EA033687B1 - Processing and transforming biomass to produce alcohols - Google Patents

Processing and transforming biomass to produce alcohols Download PDF

Info

Publication number
EA033687B1
EA033687B1 EA201591330A EA201591330A EA033687B1 EA 033687 B1 EA033687 B1 EA 033687B1 EA 201591330 A EA201591330 A EA 201591330A EA 201591330 A EA201591330 A EA 201591330A EA 033687 B1 EA033687 B1 EA 033687B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
biomass
acid
fermentation
materials
less
Prior art date
Application number
EA201591330A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
EA201591330A1 (en
Inventor
Marshall Medoff
Thomas Craig Masterman
Michael W Finn
Andrew Papoulis
Natalya A Koryabkina
Original Assignee
Xyleco Inc
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 Xyleco Inc filed Critical Xyleco Inc
Priority claimed from PCT/US2014/021796 external-priority patent/WO2014138594A1/en
Publication of EA201591330A1 publication Critical patent/EA201591330A1/en
Publication of EA033687B1 publication Critical patent/EA033687B1/en

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D15/00Separating processes involving the treatment of liquids with solid sorbents; Apparatus therefor
    • B01D15/02Separating processes involving the treatment of liquids with solid sorbents; Apparatus therefor with moving adsorbents
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/32Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by electrical effects other than those provided for in group B01D61/00
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/46Removing components of defined structure
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D61/00Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/42Electrodialysis; Electro-osmosis ; Electro-ultrafiltration; Membrane capacitive deionization
    • B01D61/44Ion-selective electrodialysis
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D61/00Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/42Electrodialysis; Electro-osmosis ; Electro-ultrafiltration; Membrane capacitive deionization
    • B01D61/44Ion-selective electrodialysis
    • B01D61/445Ion-selective electrodialysis with bipolar membranes; Water splitting
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/08Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
    • B01J19/081Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing particle radiation or gamma-radiation
    • B01J19/085Electron beams only
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65GTRANSPORT OR STORAGE DEVICES, e.g. CONVEYORS FOR LOADING OR TIPPING, SHOP CONVEYOR SYSTEMS OR PNEUMATIC TUBE CONVEYORS
    • B65G27/00Jigging conveyors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65GTRANSPORT OR STORAGE DEVICES, e.g. CONVEYORS FOR LOADING OR TIPPING, SHOP CONVEYOR SYSTEMS OR PNEUMATIC TUBE CONVEYORS
    • B65G53/00Conveying materials in bulk through troughs, pipes or tubes by floating the materials or by flow of gas, liquid or foam
    • B65G53/04Conveying materials in bulk pneumatically through pipes or tubes; Air slides
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65GTRANSPORT OR STORAGE DEVICES, e.g. CONVEYORS FOR LOADING OR TIPPING, SHOP CONVEYOR SYSTEMS OR PNEUMATIC TUBE CONVEYORS
    • B65G53/00Conveying materials in bulk through troughs, pipes or tubes by floating the materials or by flow of gas, liquid or foam
    • B65G53/34Details
    • B65G53/40Feeding or discharging devices
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C29/00Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring
    • C07C29/132Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of an oxygen containing functional group
    • C07C29/136Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of an oxygen containing functional group of >C=O containing groups, e.g. —COOH
    • C07C29/147Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of an oxygen containing functional group of >C=O containing groups, e.g. —COOH of carboxylic acids or derivatives thereof
    • C07C29/149Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of an oxygen containing functional group of >C=O containing groups, e.g. —COOH of carboxylic acids or derivatives thereof with hydrogen or hydrogen-containing gases
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C31/00Saturated compounds having hydroxy or O-metal groups bound to acyclic carbon atoms
    • C07C31/02Monohydroxylic acyclic alcohols
    • C07C31/12Monohydroxylic acyclic alcohols containing four carbon atoms
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08BPOLYSACCHARIDES; DERIVATIVES THEREOF
    • C08B1/00Preparatory treatment of cellulose for making derivatives thereof, e.g. pre-treatment, pre-soaking, activation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G1/00Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L1/00Liquid carbonaceous fuels
    • C10L1/02Liquid carbonaceous fuels essentially based on components consisting of carbon, hydrogen, and oxygen only
    • C10L1/023Liquid carbonaceous fuels essentially based on components consisting of carbon, hydrogen, and oxygen only for spark ignition
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L1/00Liquid carbonaceous fuels
    • C10L1/02Liquid carbonaceous fuels essentially based on components consisting of carbon, hydrogen, and oxygen only
    • C10L1/026Liquid carbonaceous fuels essentially based on components consisting of carbon, hydrogen, and oxygen only for compression ignition
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L9/00Treating solid fuels to improve their combustion
    • C10L9/08Treating solid fuels to improve their combustion by heat treatments, e.g. calcining
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M47/00Means for after-treatment of the produced biomass or of the fermentation or metabolic products, e.g. storage of biomass
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M47/00Means for after-treatment of the produced biomass or of the fermentation or metabolic products, e.g. storage of biomass
    • C12M47/10Separation or concentration of fermentation products
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P19/00Preparation of compounds containing saccharide radicals
    • C12P19/02Monosaccharides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P19/00Preparation of compounds containing saccharide radicals
    • C12P19/14Preparation of compounds containing saccharide radicals produced by the action of a carbohydrase (EC 3.2.x), e.g. by alpha-amylase, e.g. by cellulase, hemicellulase
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P7/00Preparation of oxygen-containing organic compounds
    • C12P7/02Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group
    • C12P7/04Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group acyclic
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P7/00Preparation of oxygen-containing organic compounds
    • C12P7/02Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group
    • C12P7/04Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group acyclic
    • C12P7/06Ethanol, i.e. non-beverage
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P7/00Preparation of oxygen-containing organic compounds
    • C12P7/02Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group
    • C12P7/04Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group acyclic
    • C12P7/06Ethanol, i.e. non-beverage
    • C12P7/08Ethanol, i.e. non-beverage produced as by-product or from waste or cellulosic material substrate
    • C12P7/10Ethanol, i.e. non-beverage produced as by-product or from waste or cellulosic material substrate substrate containing cellulosic material
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P7/00Preparation of oxygen-containing organic compounds
    • C12P7/40Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a carboxyl group including Peroxycarboxylic acids
    • C12P7/52Propionic acid; Butyric acids
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P7/00Preparation of oxygen-containing organic compounds
    • C12P7/40Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a carboxyl group including Peroxycarboxylic acids
    • C12P7/56Lactic acid
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C13SUGAR INDUSTRY
    • C13KSACCHARIDES OBTAINED FROM NATURAL SOURCES OR BY HYDROLYSIS OF NATURALLY OCCURRING DISACCHARIDES, OLIGOSACCHARIDES OR POLYSACCHARIDES
    • C13K1/00Glucose; Glucose-containing syrups
    • C13K1/02Glucose; Glucose-containing syrups obtained by saccharification of cellulosic materials
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C13SUGAR INDUSTRY
    • C13KSACCHARIDES OBTAINED FROM NATURAL SOURCES OR BY HYDROLYSIS OF NATURALLY OCCURRING DISACCHARIDES, OLIGOSACCHARIDES OR POLYSACCHARIDES
    • C13K13/00Sugars not otherwise provided for in this class
    • C13K13/002Xylose
    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21CPRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
    • D21C9/00After-treatment of cellulose pulp, e.g. of wood pulp, or cotton linters ; Treatment of dilute or dewatered pulp or process improvement taking place after obtaining the raw cellulosic material and not provided for elsewhere
    • D21C9/001Modification of pulp properties
    • D21C9/007Modification of pulp properties by mechanical or physical means
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E04BUILDING
    • E04BGENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B1/00Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
    • E04B1/62Insulation or other protection; Elements or use of specified material therefor
    • E04B1/92Protection against other undesired influences or dangers
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21FPROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
    • G21F7/00Shielded cells or rooms
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/30Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
    • H01J37/317Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for changing properties of the objects or for applying thin layers thereon, e.g. for ion implantation
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/08Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
    • B01J2219/0869Feeding or evacuating the reactor
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/08Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
    • B01J2219/0873Materials to be treated
    • B01J2219/0879Solid
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/08Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
    • B01J2219/0873Materials to be treated
    • B01J2219/0881Two or more materials
    • B01J2219/0886Gas-solid
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L2200/00Components of fuel compositions
    • C10L2200/04Organic compounds
    • C10L2200/0461Fractions defined by their origin
    • C10L2200/0469Renewables or materials of biological origin
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L2200/00Components of fuel compositions
    • C10L2200/04Organic compounds
    • C10L2200/0461Fractions defined by their origin
    • C10L2200/0469Renewables or materials of biological origin
    • C10L2200/0476Biodiesel, i.e. defined lower alkyl esters of fatty acids first generation biodiesel
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L2290/00Fuel preparation or upgrading, processes or apparatus therefore, comprising specific process steps or apparatus units
    • C10L2290/36Applying radiation such as microwave, IR, UV
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P2201/00Pretreatment of cellulosic or lignocellulosic material for subsequent enzymatic treatment or hydrolysis
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P2203/00Fermentation products obtained from optionally pretreated or hydrolyzed cellulosic or lignocellulosic material as the carbon source
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E04BUILDING
    • E04BGENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B1/00Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
    • E04B1/62Insulation or other protection; Elements or use of specified material therefor
    • E04B1/92Protection against other undesired influences or dangers
    • E04B2001/925Protection against harmful electro-magnetic or radio-active radiations, e.g. X-rays
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/20Positioning, supporting, modifying or maintaining the physical state of objects being observed or treated
    • H01J2237/202Movement
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/30Electron or ion beam tubes for processing objects
    • H01J2237/31Processing objects on a macro-scale
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/30Electron or ion beam tubes for processing objects
    • H01J2237/31Processing objects on a macro-scale
    • H01J2237/3165Changing chemical properties
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/10Biofuels, e.g. bio-diesel
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/30Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/16Mechanical energy storage, e.g. flywheels or pressurised fluids
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10Process efficiency
    • Y02P20/133Renewable energy sources, e.g. sunlight
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/30Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies
    • Y02W10/33Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies using wind energy
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/30Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies
    • Y02W10/37Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies using solar energy

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Urology & Nephrology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Emergency Medicine (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)

Abstract

The invention relates to the method for producing one or more alcohols, which comprises saccharification of a cellulosic or lignocellulosic material with obtaining composition of sugars of saccharified biomass containing glucose and xylose; selective fermentation of glucose with obtaining fermented sugars composition containing essentially xylose, whereas xylose concentration in the fermented sugars composition is increased as compared to xylose concentration in sugars composition of the saccharified biomass; obtaining one or more acids from fermented sugars composition; transforming the said one or more acids to one or more esters; and hydrogenation of one or more esters using a catalyst and hydrogen to produce the said one or more alcohols.

Description

Настоящая заявка включает посредством ссылки полное описание следующих находящихся в процессе одновременного рассмотрения предварительных заявок на патент, поданных 8 марта 2013 года: заявки на патент США №61/774684, 61/774773, 61/774731, 61/774735, 61/774740, 61/774744, 61/774746, 61/774750, 61/774752, 61/774754, 61/774775, 61/774780, 61/774761, 61/774723, и 61/793336, поданной 15 марта 2013 года.This application includes, by reference, a complete description of the following pending patent applications filed March 8, 2013: US Patent Application Nos. 61/774684, 61/774773, 61/774731, 61/774735, 61/774740, 61 / 774744, 61/774746, 61/774750, 61/774752, 61/774754, 61/774775, 61/774780, 61/774761, 61/774723, and 61/793336, filed March 15, 2013.

Уровень техникиState of the art

С ростом спроса на нефть также растет и интерес к возобновляемым сырьевым материалам для производства биотоплива и биохимических реагентов. Применение лигноцеллюлозной биомассы в качестве сырья для таких производственных процессов изучается с 1970-х годов. Лигноцеллюлозная биомасса представляет интерес, поскольку она широко распространена, относится к возобновляемым ресурсам, производится внутри страны и не применяется в пищевой промышленности.With increasing demand for oil, interest in renewable raw materials for the production of biofuels and biochemical reagents is also growing. The use of lignocellulosic biomass as a raw material for such production processes has been studied since the 1970s. Lignocellulosic biomass is of interest because it is widespread, belongs to renewable resources, is produced domestically and is not used in the food industry.

На сегодняшний день доступно большое количество потенциального лигноцеллюлозного сырья, включающего, в частности, сельскохозяйственные отходы, древесную биомассу, бытовые отходы, масличные семена/жмых и морские водоросли. В настоящее время указанные материалы либо используют в качестве корма для животных, биогумусных материалов, топлива для сжигания в установке для совместного производства тепловой и электрической энергии, либо захоранивают на свалках. Лигноцеллюлозная биомасса содержит кристаллические целлюлозные фибриллы, встроенные в гемицеллюлозную матрицу, окруженную лигнином. Это обеспечивает компактную матрицу, труднодоступную для ферментов и для других химических, биохимических и/или биологических процессов. Материалы целлюлозной биомассы (т.е. материал биомассы, из которого был удален лигнин) являются более доступными для ферментов и других процессов превращения, но даже в этом случае природные целлюлозные материалы часто обеспечивают низкий выход (от теоретического выхода) при приведении в контакт с гидролизующими ферментами. Лигноцеллюлозная биомасса имеет даже большую сопротивляемость воздействию ферментов. Кроме того, каждый тип лигноцеллюлозной биомассы имеет собственное конкретное соотношение целлюлозы, гемицеллюлозы и лигнина.To date, a large number of potential lignocellulosic raw materials are available, including, in particular, agricultural waste, wood biomass, household waste, oilseeds / oilcake and seaweed. Currently, these materials are either used as animal feed, biohumus materials, fuel for combustion in a facility for the joint production of heat and electric energy, or they are disposed of in landfills. Lignocellulosic biomass contains crystalline cellulose fibrils embedded in a hemicellulosic matrix surrounded by lignin. This provides a compact matrix that is difficult to access for enzymes and other chemical, biochemical and / or biological processes. Cellulosic biomass materials (i.e., the biomass material from which the lignin was removed) are more accessible to enzymes and other conversion processes, but even in this case, natural cellulosic materials often provide a low yield (from theoretical yield) when brought into contact with hydrolysis enzymes. Lignocellulosic biomass has even greater resistance to enzymes. In addition, each type of lignocellulosic biomass has its own specific ratio of cellulose, hemicellulose and lignin.

Краткое описание изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION

В целом, в настоящем изобретении раскрываются системы, способы и процессы превращения сырьевого материала биомассы, например, целлюлозных, крахмальных или лигноцеллюлозных материалов, в полезные первичные продукты, например, спирты, кислоты, сложные эфиры и сахара. Настоящее изобретение также раскрывает оборудование, способы и системы для превращения указанных первичных продуктов в полезные вторичные продукты, например, для превращения сложных эфиров в спирты (например, н-бутанол, втор-бутанол, изобутанол, трет-бутанол, этанол и смеси любых из перечисленных спиртов) посредством гидрогенолиза.In general, the present invention discloses systems, methods and processes for converting biomass raw materials, for example, cellulosic, starch or lignocellulosic materials, into useful primary products, for example, alcohols, acids, esters and sugars. The present invention also discloses equipment, methods and systems for converting said primary products into useful secondary products, for example, for converting esters to alcohols (for example, n-butanol, sec-butanol, isobutanol, tert-butanol, ethanol and mixtures of any of the above alcohols) by hydrogenolysis.

Такой способ включает получение одной или более кислот (например, уксусной кислоты, нмасляной кислоты, изомасляной кислоты) из биомассы, например, осахаренной биомассы, сахаров, например, сахара в осахаренной биомассе, сахарной фракции осахаренной биомассы, и превращение одной или более кислот в один или более сложных эфиров. Указанный способ дополнительно включает гидрирование одного или более сложных эфиров с помощью катализатора и водорода с получением одного или более продуктов, таких как спирты. Необязательно, одну или более кислот получают посредством ферментации сахаров осахаренной биомассы. Необязательно, сахара осахаренной биомассы получают путем осахаривания целлюлозного или лигноцеллюлозного материала биомассы с помощью одного или более ферментов и/или одной или более кислот, например, путем сначала применения кислоты, а затем применения одного или более ферментов. Кроме того, указанный способ может дополнительно включать уменьшение сопротивляемости целлюлозного или лигноцеллюлозного материала обработке, например, путем облучения пучком электронов, например, путем доставки в материал дозы облучения, составляющей от 10 до 200 Мрад. Необязательно, катализатор может включать металл, такой как Pt, Pd, Re, Os, Ru, Rb, Ni, Co, Mo, W, Zn, Cr, Cu, оксиды перечисленных металлов и их комбинации. При гидрировании давление водорода составляет от примерно 5 до 120 атм (от примерно 0,5 МПа до примерно 12 МПа) при применении катализатора для получения одного или более спиртов. Необязательно, способ включает выделение по меньшей мере одной из карбоновых кислот (например, масляной кислоты) перед превращением одной или более кислот в один или более сложных эфиров (например, этилбутират). Необязательно, способ можно применять для получения сложных эфиров, в том числе, этилбутирата, бутилбутирата, гексилбутирата и октилбутирата. Спиртовую часть сложного эфира можно получить в результате обработки биомассы или с помощью нефтехимической обработки. Карбоновая кислота и спирт могут подвергаться взаимодействию посредством известных химических процессов с получением сложного эфира.Such a method involves the preparation of one or more acids (e.g., acetic acid, nano-butyric acid, isobutyric acid) from biomass, e.g., saccharified biomass, sugars, e.g., sugar in saccharified biomass, the sugar fraction of saccharified biomass, and converting one or more acids into one or more esters. The method further includes hydrogenating one or more esters with a catalyst and hydrogen to produce one or more products, such as alcohols. Optionally, one or more acids is obtained by fermenting sugars of saccharified biomass. Optionally, saccharified biomass sugars are obtained by saccharification of the cellulosic or lignocellulosic biomass material using one or more enzymes and / or one or more acids, for example, by first applying an acid and then applying one or more enzymes. In addition, this method may further include reducing the resistance of the cellulosic or lignocellulosic material to processing, for example, by irradiating an electron beam, for example, by delivering a radiation dose of 10 to 200 Mrad to the material. Optionally, the catalyst may include a metal, such as Pt, Pd, Re, Os, Ru, Rb, Ni, Co, Mo, W, Zn, Cr, Cu, oxides of these metals, and combinations thereof. During hydrogenation, the hydrogen pressure is from about 5 to 120 atmospheres (from about 0.5 MPa to about 12 MPa) when using a catalyst to produce one or more alcohols. Optionally, the method comprises isolating at least one of the carboxylic acids (e.g., butyric acid) before converting one or more acids to one or more esters (e.g. ethyl butyrate). Optionally, the method can be used to produce esters, including ethyl butyrate, butyl butyrate, hexyl butyrate and octyl butyrate. The alcohol portion of the ester can be obtained by treatment of biomass or by petrochemical processing. Carboxylic acid and alcohol can be reacted by known chemical processes to form an ester.

Также рассматривается способ получения продукта, включающий превращение продукта ферментации осахаренного обработанного лигноцеллюлозного материала в сложный эфир и получение спирта путем пропускания сложного эфира над первым катализатором, например, катализатором в присутствии водорода. Указанный способ может дополнительно включать пропускание сложного эфира над вторым катализатором, например, катализатором. Первый и второй катализаторы могут представлять собой раз- 1 033687 личные типы катализаторов, например, они могут иметь разный состав (например, в том числе, подложки, такие как диоксид кремния и Λ12Θ3). Альтернативно, первый и второй катализаторы могут представлять собой один и тот же тип катализаторов.A process for preparing a product is also contemplated, comprising converting a fermented product of a saccharified treated lignocellulosic material into an ester and producing alcohol by passing the ester over a first catalyst, for example, a catalyst in the presence of hydrogen. The specified method may further include passing the ester over a second catalyst, for example, a catalyst. The first and second catalysts can be different types of catalysts, for example, they can have different compositions (for example, including substrates, such as silicon dioxide and Λ12Θ3). Alternatively, the first and second catalysts may be the same type of catalysts.

