОО ОКО САНУ ох. і. ї ООККОКЯ Же МЖК УК А ВЖК А КК СХ о и У ХХ о о: 0 ЗАКО ОККО КА ПО с ВО ОО МО Ко Ох а КК КОМ З З . ї, с п я 5 СК ОБОХ ЗОМ ЕК о УК ОКУНЯ ОК ВЕ ЗО Х г МК о ОА с МНК М шо с о З с п. 5. ОО с с с 0 с ПОМ Кх ОО. КЕ УКХ ОК БІК 5 ФВ КО о оWET GRINDING: PRE-MAKING. CORN a SOAK WITH o; VYLALEINYA AROLKAT 000 EROZLIZLINA ON OT voleknh sho es ah MY a GLUTEN WITH OPTIONAL shk 5 y . FBVMENTY EpkoBOvyazkOovVE i ROZTISHCHJUNNYA | ! nEoeov Yazhovo PEO-BINDING UM - SACCHARIZATION AND MICROSVSANISM "Y FERMENTATION x ODISTNLIATION Z. Y i " M I UM DEGILRA TATIA | : VEVODNYY " FROM ETHANE fig. 57 vykevkya ZAKO OK o. OO OKO PAK OKO OK OK i o o. s o o: sh o KI o. a svya OK OKH i YAKA MO S AKOO sraka S OH I s o . s o s s o. . o s o. p - a ОХ o PO OVK B kshnia 5 AK s MOU 5 B U o AV o s rok V o OE p- o s o OH OO OKO SANU oh. and. и ООККОКЯ Zhe MZHK UK A VZHK A KK СХ o i U XX o o o: 0 ZAKO OKKO KA PO s VO OO MO Ko Oh a KK KOM Z Z . i, s p y 5 SK BOKOH ZOM EK o UK OKUNYA OK VE ZO X h MK o OA s MNK M sho s o Z s claim 5. OO s s 0 s POM Khx OO. KE UKH OK BIK 5 FW KO o o ОО. С. с с о З. с ОО СО ОК с. о п КОХ ОО 0 о Б п МЕМ ОКХ щХ с о о о с о. 5 ОК СХ ОКО КОЗАК ОК ох КУ Уа сна п шо Оса шо КИ ше ОО о: ОО МКК СКК МК о 5 ТАЛАЖККЯ МК с о с . с с с с о 0. ОО У ОА пш ОКО УК УДК С КО ОВО ОХ СКМ АК І о. . . . с с. о о о п по КО ХК ОО КОХ Ох С и ОХ КОКО с ЕН ОХ КОХ Ме М с гу КУ ХО ОО ЕС ВХ с с о о с в ОА Ох КОХ ОО ЗО МАК МБО о с М. шо ОО ЗХ 5. з п о З а МО си пив Ко 5 РАКИ ОО КУ МО ПО г с СУ Ох З с ПО є СЕК У МОЯ УК АКТА Ж с .OO. S. s s o Z. s OO SO OK p. o p KOHH OO 0 o B p MEM OKH shHh s o o o s o. 5 OK СХ OKO KOZAK OK oh KU Uas sna p sho Osa sho KY she OO o: OO MKK SKK MK o 5 TALAZHKKYA MK s o s . s s s 0. OO U OA psh OKO UK UDC S KO OVO OH SKM AK I o. . . . with o o o p po KO ХК OO KOH Okh S i OH COKO s EN OH KOH Me M s gu KU HO OO OO ES ВХ s о o s v OA Okh KOH OO ZO МАК MBO o s M. sho OO ЗХ 5. z p o Z a MO sy pyv Ko 5 RAKI OO KU MO PO h s SU Oh Z s PO is SEC U MY UK ACTA Zh s . в. . с У п. а ОК ОО ХЕ КУ ооо ЕТ ОМ С Ки Ох ХХ ої с о с ОВК с КОКО с с . с м ша ОВО КК о КО ОК с с КОХ 5 о У 0 . с о . у КОД ОК К ВКХ КК ОКО ОКХ ОМ МАЕ, ОКХ ЗХ о. о п. я он а моя о 5 ОО ОДНУ с о. о с ОО с с с г КО с ЗК Ко 5. о о ЗНХ ОО АЕС КК СКК УК с що о . ща шо ОВО све КК ОХ о ОО ж ОО 5 Кн С НИК 5 с ОЗ п 0. ОК ЕН СОКККЯ МК ОКУ ЕФ УК 5. о ОК ОО 3. ин жк ТО КК КОН хх шо Зо с ОК ОО ОХ п Б МБ, КО с пох ОО ОК ОККО КМ МКК о: МОХИ МК ох ж ОХ КНеВ с с с ОХ ОО що с У Ах З КВ КО ОВ ке МА В У ОО ХК КК ОКУНЯ М : о що МОЖ с С с ОВ о . с с с ОО З с о с ОК ен що Он с З 5 ОКО я ї 0. ЗВУ ПОМ ще о ВХ ОКО ОХ МОХ ж ОАЄ ХЕ КО БУ КО У КИ А ОВ с . . . о . ПО ОНА ех ооо и о Б. о о . о с Б о с. о. 0» УК в КО КО с КК ПО ОКХ ее КОХ ЕС ОВО ОО ОМА ЛЕ о о.in. . s In p. s m sha OVO KK o KO OK s s KOH 5 o U 0 . with o. in CODE OK K VKH KK OKO OKH OM MAE, OKH ZH o. o p. I he and my o 5 OO ODNU s o. o s OO s s s g KO s ZK Ko 5. o o ZNH OO AES KK SKK UC s what o . shcha sho OVO sve KK OH o OO zh OO 5 Kn S NIC 5 s OZ claim 0. OK EN SOKKKYA MK OKU EF UK 5. o OK OO 3. in zhk TO KK KON xx sho Zo s OK OO OH p B MB, KO s poh OO OK OKKO KM MKK o: MOHY MK oh zh OH KNeV s s OH OO what s U Ah Z KV KO OV ke MA V U OO ХK KK OKUNYA M : o what MAY s S s OV o . s s OO Z s o s OK en that On s Z 5 OKO i y 0. ZVU POM more o VH OKO OH MOH zh OAE HE KO BU KO U KY A OV s . . . oh PO ONA eh ooo i o B. o o . o s B o s. at. 0» UK in KO KO s KK PO OKH ee KOH ES OVO OO OMA LE o o. З Б. КОЗУ що КУ ОХ 5 Я ОКХ ко о о с ЯВИ с щу ВО я х сх Б 0. ОХ КО п С с с: с о с М о 0. Акне о. шх . о Око ав ЯК ЗО Б. с с МУ ни ЗБК я ПУ КУ ВК кН ШОКУ УСТАМИ ЗА КОХ АК АХ ОК КУ У ник ЯКА Мои КД ПКЕЕ АВ С ЗК КАК ОА В о о ВО КК ВУ ОКХ С 5 ВК УХА МОУ ХК ОККО сек я у с с о У ОХ Зх УК Ех ОКО мус о о .Z B. GOAT what KU OH 5 I OKH ko o o s YAVA s schu VO i x skh B 0. OH KO p S s s: s o s M o 0. Acne o. shh o Oko av JAK ZO B. s s MU ni ZBK i PU KU VK kN SHOCK WITH THE MOUTH FOR KOH AK AH OK KU U nyk YAKA My KD PKEE AV S ZK KAK OA V o o VO KK VU OKH S 5 VK UHA MOU HC OKKO sec i u s s o U ОХ Зх УК Эх OKO mus o o . а. я с я шо о Фіг. 28 а З п лю ли по их а п Пи знав о о і ян ЯКО у с 3 ща 5 ОК, ж НН, Вик МЕККА ВЬ МОЯ Кия ТУ КО О Ж ЗК ж ОО с. о . о с Оу окт, ДИ що ЕЕ и вч В с щ сх же п. . с пи м о тик МОЯ КМ А а ЕКЗ ки ВЖК ПТК що. й а о. о пон, я с в с о. с МО Май сс ЗА, жк о КЕ Бек ВЕ уко ще. 5. п х - о ВК ОКОМ КУ ах Же 0, ЕХ ло о. с. о. с - .and. i s i s o Fig. 28 a Z plyu ly po ih a p Pi znav o o i yan AS in s 3 shcha 5 OK, zh NN, Vyk MECKA