Указанный способ включает применение первого давления водорода при пропускании сложного эфира над первым катализатором и применение второго давления водорода при пропускании сложного эфира над вторым катализатором, при этом первое давление выше второго давления на по меньшей мере 0,5 атм (примерно 50 кПа) Необязательно, указанный способ может дополнительно включать нагревание первого катализатора до первой температуры при пропускании сложного эфира над первым катализатором и нагревание второго катализатора до второй температуры при пропускании сложного эфира над вторым катализатором, при этом первая температура выше второй температуры на по меньшей мере 10°C. Альтернативно, температура второго реактора может быть выше температуры первого реактора и давление между двумя реакторами может быть увеличено. Необязательно, в состав первого и второго катализаторов могут входить металлы, включающие Pt, Pd, Re, Os, Ru, Rb, Ni, Co, Mo, W, Zn, Cr, Cu, оксиды перечисленных металлов и их комбинации. Необязательно, способ может включать применение давления водорода с давлением от примерно 5 до 120 атм (от примерно 0,5 МПа до примерно 12 МПа). Альтернативно, первый и/или второй катализатор классифицируют как катализатор риформинга.The method comprises applying a first hydrogen pressure while passing the ester over the first catalyst and applying a second hydrogen pressure while passing the ester over the second catalyst, wherein the first pressure is at least 0.5 atm (about 50 kPa) higher than the second the method may further include heating the first catalyst to a first temperature while passing the ester over the first catalyst and heating the second catalyst to a second temperature at passing the ester over the second catalyst, wherein the first temperature is at least 10 ° C higher than the second temperature. Alternatively, the temperature of the second reactor may be higher than the temperature of the first reactor and the pressure between the two reactors may be increased. Optionally, the first and second catalysts may include metals, including Pt, Pd, Re, Os, Ru, Rb, Ni, Co, Mo, W, Zn, Cr, Cu, oxides of these metals, and combinations thereof. Optionally, the method may include applying hydrogen pressure with a pressure of from about 5 to 120 atmospheres (from about 0.5 MPa to about 12 MPa). Alternatively, the first and / or second catalyst is classified as a reforming catalyst.

Продукт ферментации содержит карбоновую кислоту. Необязательно, карбоновая кислота может содержать от 1 до 20 атомов углерода и от 1 до 5 карбоксильных групп (например, масляная кислота, аспарагиновая кислота). Необязательно, продукт ферментации содержит спирт. Необязательно, сложный эфир может представлять собой, например, этилбутират, пропилбутират, бутилбутират, гексилбутират и октилбутират и изомеры спиртовой и карбоксильной части сложного эфира. То есть, масляная кислота и бутираты могут относится как к нормальному (n-), так и к изо-изомеру. Указанный способ может дополнительно включать ферментирование биомассы с получением по меньшей мере двух продуктов и превращение включает конденсацию продуктов с получением сложного эфира. Например, масляную кислоту и бутанол можно превратить в бутилбутират и затем, в свою очередь, гидрировать с получением 2 молей бутанола.The fermentation product contains carboxylic acid. Optionally, a carboxylic acid may contain from 1 to 20 carbon atoms and from 1 to 5 carboxyl groups (for example, butyric acid, aspartic acid). Optionally, the fermentation product contains alcohol. Optionally, the ester may be, for example, ethyl butyrate, propyl butyrate, butyl butyrate, hexyl butyrate and octyl butyrate, and isomers of the alcohol and carboxyl parts of the ester. That is, butyric acid and butyrates can refer to both the normal (n-) and the iso-isomer. The method may further include fermenting the biomass to produce at least two products, and the conversion involves condensing the products to form an ester. For example, butyric acid and butanol can be converted to butyl butyrate and then, in turn, hydrogenated to give 2 moles of butanol.

Указанный способ также включает выделение продукта ферментации перед превращением продукта. Необязательно, продукт ферментации можно привести в контакт со смолой и осуществить связывание продукта ферментации со смолой. Кроме того, продукт ферментации можно удалить из смолы путем подкисления продукта ферментации и экстракции подкисленного продукта растворителем (например, спиртом). Указанный способ включает получение обработанного лигноцеллюлозного материала путем облучения лигноцеллюлозного материала пучком электронов. Например, облучение можно выполнить с достижением дозы примерно от 10 до 150 Мрад.The method also includes isolating the fermentation product before converting the product. Optionally, the fermentation product can be brought into contact with the resin and the fermentation product is coupled to the resin. In addition, the fermentation product can be removed from the resin by acidifying the fermentation product and extracting the acidified product with a solvent (eg, alcohol). The specified method includes obtaining the processed lignocellulosic material by irradiating the lignocellulosic material with an electron beam. For example, irradiation can be performed with a dose of about 10 to 150 Mrad.

Далее, обработанную биомассу подвергают осахариванию путем приведения обработанной биомассы в контакт с ферментом. Указанный способ может включать осахаривание, в результате которого образуется смесь, содержащая глюкозу и ксилозу, и ферментацию, которая может включать ферментацию ксилозы. Кроме того, при ферментации глюкозы может образовываться спирт (например, селективно без ферментации ксилозы), и, необязательно, перед ферментацией ксилозы спирт можно дистиллировать. Необязательно, к осахаренному обработанному материалу можно добавить ксилозу (например, ксилозу в дополнение к той, которая присутствует в обработанном осахаренном материале).Next, the treated biomass is subjected to saccharification by bringing the treated biomass into contact with the enzyme. The method may include saccharification, resulting in a mixture containing glucose and xylose, and fermentation, which may include xylose fermentation. In addition, alcohol can form during glucose fermentation (for example, selectively without xylose fermentation), and, optionally, the alcohol can be distilled before xylose fermentation. Optionally, xylose may be added to the saccharified treated material (e.g., xylose in addition to that present in the processed saccharified material).

Также рассматривается способ получения продукта, включающий ферментацию первого сахара, полученного при осахаривании обработанного лигноцеллюлозного материала с помощью первого микроорганизма, и ферментацию второго сахара, полученного из осахаренного обработанного лигноцеллюлозного материала с помощью второго микроорганизма. Кроме того, необязательно, способ может включать дистилляцию продукта ферментации первого сахара перед ферментацией второго сахара. Например, первый сахар может представлять собой глюкозу, и второй сахар может представлять собой ксилозу. Продукт ферментации первого сахара представляет собой спирт (например, этанол), а продукт ферментации второго сахара представляет собой карбоновую кислоту (например, масляную кислоту). Необязательно, способ может дополнительно включать добавление к осахаренному материалу ксилозы. Необязательно, к осахаренному материалу можно добавить следующие вещества: кислоты, основания, буферные растворы, аминокислоты, витамины, сырую мелассу, усиленную среду для клостридий, ионы металлов, дрожжевой экстракт, мясные экстракты, овощные экстракты, пептоны, источники углерода, белки, Fe, Mn, Mg, Na, Cu, Zn, n-аминобензойные кислоты, холин, тиамин, альбумин, инозит и их комбинации. Необязательно, обработанный лигноцеллюлозный материал получают путем облучения лигноцеллюлозного материала пучком электронов, например, дозой от примерно 10 до 200 Мрад.Also contemplated is a method for producing a product, comprising fermenting a first sugar obtained by saccharizing a treated lignocellulosic material using a first microorganism, and fermenting a second sugar obtained from a saccharified processed lignocellulosic material using a second microorganism. Additionally, optionally, the method may include distilling the fermentation product of the first sugar before fermenting the second sugar. For example, the first sugar may be glucose, and the second sugar may be xylose. The fermentation product of the first sugar is alcohol (e.g., ethanol), and the fermentation product of the second sugar is carboxylic acid (e.g., butyric acid). Optionally, the method may further include adding xylose to the saccharified material. Optionally, the following substances can be added to the saccharified material: acids, bases, buffers, amino acids, vitamins, crude molasses, enhanced environment for clostridia, metal ions, yeast extract, meat extracts, vegetable extracts, peptones, carbon sources, proteins, Fe, Mn, Mg, Na, Cu, Zn, n-aminobenzoic acids, choline, thiamine, albumin, inositol, and combinations thereof. Optionally, the treated lignocellulosic material is obtained by irradiating the lignocellulosic material with an electron beam, for example, at a dose of from about 10 to 200 Mrad.

Указанный способ дополнительно включает превращение продукта, полученного при ферментации второго сахара, в сложный эфир. Необязательно, указанный сложный эфир можно гидрировать с получением спирта.The specified method further includes the conversion of the product obtained by fermentation of the second sugar into an ester. Optionally, said ester can be hydrogenated to give an alcohol.

Указанный способ включает экстракцию продукта ферментации второго сахара с помощью спирта, включающего н-гексанол, н-октанол, н-деканол, н-додеканол, лауриловый спирт, миристиловый спирт, цетиловый спирт, стеариловый спирт, олеиловый спирт, линолеиловый спирт, изомеры указанных спиртов и их комбинации. Некоторые из возможных преимуществ указанных способов будут рассмотреныThe specified method involves extraction of the fermentation product of the second sugar with an alcohol, including n-hexanol, n-octanol, n-decanol, n-dodecanol, lauryl alcohol, myristyl alcohol, cetyl alcohol, stearyl alcohol, oleyl alcohol, linoleyl alcohol, isomers of these alcohols and their combinations. Some of the possible advantages of these methods will be considered.

- 2 033687 ниже. Некоторые процессы ферментации подавляются продуктом, так что количество целевого продукта ферментации, которое можно получить, может быть ограничено. Например, ферментация сахаров с получением н-бутанола под действием некоторых видов Clostridia часто ограничена одним или двумя процентами, поскольку выше указанных уровней полученный спирт оказывает ингибирующее действие на данный микроорганизм или является токсичным для него. Удаление такого малого количества нбутанола из водного отработанного ферментативного бульона может быть непростой задачей. Промежуточным соединением при получении н-бутанола при ферментации является масляная кислота, образующаяся на кислотопродуцирующей фазе ферментации. Масляная кислота обычно является менее ингибирующей или менее токсичной для Clostridia и, таким образом, может накапливаться в более высоких концентрациях, чем бутанол, например, от 4 до 7%. Кроме того, выделение масляной кислоты из ферментативного бульона может представлять собой менее сложную задачу, частично по причине ее более высокой молекулярной массы и частично вследствие ее ионной природы. Масляная кислота представляет собой полезный продукт, например, применяемый в химической, пищевой промышленности, при производстве ароматизаторов, отдушек и в фармацевтической промышленности. Кроме того, масляную кислоту можно гидрировать непосредственно до н-бутанола. Альтернативно, масляную кислоту можно подвергнуть этерификации, например, с получением этилбутирата, при этом указанный продукт можно гидрировать с получением н-бутанола и этанола при более мягких условиях, чем прямое гидрирование. Наряду с указанными преимуществами получение продуктов, например, н-бутанола, из биомассы не требует такого количества высокоэнергетических каталитических стадий, которое необходимо при обработке ископаемых топлив. Например, ископаемые топлива могут иметь высокую концентрацию соединений, которые необходимо удалить перед крекингом или во время него, например, соединения серы, которые должны быть удалены путем гидродесульфирования. При использовании описанных способов для катализаторов (например, катализаторов риформинга), применяемых в указанных процессах, обеспечивают чистый полученный из биомассы сырьевой материал, при этом можно использовать более низкие температуры и давления.- 2,033,687 below. Some fermentation processes are suppressed by the product, so that the amount of the desired fermentation product that can be obtained can be limited. For example, the fermentation of sugars to produce n-butanol under the action of certain types of Clostridia is often limited to one or two percent, since the alcohol obtained above has an inhibitory effect on this microorganism or is toxic to it. Removing such a small amount of nbutanol from an aqueous spent enzyme broth can be a daunting task. An intermediate in the preparation of n-butanol during fermentation is butyric acid, which is formed in the acid-producing phase of fermentation. Butyric acid is usually less inhibitory or less toxic to Clostridia and, therefore, can accumulate in higher concentrations than butanol, for example, from 4 to 7%. In addition, the isolation of butyric acid from the enzyme broth can be a less difficult task, partly due to its higher molecular weight and partly due to its ionic nature. Butyric acid is a useful product, for example, used in the chemical, food industry, in the production of flavorings, fragrances and in the pharmaceutical industry. In addition, butyric acid can be hydrogenated directly to n-butanol. Alternatively, butyric acid can be esterified, for example to give ethyl butyrate, while the product can be hydrogenated to give n-butanol and ethanol under milder conditions than direct hydrogenation. Along with these advantages, obtaining products, for example, n-butanol, from biomass does not require as many high-energy catalytic steps as are necessary for processing fossil fuels. For example, fossil fuels can have a high concentration of compounds that must be removed before or during cracking, for example, sulfur compounds that must be removed by hydrodesulfurization. When using the described methods for the catalysts (for example, reforming catalysts) used in these processes, a pure biomass-derived raw material is provided, and lower temperatures and pressures can be used.

Таким образом, конкретно, настоящее изобретение относится к способу получения одного или более спиртов, который включает:Thus, specifically, the present invention relates to a method for producing one or more alcohols, which includes:

осахаривание целлюлозного или лигноцеллюлозного материала с получением композиции сахаров осахаренной биомассы, содержащей глюкозу и ксилозу;saccharification of cellulosic or lignocellulosic material to obtain a sugar composition of saccharified biomass containing glucose and xylose;

селективную ферментацию глюкозы с получением ферментированной композиции сахаров, содержащей по существу ксилозу, причем концентрация ксилозы в ферментированной композиции сахаров повышена по сравнению с концентрацией ксилозы в композиции сахаров осахаренной биомассы;selective glucose fermentation to produce a fermented sugar composition containing essentially xylose, wherein the xylose concentration in the fermented sugar composition is increased compared to the xylose concentration in the saccharified biomass sugar composition;

получение одной или более кислот из ферментированной композиции сахаров; превращение указанных одной или более кислот в один или более сложных эфиров; и гидрирование одного или более сложных эфиров с применением катализатора и водорода с получением указанных одного или более спиртов.obtaining one or more acids from a fermented sugar composition; converting said one or more acids into one or more esters; and hydrogenating one or more esters using a catalyst and hydrogen to produce said one or more alcohols.

В одном варианте настоящего изобретения, указанные одна или более кислот включают масляную кислоту или уксусную кислоту.In one embodiment of the present invention, said one or more acids include butyric acid or acetic acid.

В другом варианте настоящего изобретения, сахара осахаренной биомассы получают путем осахаривания целлюлозного или лигноцеллюлозного материала биомассы с помощью одного или более ферментов, одной или более кислот и их комбинаций.In another embodiment of the present invention, saccharified biomass sugars are obtained by saccharification of cellulosic or lignocellulosic biomass material using one or more enzymes, one or more acids, and combinations thereof.

В еще одном варианте настоящего изобретения, предложенный способ дополнительно включает обработку целлюлозного или лигноцеллюлозного материала путем облучения пучком электронов, где доза облучения составляет от 10 до 200 Мрад.In yet another embodiment of the present invention, the proposed method further includes processing the cellulosic or lignocellulosic material by irradiation with an electron beam, where the radiation dose is from 10 to 200 Mrad.

В другом варианте настоящего изобретения, катализатор включает метал, выбранный из группы, состоящей из Pt, Os, Re, Ru, Rb, Ni, Co, Mo, W, Zn, Cr, Cu, оксидов перечисленных металлов и их комбинаций, а водород используют под давлением от 5 до 120 атм.In another embodiment of the present invention, the catalyst includes a metal selected from the group consisting of Pt, Os, Re, Ru, Rb, Ni, Co, Mo, W, Zn, Cr, Cu, oxides of these metals and combinations thereof, and hydrogen is used under pressure from 5 to 120 atm.

В еще одном варианте настоящего изобретения, предложенный способ дополнительно включает выделение по меньшей мере одной из кислот перед превращением указанных одной или более кислот в один или более сложный эфир, причем сложный эфир выбран из группы, состоящей из этилбутирата, бутилбутирата, гексилбутирата и октилбутирата.In yet another embodiment of the present invention, the proposed method further comprises isolating at least one of the acids before converting said one or more acids into one or more esters, the ester being selected from the group consisting of ethyl butyrate, butyl butyrate, hexyl butyrate and octyl butyrate.

В другом варианте настоящего изобретения, предложенный способ дополнительно включает ферментацию указанной биомассы с получением по меньшей мере двух продуктов ферментации, при этом указанные два продукта представляют собой кислоту и спирт, которые в свою очередь, подвергают взаимодействию с получением сложного эфира.In another embodiment of the present invention, the proposed method further comprises fermenting said biomass to produce at least two fermentation products, said two products being acid and alcohol, which in turn are reacted to form an ester.

Другие признаки и преимущества настоящего изобретения будут очевидны из следующего подробного описания и формулы изобретения.Other features and advantages of the present invention will be apparent from the following detailed description and claims.

Описание чертежейDescription of drawings

Приведенные выше сведения станут очевидны из следующего более конкретного описания типичных вариантов реализации настоящего изобретения, проиллюстрированных на прилагаемых чертежах, где одинаковые номера позиций относятся к одинаковым частям на всех различных изображениях. Чертежи необязательно выполнены в масштабе, вместо этого основной упор сделан на иллюстрацию вари- 3 033687 антов реализации настоящего изобретения.The above information will become apparent from the following more specific description of typical embodiments of the present invention, illustrated in the accompanying drawings, where the same reference numbers refer to the same parts in all different images. The drawings are not necessarily drawn to scale, instead, the focus is on illustrating embodiments of the present invention.

Фиг. 1 представляет собой схему, иллюстрирующую типичный ферментативный гидролиз биомассы.FIG. 1 is a diagram illustrating a typical enzymatic hydrolysis of biomass.

Фиг. 2 представляет собой блок-схему, на которой показаны процессы получения сахарных растворов из сырьевого материала.FIG. 2 is a flowchart showing processes for preparing sugar solutions from a raw material.

Фиг. 3 представляет собой блок-схему, на которой показаны процессы получения сахарных растворов из сырьевого материала при вторичной ферментации.FIG. 3 is a flowchart showing processes for producing sugar solutions from a raw material in a secondary fermentation.

Фиг. 4 представляет собой диаграмму, иллюстрирующую схему реакций для превращения сахара в спирт с этилбутиратом в качестве сложного эфира.FIG. 4 is a diagram illustrating a reaction scheme for converting sugar to alcohol with ethyl butyrate as an ester.

Подробное описание изобретенияDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

При применении способов и систем, описанных в настоящей заявке, целлюлозные и/или лигноцеллюлозные сырьевые материалы, например, материалы, источником которых может быть биомасса (например, растительная биомасса, биомасса животных, бумага и биомасса бытовых отходов) и которые часто легко доступны, но трудно поддаются обработке, можно превратить в полезные продукты. Рассматриваются способы и системы для получения полезных первичных продуктов, например, спиртов, кислот и сахаров. Также рассматриваются способы и системы для превращения указанных первичных продуктов в полезные вторичные продукты, например, сложные эфиры и спирты (например, бутанол, этанол, сложные эфиры и их смеси). Ферменты и разрушающие биомассу организмы, которые разлагают биомассу, например, целлюлозные, гемицеллюлозные и/или лигниновые части биомассы, содержат или вырабатывают различные разлагающие клетчатку ферменты (целлюлазы), лигниназы, ксиланазы, гемицеллюлазы или различные разрушающие биомассу метаболиты, представляющие собой маленькие молекулы. На фиг. 1 приведены некоторые примеры указанных разрушающих биомассу процессов. Сначала целлюлозный субстрат гидролизуют в случайных местах с помощью эндоглюканаз с образованием олигомерных промежуточных соединений. Далее указанные промежуточные соединения служат в качестве субстратов для экзотермического расщепления глюканаз, таких как целлобиогидролаза, с получением целлобиозы из концевых групп целлюлозного полимера. Целлобиоза представляет собой водорастворимый 1,4-связанный димер глюкозы. И наконец, целлобиаза расщепляет целлобиозу с образованием глюкозы. В случае гемицеллюлозы, ксиланаза (например, гемицеллюлаза) воздействует на этот биополимер и высвобождает ксило-олигосахариды и ксилозу в качестве возможных продуктов.When applying the methods and systems described in this application, cellulosic and / or lignocellulosic raw materials, for example, materials that can be derived from biomass (e.g., plant biomass, animal biomass, paper and household waste biomass) and which are often readily available, but difficult to process, can be turned into useful products. Methods and systems for producing useful primary products, for example, alcohols, acids and sugars, are considered. Also contemplated are methods and systems for converting said primary products into useful secondary products, for example, esters and alcohols (for example, butanol, ethanol, esters and mixtures thereof). Enzymes and biomass-destroying organisms that break down biomass, for example, cellulose, hemicellulose and / or lignin portions of biomass, contain or produce various cellulose-degrading enzymes (cellulases), ligninases, xylanases, hemicellulases or various small biomass-destroying metabolites. In FIG. 1 shows some examples of these biomass-destroying processes. First, the cellulose substrate is hydrolyzed in random places using endoglucanases to form oligomeric intermediates. Further, these intermediates serve as substrates for exothermic cleavage of glucanases, such as cellobiohydrolase, to produce cellobiose from the terminal groups of the cellulose polymer. Cellobiose is a water-soluble 1,4-linked glucose dimer. Finally, cellobiase breaks down cellobiosis to form glucose. In the case of hemicellulose, xylanase (e.g. hemicellulase) acts on this biopolymer and releases xyl oligosaccharides and xylose as possible products.