VY MY Kiya TU KO O ZH ZK zh OO p. oh о с Оу окт, ДИ что EE и вч В с щ ш х ш х п. . s pi m o tic MY KM A a a IVF ki VZHK PTK what. and oh oh mon, I'm with you with you. s MO Mai ss ZA, zhk o KE Bek VE uko yet. 5. p x - o VK OKOM KU ah Zhe 0, EH lo o. with. at. with - . і. ї 5 АЖ СУК Ме І Ер о а А сш З ОККО АК КЕКВ що о. се о - с о . с ще З КО ще ЕВ яв сх Ох КК КК ох ОКУ ПАХ ї й ке в. . З. я Ох ох ТЕО ох Мен УК МОХ МИХ ж си кеВ ВВ Кох С Кх о ОО я МУК ПБХВ Н о о о. МКК и: КЕ сеся я ше КЕ КТ Я Ми Са СХ . о. ОК ОО ВЕ ШЕ тва Я Уа о о ЗОМКООО ЕХ СИ ОО Я 5 5 с. а . с Кука В с ОК дя о: МНК ЗК ОО ОУН ж БИК Ох де с с а Моя БО 1. ЖК Кох о. о о. ке зх її. с й с Б я с ! У о я о 5 у С Он гве о. 5. ОК ке ї о о . пох ЯН ПК ПТК КВК ОНИ с я х ус З ов С, З 0 КО ЗО Мн п КО КО о и її п жит с ОКО МОand. i 5 AJ SUK Me I Er o a A ssh Z OKKO AK KEKV that o. se o - s o . s more Z KO more EV yav skh Ohh KK KK ohh OKU PAH y and ke v. . Z. i Oh oh TEO oh Men UK MOH MYH zh sy keV VV Koh S Kh o OO i MUK PBHV N o o o. MKK and: KE sesya i she KE KT I Mi Sa Х . at. OK OO VE SHE tva I Ua o o ZOMKOOO EH SY OO I 5 5 s. and s Kuka V s OK dya o: MNK ZK OO OUN z BYK Okh de s s a My BO 1. Residential complex Koh o. oh oh ke zh her s and s B i s ! U o i o 5 u S On gwe o. 5. OK ke i o o . POH YAN PC PTK KVK ONY s y h hus Z ov S, Z 0 KO ZO Mn p KO KO o i her p zhit s OKO MO 1-5. її Ко С і БУ ОККО С о . . о. С о Б Во с о. ОКУ ен их я т ча пи МКК КК САУН З о ши я . щи й 1 с ОО. . о1-5. her Co. S. and BU OKKO S. o. . at. S o B Vo s o. OKU en ikh ya tcha pi IKK KK SAUN Zosh i ya . schi and 1 s OO. . at УК. Му ок р В ав СО ПУЕ од идх ОКО пеня ПН ЗО Се М Х хе ОК КК ОО В п, ВХ НК ХО пе ОК же її . с. КБ що Ме ККУ КО Я КК, МУК ОН У М й о - .UK Mu ok r V av SO PUE od idh OKO penya PN ZO Se M X he OK KK OO V p, VKH NK HO pe OK same her. with. KB that Me KKU KO I KK, MUK ON U M y o - . о й. Може УВК, СОУ КС я СК ПО я ЗК Дон У її а, їх б с о ще КОХ ДУХ А жЯ Ко КК ПК Ух ня СЕ ЗЕ ПК зах Кс щу ее. . . . У Ах Ми п ах СМ о. п о: СКК КУ а с ОВ с о . о МУЯ У Вже Ж Сех с б оо ОАЕ АиХ а ОО пе со ож ТА ши ОО Я КУ щу у Ох я й. 5. ОО с - лак ма ДЖ ХХ жи КУ їй ЖИ те МОЯ Кн МК Ки СОКУ я пет, КК С М - ! з - с а. ох .- У еко о, Мо а о а ДУ о ра сх ин п ОО а їЕ о о а с ОХ ж 5, ї а - КО . Км З ОО ЕВ ОО Ин По ДОК Кон, Я Ба 0 ех щі ОА дОВх сан я У ах с с ю о дя с КО ВОВК сах ВИООЯ КВН» й ри кот ее ОО СХ Я КУ КК АВ с о . її г с . Її. с Но 55 ХУ ПИ ВЕК Я КЕ я БО МЕ ОГО Пи ХЕ п ок й Зоя и Те ОК сЕ ОКУ МУК ОКА Он Ес Коня ОО КОТ ТЕКУ СМ КН. УМ БОНУУ ся сх КИ Те УМХ Яе о . ї с МО і її их ОО с кВ ЗИ Я СОЯ Іл ж КОЖ ОККО КА ЗУ ОО» о в --- ОО ХО У ХЖКся п с ЗВ ою ч- ОМАН КО ПК их ПАК и Ме в ОО ОКО Ко ро у ХУ ЕС НК Я Кия З НЯ 5 ОК В КО 0. Я о - х. ша МО с М Я у Бе Ще МО о : ; ; зoh and Maybe UVK, SOU KS i SK PO i ZK Don U her a, their b s o still KOH DUH A zhYA Ko KK PK Uh nya SE ZE PK zach Ks schu ee. . . . In Ah My p ah SM o. p o: SKK KU a s OV s o . o MUYA U Zhe Zh Seh s b oo OAE AiH a OO pe so ozh TA shi OO I KU schu u Oh i y. 5. OO s - lak ma ДЖ ХХ zhi KU her JI te MY Kn MK Ki SOKU i pet, KK S M - ! with - with a. oh .- U eko o, Mo a o a DU o ra shyn p OO a iE o o a s OH zh 5, i a - KO . Km Z OO EV OO In Po DOK Kon, I Ba 0 eh shchi OA dOVh san i U ah s s yu o dya s KO VOVK sah VIOOYA KVN" y ry kot ee OO SH I KU KK AV s o . her village Her. s No 55 HU PI VEK I KE I BO ME OGO Pi HE p ok y Zoya i Te OK se OKU MUK OKA On ES Konya OO KOT TEKU SM KN. UM BONUU sya sh KI Te UMH Yae o . s MO and her OO s kV ZY I SOYA Il zh KOHZ OKKO KA ZU OO" o v --- OO HO U ХЖКsya p s ZVoyu ch- OMAN KO PK ih PAK i Me v OO OKO Ko ro u HU ES NK I Kiya Z NYA 5 OK V KO 0. I o - x. sha MO s M I u Be More MO o : ; ; with Фіг. 29Fig. 29 ОКХ о чия УОЗ ск КИ: Ме ще. ; КНУ А п УВК ЗВО ПО Би 5-5 и п. о З А КК уж Со АВК СА ЗК КК п ТАНК ОКХ Ай КВ ВОК КАК Ка Я ОН МК Ки ДИ ОКХ чн. с в ОКОМ КИ о а Я КХ КВ ка о ПИ КК Я ЕКО КК я ПКЕЕ се о и - хе Он ОВ УА ПМ КУ ЯК - с я 5 ОК е УК У СЕ ОВ МУ КОХ УКВНННе ше о ОН У НЕ УКВ ОК КВ ЖК МХ МА МКМ К СОКУ ши в М ОК а КМ МК В ВО МО я МО В я ж В КК В ов я ВОК г. о що ЗК ЯК АК ОК ВК ще КУ У Ке Окна Ме о щ М оч» ССЛЖИТИ ОО НЯ КК В. и ше ї о 6. . я Моя КО ОК ККУ МИ Ж тех ДА и ло КОЮ ОН по ОО В ОН М Кф. ОК о Муки ОН п. нн. ії; КЕ ЕІ Я Ки МОНО САНИ ОКА Ння КУ я З Я А КК З по КК ОК що п ш п Ко в у СВУ ВО А у о юне А КК КК ОХ КЗ х ОХ ях Я ко ОККО Ка Є Я ния Ко КК вх ОКХ о. ЗМУ ОК ЗА ї МО п ВХ в Ж ОК Нв ТИ ЗУ АХ В о п. : ше КК А сс а ш в о . о. є . НН: с т пс МК ак ож КОМ о мя ВЕЖУ о Сов Кох и щи по с