На фиг. 2 показаны процессы получения сахаров и продуктов ферментации из сырьевого материала (например, целлюлозных или лигноцеллюлозных материалов). На начальной стадии (210) способ включает, необязательно, механическую обработку целлюлозного и/или лигноцеллюлозного сырьевого материала. Перед и/или после такой обработки сырьевой материал можно обработать с помощью другого способа физической обработки (212), например, с помощью облучения, обработки ультразвуком, парового взрыва, окисления, пиролиза или комбинаций перечисленных способов, для уменьшения или дополнительного уменьшения его сопротивляемости обработке. Сахарный раствор, например, содержащий глюкозу, ксилозу и их комбинации, получают путем осахаривания сырьевого материала (214). Например, осахаривание можно эффективно выполнить путем добавления одного или более ферментов, например, целлюлаз и/или ксиланаз (211), или добавления в любом порядке одного или более ферментов и одной или более кислот. Сахарный раствор можно подвергнуть биообработке (216), например, путем применения микроорганизма для ферментирования сахаров с получением первичного продукта, например, спирта, карбоновой кислоты, кетона, водорода и их комбинаций. Необязательно, ферментация может включать применение более одного микроорганизма и включает более одной стадии ферментации, например, одновременное или последовательное получение одного или более продукта. Необязательно, ферментация может быть селективной в отношении одного сахара. Первичный продукт, полученный на стадии биообработки, можно обработать химическими способами (224). Например, карбоновую кислоту можно гидрировать с получением спирта, подвергнуть этерификации и/или этерифицировать и затем гидрировать. Гидрирование может происходить в реакторе периодического действия или в реакторе непрерывного действия. Необязательно, химическая обработка может включать выделение продукта, например, с помощью экстракции в колонке, экстракции растворителем и/или путем дистилляции. При необходимости, на разных стадиях процесса можно выполнить стадии измерения содержания лигнина (218) и установления или регулировки технологических параметров, основанных на указанном измерении (220), например, как описано в заявке на патент США № 12/704519, поданной 11 февраля 2011 года, полное описание которой включено в настоящий документ посредством ссылки.In FIG. Figure 2 shows the processes for producing sugars and fermentation products from raw materials (e.g., cellulosic or lignocellulosic materials). In the initial step (210), the method includes, optionally, machining the cellulosic and / or lignocellulosic raw material. Before and / or after such processing, the raw material can be processed using another physical processing method (212), for example, by irradiation, sonication, steam explosion, oxidation, pyrolysis, or combinations of these methods, to reduce or further reduce its resistance to processing. A sugar solution, for example, containing glucose, xylose, and combinations thereof, is obtained by saccharification of raw material (214). For example, saccharification can be effectively performed by adding one or more enzymes, for example, cellulases and / or xylanases (211), or by adding one or more enzymes and one or more acids in any order. Sugar solution can be subjected to bioprocessing (216), for example, by using a microorganism to ferment sugars to obtain a primary product, for example, alcohol, carboxylic acid, ketone, hydrogen, and combinations thereof. Optionally, fermentation may include the use of more than one microorganism and includes more than one stage of fermentation, for example, simultaneous or sequential production of one or more products. Optionally, fermentation may be selective for one sugar. The primary product obtained at the bioprocessing stage can be processed by chemical methods (224). For example, a carboxylic acid can be hydrogenated to produce an alcohol, esterified and / or esterified, and then hydrogenated. Hydrogenation may occur in a batch reactor or in a continuous reactor. Optionally, the chemical treatment may include isolating the product, for example, by column extraction, solvent extraction and / or by distillation. If necessary, at different stages of the process, it is possible to perform the steps of measuring the lignin content (218) and setting or adjusting process parameters based on the specified measurement (220), for example, as described in US patent application No. 12/704519, filed February 11, 2011 , the full description of which is incorporated herein by reference.

Фиг. 3 похожа на фиг. 2, но имеет другую схему наименований. После осахаривания смесь ферментируют на стадии 217 таким образом, что только один из сахаров подвергается ферментации с образованием первого продукта в смеси, состоящей из по меньшей мере второго (неферментированного) сахара и полученных при ферментации твердых веществ. Первый продукт выделяют на стадии 225 посредством любого из способов выделения, описанных в настоящем документе. Необязательно, полученные при ферментации твердые вещества можно отделить от по меньшей мере второго (неферментированного) сахара на стадии 232. Вторичный процесс ферментации на стадии 227 превратит второй сахар во второй продукт, который можно отделить на стадии 230 посредством любых из способов выделения, описанныхFIG. 3 is similar to FIG. 2, but has a different naming scheme. After saccharification, the mixture is fermented in step 217 so that only one of the sugars undergoes fermentation to form the first product in the mixture consisting of at least the second (unfermented) sugar and the solids obtained by fermentation. The first product is isolated in step 225 by any of the isolation methods described herein. Optionally, the fermented solids can be separated from at least the second (non-fermented) sugar in step 232. The secondary fermentation process in step 227 will turn the second sugar into a second product, which can be separated in step 230 using any of the isolation methods described

- 4 033687 в настоящем документе. Примеры первого и второго сахара могут представлять собой глюкозу и ксилозу, соответственно, при этом глюкоза подвергается превращению на первой стадии ферментации. Например, в зависимости от ферментирующего микроорганизма и/или условий ферментации глюкозу можно превратить в этанол или молочную кислоту. Альтернативно, первый сахар может представлять собой ксилозу, второй сахар может представлять собой глюкозу. В данном случае ксилоза как продукт ферментации является первым продуктом.- 4,033,687 herein. Examples of the first and second sugars may be glucose and xylose, respectively, whereby glucose undergoes conversion in the first fermentation step. For example, depending on the fermenting microorganism and / or fermentation conditions, glucose can be converted to ethanol or lactic acid. Alternatively, the first sugar may be xylose, the second sugar may be glucose. In this case, xylose as a fermentation product is the first product.

На фиг. 4 показан пример схемы реакций для превращения сахара в спирт, в частности, в бутанол. На первой стадии, например, ксилозу подвергают ферментации с получением н-масляной кислоты. Следует понимать, что изомасляная кислота также может подвергаться аналогичным схемам реакций. На второй стадии масляную кислоту приводят в контакт со смолой Amberlite™ 400, функционализированной четвертичным амином. Бутират образует связи с группами четвертичного амина и его экстрагируют из раствора на указанной второй стадии. На третьей стадии смолу и связанный бутират приводят в контакт с сильной кислотой, например, водной серной кислотой, что приводит к протонированию бутирата и образованию свободной масляной кислоты. Затем масляную кислоту можно экстрагировать этанолом или другим спиртом с получением масляной кислоты в спиртовом растворе. На четвертой стадии масляную кислоту и этанол (необязательно, можно добавить дополнительное количество этанола), необязательно, приводят в контакт с катализатором и нагревают (например, до температуры кипения с конденсацией паров, равной от примерно 80 до 90°C при атмосферном давлении), так что протекает реакция этерификации с образованием этилбутирата. На пятой стадии этилбутират гидрируют с получением бутанола и этанола, применяя водород и катализатор (например, Re/Al2O3). Стадию гидрирования можно выполнить в любом реакторе, подходящем для проведения процессов гидрирования.In FIG. 4 shows an example reaction scheme for the conversion of sugar into alcohol, in particular, butanol. In the first stage, for example, xylose is subjected to fermentation to obtain n-butyric acid. It should be understood that isobutyric acid may also undergo similar reaction schemes. In a second step, butyric acid is contacted with an Amberlite ™ 400 quaternary amine functionalized resin. Butyrate forms bonds with quaternary amine groups and is extracted from the solution in the indicated second step. In a third step, the resin and bound butyrate are contacted with a strong acid, for example, aqueous sulfuric acid, which protonates the butyrate and forms free butyric acid. Then, butyric acid can be extracted with ethanol or another alcohol to obtain butyric acid in an alcohol solution. In a fourth step, butyric acid and ethanol (optionally additional ethanol may be added) are optionally contacted with a catalyst and heated (for example, to a boiling point with vapor condensation of about 80 to 90 ° C. at atmospheric pressure), so that the esterification reaction proceeds with the formation of ethyl butyrate. In a fifth step, ethyl butyrate is hydrogenated to produce butanol and ethanol using hydrogen and a catalyst (e.g., Re / Al 2 O 3 ). The hydrogenation step can be performed in any reactor suitable for carrying out hydrogenation processes.

С помощью ферментации можно получить карбоновую кислоту, например, как описано в US APPN 13/177827, поданном 7 июля 2011 года, и US APPN 13/668358, поданном 5 ноября 2012 года, полное описание которых включено в настоящий документ посредством ссылки. Карбоновая кислота может представлять собой, например, любую карбоновую кислоту, содержащую от 1 до 20 атомов углерода и от 1 до 5 групп карбоновой кислоты (-CO2H) (например, от 1 до 10 атомов углерода и от 1 до 4 групп карбоновой кислоты, от 1 до 5 атомов углерода и от 1 до 3 групп карбоновой кислоты). Например, некоторые карбоновые кислоты, которые можно использовать в описанных способах представляют собой уксусную кислоту, пропионовую кислоту, винную кислоту, малоновую кислоту, янтарную кислоту, глутаровую кислоту, адипиновую кислоту, бензойную кислоту, фталевую кислоту, малеиновую кислоту, глюконовую кислоту, травматиновую кислоту, муконовую кислоту, масляную кислоту (например, н-масляную кислоту, изомасляную кислоту), валериановую кислоту, капроновую кислоту, лауриновую кислоту, пальмитиновую кислоту, стеариновую кислоту и арахиновую кислоту.Fermentation can produce carboxylic acid, for example, as described in US APPN 13/177827, filed July 7, 2011, and US APPN 13/668358, filed November 5, 2012, the full description of which is incorporated herein by reference. A carboxylic acid may be, for example, any carboxylic acid containing from 1 to 20 carbon atoms and from 1 to 5 carboxylic acid groups (-CO2H) (for example, from 1 to 10 carbon atoms and from 1 to 4 carboxylic acid groups, from 1 to 5 carbon atoms and 1 to 3 carboxylic acid groups). For example, some carboxylic acids that can be used in the described methods are acetic acid, propionic acid, tartaric acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, benzoic acid, phthalic acid, maleic acid, gluconic acid, traumatic acid, muconic acid, butyric acid (e.g. n-butyric acid, isobutyric acid), valerianic acid, caproic acid, lauric acid, palmitic acid, stearic acid and peanuts oic acid.

Сахара из биомассы могут включать один или более сахаров. Например, некоторые ферментирующие виды микроорганизмов могут потреблять более одного сахара одновременно или последовательно. Некоторые ферментирующие виды микроорганизмов предпочитают один сахар. Например, некоторые микроорганизмы могут предпочитать ферментацию фруктозы, как описано в заявке на патент PCT № PCT/US12/71097, поданной 20 декабря 2012 года, где в качестве государства, в котором заявитель намерен получить патент, указаны США, и опубликованной на английском языке. Необязательно, сахарный раствор можно обработать перед любой стадией ферментации. Например, осахаренный раствор, полученный с применением способов, описанных в настоящем документе, можно подвергнуть очистке и/или обработать посредством фильтрации (например, в том числе, фильтрации с применением вращающегося вакуумного барабана), хроматографии (например, хроматографии с псевдодвижущимся слоем), электродиализа, в том числе биполярного электродиализа, кристаллизации и комбинаций перечисленных способов. Необязательно, обработка может включать ферментацию одного сахара в смеси двух сахаров и удаление продукта ферментации, при этом оставшийся сахарный раствор по существу представляет собой второй сахар, который легче использовать, например, подвергнув выделению и/или ферментации (например, с получением карбоновой кислоты). Некоторые типичные способы очистки и/или обработки, которые можно использовать, описаны в находящихся в процессе одновременного рассмотрения предварительных заявках на патент США 61/774775, 61/774780 и 61/774761, описание которых включено в настоящий документ посредством ссылки. В некоторых случаях, источник биомассы может обеспечить более высокое количество по существу только одного сахара, например, некоторые виды бумажной продукции, хлопок и другая биомасса, которая почти полностью является источником глюкозы с небольшим, если и есть, содержанием ксилозы. Другие источники биомассы могут обеспечить главным образом ксилозу и/или лигнин.Sugars from biomass may include one or more sugars. For example, some fermenting microorganisms may consume more than one sugar simultaneously or sequentially. Some fermenting microorganisms prefer one sugar. For example, some microorganisms may prefer fructose fermentation, as described in PCT Patent Application No. PCT / US12 / 71097, filed December 20, 2012, where the United States is indicated as the state in which the applicant intends to obtain the patent and published in English. Optionally, the sugar solution can be processed before any fermentation step. For example, a saccharified solution obtained using the methods described herein can be purified and / or processed by filtration (e.g., including filtering using a rotating vacuum drum), chromatography (e.g., fluidized bed chromatography), electrodialysis , including bipolar electrodialysis, crystallization, and combinations of these methods. Optionally, the treatment may include fermenting one sugar in a mixture of two sugars and removing the fermentation product, wherein the remaining sugar solution is essentially a second sugar that is easier to use, for example, by isolation and / or fermentation (for example, to produce a carboxylic acid). Some typical cleaning and / or processing methods that can be used are described in the pending US patent applications 61/774775, 61/774780 and 61/774761, which are incorporated herein by reference. In some cases, the biomass source can provide a higher amount of essentially only one sugar, for example, some paper products, cotton and other biomass, which is almost entirely a glucose source with a small, if any, xylose content. Other biomass sources can provide mainly xylose and / or lignin.

Некоторые подходящие микроорганизмы, продуцирующие бутират, могут включать C. saccharobutylacetonicum, C. saccharoperbutylacetonicum, C. saccharobutylicum, C. Puniceum, C. beijernckii, C. acetobutylicum, C. acetobutylicum, C. roseum, C. aurantibutyricum, C. felsineum и C. tyrobutyricum. Может быть целесообразным вводить во время ферментации добавки, например, кислоты, основания, буферные растворы, аминокислоты, витамины, сырую мелассу, усиленную среду для клостридий (RCM), ионы металлов, дрожжевой экстракт, кубовые остатки, мясные экстракты, овощные экстракты, пептоны, источники углерода и белки. Например, может быть полезным добавление ионов металлов Fe, Mn, Mg, Na, Cu, Zn иSome suitable butyrate-producing microorganisms may include C. saccharobutylacetonicum, C. saccharoperbutylacetonicum, C. saccharobutylicum, C. Puniceum, C. beijernckii, C. acetobutylicum, C. acetobutylicum, C. roseum, C. aurantibutyricum, C. felsineum and . tyrobutyricum. It may be appropriate to introduce additives during the fermentation, for example, acids, bases, buffers, amino acids, vitamins, crude molasses, enhanced Clostridia medium (RCM), metal ions, yeast extract, bottoms, meat extracts, vegetable extracts, peptones, carbon sources and proteins. For example, the addition of metal ions Fe, Mn, Mg, Na, Cu, Zn and

- 5 033687 их комбинаций. Могут быть полезными и другие добавки, например, п-аминобензойные кислоты, холин, инозит, тиамин и альбумин. Предпочтительной добавкой, которую можно использовать, является кубовый остаток от ферментированного осахаренного лигноцеллюлозного или целлюлозного материала (например, биомассы). Например, при дрожжевой ферментации осахаренного материала, описанного в настоящем документе, получают этанол, который можно дистиллировать с получением кубового остатка. Кубовый остаток, содержащий дрожжевые клетки и отработанную биомассу (например, лигнин, неферментированные сахара, белки) можно применять в качестве добавки при вторичной ферментации.- 5,033,687 combinations thereof. Other additives may be useful, for example, p-aminobenzoic acids, choline, inositol, thiamine and albumin. A preferred additive that can be used is still bottoms from the fermented saccharified lignocellulosic or cellulosic material (e.g. biomass). For example, in yeast fermentation of saccharified material described herein, ethanol is obtained, which can be distilled to give a bottom residue. VAT residue containing yeast cells and spent biomass (for example, lignin, unfermented sugars, proteins) can be used as an additive in secondary fermentation.

Необязательно, перед применением кубовый остаток можно очистить, например, способами, описанными в настоящем документе (например, с применением вращающихся вакуумных барабанных фильтров, хроматографии с псевдодвижущимся слоем и усовершенствованной хроматографии с псевдодвижущимся слоем, фильтрации, осаждения). Концентрация твердых веществ (например, растворенных и/или суспендированных твердых веществ) может составлять по меньшей мере примерно 5 мас.%, (например, по меньшей мере примерно 10 мас.%, по меньшей мере примерно 20 мас.%, по меньшей мере примерно 20 мас.%, по меньшей мере примерно 30 мас.%, по меньшей мере примерно 40 мас.%, по меньшей мере примерно 50 мас.%, по меньшей мере примерно 60 мас.%, от примерно 10 до 90 мас.%, от примерно 20 до 60 мас.%). Кубовый остаток применять непосредственно в дистилляции или его можно разбавить растворителем (например, водой) и использовать в виде по меньшей мере 5 мас.%, кубового остатка в растворителе (например, по меньшей мере 10 мас.%, по меньшей мере 20 мас.%, по меньшей мере 30 мас.%, по меньшей мере 40 мас.%, от примерно 10 до 80 мас.%, от примерно 10 до 60 мас.%, от примерно 10 до 50 мас.%, от примерно 20 до 50 мас.%, от примерно 20 до 40 мас.%). Добавку кубового остатка можно применять в комбинации с другой добавкой, описанной в настоящем документе, и дополнительными сахарами (например, глюкозой и/или ксилозой).Optionally, the bottoms can be purified prior to use, for example, by the methods described herein (for example, using rotating vacuum drum filters, fluidized bed chromatography and advanced fluidized bed chromatography, filtration, deposition). The concentration of solids (for example, dissolved and / or suspended solids) may be at least about 5 wt.%, (For example at least about 10 wt.%, At least about 20 wt.%, At least about 20 wt.%, At least about 30 wt.%, At least about 40 wt.%, At least about 50 wt.%, At least about 60 wt.%, From about 10 to 90 wt.%, from about 20 to 60 wt.%). The bottom residue can be used directly in the distillation or it can be diluted with a solvent (for example, water) and used as at least 5 wt.%, The bottom residue in the solvent (for example, at least 10 wt.%, At least 20 wt.% at least 30 wt.%, at least 40 wt.%, from about 10 to 80 wt.%, from about 10 to 60 wt.%, from about 10 to 50 wt.%, from about 20 to 50 wt. %, from about 20 to 40% by weight). The bottoms additive may be used in combination with another additive described herein and additional sugars (e.g., glucose and / or xylose).

При ферментации pH ферментируемой среды может являться важным параметром с точки зрения контролирования процесса. Буферные растворы, например, фосфатные, сульфатные и ацетатные буферные растворы, помогают поддержать заданное значение pH. Для поддержания и/или изменения или регулирования pH можно также осуществить добавление кислот и оснований (например, гидроксида аммония, гидроксидов натрия и калия, уксусной кислоты, серной кислоты, фосфорной кислоты, азотных кислот) перед ферментацией, после и в процессе ферментации. При ферментации, оптимальное значение pH составляет от примерно 2 до 8 (например, от примерно 3 до 8, от примерно 4 до 8, от примерно 4 до 7). Поддержание pH выше критического значения, например, выше примерно 3 (например, выше примерно 3,5, выше примерно 4), путем добавления основания часто позволяет улучшить процесс ферментации. Такое регулирование может быть особенно важным при применении кислотопродуцирующих бактерий, поскольку кислые продукты могут понижать pH при ферментации до значений, которые являются токсичными для микроорганизмов. Кроме того, определяющим и важным параметром при ферментации может быть температура. Оптимально, температуру поддерживают в диапазоне от примерно 20 до 50°C (например, от примерно 20 до 40°C, от примерно 30 до 40°C). В некоторых случаях для стимулирования требуемой фазы ферментации, например, кислотообразования, сольвентогенеза, фазы логарифмического роста, споруляции, можно использовать более низкие или более высокие температуры относительно оптимальной температуры.During fermentation, the pH of the fermented medium can be an important parameter from the point of view of controlling the process. Buffer solutions, such as phosphate, sulfate, and acetate buffers, help maintain the desired pH. To maintain and / or change or adjust the pH, it is also possible to add acids and bases (for example, ammonium hydroxide, sodium and potassium hydroxides, acetic acid, sulfuric acid, phosphoric acid, nitric acids) before fermentation, after and during the fermentation process. During fermentation, the optimum pH is from about 2 to 8 (for example, from about 3 to 8, from about 4 to 8, from about 4 to 7). Maintaining the pH above a critical value, for example, above about 3 (for example, above about 3.5, above about 4), by adding a base often improves the fermentation process. Such regulation can be especially important when using acid-producing bacteria, since acidic products can lower the pH during fermentation to values that are toxic to microorganisms. In addition, temperature can be a determining and important parameter in fermentation. Optimally, the temperature is maintained in the range of from about 20 to 50 ° C (for example, from about 20 to 40 ° C, from about 30 to 40 ° C). In some cases, lower or higher temperatures relative to the optimum temperature can be used to stimulate the desired fermentation phase, for example, acid formation, solventogenesis, logarithmic growth phase, sporulation.

Для анаэробных микроорганизмов предпочтительно проводить ферментацию в отсутствии кислорода, например, под подушкой инертного газа, такого как N2, Ar, He, CO2 или их смеси. Кроме того, смесь можно постоянно барботировать инертным газом, проходящим через бак или биореактор во время части процесса или всего процесса ферментации.For anaerobic microorganisms, it is preferable to carry out fermentation in the absence of oxygen, for example, under a pad of an inert gas such as N 2 , Ar, He, CO 2 or mixtures thereof. In addition, the mixture can be continuously sparged with an inert gas passing through the tank or bioreactor during part of the process or the entire fermentation process.

Ферментирующий или осахаривающий микроорганизм можно иммобилизовать на подложке. Например, применение такого процесса описано в патенте США 5563069. Микроорганизм можно расположить на подложке из целлюлозного или лигноцеллюлозного материала, как описано в заявке на патент США № 12/782543, полное описание которой включено в настоящий документ посредством ссылки. Продукт ферментации можно удалить из ферментируемой среды с помощью любых подходящих средств. Например, масляную кислоту и другие продукты ферментации можно удалить/очистить путем добавления к ферментационному раствору основания, добавления к ферментационному раствору кислоты, с помощью экстракции, фильтрации, центрифугирования, дистилляции, фильтрации в перекрестном потоке, мембраной фильтрации, переноса, электродиализа, адсорбции и/или связывания со смолой или другим твердым веществом и комбинаций перечисленных способов. Необязательно, после очистки, если указанный продукт является влажным, его можно высушить, например, путем приведения продукта в контакт с молекулярными ситами или другими осушителями (например, сульфатом натрия, сульфатом магния). Экстракционный способ для органических кислот, включающий образование аддукта алкиламина в водном растворе, который затем можно экстрагировать из водной фазы, описан в заявке на патент США № 12935075, поданной 27 марта 2009 года, полное описание которой включено в настоящий документ посредством ссылки. Согласно одному из предпочтительных вариантов реализации изобретения органические кислоты (например, масляную кислоту) можно экстрагировать путем адсорбции/образования аддукта/связывания с твердой подложкой, например, подложкой из смолы, твердой подложкой и/или полимерной подложкой.The fermenting or saccharifying microorganism can be immobilized on a substrate. For example, the use of such a process is described in US Pat. The fermentation product can be removed from the fermentable medium by any suitable means. For example, butyric acid and other fermentation products can be removed / purified by adding a base to the fermentation solution, adding acid to the fermentation solution, using extraction, filtration, centrifugation, distillation, cross-flow filtration, membrane filtration, transfer, electrodialysis, adsorption and / or binding to a resin or other solid and combinations of the above methods. Optionally, after purification, if the product is wet, it can be dried, for example, by contacting the product with molecular sieves or other desiccants (e.g. sodium sulfate, magnesium sulfate). An extraction method for organic acids, including the formation of an alkylamine adduct in an aqueous solution, which can then be extracted from the aqueous phase, is described in US patent application No. 12935075, filed March 27, 2009, the full description of which is incorporated herein by reference. According to one preferred embodiment of the invention, organic acids (e.g., butyric acid) can be extracted by adsorption / adduct / bonding to a solid support, for example, a resin support, a solid support and / or a polymer support.

- 6 033687- 6 033687

Ферментированный продукт можно экстрагировать непосредственно из ферментационного раствора или из раствора, который был подвергнут дистилляции. Экстрагирующий растворитель может представлять собой, например, спирт, простой эфир, масло (например, касторовое масло, кокосовое масло, пальмовое масло). Например, в случае экстракции карбоновой кислоты (например, масляной кислоты) некоторые особенно полезные спирты представляют собой жирные спирты, например, содержащие от 6 до 20 атомов углерода и от 1 до 5 спиртовых функциональных групп (например, н-гексанол, н-октанол, н-деканол, н-додеканол, лауриловый спирт, миристиловый спирт, цетиловый спирт, стеариловый спирт, олеиловый спирт, линолеиловый спирт, изомеры перечисленных спиртов и их комбинации). Перед экстракцией кислоту можно подвергнуть протонированию путем обработки раствора, содержащего указанную кислоту минеральной кислотой для доведения величины pH до примерно 3 (например, от примерно 2 до 4).The fermented product can be extracted directly from the fermentation solution or from a solution that has been distilled. The extracting solvent may be, for example, alcohol, ether, oil (for example, castor oil, coconut oil, palm oil). For example, in the case of extraction of a carboxylic acid (e.g., butyric acid), some particularly useful alcohols are fatty alcohols, for example, containing from 6 to 20 carbon atoms and from 1 to 5 alcohol functional groups (e.g., n-hexanol, n-octanol, n-decanol, n-dodecanol, lauryl alcohol, myristyl alcohol, cetyl alcohol, stearyl alcohol, oleyl alcohol, linoleyl alcohol, isomers of the listed alcohols and combinations thereof). Before extraction, the acid can be protonated by treating the solution containing said acid with mineral acid to adjust the pH to about 3 (for example, from about 2 to 4).

Кислоту можно этерифицировать, как описано в настоящем документе, с получением сложного эфира. Кроме того, для этерификации полученной при ферментации кислоты можно применять спирты, перечисленные в настоящем документе. Этерификацию можно выполнить в экстракционном растворе. Например, в экстрагирующий растворитель можно добавить спирт. Если экстрагирующий растворитель представляет собой спирт, то указанный спирт можно непосредственно использовать для этерификации с концентрированием или разбавлением спирта или без. Например, масляную кислоту, полученную при ферментации биомассы, можно протонировать путем добавления к ферментированному раствору серной кислоты. Затем масляную кислоту можно дистиллировать из подкисленного раствора. Далее дистиллят можно экстрагировать в спирт (например, н-октанол). К экстрагированной кислоте можно добавить кислотный катализатор, и нагревать спирт и раствор с получением сложного эфира. Альтернативно, ферментированный раствор можно подкислить и затем непосредственно экстрагировать спиртом (например, октанолом). Далее смесь можно этерифицировать.The acid can be esterified as described herein to form an ester. In addition, the alcohols listed in this document can be used to esterify the acid obtained by fermentation. The esterification can be performed in an extraction solution. For example, alcohol may be added to the extraction solvent. If the extraction solvent is an alcohol, then said alcohol can be directly used for esterification with or without concentration or dilution of the alcohol. For example, butyric acid obtained by fermenting biomass can be protonated by adding sulfuric acid to the fermented solution. Then, butyric acid can be distilled from the acidified solution. The distillate can then be extracted into alcohol (e.g. n-octanol). An acid catalyst can be added to the extracted acid, and the alcohol and solution are heated to form an ester. Alternatively, the fermented solution can be acidified and then directly extracted with alcohol (e.g., octanol). Further, the mixture can be esterified.

Смолы, применяемые для адсорбции органических кислот (например, масляной кислоты), могут представлять собой полимеры с ионообменными свойствами, например, содержащие четвертичные аминовые функциональные группы, которые способны к ионному обмену с кислым протоном кислоты. Например, Amberlite™ IRA 410, Amberlite™ IRA-67, Amberlite™ 96, Amberlite™ XAD-1180M, Amberlite™ XAD-2, Amberlite™ 400 и Amberlite™ IRN150. Раствор, содержащий органическую кислоту, можно привести в контакт с ионообменной смолой путем пропускания раствора через насадочную колонку (например, стеклянную, металлическую, пластмассовую) со смолой. Необязательно, раствор, содержащий органическую кислоту, можно объединить со смолой в сосуде (например, в периодическом режиме) и перемешивать (например, встряхивать, смешивать) в течение от нескольких минут до нескольких часов (например, от 1 минуты до 24 часов, от 1 минуты до 12 часов, от 1 минуты до 8 часов, от 1 минуты до 4 часов, от 1 минуты до 1 часа, от 1 часа до 4 часов, от 1 часа до 12 часов). Раствор, обедненный органической кислотой, можно декантировать или отфильтровать от смолы в периодическом режиме через промежуток времени, достаточный для адсорбирования/связывания по меньшей мере некоторого количества органической кислоты. При применении способов периодического отделения или способов отделения в колонке количество масляной кислоты можно отслеживать с помощью любого подходящего способа, например, анализа равновесного пара, титрования и ВЭЖХ. Смолу для адсорбирования органической кислоты можно привести в контакт с ферментационным раствором во время процесса ферментации или после завершения ферментация. Например, активную ферментируемую среду можно прокачать через колонку со смолой или указанную смолу можно добавить в ферментативный бульон. Например, органическую кислоту можно удалить из смолы путем приведения в контакт смолы и связанной органической кислоты с кислым раствором. Например, кислый раствор может включать минеральную кислоту (например, соляную, серную, фосфорную, азотную кислоту) или кислота может представлять собой органическую кислоту (уксусную кислоту, трифторуксусную кислоту). В целом, предпочтительно использовать кислоту с низким значением pKa, например, примерно ниже, чем pKa масляной кислоты, например, с pKa менее примерно 4, менее примерно 3, менее примерно 2. pH раствора после подкисления оптимально составляет от примерно 1 до 6 (например, от примерно 2 до 5, от примерно 2 до 4). Для облегчения экстракции органической кислоты или соли органической кислоты из смолы может быть предпочтительным использовать растворитель, содержащий или не содержащий воду. Например, растворитель может представлять собой спирт (например, метанол, этанол, пропанол, бутанол или спирты жирных кислот, описанные ранее), простой эфир (например, диэтиловый эфир, тетрагидрофуран, метил-трет-бутиловый эфир, диизопропиловый эфир), ацетонитрил, ацетон, бутилацетат, диметилформамид, этилацетат и их комбинации. Указанные соединения можно объединять в любом процентном соотношении с водой и друг с другом. Предпочтительный способ удаления адсорбированной органической кислоты из насадочной колонки со смолой состоит в элюировании с помощью подкисленного спирта (например, этанола и/или метанола с добавлением кислоты) или раствора подкисленного спирта/воды (например, этанола/воды, метанола/воды с добавлением кислоты). После удаления кислоты смолы можно использовать повторно, например, путем промывания избыточным количеством подкисленного раствора с последующим промыванием водой, необязательно, деионизированной водой.Resins used for the adsorption of organic acids (for example, butyric acid) can be polymers with ion-exchange properties, for example, containing quaternary amine functional groups that are capable of ion exchange with an acidic acid proton. For example, Amberlite ™ IRA 410, Amberlite ™ IRA-67, Amberlite ™ 96, Amberlite ™ XAD-1180M, Amberlite ™ XAD-2, Amberlite ™ 400 and Amberlite ™ IRN150. The solution containing the organic acid can be brought into contact with the ion exchange resin by passing the solution through a packed column (e.g. glass, metal, plastic) with the resin. Optionally, a solution containing an organic acid can be combined with the resin in a vessel (e.g., in batch mode) and mixed (e.g., shake, mix) for several minutes to several hours (e.g. 1 minute to 24 hours, 1 minutes to 12 hours, from 1 minute to 8 hours, from 1 minute to 4 hours, from 1 minute to 1 hour, from 1 hour to 4 hours, from 1 hour to 12 hours). An organic acid depleted solution can be decanted or filtered off from the resin in a batch mode over a period of time sufficient to adsorb / bind at least some organic acid. When using batch separation methods or column separation methods, the amount of butyric acid can be monitored using any suitable method, for example, equilibrium vapor analysis, titration and HPLC. The organic acid adsorption resin can be brought into contact with the fermentation solution during the fermentation process or after completion of the fermentation. For example, the active fermentable medium can be pumped through a column of resin or the specified resin can be added to the fermentation broth. For example, organic acid can be removed from the resin by contacting the resin and the associated organic acid with an acidic solution. For example, the acidic solution may include a mineral acid (e.g. hydrochloric, sulfuric, phosphoric, nitric acid) or the acid may be an organic acid (acetic acid, trifluoroacetic acid). In general, it is preferable to use an acid with a low pK a , for example, about lower than pK a butyric acid, for example, with a pK a less than about 4, less than about 3, less than about 2. The pH of the solution after acidification is optimally from about 1 to 6 (e.g., from about 2 to 5, from about 2 to 4). To facilitate the extraction of the organic acid or organic acid salt from the resin, it may be preferable to use a solvent containing or not containing water. For example, the solvent may be an alcohol (e.g., methanol, ethanol, propanol, butanol or fatty acid alcohols described above), an ether (e.g., diethyl ether, tetrahydrofuran, methyl tert-butyl ether, diisopropyl ether), acetonitrile, acetone , butyl acetate, dimethylformamide, ethyl acetate and combinations thereof. These compounds can be combined in any percentage with water and with each other. A preferred method for removing adsorbed organic acid from a resin packed column is to elute with acidified alcohol (e.g., ethanol and / or methanol with added acid) or an acidified alcohol / water solution (e.g., ethanol / water, methanol / water with added acid) . After acid removal, the resins can be reused, for example, by washing with an excess of acidified solution, followed by washing with water, optionally deionized water.

Подкисленный элюент/экстрагирующий раствор, полученный при обработке смолы, содержащийAcidified eluent / extraction solution obtained by processing a resin containing

- 7 033687 карбоновую кислоту, можно нейтрализовать путем добавления основания. В результате такой процедуры можно получить соль карбоновой кислоты. Соли карбоновой кислоты можно испарить до сухости и затем высушить в сушильном шкафу (например, при температуре от 80 до 100°C). Далее соли можно использовать в реакциях этерификации при необязательном повторном подкислении перед реакцией. В качестве альтернативы подкислению для удаления органической кислоты из смолы, кислый протон органической кислоты можно удалить с помощью ионообмена с катионом с получением соли органической кислоты. Некоторые подходящие для обмена ионы включают, например, ионы четвертичного аммония, ионы щелочных металлов и ионы щелочноземельных металлов, ионы переходных металлов и их комбинации. Таким образом, полученную соль карбоновой кислоты можно дополнительно обработать, как было описано ранее.- 7 033687 carboxylic acid, can be neutralized by adding a base. As a result of this procedure, a carboxylic acid salt can be obtained. Carboxylic acid salts can be evaporated to dryness and then dried in an oven (for example, at a temperature of 80 to 100 ° C). Further, salts can be used in esterification reactions with optional re-acidification before the reaction. As an alternative to acidification to remove the organic acid from the resin, the acidic proton of the organic acid can be removed by ion exchange with a cation to give an organic acid salt. Some suitable exchange ions include, for example, quaternary ammonium ions, alkali metal ions and alkaline earth metal ions, transition metal ions, and combinations thereof. Thus, the resulting carboxylic acid salt can be further processed as previously described.

Получение сложных эфиров, описанных в настоящем документе, из карбоновых кислот можно выполнить путем применения любого спирта, например, спиртов, содержащих от 1 до 20 атомов углерода и от 1 до 5 спиртовых групп (например, от 1 до 10 атомов углерода и от 1 до 4 спиртовых групп, от 1 до 10 атомов углерода и от 1 до 2 спиртовых групп). Некоторые типичные спирты представляют собой метанол, этанол, пропанол, н-бутанол, н-гексанол, н-октанол, н-деканол, н-додеканол, лауриловый спирт, миристиловый спирт, цетиловый спирт, стеариловый спирт, олеиловый спирт, линолеиловый спирт, диолы (например, этиленгликоль), триолы (например, глицерин), полиолы, изомеры указанных соединений и их комбинации. Этерификацию можно выполнить при избытке спирта, например, при молярном отношении от примерно 1 до 50, с применением разбавляющего растворителя или без него. Реакцию этерификации можно выполнить при температурах от примерно 80 до 300°C (например, от примерно 80 до 200°C, от примерно 80 до 150°C) и при давлениях от примерно 1 до 30 атм (от примерно 0 до примерно 3 МПа) (например, от примерно 1 до 20 атм (от примерно 0,1 МПа до примерно 2 МПа), от примерно 1 до 10 атм (от примерно 0,1 МПа до примерно 1 МПа)). Согласно некоторым вариантам реализации изобретения используемый спирт включает спирт, полученный при ферментации осахаренных лигноцеллюлозных или целлюлозных сырьевых материалов, например, как описано в настоящем документе, можно использовать этанол и/или бутанол. Кроме того, спирт можно получить из других возобновляем источников сахара и с применением других способов, например, указанные источники могут включать крахмал и сахара, полученные из кукурузных зерен, сахарного тростника, фруктов, бобовых и/или свеклы. Этанол и бутанол представляют собой особенно подходящие спирты, которые можно получить способом, описанным в настоящем документе. Кроме того, спирт можно получить из источников углеводорода. Реакцию этерификации можно облегчить путем применения катализатора, например, кислотного катализатора. Кислотный катализатор может быть гомогенным или гетерогенным. Некоторые подходящие гомогенные кислотные катализаторы включают серную, фосфорную, азотную, соляную и трифторуксусную кислоту. Гетерогенные кислотные катализаторы включают смолы или функционализированные полимеры, например, сульфонированные полистироловые смолы. Кислоты могут представлять собой твердые катализаторы, например, такие как цеолиты, сульфонированные углероды, оксид алюминия, глины, алюминосиликаты, гетерополикислоты, диоксид кремния и их комбинации. Дегидратирующие средства, например, молекулярные сита, можно применять наряду с катализаторами или после этерификации для удаления воды, образовавшейся в процессе этерификации. Для удаления воды можно применять и другие способы, например, дистилляцию с применением низкокипящего азеотропа с толуолом. Кислоту (например, масляную кислоту) можно подвергнуть этерификации, пока она связана со смолой, применяемой для адсорбции органических кислот. Затем сложный эфир можно экстрагировать в растворитель, например, растворители, описанные ранее, для удаления из смолы протонированной кислоты.The preparation of esters described herein from carboxylic acids can be accomplished by the use of any alcohol, for example, alcohols containing from 1 to 20 carbon atoms and from 1 to 5 alcohol groups (for example, from 1 to 10 carbon atoms and from 1 to 4 alcohol groups, from 1 to 10 carbon atoms and from 1 to 2 alcohol groups). Some typical alcohols are methanol, ethanol, propanol, n-butanol, n-hexanol, n-octanol, n-decanol, n-dodecanol, lauryl alcohol, myristyl alcohol, cetyl alcohol, stearyl alcohol, oleyl alcohol, linoleyl alcohol, diols (e.g., ethylene glycol), triols (e.g., glycerin), polyols, isomers of these compounds, and combinations thereof. The esterification can be performed with an excess of alcohol, for example, with a molar ratio of from about 1 to 50, with or without a diluent. The esterification reaction can be performed at temperatures from about 80 to 300 ° C (for example, from about 80 to 200 ° C, from about 80 to 150 ° C) and at pressures from about 1 to 30 atmospheres (from about 0 to about 3 MPa) (for example, from about 1 to 20 atm (from about 0.1 MPa to about 2 MPa), from about 1 to 10 atm (from about 0.1 MPa to about 1 MPa)). In some embodiments of the invention, the alcohol used includes alcohol obtained by fermentation of saccharified lignocellulosic or cellulosic raw materials, for example, ethanol and / or butanol can be used as described herein. In addition, alcohol can be obtained from other renewable sources of sugar and using other methods, for example, these sources may include starch and sugars obtained from corn kernels, sugarcane, fruits, legumes and / or beets. Ethanol and butanol are particularly suitable alcohols that can be obtained by the method described herein. In addition, alcohol can be obtained from sources of hydrocarbon. The esterification reaction can be facilitated by the use of a catalyst, for example, an acid catalyst. The acid catalyst may be homogeneous or heterogeneous. Some suitable homogeneous acid catalysts include sulfuric, phosphoric, nitric, hydrochloric and trifluoroacetic acid. Heterogeneous acid catalysts include resins or functionalized polymers, for example, sulfonated polystyrene resins. Acids can be solid catalysts, for example, such as zeolites, sulfonated carbons, alumina, clays, aluminosilicates, heteropoly acids, silicon dioxide, and combinations thereof. Dehydrating agents, for example, molecular sieves, can be used along with the catalysts or after esterification to remove water formed during the esterification. Other methods can be used to remove water, for example, distillation using a low boiling azeotrope with toluene. An acid (e.g., butyric acid) can be esterified while it is bonded to a resin used to adsorb organic acids. The ester can then be extracted into a solvent, for example, the solvents described previously, to remove protonated acid from the resin.