о я я З. и КК Ох х ЗО: СЕ Ко пе ПЕ КЕ ПО ке пох с 0 о В КИ Вес окре о я а ТИ ох МК В Ох М ши Ка оон о Я МК КК Кия У і МК о. о о с с. . о с. о й ден я и и МО КЯ б МУК М КК АК Моя Сей У и У ОА зи оо о Вк Я о ех в пе я Ми. КО Ок Ко ОД еКЯ 5 ОК КК Ж ТОНЕ КИ оо м МКК ОО а ЕХ ЕН КАНЯ п ор Кі ок ЕН, п и я о Ой Ен ОКО Ки ни о. З о ох о А о. 0. и я о с шо о. ВАК ОН оо ше м ОК АКВсЯ ПЕ в ю я ех о . ОК з о ев Ко ОК екех Кука ОА НИ МАК КИ Ки, ОКУ У ОО ХО ТНК Я нн СКК Кя й СКК В ДИ Ко Кия и МКК ев у о МКК ПОДАНИХ М Ки М В СОКИ п І. КО КЕ АК ЛО в я ПО є о осо ях КОХ п, сКЕ ВК У УК ВУ ВХ се М Сх Ко ЧЕКА КУ У МНК В КВК ІК КУ КОМ ЦО и ЖК У МИХ КА Пе В Уа В Ки КЕ Кв се у СО о КЕ о я ДВ ки УК ВК ДАМ КК КВ З ВХ СХ С МКК КК: ОХ МОЯ У АК Се МК АА А К КК ФК КК Ки ДМ ЕКО ОККО КУ ОК ОК ПКУ ОА п ТЕ оо ОО а МАКИ ОО КО а а о хЯ ОО век КАК ММК Кя о п ех я ооо СОМ ОО я ТО, ВО ІЯ о ная ОО ОО С В З о о о Ок о она р р у У АХ о УК КК ко КІ ЕХ ку МКМ КИМ м А Я ПОТ КН а с 0 по Є і. хе ен я х с пи а я с Он ох ЛОВ СЕ ни ПОТ ВН ши ми ТВ ОС М ІКТ КК Си СОН п. о. с о сон ОХ НН я ЗАКО І СВ ОКХ в ВЖК и о ий вер а 0. ! СНИ ДК УУ ох ДУ ПЕКИ ПИТ КК УВО ВЕК а КОН а КК ОК с. он КО пев т ; пня с МК КУ ОВК Кн ДЕН я ХА КУХ КИ вх и поOKH o whose UOZ sk KY: Me still. ; KNU A p UVK ZVO PO By 5-5 i p. o Z A KK uzh So AVK SA ZK KK p TANK OKH Ai KV VOK KAK Ka I ON MK Ky DY OKH ch. s v OKOM KI o a I KH KV ka o PI KK I ECO KK i PKEE se o i - he On OV UA PM KU JAK - s i 5 OK e UK U SE OV MU KOH UKVNNNne she o ON U NE UKV OK KV ЖК МХ MA MKM K SOKU shi v M OK a KM MK V VO MO I MO V i same V KK V ov y VOK g. o what ZK YAK AK OK VK sce KU U Ke Okna Me o sh M och" SSLZHYTI OO N KK V. and she is at 6. . I My KO OK KKU WE JH teh DA i lo KOYU ON po OO V ON M Kf. OK o Muki ON p. nn. hers; KE EI I Ky MONO SANY OKA Nnya KU i Z I A KK Z po KK OK what p sh p Ko v u SVU VO A u o younge A KK KK OH KZ x OH yah I ko OKKO Ka E I nia Ko KK вх OKХ at. ZMU OK ZA i MO p VH v Zh OK Nv TI ZU AH V o p.: she KK A ss a sh v o. at. is . NN: st ps MK ak oj KOM o mya VEZHU o Sov Koh i schi po s o ia i Z. i KK Okh x ZO: SE Ko pe PE KE PO ke poh s 0 o V KY Ves okre o i a TI oh MK V Oh M shi Ka oon o Ya MK KK Kiya U i MK o. o o s s. . about o i den i i i MO KYA b MUK M KK AK My Sei U i U OA zi oo o Vk I o eh v pe i We. KO Ok Ko OD eKYA 5 OK KK Ж ТОНЕ КИ оо m MKK OO a EH EN KANYA p or Ki ok EN, p i i o Oi En OKO Ky ni o. Z o oh o A o. 0. and I o s sho o. VAK ON oo she m OK AKVsYA PE v yu i eh o . OK z o ev Ko OK ekeh Kuka OA NI MAK KY Ky, OKU U OO HO TNK I nn SKK Kya and SKK V DY Ko Kiya i MKK ev u o MKK SUBMITTED M Ky M V SOKY p I. KO KE AK LO v i PO is about axes KOH p, sKE VC U UC VU WH se M Sh Ko CHEKA KU U MNK V KVK IK KU KOM TSO i ZHK U MYH KA Pe V Ua V Ky KE Kv se u SO o KE o i DV ky UC VK DAM KK KV Z ВХ СХ С MKK KK: OH MY U AK Se MK AA A K KK FC KK Ky DM ECO OKKO KU OK OK PKU OA p TE oo OO a MAKY OO KO a a o xЯ OO vek KAK MMK Kya o peh i ooo SOM OO i TO, VO IYA o naya OO OO S V Z o o o Ok o ona r r u U AH o UK KK ko KI EH ku MKM KIM m A I POT KN a s 0 po E i. he en i x s pi a i s On oh LOV SE ni POT VN shi mi TV OS M ICT KK Sy SON p. o. s o son OH NN i ZAKO I SV OKH in VZHK and o i ver a 0. ! SNY DK UU oh DU PEKY PIT KK UVO VEK a KON a KK OK p. he KO pev t ; stump with MK KU OVK Kn DEN i HA KUH KI vh i po 5. ки В КК МА ЗЕ КК ЖК В У ПКУ В, - о в. іш Є ЗН КК и ХМК, З Я п Я с о с нн о А 0 ПОВ нки А п МО я я їх ОВ КК оо ХК З Уч КОНЯ УК КУ, ЕК Та ТІЛА, ОО я БОЖИЗ КЕ к ка нн. пови о ОКУ с з. ТО Да Я ох у Ае ен: СО ВК ес ЖИ ЕК о я о ЯК Я ЮК КОВО КК КК ОО . 1. ЕЕ Ве Но КО пом ох. Б Я У еВ Я с Ом пи я М Со Ов 1 с . 0 0 с ВКА дня МАВ ЕК КК ЕК в А В ОА 0 ве пока КОКО ДЕК ЕК Сни ЗХ КЕ КИ Кн а я пн ВА М со о ВЕ Ко Кк УК По Я г с її СОВА и ВОК КК У ПО ІКОН СК КК я КО ЛІВ КК МИХ Ко же Кох Ко з о 5 Ех о с па ОО я МКК Ка Я нн м БК я о ЕК КЕ ОК ОА я ОКО п НЕ их ех Бо ОО р УК ; й КО У Х я : -5. ky V KK MA ZE KK ZHK V U PKU V, - o v. ish E ZN KK and KHMK, Z I p I s o s nn o A 0 POV nki A p MO i i them OV KK oo ХK Z Uch KONYA UK KU, EK Ta TILA, OO i BOZHYZ KE k ka nn. povi about OKU with z. TO Yes I oh in Ae en: SO VK es ЖХ EK o I o HOW I YUK KOVO KK KK OO . 1. EE Ve No KO pom oh. B I U eV I s Om pi i M So Ov 1 s . 