Необязательно, сложные эфиры можно получить с помощью микроорганизма. Например, Staphylococci можно объединить с карбоновыми кислотами (например, масляной кислотой) и спиртами (например, этиловым спиртом) с получением этилбутирата. Также можно использовать другие карбоновые кислоты, спирты и комбинации микроорганизмов. Другие сложные эфиры, которые могут образоваться из кислот и спиртов, полученных из сахаров под действием микроорганизмов (например, S. cerevisiae), включают изоамилацетат, этилкапроат, этилкаприлат, этилкапроат, фенилэтилацетат, этиллаурат, этилмиристат и этилпальмитат.Optionally, esters can be obtained using a microorganism. For example, Staphylococci can be combined with carboxylic acids (e.g., butyric acid) and alcohols (e.g., ethyl alcohol) to produce ethyl butyrate. Other carboxylic acids, alcohols, and combinations of microorganisms may also be used. Other esters that can be formed from acids and alcohols derived from sugars by microorganisms (e.g. S. cerevisiae) include isoamyl acetate, ethyl caproate, ethyl caprylate, ethyl caproate, phenylethyl acetate, ethyl laurate, ethyl myristate and ethyl palmitate.

Сложный эфир можно отделить от избытка спирта, непрореагировавшей кислоты и примесей любым подходящим способом. Например, можно использовать дистилляцию, хроматографию, фильтрацию. При наличии какого-либо избытка кислоты ее также можно удалить путем пропускания над/через ионообменный материал, например, как описано ранее. Кроме того, сложный эфир можно просто использовать в виде смеси, главным образом, с избытком спирта, например, в качестве прямого топлива или топливной добавки, например, распределяемой в реформуляторы, для получения высокооктанового топлива и/или топливной добавки. Специалистам в данной области техники очевидны и другие виды применения в виде смеси в химической, пищевой промышленности, в промышленности по производству вкусовых и ароматических средств и фармацевтической промышленности.The ester can be separated from excess alcohol, unreacted acid and impurities in any suitable way. For example, distillation, chromatography, and filtration may be used. If there is any excess acid, it can also be removed by passing over / through the ion exchange material, for example, as described previously. In addition, the ester can simply be used in the form of a mixture, mainly with an excess of alcohol, for example, as direct fuel or fuel additive, for example, distributed into reformers, to obtain high-octane fuel and / or fuel additive. Other uses in the form of a mixture in the chemical, food industry, flavoring and flavoring industries, and the pharmaceutical industry are obvious to those skilled in the art.

Органические кислоты, полученные способами, описанными в настоящем документе, можно напрямую гидрировать с образованием спирта. Однако прямое гидрирование требует очень высоких давлений, при этом часто происходит быстрая дезактивация катализаторов. Этерификация является предпочOrganic acids obtained by the methods described herein can be directly hydrogenated to form an alcohol. However, direct hydrogenation requires very high pressures, often with rapid deactivation of the catalysts. Etherification is preferred

- 8 033687 тительной, поскольку позволяет применять более мягкие условия для гидрогенолиза. Например, прямое гидрирование может потребовать давление выше 100 атм (примерно 10 МПА), температуру выше 300°C и сроки службы катализаторов, составляющие только несколько часов до того, как указанные катализаторы необходимо регенерировать или заменять. Гидрогенолиз сложных эфиров можно выполнить при температурах от примерно 100 до 300°C (например, от 120 до 250°C, от 150 до 300°C), давлениях водорода менее примерно 120 атм (примерно 12 МПа) (например, от примерно 5 до 120 атм (от примерно 0,5 МПа до примерно 12 МПа), от примерно 5 до 60 атм (от примерно 0,5 МПа до примерно 6 МПа)), при этом функционирование катализаторов может продолжаться в течение по меньшей мере часа (например, по меньшей мере двух часов, по меньшей мере 5 часов, по меньшей мере 8 часов, по меньшей мере 16 часов, более одного дня, двух дней, неделю, месяц, год) перед тем, как его будет необходимо регенерировать или заменить.- 8 033687, since it allows the use of milder conditions for hydrogenolysis. For example, direct hydrogenation may require pressures above 100 atm (approximately 10 MPa), temperatures above 300 ° C, and catalyst lifetimes of only a few hours before these catalysts need to be regenerated or replaced. Hydrogenolysis of esters can be performed at temperatures from about 100 to 300 ° C (for example, from 120 to 250 ° C, from 150 to 300 ° C), hydrogen pressures less than about 120 atm (about 12 MPa) (for example, from about 5 to 120 atm (from about 0.5 MPa to about 12 MPa), from about 5 to 60 atm (from about 0.5 MPa to about 6 MPa)), while the functioning of the catalysts can continue for at least an hour (for example, at least two hours, at least 5 hours, at least 8 hours, at least 16 hours, more than one day, two days, week, month, od) before it will need to be regenerated or replaced.

Важными параметрами, которые необходимо учитывать в процессе гидрогенолиза сложного эфира, являются степень превращения и селективность в отношении продуктов. Степень превращения можно выразить как процентное содержание взаимодействующего продукта (например, исходный продукт/конечный продукт х100%). Кроме того, степень превращения можно выразить как скорость потребления исходного материала (например, сложного эфира). Селективность представляет собой меру количества требуемого продукта, который получают, по сравнению с нежелательными продуктами (например, побочными продуктами, продуктами разложения). Селективность можно выразить в виде процента, например, в виде чистоты в процентах, или в виде скорости образования требуемого продукта относительно скорости образования нежелательных продуктов (или в виде скорости образования требуемого продукта относительно скорости потребления исходного продукта). Некоторые нежелательные продукты могут представлять собой продукты частичного восстановления, олигомеры и/или продукты термического разложения. Хотя это и не всегда так, часто обнаруживают, что имеется обратная зависимость между скоростями превращения и селективностью, так что иногда трудно быстро довести реакцию до конца с высокой селективностью. При гидрогенолизе используют катализаторы. Катализаторы могут включать металлы Pd, Pt, Os, Ru, Rb, Re, Ir, Rh, Ni, Co, Mo, W, Cu, Zn, Cr, оксиды перечисленных металлов и их комбинации. В некоторых случаях добавляют/комбинируют вещества, представляющие собой ускорители или замедлители, в том числе Cr, Mn, Pb, Zn, Cd, Ag, Ba, Ca, Mg, Sn, Ni, Co, U, As и Ge и оксиды перечисленных металлов и их комбинации. Один или более катализатор и один или более ускоритель можно объединить в любой концентрации и в любом соотношении. Ускорители увеличивают производительность катализатора, например, путем повышения степени превращения и селективности. Катализаторы и ускорители можно применять в виде объемных катализаторов (например, не расположенных на подложке). Объемные катализаторы можно получить в формах, которые увеличивают площадь поверхности и позволяют реагентам протекать над их поверхностью. Например, в форме: ваты, сита, решетки, проволоки, перфорированного твердого вещества с каналами, губки, шариков и/или порошка. При применении катализаторы и ускорители можно смешивать в объеме, например, порошки одного или более катализатора и порошки одного или более ускорителей можно объединить/смешать. Металлы или металл с ускорителем могут преимущественно адсорбироваться на подложке и/или образовывать с подложкой химические связи. Подложка может представлять собой, например, оксид алюминия, диоксид кремния, алюминосиликаты, глины, цеолиты (например, USY и бета цеолит) или другие неорганические материалы. Катализаторы на подложке обычно содержат от примерно 0,1 до 10 мас.%, каждого металла (например, от 0,1 до 1 мас.%), хотя можно использовать и более высокие количества. Один или более металл и один или более ускоритель можно объединить с одной или более подложкой во всех комбинациях. Указанные катализаторы на подложке можно получить в любой удобной форме. Катализаторы могут представлять собой гомогенные катализаторы, например, хлорид трис(трифенилфосфин)родия (I) и подобные катализаторы, при этом металл образует комплексы со стабилизирующим лигандом (лигандами) (например, аминами, фосфинами, спиртами, простыми эфирами, кетонами, карбоксилатами, ацетилацетонами, необязательно, бис-, три- или тетракис-хелатными лигандами, их комбинациями). Катализатор может представлять собой аналог на полимерной подложке гомогенного катализатора, например, в котором лиганды присоединены к полимеру, например, функционализированным полистиролам, при этом функциональные группы представляют собой лиганды, упомянутые ранее.Important parameters that must be taken into account in the process of hydrogenolysis of the ester are the degree of conversion and selectivity for the products. The degree of conversion can be expressed as the percentage of the interacting product (for example, the original product / final product x100%). In addition, the degree of conversion can be expressed as the rate of consumption of the starting material (e.g., ester). Selectivity is a measure of the amount of the desired product that is obtained compared to undesirable products (e.g., by-products, decomposition products). Selectivity can be expressed as a percentage, for example, as a percentage of purity, or as the rate of formation of the desired product relative to the rate of formation of unwanted products (or as the rate of formation of the desired product relative to the rate of consumption of the starting product). Some undesired products may be partial reduction products, oligomers and / or thermal decomposition products. Although this is not always the case, it is often found that there is an inverse relationship between conversion rates and selectivity, so it is sometimes difficult to quickly complete the reaction with high selectivity. Catalysts are used in hydrogenolysis. Catalysts may include metals Pd, Pt, Os, Ru, Rb, Re, Ir, Rh, Ni, Co, Mo, W, Cu, Zn, Cr, oxides of these metals and combinations thereof. In some cases, accelerator or moderator substances are added / combined, including Cr, Mn, Pb, Zn, Cd, Ag, Ba, Ca, Mg, Sn, Ni, Co, U, As, and Ge and the oxides of these metals and their combinations. One or more catalyst and one or more accelerator can be combined in any concentration and in any ratio. Accelerators increase the productivity of the catalyst, for example, by increasing the degree of conversion and selectivity. The catalysts and accelerators can be used in the form of bulk catalysts (for example, not located on the substrate). Bulk catalysts can be obtained in forms that increase surface area and allow reactants to flow over their surface. For example, in the form of: cotton wool, sieves, gratings, wire, perforated solid with channels, sponges, balls and / or powder. When used, the catalysts and accelerators can be mixed in volume, for example, powders of one or more catalysts and powders of one or more accelerators can be combined / mixed. Accelerated metals or metals can be predominantly adsorbed on the substrate and / or form chemical bonds with the substrate. The substrate may be, for example, alumina, silica, aluminosilicates, clays, zeolites (e.g. USY and beta zeolite) or other inorganic materials. The supported catalysts typically contain from about 0.1 to 10 wt.%, Each metal (for example, from 0.1 to 1 wt.%), Although higher amounts can be used. One or more metals and one or more accelerators can be combined with one or more substrates in all combinations. These supported catalysts can be prepared in any convenient form. The catalysts can be homogeneous catalysts, for example, tris (triphenylphosphine) rhodium (I) chloride and similar catalysts, while the metal forms complexes with a stabilizing ligand (s) (for example, amines, phosphines, alcohols, ethers, ketones, carboxylates, acetylacetones optionally bis, tri or tetrakis chelate ligands, combinations thereof). The catalyst may be an analog on a polymer substrate of a homogeneous catalyst, for example, in which the ligands are attached to the polymer, for example, functionalized polystyrenes, while the functional groups are the ligands mentioned above.

Катализаторы на подложке можно получить любыми подходящими способами, например, с применением способа пропитки по влагоемкости, способа осаждения при разложении, способа самосборки в растворе и/или путем осаждения/разложения из паровой фазы. Например, при применении способа пропитки по влагоемкости требуемый предшественник металла можно растворить или суспендировать в объеме растворителя, аналогичном объему пор подложки, при этом указанный предшественник объединяется с подложкой. Катализатор можно активировать. Активация может включать удаление растворителя в вакууме, кальцинирование, например, в присутствии кислорода, азота, водорода или друг газов, в любом порядке и многократно. Катализаторы можно добавлять перед применением ускорителя, вместе с ускорителем, после применения ускорителя или путем комбинаций стадий добавления. Катализаторы на подложке можно получить в виде шариков или экструдировать в виде стержней и других форм. Часто указанные катализаторы объединяют со связующими веществами (например, инертным керамическимCatalysts on a substrate can be obtained by any suitable means, for example, using a method for impregnation by moisture capacity, a precipitation method during decomposition, a self-assembly method in solution and / or by vapor deposition / decomposition. For example, when applying the method of impregnation by moisture capacity, the desired metal precursor can be dissolved or suspended in a solvent volume similar to the pore volume of the substrate, wherein said precursor is combined with the substrate. The catalyst can be activated. Activation may include removing the solvent in vacuo, calcining, for example, in the presence of oxygen, nitrogen, hydrogen or other gases, in any order and repeatedly. The catalysts can be added before the use of the accelerator, together with the accelerator, after the use of the accelerator or by combinations of the stages of addition. The catalysts on the substrate can be obtained in the form of balls or extruded in the form of rods and other shapes. Often, these catalysts are combined with binders (e.g., inert ceramic

- 9 033687 материалом, пористыми связующими веществами). Некоторые катализаторы, условия, оборудование и системы, которые можно использовать в настоящем документе для гидрогенолиза и реакции этерификации описаны в: Catalysis of Organic Reactions изданном John R. Sowa, Jr., CRC Press (2005); Catalytic Naphtha Reforming Second Edition, Revised and Expanded изданном George J. Antos и Abdullah M. Aitani, Marcel Dekker (2005), главы 6, 8 и 9; и Steam reforming catalysts Natural gas, associated gas and LPG Johnson Matthey, стр. 1-15; Например, для гидрогенолиза этилбутирата можно использовать би- и три- металлические катализаторы на подложке SnRu и SnRePt.- 9 033687 material, porous binders). Some catalysts, conditions, equipment, and systems that can be used herein for hydrogenolysis and esterification are described in: Catalysis of Organic Reactions published by John R. Sowa, Jr., CRC Press (2005); Catalytic Naphtha Reforming Second Edition, Revised and Expanded by George J. Antos and Abdullah M. Aitani, Marcel Dekker (2005), chapters 6, 8 and 9; and Steam reforming catalysts Natural gas, associated gas and LPG Johnson Matthey, pp. 1-15; For example, for the hydrogenolysis of ethyl butyrate, bi- and tri-metal catalysts on a SnRu and SnRePt substrate can be used.

Катализаторы можно использовать для гидрогенолиза в периодическом режиме. Например, сложный эфир объединяют, часто с растворителем, в сосуде (например, реакторе Parr™). Указанный сосуд можно барботировать водородом и/или создать в нем повышенное давление с помощью водорода. Такие сосуды можно оборудовать нагревательными устройствами, (например, нагревательными рубашками) и мешалками (например, лопастями, лопастными колесами). Катализаторы также можно использовать в реакторе с псевдоожиженным слоем катализатора. Указанные реакторы наряду с водородом и сложным эфиром требуют высокой скорости потока газа, например, инертного газа (например, азота, He, Ar). Катализатор приводят в псевдоожиженное состояние под действием быстрого потока газов через реактор. Один или более катализаторов можно использовать последовательно или в комбинации (например, смешивать вместе). Можно использовать циркуляционный реактор, так как он представляет собой вариант конструкции реактора периодического действия за исключением того, что жидкость в сосуде рециркулирует за пределы реактора. При последовательном применении катализаторы можно использовать при различных условиях реакции, например, при различных температурах, давлениях (например, давлениях водорода) и/или различных условиях перемешивания (например, при различных скоростях перемешивания). Указанные комбинации позволяют, например, оптимизировать пропускную способность и суммарную степень превращения/селективность.Catalysts can be used for hydrogenolysis in a batch mode. For example, an ester is combined, often with a solvent, in a vessel (e.g., a Parr ™ reactor). The specified vessel can be sparged with hydrogen and / or create an increased pressure in it using hydrogen. Such vessels can be equipped with heating devices (for example, heating jackets) and mixers (for example, blades, impellers). Catalysts can also be used in a fluidized bed reactor. These reactors, along with hydrogen and ester, require a high gas flow rate, for example, an inert gas (for example, nitrogen, He, Ar). The catalyst is fluidized by the rapid flow of gases through the reactor. One or more catalysts may be used sequentially or in combination (e.g., mixed together). A circulation reactor can be used since it is a variant of the design of a batch reactor except that the liquid in the vessel recirculates outside the reactor. In sequential use, the catalysts can be used under various reaction conditions, for example, at different temperatures, pressures (for example, hydrogen pressures) and / or different mixing conditions (for example, at different mixing speeds). These combinations allow, for example, to optimize the throughput and the total degree of conversion / selectivity.

Необязательно, катализаторы используют в проточных реакторах с неподвижным слоем (например, проточном реакторе, реакторе со слоем носителя, реакторе с орошаемым слоем). Указанные реакторы выполнены в виде колонки, заполненной катализаторами (например, объемным катализатором или катализатором на подложке), через которую проходят реагенты (например, сложные эфиры и водород). Колонку можно нагреть, например, с помощью нагревательной рубашки, в которую подают жидкий теплоноситель (например, воду, воду высокого давления, масло), пар, помещают электрические нагревательные устройства (например, при резистивном нагреве), или с применением любых других средств нагревания. Колонки также можно выполнить с возможностью выдерживания высоких давлений, например, по меньшей мере примерно 50 psi (примерно 345 кПа), по меньшей мере примерно 100 psi (примерно 689 кПа), по меньшей мере примерно 150 psi (примерно 1034 кПа), по меньшей мере примерно 200 psi (примерно 1379 кПа), по меньшей мере примерно 300 psi (примерно 2068 кПа), по меньшей мере примерно 500 psi (примерно 3447 кПа). Колонки также можно снабдить оборудованием, обеспечивающим безопасность, например, клапанами сброса давления, и устройствами отключения высокотемпературных процессов (например, устройствами для отключения потока, вентиляцией). Необязательно, для пропускания одного потока реагентов можно последовательно использовать два или более реакторов с неподвижным слоем (например, до 20, до 10, от 2 до 5, от 3 до 10, от 1 до 3 реакторов). В некоторых необязательных конфигурациях некоторые из реакторов имеют обходной путь, например, для использования их в качестве резервного оборудования. Наличие резервного оборудования особенно полезно для избежания простоя, когда один или более из проточных реакторов не работают в диапазоне приемлемых параметров, например, если катализаторы в реакторе дезактивированы. Другое преимущество применения расположенных последовательно реакторов состоит в том, что такие реакторы можно загрузить различными катализаторами, например, имеющими разную селективность и скорости превращения, для достижения оптимальной производительности и суммарной степени превращения/селективности. Колонки также могут работать при различных условиях, например, при различных скоростях потока, давлениях и температурах. Например, можно использовать две или более колонок, в которых разница температур может составлять примерно от 0 до 10°C (например, от примерно 10 до 200°C, от примерно 50 до 200°C, от примерно 50 до 150°C, от примерно 50 до 100°C). Дополнительно или альтернативно, разница в давлении (например, давлении водорода) при применении по меньшей мере более чем одной колонки может составлять от примерно 0 до 5 атм (от 0 до примерно 0,5 МПа,) (например, от примерно 5 до 50 атм (от примерно 0,5 МПа до 5 МПа), от примерно 10 до 50 атм (от примерно 1 МПа до примерно 5 МПа), от примерно 30 и 50 атм (от примерно 3 МПа до примерно 5 МПа)).Optionally, the catalysts are used in fixed bed flow reactors (for example, a flow reactor, a carrier layer reactor, an irrigation layer reactor). These reactors are made in the form of a column filled with catalysts (for example, a bulk catalyst or a catalyst on a substrate) through which reactants (for example, esters and hydrogen) pass. The column can be heated, for example, using a heating jacket, into which a liquid coolant (for example, water, high pressure water, oil) is supplied, steam, electric heating devices are placed (for example, by resistive heating), or using any other means of heating. Columns can also be configured to withstand high pressures, for example at least about 50 psi (about 345 kPa), at least about 100 psi (about 689 kPa), at least about 150 psi (about 1034 kPa), at least at least about 200 psi (about 1379 kPa), at least about 300 psi (about 2068 kPa), at least about 500 psi (about 3447 kPa). The columns can also be equipped with safety equipment, for example, pressure relief valves, and devices for shutting off high-temperature processes (for example, devices for shutting off the flow, ventilation). Optionally, to pass one reagent stream, two or more fixed bed reactors can be used sequentially (for example, up to 20, up to 10, 2 to 5, 3 to 10, 1 to 3 reactors). In some optional configurations, some of the reactors have a workaround, for example, for use as backup equipment. Having backup equipment is especially useful for avoiding downtime when one or more of the flow reactors is not operating within the range of acceptable parameters, for example, if the catalysts in the reactor are deactivated. Another advantage of using sequential reactors is that such reactors can be loaded with various catalysts, for example, having different selectivity and conversion rates, in order to achieve optimal performance and overall degree of conversion / selectivity. Columns can also work under various conditions, for example, at different flow rates, pressures and temperatures. For example, you can use two or more columns in which the temperature difference can be from about 0 to 10 ° C (for example, from about 10 to 200 ° C, from about 50 to 200 ° C, from about 50 to 150 ° C, approximately 50 to 100 ° C). Additionally or alternatively, the pressure difference (eg, hydrogen pressure) when using at least one column may be from about 0 to 5 atm (from 0 to about 0.5 MPa,) (for example, from about 5 to 50 atm (from about 0.5 MPa to 5 MPa), from about 10 to 50 atm (from about 1 MPa to about 5 MPa), from about 30 and 50 atm (from about 3 MPa to about 5 MPa)).