0 0 s VKA of the day MAV EK KK EK v A V OA 0 ve poka KOKO DEC EK Sny ZH KE KY Kn a i pn VA M so o VE Ko Kk UK Po Ya h s her SOVA i VOK KK U PO ICON SK KK i KO LIV KK MYH Ko že Koh Ko z o 5 Eh o s pa OO i MKK Ka I nn m BK i o EK KE OK OA i OKO p NE ih ek Bo OO r UK ; and KO U X i : - Фіг. 30 екв сов жк. ВВ У с - Мн в т ожКХ о ОО же в: сек пен п - З 5 ЗКУ Ху нано РК КК В: А КУ ВК МОЗКУ жо ЕОМ В СО о. Гж Зоя УК -Х Ох Зх - Й а, с 3 ЯК о о хо Є щи За В ших УКВ я КЕКС их хи У УвИК я КН ОКУ КИМ КК о Аа ех УК ЩІ КЕ Я я ЕЕ е М КЕ МАЯ Б о ГК КК А в я Ми Ж о КХ У Деу М век Ко Є ОКХ вх ших с З в о . п г. Б ПАК А Кун КН Кв МАК КК, он ДУХ ПОМ К анно Я МО ОКО В ОО и А сш Я СОКИ КО А Кс А Ви о п. пово й с 5 п, - с о п З пи КИ СО я шк ЗК век и ЕЕ 5 Ох ЗК ООН я их Кит І В КАК 35 ах ОО В не ПК ОО ЖК А и КУКИ ОК ко Ся ЖБКFig. 30 equiv sov zhk. VV U s - Mn v t ozhKH o OO same v: sec pen p - Z 5 ZKU Hu nano RK KK V: A KU VK MOZKU zho EOM V SO o. Gzh Zoya UK -X Okh Zh - Y a, s 3 JAK o o ho Ye shchi For Your UKV i KEKS ih hi U UvIK i KN OKU KIM KK o Aa eh UK SCHI KE I i EE e M KE MAYA B o GK KK A v i Mi Z o KH U Deu M vek Ko E OKH vyh shih s Z v o . p g. B PAK A Kun KN Kv MAK KK, he SPIRIT POM K anno I MO OKO V OO i A ssh I SOKY KO A Ks A You o p. povo y s 5 p, - s o p Z pi KY SO i shk ZK vek i EE 5 Oh ZK UNO i ih Kit I V KAK 35 ah OO V ne PC OO ZK A i KUKY OK ko Sya ZhBK 0. А УК В по и М ВО ПК Ж ВЕ 5 Ко ще ОО Кк КИ ОК ВК о В а я ОН У 0 А ВК МК о КК КК А КЕ А НЯ пе ве 5 о 0-0 п МО и АВК ОМ Ки Б Ж Ж ЖЕ ОВК Дек КУКИ КЕ СО ВОК о в Ух п. а ПО По ОА я 3 КУН пат у а поки, о ее Ко КОХ у; гу Ж КУ я Ж 0. . г. . її м ПО я А у В Я СІМОХ ЕК КК КАХ ВЕ и ХК ПЕК ЕК и Ся ХМ КВК ВО0. A UK V po i M VO PK Ж VE 5 Ko che OO Kk KY OK VK o Vaya i ON U 0 A VK MK o KK KK A KE A NYA pe ve ve ve 5 o 0-0 p MO i AVK OM Ky B Ж Ж ЖЕ ОВК Dec KUKY KE SO VOK o in Uh p. a PO Po OA i 3 KUN pat u a poki, o ee Ko KOH y; гу Ж KU i Ж 0. . Mr. her m PO i A u V I SIMOH EK KK KAH VE i ХK PEK EK i Xia HM KVK VO З. с пн КК КЕ Ол о МО МЕ Ве ОКУ щи Кв хх УК КЗ ЕЕ ак МКК ЗК оо я АК ГК кі ух бе ЕН АИО ВУ Я ЕЕ Я ше у Я ОКО М я КК КК со ОК Кия ЗИМИ Кк Й ПТК я Ку Ши ще по КК лм КУ В 0 ЕК КИ СК о НАМИ ОВ в 1. я : Ох по КО, у У ВЕ Ва 5 о о а Те КК КК Я КУ СЕК У Кс Яя ОККО В КАЄ ОН ння В МК ВК я ке я о п. В ЕЕ Є КО ук уя ТИСИ ІМК ВК ОКО МК СО ДК иИя КК Б я о КАК Я Ки СКУ а и ОК ЕЕ В я ПОМ ХК ПНЯ . КОХ КЗ В ОНн ння ОХ ДК, А п КЕ АХ УК ту БК:Z. s pn KK KE Ol o MO ME Ve OKU schi Kv xx UK KZ EE ak MKK ZK oo i AK GK ki uh be EN AIO VU I EE I she u I OKO M i KK KK so OK Kiya ZYMI Kk Y PTK i Ku Shi still on KK lm KU B 0 EK KY SK o NAMI OV in 1. i : Oh po KO, in U VE Va 5 o o a Te KK KK I KU SEC U Ks Yaya OKKO V KAYE ON nia V MK VK i ke i o p. V EE YE KO uk uya TYSI IMK VK OKO MK SO DK iIya KK B i o KAK I Ky SKU a i OK EE V i POM ХK PNYA . KOH KZ V ONn nia OH DK, A p KE AH UK tu BC: 1. косо я МО ТАК КК УК м КІ я ши ше її: шк Оу у а МЕ ОК я ЕК ее о ов Дикі Я ЕК се Ве ПК, У я п о о я ОК В КАК Кн ЕК УС Во пе В а 0 СУКИ у Я щих С я, о, у 5 . Кос Кн ІК КМ Пе ОКУ М а КК Ку ор нс КО МК АК ОКУ Ем ИНА КК Я НК он з АЖ, СК В Моя ві У ин ПО МАВ са В. п п пи я МУ ВО ММ ОК З КИ ИХ ОО У УВК Моя КВК КК МКК КЕ ОО КУ во НН Я.1. diagonally I MO TAK KK UK m KI I sew her: shk Ou u a ME OK i EK ee o ov Diki I EK se Ve PK, U i p o o i OK V KAK Kn EK US Vo pe V a 0 BITCHES in Y schyh S i, o, in 5 . Kos Kn IC KM Pe OKU M a KK Ku or ns KO MK AK OKU Em INA KK I NK on z AJ, SK V My vi U in PO MAV sa V. p p py i MU VO MM OK Z KI IH OO U UVK My KVK KK MKK KE OO KU in NN Ya. шо. шж Ох МОН оо В У ЖК п с 0. КО Ве 0. Ко о пон МНН ХАЙ ТІК и лак о КН ПК и: км ой А о ОО вен ЖК У оо ни МОН ОМ п и М НВК ОО ж я ОК ЗК ОН, ОБУ КУ УК МТ КО ОО КВ де щ о У ОК ОК ВУ ання ЕК КУ ОКИС о о ОН КК КК де ХК.what shzh Oh MON oo V U ZK p s 0. KO Ve 0. Ko o pon MNN HAY TIC i lak o KN PK y: km oi A o OO ven ZK U oo ny MON OM p i M NVK OO zh i OK ZK ON . НН . У сх 5 в. ОКО МО КН СЯ а Ов ОК КИ КК по в ко . БО АК КЕКВ ПО в М Х КК МО ше п й : о ОО 1 фе ОН ТУ Я ко АК ОН КО . а. о ОО я У КН М В КХNN. In the 5th century OKO MO KN SYA a Ov OK KI KK po v ko . BO AK KEKV PO v M X KK MO she p y : o OO 1 fe ON TU I ko AK ON KO . and. o OO i U KN M V KH 5. ох зе М КК ПА ди УК АК я Гена МЕ о . щ С У Ва щи ЖОВ КЕ ЗВ ЗО КО Я КІ А носе Же ЯК З у КВ 0. КК ПО ККя ен и а ЗО о и Ме Книни КК я Я КК КК АК КК КК ОО я КОН дн що о ше ЗКУ ЗО КК я о КК п Км Ку В є А УК УУВОА УНК ИИ пики МВ ХМ СКК ОК СА ХХ ККД ВК Ка ПО Ж Ж ВХ ММ Я ОЗ ОВАКО В СУКИ МОм пом о а пе я ВК МЖК Аа УМ ОВ Кн КК ОО СЕК Вк 5 ї п. о о ПК ее УКХ ее ООН а ЕК ОК МК Кай ОО их ОХ Он, ек КК и ЕМ о У тва ОО п. п о Зо а ЗО ОВ ОХ ММК НК о ЗА ех 1: лк, 5. п - з у ПЕ ТММЯ МО ЕВ КИ Кон вені я ДЕК Я ЕЕ, Ех о: о во ПОЗ ТО ОК я У МОНАКО НОЗІ КВ ОК НН с Кк 5 а. ПЕНАЛЮ тет ВКА У СКОКККЯ ния УК ня ЯК: УК А Я КО Ж ОО о АХ нок о. о. і. ОБО Ов СД Кв ОА Я я Кк ов Сон Я ЕЕ . с 3 5 А ня о. п а 5 3 й о5. oh ze M KK PA di UK AK i Gena ME o . Щ S U Vash ХОВ KE ZV ZO KO I KI A nose JE JAK Z u KV 0. KK PO KKya en i a ZO o i Me Knyny KK i I KK KK AK KK OO i KON dn what o she ZKU ZO KK I o KK p Km Ku V is A UK UUVOA UNK II piky MV HM SKK OK SA XX KKD VK Ka PO Ж Ж ВХ MM I OZ OVAKO V SUKI MOm pom o a peya VC MZHK Aa UM OV Kn KK OO SEC Vk 5 і p. z u PE TMMYA MO EV KY Kon veni i DEC I EE, Eh o: o wo POZ TO OK i IN MONACO NOSI KV OK NN s Kk 5 a. PENALTY tet VKA U SKOKKKYA niya UK nya HOW: UK A I KO Z OO o AH nok o. at. and. OBO Ov SD Kv OA I I Kk ov Son I EE . p 3 5 A nya o. p a 5 3 and o 3. 0. Ух КК т Ки ОК ШК я З ОХ о Я -- ин В ОК и ЯК ОК о АК г . . - п с а ОУН МОХ и и ОМ КАК НК о КВ її. г пк у Те ОБ ЖИВИ КАК МАХ МК СКЗ ОВК її о пеня ОО У М ОК ух ПОВ ох і ОК о ЕЕ С. ан то с в. КОДЕК щи; п о. йУ Кей Ко . що її 5 я но . її п ОО ТОВ КО ОО МЕТХ КМ В ХК Ж НЕК кох Мо пи шия й ше в і СЯ ВИЩ ЖК ОН І ши Ко пре те ЖК КУКА Ху ЗК АОЯ ОХ : ях в що в ; з ст ЗАМКИ НИМ х3. 0. Uh KK t Ky OK ShK i Z OH o I -- in V OK i JAK OK o AK g. . - ps a OUN MOH i i OM KAK NK o KV her. g pk u Te OB LIVE AS MAH MK SKZ OVK her o penya OO U M OK uh POV oh i OK o EE S. an to s v. CODEC; p o. yU Kay Co. that her 5 I but . her p OO TOV KO OO METH KM V ХК Ж NEK koh Mo py shiya y she vy i SYA VYSH ZK ON I sy Ko pre te ZK KUKA Hu ZK AOYA OH: yah v what v ; from st. ZAMKY NYM h Фіг.Fig. Бо М що р 5041) од БОВ й я р А 12Because M that r 5041) od BOV and I r A 12 Фіг. 32 ! во - з ії Бов- ДІД 512 : тА Й рої Ще г. 45 Яма енFig. 32! vo - z iyi Bov- DID 512 : tA Y roi Sheche g. 45 Yama en Фіг. 35 з сх. КЕКВ СНАХ і. о. о о. ; 0 а о З п хх ік п с 3 я: о «Ку КЕ ОЗ Ох Ко о ох о о о я й 5 В ОО. о С ОК о - КИ КСО МАХ ще с ОО КО КК ОКХ ХК С ХХ о х КМУ ОК ОКО ОО ок М КО М се В Ох : о її. о. дяк М У, ї о о Ох ах М хх ее ОО Що Мо о. УА З ох с КОХ В о г о с ОВ З їх КЕ М Х С: о ЩО У МИХ Енн КА Я с о . М т Я КО ЗО ХУ ОВ ОХ 3 З С о. с В ОК о ОЗ У с . о. ще с КВ ве У УК ЛЯ ОКХ ще С З ЗК ЗХ СОСОК З а . МОХ хо КУ М ОКХ х КО З НК ЕХ ЗК; КИ МОУ ОКХ Я ЗМК п що є ОО КОЗАК ЗО І ОН с. . | її о о 5 Ооя о. ох ЗХ МВ Я о о у о 6 . й - ше с о . с З о. о шо о. з о ох й. ше с як си САУ в. о У с о с ин . п о В шо СМАКУ, ння КО З ЕК хх о я о о с с: с я І Томловєь 33 М ОХ З СХ КН КМ ще ню КК соокх МЕН Е КО СУ хх х ХУ У що . Х Ко СЕК МОНЕ ЗО ОХ ЗХ 5 г о. СК КУ Ха сх и Ка ХХ ж ОХ У с-ї о. . . З Се ОХ ве я ХК ЕК ХО Ох се ОО х шо. 0 СОУ КОКО ЗХ СО 0 - с сх ОК о ХСН о КОКО КК Ме Те КК я ЯК с з ХО КК о ХХ ОКУ КУ ОО 5 ХК их С 0. хх Ф фо . с 5 о. ХХ . хх. . Ме КО о с 5 З 6 ОМ ях КО КО В я де ха МК АК с . : ; »Fig. 35 from the east KEKV SNAH and. at. oh oh ; 0 a o Z p xx ik p s 3 i: o "Ku KE OZ Ohh Ko o ohh o o o i y 5 V OO. o S OK o - KY KSO MAH more s OO KO KK OKH ХК С ХХ o x KMU OK OKO OO ok M KO M se V Oh : about her. at. thanks M U, y o o Oh ah M xx ee OO What Mo o. UA Z oh s KOH V o g o s OV WITH their KE M X S: o WHAT IN OURS Ann KA I s o . M t I KO ZO HU OV OH 3 Z S o. c V OK o OZ U c . at. more with KV ve U UK LYA OKH more S Z ZK ZH SOSOK Z a . MOH ho KU M OKH x KO Z NK EH ZK; KY MOU OKH I ZMK p what is OO KOZAK ZO I ON p. . | her o o 5 Ooya o. oh ХХ MV I o o u o 6 . y - she s o . with Z o. oh what oh z o oh y. how are you self-propelled guns in. o U s o s in . p o V sho SMAKU, nya KO Z EK xx o i o o s s: s ia I Tomlovye 33 M OH Z Х Х КН КМ ще ню KK sookh MEN E KO SU xx х Х У что . X Ko SEC MONE ZO OH ZH 5 g o. SK KU Kha sh i Ka XX zh OH U s-i o. . . Z Se OH ve I HK EK HO Oh se OO x sho. 0 SOU KOKO ХХ СО 0 - s х OK o ХSN o КОКО КК Me Te КК я ЯК s z ХО КК о ХХ OKU KU ОО 5 ХК их С 0. хх Ф fo . with 5 o. XX. xx . Me KO o s 5 Z 6 OM yah KO KO V ia de ha MK AK s . : ; » в. о сх о о о. с о с Ох Ов о о. 5 с о с . у 0 КК ОК 5 ЗО з с . о - уin. o sh o o o s o s Oh Ov o o. 5 s o s. in 0 KK OK 5 ZO from c. o - u 0 о. о. о . 