Как описано, катализаторы гидрогенолиза можно использовать повторно/регенерировать. Например, часто катализаторы окисляют путем нагревания до высокой температуры в окислительной среде (например, в присутствии кислорода), например, от примерно 200 до 800°C (например, от 400 до 600°C). После продувки инертным газом (например, азотом, аргоном, гелием) катализаторы восстанавливают при высокой температуре, например, от примерно 200 до 800°C. Восстановитель может представлять собой, например, газообразный водород, который направляют для протекания над катализатором.As described, hydrogenolysis catalysts can be reused / regenerated. For example, catalysts are often oxidized by heating to a high temperature in an oxidizing environment (for example, in the presence of oxygen), for example, from about 200 to 800 ° C (for example, from 400 to 600 ° C). After purging with an inert gas (for example, nitrogen, argon, helium), the catalysts are reduced at high temperature, for example, from about 200 to 800 ° C. The reducing agent may be, for example, hydrogen gas, which is directed to flow over the catalyst.

Водород, используемый в описанных процессах, можно поставлять за счет биогаза, например, образующегося при анаэробном сбраживании биомассы, например, обработанной биомассы, описанной вHydrogen used in the described processes can be supplied by biogas, for example, generated during anaerobic digestion of biomass, for example, processed biomass described in

- 10 033687 настоящем документе. Перед его применением для гидрирования водород можно очистить. Загрязняющие вещества, такие как моноксид углерода, следует удалить. Другие источники водорода включают размещение гидрогенолизной реакторной системы вблизи источника водорода, содержащей трубопровод и паровой реформер метана, природного газа или т.п.- 10,033,687 herein. Before its use for hydrogenation, hydrogen can be purified. Contaminants such as carbon monoxide should be removed. Other hydrogen sources include placing a hydrogenolysis reactor system adjacent to a hydrogen source containing a pipeline and a steam reformer of methane, natural gas, or the like.

При применении катализаторов можно обеспечить общую селективность, составляющую больше примерно 90% (например, больше 95%, больше 98%, больше 99%). Общие скорости превращения составляют выше 80% (например, больше примерно 90%, больше примерно 95%, больше примерно 99%).When using the catalysts, it is possible to provide an overall selectivity of greater than about 90% (for example, greater than 95%, greater than 98%, greater than 99%). Total conversion rates are above 80% (for example, more than about 90%, more than about 95%, more than about 99%).

Спирты, полученные при гидрогенолизе, можно отделить, например, путем дистилляции, если температура кипения различается в достаточной мере. Например, продукт гидрогенолиза этилбутирата, этанола и бутанола можно отделить путем дистилляции. Извлекаемый этанол можно повторно использовать при этерификации. Смесь спиртов можно даже использовать без разделения, например, в качестве прямого топлива или топливной добавки. Другие применения в качестве смеси или очищенных отделенных продуктов, применимых в химической, пищевой промышленности, в производстве ароматизаторов и отдушек и в фармацевтической промышленности, будут понятны специалисту в данной области техники. В случае некоторых сложных эфиров, например, бутилбутирата, продукт гидрогенолиза представляет собой бутанол, и схему разделения можно применять для удаления примесей.Alcohols obtained by hydrogenolysis can be separated, for example, by distillation, if the boiling point varies sufficiently. For example, the hydrogenolysis product of ethyl butyrate, ethanol and butanol can be separated by distillation. Recoverable ethanol can be reused in the esterification. The mixture of alcohols can even be used without separation, for example, as direct fuel or fuel additive. Other applications as a mixture or purified separated products applicable in the chemical, food industry, in the production of flavors and fragrances, and in the pharmaceutical industry will be apparent to one skilled in the art. In the case of some esters, for example, butyl butyrate, the hydrogenolysis product is butanol, and a separation scheme can be used to remove impurities.

Обработка излучениемRadiation treatment

Сырьевой материал можно обработать путем бомбардировки электронами для модификации его структуры с целью уменьшения сопротивляемости материала обработке. Такая обработка позволяет, например, понизить среднюю молекулярную массу исходного сырья, изменить кристаллическую структуру исходного сырья и/или увеличить площадь поверхности и/или пористость исходного сырья.The raw material can be processed by electron bombardment to modify its structure in order to reduce the resistance of the material to processing. Such processing allows, for example, to lower the average molecular weight of the feedstock, change the crystalline structure of the feedstock and / or increase the surface area and / or porosity of the feedstock.

В целом, предпочтительной является бомбардировка электронами посредством пучка электронов, поскольку это обеспечивает очень высокую пропускную способность. Ускорители пучка электронов можно приобрести, например, в компаниях IBA, Бельгия и NHV Corporation, Япония.In general, electron bombardment by an electron beam is preferable because it provides very high throughput. Electron beam accelerators can be purchased, for example, from IBA, Belgium and NHV Corporation, Japan.

Бомбардировку электронами можно осуществить с помощью электроннолучевого устройства, номинальная энергия которого составляет менее 10 МэВ, например, менее 7 МэВ, менее 5 МэВ или менее 2 МэВ, например, от примерно 0,5 до 4 МэВ, от примерно 0,6 до примерно 3 МэВ, от примерно 0,5 до 1,5 МэВ, от примерно 0,8 до 1,8 МэВ или от примерно 0,7 до 1 МэВ. Согласно другим вариантам реализации изобретения номинальная энергия составляет от примерно 500 до 800 кэВ.Electron bombardment can be carried out using an electron beam device whose nominal energy is less than 10 MeV, for example, less than 7 MeV, less than 5 MeV or less than 2 MeV, for example, from about 0.5 to 4 MeV, from about 0.6 to about 3 MeV, from about 0.5 to 1.5 MeV, from about 0.8 to 1.8 MeV, or from about 0.7 to 1 MeV. According to other embodiments of the invention, the nominal energy is from about 500 to 800 keV.

Пучок электронов может иметь сравнительно высокую суммарную мощность (объединенную мощность пучка всех ускоряющих головок, или, при применении нескольких ускорителей, всех ускорителей и всех головок), например, по меньшей мере 25 кВт, например, по меньшей мере 30, 40, 50, 60, 65, 70, 80, 100, 125 или 150 кВт. В некоторых случаях мощность даже составляет 500 кВт, 750 кВт или даже 1000 кВт или более. В некоторых случаях мощность пучка электронов составляет 1200 кВт или более, например, 1400, 1600, 1800 или даже 3000 кВт.The electron beam can have a relatively high total power (the combined power of the beam of all accelerating heads, or, when using several accelerators, all accelerators and all heads), for example, at least 25 kW, for example, at least 30, 40, 50, 60 , 65, 70, 80, 100, 125 or 150 kW. In some cases, the power is even 500 kW, 750 kW, or even 1000 kW or more. In some cases, the power of the electron beam is 1200 kW or more, for example, 1400, 1600, 1800, or even 3000 kW.

Такую высокую суммарную мощность пучка обычно достигают путем применения нескольких ускоряющих головок. Например, электроннолучевое устройство может включать две, четыре или более ускоряющих головки. Применение нескольких головок, каждая из которых имеет сравнительно низкую мощность пучка, предотвращает чрезмерное повышение температуры материала, предотвращая, тем самым, горение материала, и также увеличивает однородность дозы, проходящей через толщину слоя материала.This high total beam power is usually achieved by using several accelerating heads. For example, an electron beam device may include two, four or more accelerating heads. The use of several heads, each of which has a relatively low beam power, prevents an excessive increase in the temperature of the material, thereby preventing combustion of the material, and also increases the uniformity of the dose passing through the thickness of the material layer.

В целом, предпочтительно, что слой материала биомассы имеет сравнительно равномерную толщину. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения толщина составляет меньше примерно 1 дюйма (2,54 см) (например, меньше примерно 0,75 дюйма (1,905 см), меньше примерно 0,5 дюйма (1,27 см), меньше примерно 0,25 дюйма (0,635 см), меньше примерно 0,1 дюйма (0,254 см), от примерно 0,1 (0,254 см) до 1 дюйма (2,54 см), от примерно 0,2 (0,508 см) до 0,3 дюйма (0,762 см)).In General, it is preferable that the layer of biomass material has a relatively uniform thickness. In some embodiments, the thickness is less than about 1 inch (2.54 cm) (for example, less than about 0.75 inches (1.905 cm), less than about 0.5 inches (1.27 cm), less than about 0.25 inches (0.635 cm), less than about 0.1 inch (0.254 cm), from about 0.1 (0.254 cm) to 1 inch (2.54 cm), from about 0.2 (0.508 cm) to 0.3 inch ( 0.762 cm)).

Согласно другим вариантам реализации изобретения желательно охладить материал во время и между обучением материала посредством бомбардировки электронами. Например, материал можно охладить при его транспортировке, например, с помощью шнекового экструдера, вибрационного транспортера или другого транспортного оборудования. Например, охлаждение при транспортировке описано предварительных заявках на патент США №№ 61/774735, и 61/774752, полное описание которых включено в настоящий документ посредством ссылки.According to other embodiments of the invention, it is desirable to cool the material during and between the training of the material by electron bombardment. For example, the material can be cooled during transportation, for example, using a screw extruder, a vibratory conveyor or other transport equipment. For example, refrigeration during transportation is described in provisional applications for US patent No. 61/774735, and 61/774752, the full description of which is incorporated herein by reference.

Для уменьшения энергии, необходимой для процесса снижения сопротивляемости обработке, желательно обрабатывать материал как можно быстрее. В целом, предпочтительно выполнять обработку при мощности дозы излучения большей, чем примерно 0,25 Мрад на сек, например, больше примерно 0,5, 0,75, 1, 1,5, 2, 5, 7, 10, 12, 15 или даже больше примерно 20 Мрад на сек, например, от примерно 0,25 до 2 Мрад на сек. Более высокие мощности дозы позволяют обеспечить более высокую пропускную способность заданной (например, требуемой) дозы. Более высокие мощности дозы в целом требуют более высокие линейные скорости для избежания термического разложения материала. Согласно одному из вариантов реализации изобретения ускоритель устанавливают на 3 МэВ, ток пучка 50 мА и линейная скорость составляет 24 футов/минуту (731,52 см/минуту), для толщины образца примерно 20 мм (например, измельченного материала из стержня кукурузного початка с объемной плотностью 0,5 г/см3).To reduce the energy required for the process of reducing the resistance to processing, it is desirable to process the material as quickly as possible. In general, it is preferable to perform processing at a radiation dose rate greater than about 0.25 Mrad per second, for example, greater than about 0.5, 0.75, 1, 1.5, 2, 5, 7, 10, 12, 15 or even more than about 20 Mrad per second, for example, from about 0.25 to 2 Mrad per second. Higher dose rates allow for a higher throughput of a given (e.g., required) dose. Higher dose rates generally require higher linear rates to avoid thermal decomposition of the material. According to one embodiment of the invention, the accelerator is set to 3 MeV, a beam current of 50 mA and a linear velocity of 24 feet / minute (731.52 cm / minute), for a sample thickness of about 20 mm (for example, crushed material from a corncob with bulk density of 0.5 g / cm 3 ).

- 11 033687- 11 033687

Бомбардировку электронами осуществляют до получения материалом суммарной дозы по меньшей мере 0,1 Мрад, 0,25 Мрад, 1 Мрад, 5 Мрад, например, по меньшей мере 10, 20, 30 или по меньшей мере 40 Мрад. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения обработку осуществляют до получения материалом дозы от примерно 10 Мрад до примерно 50 Мрад, например, от примерно 20 Мрад до примерно 40 Мрад или от примерно 25 Мрад до примерно 30 Мрад. Согласно другим вариантам реализации изобретения предпочтительной является суммарная доза от 25 до 35 Мрад, применяемая в идеале в течение пары секунд, например, при 5 Мрад/цикл, при этом каждый цикл продолжается в течение примерно одной секунды. Применение дозы больше, чем от 7 до 8 Мрад/цикл может в некоторых случаях вызвать термическое разложение исходного материала. Перед облучением, после или во время него можно применять охлаждение. Например, можно использовать способы, системы и оборудование для охлаждения, описанные в следующих заявках: предварительной заявке на патент США № 61/774735 и предварительной заявке на патент США № 61/774754, полное описание которых включено в настоящий документ посредством ссылки.Electron bombardment is carried out until the material receives a total dose of at least 0.1 Mrad, 0.25 Mrad, 1 Mrad, 5 Mrad, for example, at least 10, 20, 30 or at least 40 Mrad. According to some embodiments of the invention, the treatment is carried out until the material receives a dose of from about 10 Mrad to about 50 Mrad, for example, from about 20 Mrad to about 40 Mrad or from about 25 Mrad to about 30 Mrad. In other embodiments, a total dose of 25 to 35 Mrad is preferred, ideally applied for a couple of seconds, for example, at 5 Mrad / cycle, with each cycle continuing for about one second. The use of a dose greater than 7 to 8 Mrad / cycle can in some cases cause thermal decomposition of the starting material. Before irradiation, after or during it, cooling can be used. For example, you can use the methods, systems and equipment for cooling described in the following applications: provisional application for US patent No. 61/774735 and provisional application for US patent No. 61/774754, the full description of which is incorporated herein by reference.

Используя несколько головок, как описано выше, материал можно обработать за несколько циклов, например, за два цикла при дозе от 10 до 20 Мрад/цикл, например, от 12 до 18 Мрад/цикл, разделенных несколькими секундами охлаждения, или за три цикла при дозе от 7 до 12 Мрад/цикл, например, от 5 до 20 Мрад/цикл, от 10 до 40 Мрад/цикл, от 9 до 11 Мрад/цикл. Как описано в настоящей заявке, обработка материала с помощью нескольких сравнительно низких доз обычно лучше, чем одна высокая доза, предотвращает перегревание материала и также повышает однородность дозы, проходящей через толщину материала. Согласно другим вариантам реализации изобретения материал перемешивают или иным образом смешивают во время или после каждого цикла и затем перед следующим циклом опять выравнивают с получением равномерного слоя для дополнительного повышения однородности при обработке. Электроны ускоряются, например, до скорости больше чем 75 процентов относительно скорости света, например, больше чем 85, 90, 95 или 99 процентов относительно скорости света.Using several heads, as described above, the material can be processed in several cycles, for example, in two cycles at a dose of 10 to 20 Mrad / cycle, for example, from 12 to 18 Mrad / cycle, separated by several seconds of cooling, or in three cycles at dose from 7 to 12 Mrad / cycle, for example, from 5 to 20 Mrad / cycle, from 10 to 40 Mrad / cycle, from 9 to 11 Mrad / cycle. As described herein, treating a material with several relatively low doses is usually better than one high dose, prevents overheating of the material, and also increases the uniformity of the dose passing through the thickness of the material. According to other embodiments of the invention, the material is mixed or otherwise mixed during or after each cycle and then leveled again before the next cycle to obtain a uniform layer to further increase uniformity during processing. Electrons are accelerated, for example, to a speed of more than 75 percent relative to the speed of light, for example, more than 85, 90, 95 or 99 percent relative to the speed of light.

Любую обработку, описанную в настоящей заявке, проводят с применением лигноцеллюлозного материала, который остается сухим, как при покупке, или который был высушен, например, с помощью тепла и/или пониженного давления. Например, целлюлозный и/или лигноцеллюлозный материал содержит менее примерно 25 мас.%, удерживаемой воды, измеренной при 25°С и при относительной влажности пятьдесят процентов (например, менее примерно 20 мас.%, менее примерно 15 мас.%, менее примерно 14 мас.%, менее примерно 13 мас.%, менее примерно 12 мас.%, менее примерно 10 мас.%, менее примерно 9 мас.%, менее примерно 8 мас.%, менее примерно 7 мас.%, менее примерно 6 мас.%, менее примерно 5 мас.%, менее примерно 4 мас.%, менее примерно 3 мас.%, менее примерно 2 мас.%, менее примерно 1 мас.%, менее примерно 0,5 мас.%, менее примерно 15 мас.%). Применяют два или более источников электронов, таких как два или более ионизирующих источника. Например, пробы можно обработать, в любом порядке, с помощью пучка электронов, с последующим гамма-облучением и УФ облучением с длинами волн от примерно 100 нм до примерно 280 ни. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения пробы обрабатывают с помощью трех источников ионизирующего облучения, таких как пучок электронов, гамма-облучение и УФ облучение с высокой энергией. Биомассу перемещают через зону обработки, где ее можно подвергнуть бомбардировке электронами.Any treatment described in this application is carried out using lignocellulosic material that remains dry as purchased, or which has been dried, for example, using heat and / or reduced pressure. For example, cellulosic and / or lignocellulosic material contains less than about 25 wt.%, Retained water, measured at 25 ° C and at a relative humidity of fifty percent (for example, less than about 20 wt.%, Less than about 15 wt.%, Less than about 14 wt.%, less than about 13 wt.%, less than about 12 wt.%, less than about 10 wt.%, less than about 9 wt.%, less than about 8 wt.%, less than about 7 wt.%, less than about 6 wt. wt.%, less than about 5 wt.%, less than about 4 wt.%, less than about 3 wt.%, less than about 2 wt.%, less than about 1 wt.%, less than about 0.5 wt.%, less about 15 wt.%). Two or more electron sources are used, such as two or more ionizing sources. For example, samples can be processed, in any order, using an electron beam, followed by gamma radiation and UV irradiation with wavelengths from about 100 nm to about 280 ni. In some embodiments, the samples are processed using three sources of ionizing radiation, such as an electron beam, gamma radiation, and high energy UV radiation. Biomass is moved through the treatment area, where it can be bombarded with electrons.