0 сг п КОС С і о о. о. в її о СО ОО КК З . С с о. . п ль о с о. о ЗВ Се СЯ шх ЕТ СХ Со У Кл З ШО ОБОХ о о. є п с НН Ш а ЕХ СКУ У З КОХ ЗО У КОХ СК ЗО Ох х шк ен 1 о й на: с ОВ ОЗ КК Я с о ВОНО, нн о с По ЖК ЗОН Ех Ед, 5 о с. . ОА и о іг. 35 її совет ня Ася о щ.0 o. at. oh 0 sg p KOS C i o o. at. in her about SO OO KK Z . S s o. . pl o s o. o ZV Se SYA shh ET SH So U Kl Z SHO BOTH o o. yes p s NN Sh a EH SKU U Z KOH ZO U KOH SK ZO Okh x shk en 1 o i na: s OV OZ KK I s o VONO, nn o s Po ZHK ZON Ex Ed, 5 o p. . OA and about ig. 35 her advice Asya about sh. ПК : рн Ж МКК ХХХ Кси ЛК ППО КК ОК Ко що пап о в о о в: ен А со и, ди не КОСИ НЯ а: в ОВО в о. Ск в о. йо о ло во о ВВ КМ и ПК КК ОККО ЖК ев В НЕ оо ех В пе о о о НН Її, КК в и В Б АК КК КВ ЛК СК Кв в ен о в: КВУ кн п М НК ОВ ОК я 5 шов ее ОО я а ЗОВ хо ОК "о ще М 0. ух що ОН ПО пош Нє Ок р я го кг ше оте МАКОМ яко ен ЖК о и З й ши а п. УВО я АСК ОВ ПК Вк ВАК ДЕек вик ОК КН ОКХ ЕВ Бе Ки ВК ще ох о НИ СУ ОН Кн ча ша ОН ВЕ ох з Б ОО о о. омPK : rn Ж MKK ХХХ Ksy LK PPO KK OK Ko what pap o v o o v: en A so y, dy ne KOSY NYA a: v OVO v o. Sk in o. y o l o o o VV KM i PC KK OKKO ZK ev V NE oo eh V pe o o o o NN Her, KK v i VB AK KK KV LK SK Kv v en o v: KVU kn p M NK OV OK ya 5 shov ee OO i a ZOV ho OK "o still M 0. uh what ON PO posh Ne Ok ry go kg she ote MAKOM as en ZHK o i Z y shi a p. UVO i ASK OV PC Vk VAK DEek vyk OK KN OKH EB Be Ky VC still oh oh NI SU ON Kn cha sha ON VE oh with B OO o o. om 5. с КС і и М С В що ЗКУ КО КОН . г шо с: о о. за о МОХИ о В В ХХ ЕОМ У КК НЯ ОМ ІК Вени КЕ МК ХО ПО ТАМЯ ЯКО По КОКО ЕВ Ме УК КАХ ООН Ки о А по В шо п с ЗК І. с с а Б с. шо5. with KS and i M S V that ZKU KO KON . g sho s: o o. za o MOHY o V V XX EOM U KK NYA OM IC Veni KE MK HO PO TAMYA YAKO Po KOKO EV Me UK KAH UNO Ky o A po V sho p s ZK I. s s a B s. what 53. о я ША КК и В УМО с СО вс п. ОО В о А М МОЖ ко ПОН Ж ях ОК СКК У МК о ох о ла Ко Ж м КЕ ПАК А КВ ПАК В КН ДО ВО я ун В сш а о я о о ко с и в в А У Ме в оон с и я он 2 ПО А В им ОК ОН КК А бо о и ОН УК Пе В Ву її ши АЙ о ИМЕНИ У КК: хо КЕ ошн їх СЕ в ОО ши Я г. ОН В пи ОО я ПИ КК ПАК ЕКО унием В я КОХ о КО МИ КО У53. o i SHA KK i V UMO s SO vs p. i o o kos i v A U Me v oon s i i on 2 PO A V im OK ON KK A bo o i ON UK Pe V Vu her shi AY o NAMES IN KK: ho KE oshn ih SE v OO shi I Mr. ON V pi OO I PI KK PAK ECO uniem V I KOH o KO WE KO U 2 0. о. ще ОО - о. ол с КОВКИ ек о А ВО ОХ УК ОВ Он Ох с а ОО Ко ОХ КВ а. МОНО - ОО У АК КК ХВ З ДККОК ХОДА В Пон о с о 3 ща. ша Се КОНЯ ОО КН я ПЕК2 0. o. still OO - o. ol s KOVKY ek o A VO OH UK OV On Oh s a OO Ko OH KV a. MONO - OO U AK KK HV Z DKKOK HODA V Pon o s o 3 shcha. sha Se KONYA OO KN i PEK Б. 5. с о а с ОВ ВКМ М, ЗК З Я Я в СОВЕ ОО рт Я ДК ов Я ш ХМК ор п ПИ МНН СИ п. з 6, пон ж ОК ОН ВО КК ВО оон БК М Ж ОК В о ох Ох и еф у а т КО с, о п В МОВ по ВО. В ев, ВОК ПК Кох ОМ Ки ДНИНИ п и Б КО В я ЗК ОО во о вв ПЕК 5 з нн п З а В В МКК ЖЕИ МК ЕК КИ М звнннананН по Во Уа пркж А КК ож Кув Ку КУ Є о ту Ку у і шанаB. 5. s o a s OV VKM M, ZK Z Y I in SOVE OO rt Y DK ov Y sh ХМК or p PI MNN SY p. z 6, p o z OK ON VO KK VO oon BK M Z OK V o oh Oh and ef u a t KO s, o p V MOV po VO. V ev, VOK PC Koh OM Ky DAYS p i B KO V i ZK OO o o uvv PEK 5 z nn p Z a V V MKK ZHEI MK EK KI M zvnnnananN po Vo Ua prkzh A KK oz Kuv Ku KU E o tu Ku in and honor Фіг. 36 : : я ЕС А мох У У а М ОК Кох КАК се и ЗУ Те Ух МК ЗО ВА М Я Зо т г: нн . ОК ОХ КК Кн ВК 5 ОО ї . Ох с о с 5 о о: о о. . ВУ ИН ОКО ЕК КК ОО Ох с КО КО КОКО с М п п, ох хх СХ ХХ АКА Я МО ж УКВ ОВ що ЕМ АК . ОО КУ о ОО Ех ООКОВ ОХ АХ і ЗО оо ОН ОВ ОК А м с с а с 5 І ОА о о ше . по о о я с о не ОХ ОКХ п. М дя ПО ОХ ОК В 5 5 о. З и ОО с МО . о.Fig. 36 : : i ES A moh U U a M OK Koh KAK se i ZU Te Uh MK ZO VA M I Zo t g: nn . OK OH KK Kn VK 5 OO i . Oh s o s 5 o o: o o. . VU IN OKO EK KK OO Okh s KO KO KOKO s M p p, oh xx СХ ХХ AKA I MO same UKV OV what EM AK . OO KU o OO Eh OOKOV OH AH i ZO oo ON OV OK A m s s a s 5 I OA o o she . po o o i s o no OH OKH p. M dya PO OH OK V 5 5 o. With and OO with MO. at. о. с о КЕ ОО ОКО Же ОК КЛ АХ о КК о ох ОО ОК КК ОО ОО КО СОКОМ ОК о КК АК МОХ ОХ ОКО ВАХ ще в . о о о ОО п ККУ о ж о. ХК ХХ ХУ СУ ие Ома УКВ Оу Ж ЩО о о КО с ОО ша о с о. о а а ОК А п о У ша ОО с о У а ОК КК З Я МОМ ЕК МК КОХ ОКА КО Н МОБ дк в 5 вс у Кс с в оо М М ОМ А о В ОК с ОК ОК 3 ен. по Кс о КОХ с ПОМ о У Ох, МК:at. s o KE OO OKO Zhe OK KL AH o KK o oh OO OK KK OO OO KO SOKOM OK o KK AK MOH OH OKO VAH still in . o o o OO p KKU o z o. ХК ХХ ХУ SU ие Ома UKВ Оу Ж ХХ о о О О о о о о о о. o a a OK A p o U sha OO s o U a OK KK Z I MOM EC MK KOH OKA KO N MOB dk v 5 vs u Ks s v oo M M OM A o V OK s OK OK 3 en. by Ks o KOH with POM o U Okh, MK: і. ОХ шо. СХ о . о. Ко о. Б І о о с Я ОК и МО г хх п ПЕ 3 А хх ях 5 ЖК НО СН ОХ ВИК ПНО в В ЕК КК ЗОНИ ЕКО М но ПТ она ща я Ох ще . : ІЗ о. й г. М. о ШОН ОКУ ОВ ЖЕ о я ж ОО я в м а о КН Я МК ОККО КК КИШКИ ОК с У Ок о ОБО нн ПМК ОО я ОКО ЕН А ООН ІДИ т КО Ох НВ КЕ ок ЕХ ОВ ОХ и о шо шиї. п Уand. oh what SH o. at. Ko o. B I o o s I OK i MO g xx p PE 3 A xx yah 5 ЖК NO SN ОХ ЭК ПНО в ЕК КК ZONES ECO M no PT ona scha i Oh sce . : FROM Fr. y g. M. o SHON OKU OV ZHE o I z OO i v m a o KN Y MK OKKO KK KISHKY OK s U Ok o OBO nn PMK OO i OKO EN A OON IDY t KO Oh NV KE ok EH OV OH i what a neck n U 5 С. в 1 В КК ОККО М нн КК т ОККО ОН ПОВ КОН СК КАК ОК КК КЕ СК АК о. оф и» п п он ОК ОКХ ММ о КИ окон м ОКО ВО а КК ОО КО ПК КИ ТЕЦ С СОЯ СИ о УМО ХК ДО В ДЕМО ОК КК ОККО ХО о о с с ою с5 S. in 1 V KK OKKO M nn KK t OKKO ON POV KON SK KAK OK KK KE SK AK o. of i» p p on OK OKH MM o KY okon m OKO VO a KK OO KO PK KY ТЕС С SOYA SY o UMO ХК TO V DEMO OK KK OKKO HO o o s s oyu s 0. п. г о. що 5 и п ною о я о. ОО о ВО ВВ г т с З пу вне КЕ о У зак по о т о. 3. ПШя п шо он МЕ ВО ЕН о с о її. мех її о. її Я о КОКО Ко ХА око КК я БУ Хе о НН ї Ко МЕ Же, . У с ПО о КО ОКО СА Он ОК, Мо В В ши о я. Ба У о КЕ о о Зх о. и . 3. я о іт Ех пи п ОО я оку КК в ву з праве ви на ПЕ ВЕНИ КН ЖК ЕК КМ З АН В АВ ше а и а вншешни0. p. g o. that 5 and p noi o i o. OO o VO VV g ts Z pu vne KE o U zak po o t o. 3. PShya p sho on ME VO EN o s o her. meh her about her I o KOKO Ko HA eye KK I BU He o NN i Ko ME Zhe, . U s PO o KO OKO SA On OK, Mo V V shi o i. Ba U o KE o o Zh o. and 3. I o it Ekh pi p OO i oku KK in vu with right you on PE VENY KN ZK EK KM Z AN V AV she a i a vnsheshny Фіг. 37Fig. 37 МЕНЕ ск К ов ВИ НИ В В В С спереовсювьр Писали я о Ах ЕК КК дон о шо І і - ди я ше по. В ОК кг шо пвх В ПП ПК ой ин я я я УП п я Я Он Во с с і с ПИКА Бак о В В Ди УЖЕ КК ООН ПЕ В ЗВ ее ка Я В ОО п о КО оо вося я В и ОККО НН ння ит В ЕХ ТИ ЯВИ А М Ан У У ООНME sk K ov YOU WE V V V S spereovsyuvyr I wrote about Ah EK KK don o sho I i - di I she po. V OK kg sho pvh V PP PK oi yin ia ia UP p ia YA On Vo s s s s PIKA Bak o V V Dy ALREADY KK UNO PE V ZV ee ka I V OO p o KO oo o osya i V y OKKO NN UNO 1. А и я с ; с о в и я Я ох С о с г ЕСЕ ов ПО и СО ОО ПЕК хх ОКХ Ме од т ПЕТЯ ва В ОН Коди ше нн я Пе с с кет; с ВВ Под КК КК ВОК ПОН Ос о Шрек НВ Керрі о ВКМ БОМ І и п ВН а Вер пев еВ с и п М В я о в ЗО по о я де с ОО и о. х КО ек ВВ СА ОК РКК я ПЕ ше В ОО овен ее Кох А ОХ КЕ ВА ЕН КК ОК ан КО ПІВ В ОО КК я п я в а І, і ОО па Б ЕКО ред сх й и ння о ек в ПЕ РИ о о п п. с дв с ве я Я ПАЩІ ау Ек с сот я С 0 с о. . в ак Ве ОККО о ОН Я Оле их пев и о ан З М - до Не у ко ша в о. Ока пу в п Со ер ОХ я Ко НК ол ки аа МК 0 нс 5.1. A and I s; s o v i y I oh S o s g ESE ov PO i SO OO PEK xx OKH Me od t PETYA va V ON Cody she nn ia Pe s s ket; s VV Pod KK KK VOK MON Os o Shrek NV Kerry o VKM BOM I i p VN a Ver pev eV s i p M V i o v ZO po o i de s OO i o. х KO ek VV SA OK RKK i PE she V OO oven ee Koh A OH KE VA EN KK OK an KO PIV V OO KK i p pya v a I, i OO pa B ECO ed s h i ny o ec v PER RY o o p p. s dv s ve i I MOUTH au Ek s sot i S 0 s o. . in ak Ve OKKO o ON I Ole ikh pev i o an Z M - to Ne u kosha v o. Oka pu v p So er OH I Ko NK ol ky aa MK 0 ns 5. її. о а у В я я ОО ВОК и ВК я ЗО ВК я МО КК о ВЕher. o a u V i i OO VOK i VC i ZO VC i MO KK o VE 0 :.- ОО в Пе 0. шо п ох ИН МЕ о. ДО фс о Ж ОК МАЯ ОН а Ка У Ми в в КО ЗМК ко Я їх: 5 ос п пом я а КИ ПК КУ сх од я ли и а ах Я о ОО тор У ККУ ОПО ИН ой не ОН Мн НН вик У ев ус я ТЯ в Я ПЕК ОК М ше ев А А Ди В оо оо ОН Пед о о о о ши КЕ р. АЖ й Но п с. с 53 о о. 5. М а и в а В в В ОО в В ун ТОК Нв окт ин ех ЗОМ ОККО КД оо ПЕ с Ук ЕАВКи ба ов Ж о З МК і м ЕК ОО КВ СВ ро о ння МО ни я м ВВ ОК КИ нн ОО Я Мао вк А в ен я и ОККО ОСКОКУКК М ВК о ПИ у оо С в ПОМ ОХ пе о ОВ и а м ет г ша НО пев шу М ОО в а ВАК і В ОВК и ше яв дово в В п ви п п Ком ей Дня ОВК УНН нн МОЯ порі нн ах и я ун М и Х Я нн АК ее ШК У й Кт пе ви я МО В КВ ледлес еВ с я 0 п. їх 0 . 2 ох її. а с. Кн о В о ОН и М КК нн ВН ве В Зх оо І о о, ж: я о о шо п о овес у я, я ї г с шо -- с0 :.- OO in Pe 0. sho p oh IN ME o. TO fs o Ж OK MAYA ON a Ka U We v v KO ZMK ko I them: 5 os p pom me a KI PK KU sh od i ly i a ah I o OO tor U KKU OPO IN oy ne OH Mn NN vyk U ev us I TYA v I PEK OK M she ev A A Dy V oo oo ON Ped o o o o shi KE r. AJ y No p p. p 53 o o. 5. M a i v a V v V OO v V un TOK Nv oct in ek ZOM OKKO KD oo PE s Uk EAVKy ba ov Zh o Z MK i m EK OO KV SV ro o nia MO ny i m VV OK KY nn OO I Mao vk A v en ya i OKKO OSKOKUKK M VK o PI u oo S in POM OH pe o OV i a m et g sha NO pev shu M OO v a VAK i V OVC i she yav dovo in V p vy p p Kom ey Day OVK UNN nn MY pori nn ah i un M y H Ya nn AK ee ShK U y Kt pe you I MO V KV ledles eV s i 0 p. ih 0 . 