Может быть предпочтительным повторить обработку для более основательного уменьшения сопротивляемости обработке биомассы и/или дополнительного модифицирования биомассы. В частности, технологические параметры можно отрегулировать после первого (например, второго, третьего, четвертого или более) цикла в зависимости от сопротивляемости материала обработке. Предпочтительно, можно использовать транспортер, который содержит круговую систему, в которой биомассу несколько раз перемещают через различные процессы, описанные выше. Для многократной обработки биомассы (например, 2, 3, 4 или более раз) применяют несколько обрабатывающих устройств (например, электроннолучевые генераторы). Единственный электронно-лучевой генератор может быть источником нескольких пучков (например, 2, 3, 4 или более пучков), которые можно использовать для обработки биомассы.It may be preferable to repeat the treatment in order to more thoroughly reduce the resistance to biomass processing and / or to further modify the biomass. In particular, the technological parameters can be adjusted after the first (for example, second, third, fourth or more) cycle depending on the resistance of the material to processing. Preferably, a conveyor may be used that comprises a circular system in which biomass is transported several times through the various processes described above. For multiple processing of biomass (for example, 2, 3, 4 or more times), several processing devices (for example, electron beam generators) are used. A single electron beam generator can be the source of several beams (for example, 2, 3, 4 or more beams) that can be used to process biomass.

Транспортеры (например, вибрационный транспортер) можно изготовить из коррозионностойких материалов. При изготовлении транспортеров можно использовать конструкционные материалы, которые включают нержавеющую сталь (например, нержавеющую сталь 304, 316, сплавы ХАСТЕЛЛОУ (HASTELLOY®) и сплавы ИНКОНЕЛЬ (INCONEL®)). Например, коррозионностойкие сплавы ХАСТЕЛЛОУ (HASTELLOY®) от компании Hynes (Кокомо, Индиана, США), такие как сплав HASTELLOY® B-3®, сплав HASTELLOY® HYBRID-BC1®, сплав HASTELLOY® C-4, сплав HASTELLOY® C22®, сплав HASTELLOY® C-22HS®, сплав HASTELLOY® C-276, сплав HASTELLOY® C-2000®, сплав HASTELLOY® G-30®, сплав HASTELLOY® G-35®, сплав HASTELLOY® N и сплав HASTELLOY® ULTIMET®.Conveyors (e.g. vibration conveyor) can be made from corrosion resistant materials. In the manufacture of conveyors, structural materials may be used that include stainless steel (e.g., 304, 316 stainless steel, HASTELLOY® alloys, and INCONEL® alloys). For example, corrosion-resistant HASTELLOY® alloys from Hynes (Kokomo, Indiana, USA), such as HASTELLOY® B-3® alloy, HASTELLOY® HYBRID-BC1® alloy, HASTELLOY® C-4 alloy, HASTELLOY® C22® alloy , HASTELLOY® C-22HS® alloy, HASTELLOY® C-276 alloy, HASTELLOY® C-2000® alloy, HASTELLOY® G-30® alloy, HASTELLOY® G-35® alloy, HASTELLOY® N alloy and HASTELLOY® ULTIMET® alloy .

Вибрационные транспортеры могут иметь не прилипающие антиадгезионные покрытия, например, TEFLON ™ (Dupont, Делавэр, США). Вибрационные транспортеры также могут иметь антикоррозионные покрытия. Например, покрытия, которые может поставлять компания Metal Coatings Corp (Хьюстон, Техас, США), и другие покрытия, такие как фторполимерное покрытие, покрытие КСИЛАН (XYLAN®), покрытие из дисульфида молибдена, эпоксидно-фенольное покрытие, покрытие из фосфатов черных меVibratory conveyors may have non-adhesive release coatings, for example, TEFLON ™ (Dupont, Delaware, USA). Vibratory conveyors can also have anti-corrosion coatings. For example, coatings supplied by Metal Coatings Corp (Houston, Texas, USA) and other coatings, such as fluoropolymer coating, XYLAN® coating, molybdenum disulfide coating, epoxy-phenolic coating, black metal phosphate coating

- 12 033687 таллов, полиуретановое высокоглянцевое верхнее покрытие для эпоксидной смолы, покрытие из неорганического цинка, политетрафторэтилена, покрытие ППС/РИТОН (PPS/RYTON®), фторированное этиленпропиленовое покрытие, покрытие ПВДФ/ДИКОР (PVDF/DYKOR®), эСтФЕ/ХАЛАР (ECTFE/HALAR®) и керамическое эпоксидное покрытие. Указанные покрытия могут улучшать устойчивость к технологическим газам (например, озону), химической коррозии, точечной коррозии, истирающей коррозии и окислению.- 12,033,687 tall, high-gloss polyurethane topcoat for epoxy resin, inorganic zinc, polytetrafluoroethylene coating, PPS / RITON (PPS / RYTON®) coating, fluorinated ethylene-propylene coating, PVDF / DICOR (PVDF / DYKOR®) coating, eSTAPE / XYTAL / XYTAL / ECTFE / HALAR®) and ceramic epoxy coating. These coatings can improve resistance to process gases (eg, ozone), chemical corrosion, pitting, abrasion and oxidation.

Эффективность при изменении молекулярной/супермолекулярной структуры и/или уменьшении сопротивляемости обработке углеводсодержащей биомассы зависит от применяемой энергии электронов и получаемой дозы, при этом время воздействия зависит от мощности и дозы. Необязательно, мощность дозы и суммарную дозу регулируют таким образом, чтобы не разрушить (например, не обуглить или не сжечь) материал биомассы. Например, углеводы не должны быть повреждены при обработке, чтобы они могли высвобождаться из биомассы неповрежденными, например, в виде мономерных сахаров.Efficiency when changing the molecular / supermolecular structure and / or reducing the resistance to processing carbohydrate-containing biomass depends on the applied electron energy and the dose received, while the exposure time depends on the power and dose. Optionally, the dose rate and total dose are adjusted so as not to destroy (e.g., char or burn) the biomass material. For example, carbohydrates should not be damaged during processing so that they can be released from the biomass intact, for example, in the form of monomeric sugars.

Обработку (с применением любого источника электронов или комбинации источников) осуществляют до получения материалом дозы, составляющей по меньшей мере примерно 0,05 Мрад, например, по меньшей мере примерно 0,1, 0,25, 0,5, 0,75, 1,0, 2,5, 5,0, 7,5, 10,0, 15, 20, 25, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 125, 150, 175 или 200 Мрад. Согласно другому варианту, обработку осуществляют до получения материалом дозы, составляющей от 0,1 до 100 Мрад, от 1 до 200, от 5 до 200, от 10 до 200, от 5 до 150, от 50 до 150 Мрад, от 5 до 100, от 5 до 50, от 5 до 40, от 10 до 50, от 10 до 75, от 15 до 50, от 20 до 35 Мрад.Processing (using any electron source or combination of sources) is carried out until the material receives a dose of at least about 0.05 Mrad, for example, at least about 0.1, 0.25, 0.5, 0.75, 1 , 0, 2.5, 5.0, 7.5, 10.0, 15, 20, 25, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 125, 150, 175 or 200 Mrad. According to another embodiment, the processing is carried out until the material receives a dose of 0.1 to 100 Mrad, 1 to 200, 5 to 200, 10 to 200, 5 to 150, 50 to 150 Mrad, 5 to 100 , from 5 to 50, from 5 to 40, from 10 to 50, from 10 to 75, from 15 to 50, from 20 to 35 Mrad.

Непрозрачные для излучения материалыOpaque materials for radiation

Также рассматривается обработка материала в камере и/или бункере, сконструированном с применением непрозрачных для излучения материалов. Непрозрачные для излучения материалы выбраны таким образом, чтобы иметь возможность защитить компоненты от рентгеновского излучения с высокой энергией (коротковолнового), которое может проникать через многие материалы. Одним из важных факторов при конструировании кожуха, экранирующего излучение, является длина затухания применяемых материалов, которая будет определять требуемую толщину конкретного материала, смеси материалов или слоистой структуры. Длина затухания представляет собой глубину проникновения, при которой излучение уменьшается в приблизительно 1/e (e = Число Эйлера) раз относительно падающего излучения. Хотя фактически все материалы непрозрачны для облучения при достаточной толщине, материалы с высоким процентным содержанием (например, плотностью) элементов, имеющих высокое значение Z (атомное число), имеют более короткую длину затухания излучения и, таким образом, при применении таких материалов, можно использовать более тонкий и более легкий экранирующий кожух. Примерами материалов с высоким значением Z, применяемых при радиационной защите, являются тантал и свинец. Другим важным параметром при радиационной защите является половина расстояния, представляющая собой толщину конкретного материала, которая будет уменьшать интенсивность гамма-лучей на 50%. В качестве примера, для рентгеновского излучения с энергией 0,1 МэВ половина толщины составляет примерно 15,1 мм для бетона, примерно 0,27 мм для свинца, тогда как при энергии рентгеновского излучения 1 МэВ половина толщины для бетона составляет примерно 44,45 мм и для свинца составляет примерно 7,9 мм. Непрозрачные для излучения материалы могут представлять собой материалы, которые являются толстыми или тонкими при условии, что они могут уменьшать излучение, проходящее через них по направлению к другой стороне материала. Таким образом, если необходимо, чтобы конкретный кожух имел низкую толщину стенки, например, для обеспечения небольшого веса или вследствие ограничения размеров, выбранный материал должен иметь достаточное значение Z и/или такую длину затухания, чтобы половина его длины была меньше или равна требуемой толщине стенки кожуха. В некоторых случаях, непрозрачный для излучения материал может представлять собой слоистый материал, например, содержащий слой из материала с более высоким значением Z для обеспечения эффективного экранирования и слой из материала с более низким значением Z для обеспечения других свойств (например, конструктивной целостности, прочности при ударе и т.д.). В некоторых случаях слоистый материал может представлять собой ламинат подобранный согласно значению Z, например, в том числе ламинат, в котором слои обеспечивают градиент Z в диапазоне от последовательно расположенных элементов с высоким значением Z до элементов с более низким значением Z. В некоторых случаях непрозрачные для излучения материалы могут представлять собой перекрывающиеся блоки, например, свинцовые и/или бетонные блоки может поставить компания NELCO Worldwide (Берлингтон, Массачусетс), и можно использовать камеры с переменной конфигурацией, как описано в предварительной заявке на патент США № 61/774744.Also considered is the processing of the material in a chamber and / or hopper designed using radiation-opaque materials. Opaque materials for radiation are selected so as to be able to protect components from high-energy (short-wave) x-rays that can penetrate many materials. One of the important factors in the design of a casing that shields radiation is the attenuation length of the materials used, which will determine the required thickness of a particular material, mixture of materials or layered structure. The attenuation length is the penetration depth at which the radiation decreases by about 1 / e (e = Euler's number) times with respect to the incident radiation. Although virtually all materials are opaque to irradiation at a sufficient thickness, materials with a high percentage (e.g. density) of elements having a high Z (atomic number) have a shorter radiation attenuation length, and thus, using such materials, you can use thinner and lighter shielding. Examples of high Z materials used in radiation protection are tantalum and lead. Another important parameter in radiation protection is half the distance, which is the thickness of a particular material, which will reduce the intensity of gamma rays by 50%. As an example, for X-ray radiation with an energy of 0.1 MeV, half the thickness is approximately 15.1 mm for concrete, approximately 0.27 mm for lead, while with an X-ray energy of 1 MeV, half the thickness for concrete is approximately 44.45 mm and for lead is approximately 7.9 mm. Opaque to radiation materials can be materials that are thick or thin, provided that they can reduce the radiation passing through them towards the other side of the material. Thus, if it is necessary for a particular casing to have a low wall thickness, for example, to ensure light weight or due to size limitations, the selected material must have a sufficient Z value and / or a decay length such that half its length is less than or equal to the required wall thickness casing. In some cases, the radiation-opaque material may be a laminate, for example, containing a layer of a material with a higher Z value to provide effective shielding and a layer of a material with a lower Z value to provide other properties (for example, structural integrity, strength at shock, etc.). In some cases, the laminate may be a laminate selected according to the Z value, for example, including a laminate in which the layers provide a Z gradient in the range from successively arranged elements with a high Z value to elements with a lower Z value. In some cases, opaque radiation materials can be overlapping blocks, for example, lead and / or concrete blocks can be supplied by NELCO Worldwide (Burlington, Massachusetts), and cameras with variable con configuration as described in provisional patent application US No. 61/774744.

Непрозрачный для излучения материал может уменьшать излучение, проходящее через структуру (например, стенку, дверь, потолок, кожух, ряд указанных структур или их комбинаций), изготовленную из указанного материала, на по меньшей мере примерно 10%, (например, по меньшей мере примерно 20%, по меньшей мере примерно 30%, по меньшей мере примерно 40%, по меньшей мере примерно 50%, по меньшей мере примерно 60%, по меньшей мере примерно 70%, по меньшей мере примерно 80%, по меньшей мере примерно 90%, по меньшей мере примерно 95%, по меньшей мере примерно 96%, по меньшей мере примерно 97%, по меньшей мере примерно 98%, по меньшей мере примерно 99%, по меньшей мере примерно 99,9%, по меньшей мере примерно 99,99%, по меньшей мере примерноA material opaque to radiation can reduce radiation passing through a structure (e.g., wall, door, ceiling, casing, a number of these structures or combinations thereof) made of said material by at least about 10% (e.g., at least about 20%, at least about 30%, at least about 40%, at least about 50%, at least about 60%, at least about 70%, at least about 80%, at least about 90 %, at least about 95%, at least about 96%, at least m Herere about 97%, at least about 98%, at least about 99%, at least about 99.9%, at least about 99.99%, at least about

- 13 033687- 13 033687

99,999%) по сравнению с падающим излучением. Следовательно, кожух, выполненный из непрозрачного для излучения материала, может уменьшать воздействие на оборудование/систему/компоненты на такую же величину. Непрозрачные для излучения материалы могут включать нержавеющую сталь, металлы со значениями Z выше 25 (например, свинец, железо), бетон, пустую породу, песок и их комбинации. Непрозрачные для излучения материалы могут включать барьерный слой в направлении падающего излучения, составляющий по меньшей мере примерно 1 мм (например, 5 мм, 10 мм, 5 см, 10 см, 100 см, 1 м, 10 м).99.999%) compared with incident radiation. Therefore, a casing made of a material which is opaque to radiation can reduce the effect on the equipment / system / components by the same amount. Opaque materials for radiation may include stainless steel, metals with Z values above 25 (for example, lead, iron), concrete, waste rock, sand, and combinations thereof. Opaque to radiation materials may include a barrier layer in the direction of incident radiation, comprising at least about 1 mm (for example, 5 mm, 10 mm, 5 cm, 10 cm, 100 cm, 1 m, 10 m).

Источники излученияRadiation sources

Тип излучения определяет виды применяемых источников излучения, а также излучающих устройств и вспомогательного оборудования. Способы, системы и оборудование, описанные в настоящей заявке, например, для обработки материалов посредством излучения, могут использовать источники, описанные в настоящей заявке, а также любой другой подходящий источник.The type of radiation determines the types of radiation sources used, as well as radiating devices and auxiliary equipment. The methods, systems and equipment described in this application, for example, for processing materials by radiation, can use the sources described in this application, as well as any other suitable source.

Источники гамма-излучения включают радиоактивные ядра, так как изотопы кобальта, кальция, технеция, хрома, галлия, индия, йода, железа, криптона, самария, селена, натрия, таллия и ксенона.Sources of gamma radiation include radioactive nuclei, as isotopes of cobalt, calcium, technetium, chromium, gallium, indium, iodine, iron, krypton, samarium, selenium, sodium, thallium and xenon.

Источники рентгеновского излучения включают столкновение пучка электронов с металлическими мишенями, такими как вольфрам или молибден, или сплавы, или компактные источники света, такие как источники, коммерчески производимые компанией Lyncean.X-ray sources include electron beam collisions with metal targets, such as tungsten or molybdenum, or alloys, or compact light sources, such as those commercially available from Lyncean.

Альфа-частицы идентичны ядру атома гелия и образуются при альфа-распаде различных радиоактивных ядер, таких как изотопы висмута, полония, астата, радона, франция, радия, некоторых актиноидов, таких как актиний, торий, уран, нептуний, кюрий, калифорний, америций и плутоний.Alpha particles are identical to the nucleus of a helium atom and are formed during alpha decay of various radioactive nuclei, such as isotopes of bismuth, polonium, astatine, radon, France, radium, some actinides, such as actinium, thorium, uranium, neptunium, curium, californium, americium and plutonium.

Источники ультрафиолетового излучения включают дейтериевые или кадмиевые лампы.UV sources include deuterium or cadmium lamps.

Источники инфракрасного излучения включают керамические лампы с сапфировыми, цинковыми или селенидными окнами.Sources of infrared radiation include ceramic lamps with sapphire, zinc or selenide windows.

Источники микроволн включают клистроны, радиочастотные источники типа Slevin или источники с атомными пучками, в которые применяют газообразные водород, кислород или азот.Microwave sources include klystrons, Slevin-type radio frequency sources, or atomic-beam sources using gaseous hydrogen, oxygen, or nitrogen.

Ускорители, применяемые для ускорения частиц (например, электроны или ионы), могут быть постоянного тока (например, электростатическими постоянного тока или электродинамическими постоянного тока), радиочастотными линейными, магнитоиндукционными линейными или непрерывного излучения. Например, в способах, описанных в настоящем документе, можно использовать различные устройства облучения, в том числе источники ионизации электрическим полем, электростатические ионные сепараторы, генераторы ионизации электрическим полем, источники термоэлектронной эмиссии, источники ионов со сверхвысокочастотным разрядом, рециркуляционные или статические ускорители, динамические линейные ускорители, ускорители Ван-де-Граафа, ускорители марки Cockroft Walton (например, ускорители ПЕЛЛЕТРОН (PELLETRON®)), LINACS, Dynamitrons (например, ускорители ДИНАМИТРОН (DYNAMITRON®)), циклотроны, синхротроны, бетатроны, ускорители трансформаторного типа, микротроны, плазменные генераторы, каскадные ускорители и складчатые тандемные ускорители. Например, в компании IBA, Бельгия можно приобрести ускорители циклотронного типа, такие как система РОДОТРОН (RHODOTRON®), при этом в компании RDI, теперь IBA Industrial, можно приобрести ускорители постоянного тока, такие как ДИНАМИТРОН (DYNAMITRON®). Другие подходящие системы ускорителей включают, например: системы типа трансформатора постоянного тока с изолированной магнитной сеткой (ICT), которые можно приобрести в компании Nissin High Voltage, Япония; ускорители S-band LINAC, которые можно приобрести в компании L3-PSD (США), ускорители Linac Systems (Франция), Mevex (Канада) и Mitsubishi Heavy Industries (Япония); ускорители L-band LINAC, которые можно приобрести в компании Iotron Industries (Канада); и ускорители на основе ИЛУ, которые можно приобрести в компании Лаборатории Будкера (Россия). Ионы и ионные ускорители рассмотрены публикациях Introductory Nuclear Physics, Kenneth S. Krane, John Wiley & Sons, Inc. (1988), Krsto Prelec, FIZIKA B 6 (1997) 4, 177-206, Chu, William T., Overview of Light-Ion Beam Therapy Columbus-Ohio, ICRU-IAEA Meeting, 18-20 марта 2006 года, Iwata, Y. et al., Altemating-Phase-Focused 1H-DTL for Heavy-Ion Medical Accelerators Proceedings of EPAC 2006, Эдинбург, Шотландии) и Leaner, C.M. et al., Status of the Superconducting ECR Ion Heavy Venus Proceedings of EPAC 2000, Вена, Австрия. Некоторые ускорители частиц и их применение описаны, например Medoff в патенте США № 7931784, полное описание которого включено в настоящий документ посредством ссылки.Accelerators used to accelerate particles (e.g., electrons or ions) can be direct current (e.g., electrostatic direct current or electrodynamic direct current), radio frequency linear, magnetic induction linear or continuous radiation. For example, in the methods described herein, various irradiation devices can be used, including electric field ionization sources, electrostatic ion separators, electric field ionization generators, thermionic emission sources, microwave radiation sources, recirculation or static accelerators, dynamic linear Accelerators, Van de Graaff accelerators, Cockroft Walton accelerators (e.g. PELLETRON® accelerators), LINACS, Dynamitrons (e.g. DINAMIT accelerators RON (DYNAMITRON®)), cyclotrons, synchrotrons, betatrons, transformer type accelerators, microtrons, plasma generators, cascade accelerators and folded tandem accelerators. For example, cyclotron-type accelerators such as the RHODOTRON® system can be purchased from IBA, Belgium, while DCI accelerators such as DYNAMITRON® can be purchased from RDI, now IBA Industrial. Other suitable accelerator systems include, for example: ICT transformer type DC systems available from Nissin High Voltage, Japan; S-band LINAC accelerators, which can be purchased at L3-PSD (USA), Linac Systems (France), Mevex (Canada) and Mitsubishi Heavy Industries (Japan); L-band LINAC accelerators, which can be purchased from Iotron Industries (Canada); and ILU-based accelerators, which can be purchased at Budker Laboratory (Russia). Ions and ion accelerators reviewed by Introductory Nuclear Physics, Kenneth S. Krane, John Wiley & Sons, Inc. (1988), Krsto Prelec, FIZIKA B 6 (1997) 4, 177-206, Chu, William T., Overview of Light-Ion Beam Therapy Columbus-Ohio, ICRU-IAEA Meeting, March 18-20, 2006, Iwata, Y. et al., Altemating-Phase-Focused 1H-DTL for Heavy-Ion Medical Accelerators Proceedings of EPAC 2006, Edinburgh, Scotland) and Leaner, CM et al., Status of the Superconducting ECR Ion Heavy Venus Proceedings of EPAC 2000, Vienna, Austria. Some particle accelerators and their use are described, for example, Medoff in US patent No. 7931784, the full description of which is incorporated herein by reference.