2 oh her. and with Kn o V o ON i M KK nn VN ve V Zh o o I o o, f: I o o sho p o oves u i, i i g s sho -- s : А. ей пон ших о НН ит ВЕ КК Он ВАННЯ ОТ ЖИ ОВ си в ки НВ КО од п пен Ор п в Ко ще - й Ще М ОО СУМКИ УКВ я шар с БОКУ ХРО ШО уп арт ИИННя прутик и ян С ев о КЕ Ук АЕС НЕ мує ОК п - ша м ще п дош снення: А. o KE Uk NPP DOES NOT need OK p - sha m still p doshne Фіг. 38 95| й Ка з - | й 85 | ІД - Я . і ЕЕ 80 щ їх Ї ; т ! ї З 5 х | ОБЛАСТЬ А 70 , о 4000 З500 3000 2500 щЩ 2000 1500 (1 - - ря у ХВИЛЬОВІ ЧИСЛА (СМ)Fig. 38 95| and Ka with - | and 85 | IS - I. and EE 80 of their Y; t! i Z 5 x | AREA А 70 , о 4000 З500 3000 2500 шЩ 2000 1500 (1 - - rya in WAVE NUMBERS (CM) Фіг. 39 с м стін х 100 ра 2 ; Я е ; а а 5 80 х 2 70 1 ДЕ 40 обла я х ХВИЛЬОВІ ЧИСЛА (СМ)Fig. 39 cm of walls x 100 ra 2 ; I am ; a a 5 80 x 2 70 1 DE 40 regions x WAVE NUMBERS (CM) Фіг. 40 ЛЕКТЕРИКА, фонтани южатятянваяжнтитьа кт тю вим. систе тим : ГНИД ТЕКИ одлниннттстякктняя нання ухкетя акне і ДРОВЛЕННЯ пЕйстеН 3 З | Ш : Я йо БО - я ! Со ВИвОКНЕН й не інхленктий нин жа АТІ МК рт інно ет жт ж вусттянжняя І: -З Н підготовкА СНКОВИНИ т 7 " : т шо погеркА КеОвКА: то БИЕКТРИКА а ! ЕЛЕКТЕНКА НАБНВАННЯ ДЕНАТУРУВУЧНИ НК рлзлита витяжних лют Майн нин поши й скік стояк жд шк юс а кож се вже Ж КЕ ою в кю вом кн ко ін маш та овен Го пбевнемта Т.Г яистНяяя Є ОДЕВеАТАНЮ тлу 0 СОНЕТИ 1 пРІЖ лу з : коми ля , : лижля | з ВЕДІНЕННЯ НІНУ ТАРИ. : пив наван ( ; не НИШНЙ : юсювнІ НІ осад ТОНКА ТОВ уч ВЛЕКТРНКА ДеРОЦеСИ. т вода -- 4 6 ДНУ. катла. Не Н ш0В ШК МАРрА 418 Метккечкжяяннунвжеу кн туккжтня жатки й о - теОдДАЛьшША ПЕРЕРВ Ка. : 22Fig. 40 ELECTRICITY, fountains yuzhatyatyanvayazhntitya kt tyu vim. siste tim: NIT TEKI odlninnttstyakktnyaya nannia uhketya acne and WOODENING peisten 3 Z | Sh: I'm YO BO - I! So YVOKNEN and not inhlenkty ninja ATI MK rt inno et zht same usustyanzhnya I: -Z N preparation of SNKOVINY t 7 ": t sho pogerka KeOvKA: to BIECTRICA a ! ELECTENKA OBNVANNA DENaturuvuchny NK rlzlita of exhaust lut Main nin poshi and jump riser zhd shk yus a kozh se already Ж KE oyu in kyu vom kn ko in mash ta oven Ho pbevnemta T.G yaistNyaaya Ye ODEVEATANYU tlu 0 SONNETS 1 prizh lu z : komila , : lizhlya | z VEDENENNI NINU TARA. : pyv navan ( ; no NISHNY: yusyuvni NO sediment TONKA LLC uch VLEKTRNA DeROTSESY. t water -- 4 6 DNU. boiler. No N sh0V SHK MARRA 418 Metkkechkzhyayannunvzheu kn tukkzhtnia of the harvester and o - teOdDALshSHA PERERV Ka.: 22 Фіг. 41Fig. 41
UAA201014296A 2008-04-30 2009-04-28 Method for sugar production from lignocellulosic biomass UA111463C2 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UAA201400596A UA119132C2 (en) 2008-04-30 2009-04-28 Cellulosic and lignocellulosic materials and methods and systems for the production of such materials by irradiation
UAA201400597A UA118249C2 (en) 2008-04-30 2009-04-28 Cellulosic and lignocellulosic materials and methods and systems for the production of such materials by irradiation

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US4941908P 2008-04-30 2008-04-30
PCT/US2009/041942 WO2009140057A2 (en) 2008-04-30 2009-04-28 Processing biomass

Publications (1)

Publication Number Publication Date
UA111463C2 true UA111463C2 (en) 2016-05-10

Family

ID=56291928

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
UAA201014296A UA111463C2 (en) 2008-04-30 2009-04-28 Method for sugar production from lignocellulosic biomass

Country Status (1)

Country Link
UA (1) UA111463C2 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
UA118249C2 (en) Cellulosic and lignocellulosic materials and methods and systems for the production of such materials by irradiation
US20200115723A1 (en) Processing biomass
RU2563357C2 (en) Composition for producing product selected from alcohols, organic acids, sugars, hydrocarbons and mixes thereof
RU2490326C2 (en) Method of fermenting low-molecular weight sugar to ethanol
RU2432400C2 (en) Biomass processing
AU2016200488B2 (en) Cellulosic and lignocellulosic structural materials and methods and systems for manufacturing such materials by irradiation
UA111463C2 (en) Method for sugar production from lignocellulosic biomass
AU2013202816B2 (en) Cellulosic and lignocellulosic structural materials and methods and systems for manufacturing such materials by irradiation
AU2014218402B2 (en) Cellulosic and lignocellulosic structural materials and methods and systems for manufacturing such materials by irradiation
UA106042C2 (en) Method for fermentation of low molecular sugar
BR122017001932A2 (en) METHOD OF CONVERTING AN INTERMEDIARY TO A PRODUCT, PRODUCT AND BIOMASS FEED STOCK PROCESSING SYSTEMS