Электроны можно получить с помощью радиоактивных ядер, которые подвергаются бета-распаду, таких как изотопы йода, цезия, технеция и иридия.Electrons can be obtained using radioactive nuclei that undergo beta decay, such as isotopes of iodine, cesium, technetium, and iridium.

Альтернативно, в качестве источника электронов можно использовать электронную пушку благодаря ее термоэлектронной эмиссии и ускорять за счет ускоряющего потенциала. Электронная пушка генерирует электроны, которые затем ускоряются за счет большой разницы потенциалов (например, больше примерно 500 тысяч, больше примерно 1 миллиона, больше примерно 2 миллионов, больше примерно 5 миллионов, больше примерно 6 миллионов, больше примерно 7 миллионов, больше примерно 8 миллионов, больше примерно 9 миллионов или даже больше 10 миллионов вольт) и затем их сканируют магнитным способом в плоскости X-Y, где электроны сначала ускоряются в направлении Z вниз по трубе ускорителя и выделяются через окно из фольги. Сканирование пучков электронов можно использоAlternatively, an electron gun can be used as an electron source due to its thermionic emission and accelerated due to the accelerating potential. An electron gun generates electrons, which are then accelerated by a large potential difference (for example, more than about 500 thousand, more than about 1 million, more than about 2 million, more than about 5 million, more than about 6 million, more than about 7 million, more than about 8 million , more than about 9 million or even more than 10 million volts) and then they are scanned magnetically in the XY plane, where the electrons are first accelerated in the Z direction down the accelerator tube and released through the window from the foil. Electron beam scanning can be used

- 14 033687 вать для увеличения поверхности облучения при облучении материалов, например, биомассы, перемещаемой через сканирующий пучок. Сканирование пучков электронов также позволяет равномерно распределить тепловую нагрузку на окно и помогает уменьшить разрушение окна из фольги вследствие местного нагревания под действием пучка электронов. Разрушение окна из фольги является причиной значительного времени простоя из-за последующих необходимых ремонтных работ и повторного запуска электронной пушки. В качестве источника излучения можно использовать пучок электронов. Преимуществами пучка электронов являются высокие мощности дозы (например, 1, 5 или даже 10 Мрад на сек), высокая пропускная способность, оборудование с меньшей герметизацией и с меньшей изоляцией. Пучки электронов также могут иметь высокий электрический коэффициент полезного действия (например, 80%), позволяющий использовать меньше энергии относительно других способов облучения, что может обуславливать более низкую стоимость эксплуатации и пониженные выбросы парниковых газов, соответствующие меньшему количеству применяемой энергии. Пучки электронов можно получить, например, с помощью электростатических генераторов, каскадных генераторов, трансформаторных генераторов, низкоэнергетических ускорителей с системой сканирования, низкоэнергетических ускорителей с линейным катодом, линейных ускорителей и импульсных ускорителей.- 14 033687 to increase the irradiation surface when irradiating materials, for example, biomass moved through a scanning beam. Scanning electron beams also allows you to evenly distribute the heat load on the window and helps to reduce the destruction of the foil window due to local heating under the influence of the electron beam. The destruction of the foil window causes a significant downtime due to subsequent necessary repairs and the restart of the electron gun. An electron beam can be used as a radiation source. The advantages of an electron beam are high dose rates (for example, 1, 5, or even 10 Mrad per second), high throughput, equipment with less sealing and less insulation. Electron beams can also have a high electrical efficiency (for example, 80%), which allows less energy to be used relative to other irradiation methods, which can lead to lower operating costs and lower greenhouse gas emissions corresponding to the lower amount of energy used. Electron beams can be obtained, for example, using electrostatic generators, cascade generators, transformer generators, low-energy accelerators with a scanning system, low-energy accelerators with a linear cathode, linear accelerators and pulse accelerators.

Электроны также могут быть более эффективны с точки зрения вызова изменений молекулярной структуры углеводсодержащих материалов, например, посредством механизма расщепления цепей. Кроме того, электроны с энергиями от 0,5 до 10 МэВ могут проникать в материалы с низкой плотностью, такие как материалы биомассы, описанные в настоящей заявке, например, материалы с объемной плотностью менее 0,5 г/см и глубиной от 0,3 до 10 см. Электроны в качестве источника ионизирующего излучения можно применять, например, для сравнительно тонких штабелей, слоев или подложек материалов, например, с толщиной менее примерно 0,5 дюйма (1,27 см), например, менее примерно 0,4 дюйма (1,016 см), 0,3 дюйма (0,762 см), 0,25 дюйма (0,635 см) или менее примерно 0,1 дюйма (0,254 см). Согласно некоторым вариантам реализации изобретения энергия каждого электрона из пучка электронов составляет от примерно 0,3 МэВ до примерно 2,0 МэВ (миллион электрон-вольт), например, от примерно 0,5 МэВ до примерно 1,5 МэВ или от примерно 0,7 МэВ до примерно 1,25 МэВ. Способы облучения материалов описаны в публикации заявки на патент США 2012/0100577 A1, поданной 18 октября 2011 года, полное описание которой включено в настоящий документ посредством ссылки.Electrons can also be more effective in terms of causing changes in the molecular structure of carbohydrate-containing materials, for example, through a chain splitting mechanism. In addition, electrons with energies from 0.5 to 10 MeV can penetrate materials with a low density, such as biomass materials described in this application, for example, materials with a bulk density of less than 0.5 g / cm and a depth of 0.3 up to 10 cm. Electrons as a source of ionizing radiation can be used, for example, for relatively thin stacks, layers or substrates of materials, for example, with a thickness of less than about 0.5 inches (1.27 cm), for example, less than about 0.4 inches (1.016 cm), 0.3 inch (0.762 cm), 0.25 inch (0.635 cm) or less than about 0.1 inch (0.254 cm). According to some embodiments of the invention, the energy of each electron from the electron beam is from about 0.3 MeV to about 2.0 MeV (million electron volts), for example, from about 0.5 MeV to about 1.5 MeV or from about 0, 7 MeV to about 1.25 MeV. Methods of irradiating the materials are described in the publication of US patent application 2012/0100577 A1, filed October 18, 2011, the full description of which is incorporated herein by reference.

Устройства для электронно-лучевого облучения можно приобрести или сконструировать. Например, элементы или компоненты, такие как индукторы, конденсаторы, корпусы, источники питания, кабели, электропроводка, системы с регулируемым напряжением, элементы с регулировкой силы тока, изоляционный материал, микроконтроллеры и оборудование для охлаждения, можно приобрести и смонтировать с получением устройства. Необязательно, серийное устройство можно модифицировать и/или адаптировать. Например, устройства и компоненты можно приобрести в любом из коммерческих источников, описанном в настоящем документе, включая Ion Beam Applications (Лувен-ля-Нев, Бельгия), Wasik Associates Inc. (Дракат, Массачусетс), NHV Corporation (Япония), the Titan Corporation (Сан-Диего, Калифорния), Vivirad High Voltage Corp (Биллерика, Массачусетс) и/или Лаборатории Будкера (Россия). Типичные энергии электронов могут составлять 0,5 МэВ, 1 МэВ, 2 МэВ, 4,5 МэВ, 7,5 МэВ или 10 МэВ. Мощность типичного устройства для электронно-лучевого облучения может составлять 1 кВт, 5 кВт, 10 кВт, 20 кВт, 50 кВт, 60 кВт, 70 кВт, 80 кВт, 90 кВт, 100 кВт, 125 кВт, 150 кВт, 175 кВт, 200 кВт, 250 кВт, 300 кВт, 350 кВт, 400 кВт, 450 кВт, 500 кВт, 600 кВт, 700 кВт, 800 кВт, 900 кВт или даже 1000 кВт. Ускорители, которые можно использовать, включают облучатели NHV средней энергии серии EPS-500 (например, с напряжением ускорителя 500 кВ и током пучка 65, 100 или 150 мА), EPS-800 (например, с напряжением ускорителя 800 кВ и током пучка 65 или 100 мА) или EPS-1000 (например, с напряжением ускорителя 1000 кВ и током пучка 65 или 100 мА). Кроме того, можно использовать ускорители из серии NHV с высокой энергией, такие как EPS-1500 (например, с напряжением ускорителя 1500 кВ и током пучка 65 мА), EPS-2000 (например, с напряжением ускорителя 2000 кВ и током пучка 50 мА), EPS-3000 (например, с напряжением ускорителя 3000 кВ и током пучка 50 мА) и EPS-5000 (например, 5000 и током пучка 30 мА).Electron beam irradiation devices can be purchased or designed. For example, components or components, such as inductors, capacitors, housings, power supplies, cables, wiring, voltage-controlled systems, voltage-controlled elements, insulation material, microcontrollers and cooling equipment, can be purchased and mounted to provide a device. Optionally, the serial device can be modified and / or adapted. For example, devices and components can be purchased from any of the commercial sources described herein, including Ion Beam Applications (Louvain-la-Neuve, Belgium), Wasik Associates Inc. (Drakat, Massachusetts), NHV Corporation (Japan), the Titan Corporation (San Diego, California), Vivirad High Voltage Corp (Billerika, Massachusetts) and / or Budker Laboratories (Russia). Typical electron energies may be 0.5 MeV, 1 MeV, 2 MeV, 4.5 MeV, 7.5 MeV or 10 MeV. The power of a typical device for electron beam irradiation can be 1 kW, 5 kW, 10 kW, 20 kW, 50 kW, 60 kW, 70 kW, 80 kW, 90 kW, 100 kW, 125 kW, 150 kW, 175 kW, 200 kW, 250 kW, 300 kW, 350 kW, 400 kW, 450 kW, 500 kW, 600 kW, 700 kW, 800 kW, 900 kW, or even 1000 kW. Accelerators that can be used include mid-energy illuminators NHV EPS-500 (for example, with an accelerator voltage of 500 kV and a beam current of 65, 100 or 150 mA), EPS-800 (for example, with an accelerator voltage of 800 kV and a beam current of 65 or 100 mA) or EPS-1000 (for example, with an accelerator voltage of 1000 kV and a beam current of 65 or 100 mA). In addition, you can use accelerators from the NHV series with high energy, such as EPS-1500 (for example, with an accelerator voltage of 1500 kV and a beam current of 65 mA), EPS-2000 (for example, with an accelerator voltage of 2000 kV and a beam current of 50 mA) , EPS-3000 (for example, with an accelerator voltage of 3000 kV and a beam current of 50 mA) and EPS-5000 (for example, 5000 and a beam current of 30 mA).

Выбор оптимального решения при рассмотрении технических характеристик мощности устройства для электронно-лучевого облучения включает стоимость эксплуатации, капитальные затраты, амортизационные расходы и габариты устройства. Выбор оптимального решения при рассмотрении уровней экспозиционной дозы электронно-лучевого облучения может быть основан на затратах на энергию и заботе об экологии, безопасности и здоровье. Обычно, генераторы размещают в камере, например, из свинца или бетона, особенно при использовании рентгеновского излучения, которое генерируется в процессе. Выбор оптимального решения при рассмотрении энергий электронов включает стоимость энергии.The choice of the optimal solution when considering the technical characteristics of the power of the device for electron beam irradiation includes the cost of operation, capital costs, depreciation costs and dimensions of the device. The choice of the optimal solution when considering the levels of the exposure dose of electron-beam irradiation can be based on energy costs and concern for the environment, safety and health. Typically, generators are placed in a chamber, for example, of lead or concrete, especially when using x-ray radiation that is generated in the process. Choosing the optimal solution when considering electron energies includes the cost of energy.

С помощью устройства для электронно-лучевого облучения можно создать либо неподвижный пучок, либо сканирующий пучок. Сканирующий пучок может быть предпочтительным благодаря большой длине развертки сканирования и высоким скоростям сканирования, поскольку эти свойства эффективно заменяют большую ширину неподвижного пучка. Кроме того, доступные ширины развёртки составляют 0,5 м, 1 м, 2 м или более. Сканирующий пучок является предпочтительным согласно большинству вариантов реализации изобретения, описанных в настоящей заявке, вследствие большей ширины развертки иUsing a device for electron beam irradiation, you can create either a stationary beam or a scanning beam. A scanning beam may be preferred due to the long scan length and high scanning speeds, since these properties effectively replace the large width of the stationary beam. In addition, the available sweep widths are 0.5 m, 1 m, 2 m or more. A scanning beam is preferred according to most embodiments of the invention described herein because of the wider width of the scan and

- 15 033687 пониженной вероятности местного нагревания и поломки окон.- 15 033687 reduced likelihood of local heating and window breaks.

Электронные пушки-окнаElectronic gun-windows

Система извлечения для ускорителя электронов может содержать два окна из фольги. Окна из фольги описаны в международной заявке на патент № PCT/US2013/064332, поданной 10 октября 2013 года, полное описание которой включено в настоящий документ посредством ссылки. Охлаждающий газ в системе извлечения с двумя окнами из фольги может представлять собой продувочный газ или смесь, например, воздух, или чистый газ. Согласно одному из вариантов реализации изобретения газ представляет собой инертный газ, такой как азот, аргон, гелий и/или диоксид углерода. Предпочтительно применять газ, а не жидкость, поскольку потери энергии в пучке электронов минимизированы. Можно также использовать смеси чистого газа, либо предварительно смешанные, либо смешанные на линии перед попаданием на окна или в пространство между окнами. Охлаждающий газ можно охладить, например, с помощью системы теплообмена (например, холодильника) и/или путем испарения из конденсированного газа (например, жидкого азота, жидкого гелия).The extraction system for an electron accelerator may comprise two foil windows. Foil windows are described in international patent application No. PCT / US2013 / 064332, filed October 10, 2013, the full description of which is incorporated herein by reference. The cooling gas in the extraction system with two foil windows may be a purge gas or a mixture, for example, air, or pure gas. In one embodiment, the gas is an inert gas such as nitrogen, argon, helium and / or carbon dioxide. It is preferable to use a gas rather than a liquid, since energy losses in the electron beam are minimized. Mixtures of pure gas may also be used, either pre-mixed or mixed in-line before entering the windows or the space between the windows. The cooling gas can be cooled, for example, by a heat exchange system (e.g., a refrigerator) and / or by evaporation from condensed gas (e.g., liquid nitrogen, liquid helium).

При применении корпуса помещенный в корпус транспортер можно также продувать инертным газом для поддержания атмосферы с пониженным уровнем кислорода. Поддержание низких уровней кислорода позволяет избежать образования озона, который в некоторых случаях является нежелательным вследствие его реакционноспособности и токсичной природы. Например, кислород может составлять менее примерно 20% (например, менее примерно 10%, менее примерно 1%, менее примерно 0,1%, менее примерно 0,01% или даже менее примерно 0,001%). Продувку можно осуществить с помощью инертного газа, в том числе, но не ограничиваясь ими, с помощью азота, аргона, гелия или диоксида углерода. Указанные газы могут поступать, например, в результате испарения жидкого источника (например, жидкого азота или гелия), могут быть получены или выделены из воздуха in situ или могут поступать из цистерн. Инертный газ можно рециркулировать и любое количество остаточного кислорода можно удалить с помощью катализатора, такого как слой медного катализатора. Согласно альтернативному варианту реализации изобретения для поддержания низких уровней кислорода можно выполнять комбинации продувки, рециркулирования и удаления кислорода.When using the housing, the conveyor placed in the housing can also be purged with an inert gas to maintain an atmosphere with a low oxygen level. Maintaining low oxygen levels avoids the formation of ozone, which in some cases is undesirable due to its reactivity and toxic nature. For example, oxygen may be less than about 20% (for example, less than about 10%, less than about 1%, less than about 0.1%, less than about 0.01%, or even less than about 0.001%). The purge can be carried out using an inert gas, including, but not limited to, using nitrogen, argon, helium or carbon dioxide. These gases may come, for example, by evaporation of a liquid source (e.g., liquid nitrogen or helium), may be obtained or released from air in situ, or may come from tanks. Inert gas can be recycled and any amount of residual oxygen can be removed using a catalyst, such as a layer of copper catalyst. According to an alternative embodiment of the invention, combinations of purging, recycling, and removing oxygen can be performed to maintain low oxygen levels.

Кожух также можно продуть с помощью химически активного газа, который может взаимодействовать с биомассой. Такое взаимодействие можно осуществить перед процессом облучения, во время или после него. Химически активный газ может представлять собой, но не ограничиваться ими, закись азота, аммиак, кислород, озон, углеводороды, ароматические соединения, амиды, пероксиды, азиды, галогениды, оксигалогениды, фосфиды, фосфины, арсины, сульфиды, тиолы, бораны и/или гидриды. Химически активный газ можно активировать в кожухе, например, путем облучения (например, с применением пучка электронов, УФ-облучения, микроволнового облучения, нагревания, ИК-облучения), так что он реагирует с биомассой. Биомассу саму можно активировать, например, путем облучения. Биомассу предпочтительно активируют с помощью пучка электронов для получения радикалов, которые затем взаимодействуют с активированным или неактивированным химически активным газом, например, путем сочетания или гашения радикалов.The casing can also be purged with a reactive gas that can interact with biomass. Such interaction can be carried out before the irradiation process, during or after it. The reactive gas may include, but is not limited to, nitrous oxide, ammonia, oxygen, ozone, hydrocarbons, aromatics, amides, peroxides, azides, halides, oxyhalides, phosphides, phosphines, arsines, sulfides, thiols, boranes and / or hydrides. The reactive gas can be activated in the casing, for example, by irradiation (for example, using an electron beam, UV irradiation, microwave irradiation, heating, IR irradiation), so that it reacts with biomass. Biomass itself can be activated, for example, by irradiation. The biomass is preferably activated by an electron beam to produce radicals, which then interact with an activated or inactive reactive gas, for example, by combining or quenching the radicals.

Газы для продувки, подаваемые в заключенный в кожух транспортер также можно охладить, например, ниже примерно 25°С, ниже примерно 0°С, ниже примерно -40°С, ниже примерно -80°С, ниже примерно -120°С. Например, газ можно испарить из сжатого газа, такого как жидкий азот, или подвергнуть возгонке из твердого диоксида углерода. В качестве альтернативного примера, газ можно охладить с применением холодильника или можно охладить часть или весь транспортер.The purge gases supplied to the enclosed conveyor can also be cooled, for example, below about 25 ° C, below about 0 ° C, below about -40 ° C, below about -80 ° C, below about -120 ° C. For example, the gas can be evaporated from compressed gas, such as liquid nitrogen, or sublimated from solid carbon dioxide. As an alternative example, the gas may be cooled using a refrigerator, or part or all of the conveyor may be cooled.

Нагревание и пропускная способность при обработке облучениемHeat and throughput during irradiation treatment

При неупругих столкновениях в биомассе при взаимодействии электронов из пучка электронов с веществом может происходить несколько процессов. Например, ионизация материала, расщепление цепи полимеров в материале, сшивание полимеров в материале, окисление материала, генерирование рентгеновского излучения (тормозного излучения) и колебательного возбуждения молекул (например, генерирование фононов). Не будучи связанными с конкретным механизмом, уменьшение сопротивляемости обработке может быть обусловлено несколькими из указанных эффектов неупругого столкновения, например, ионизацией, расщеплением цепей полимеров, окислением и генерированием фононов. Некоторые из указанных эффектов (например, в частности, генерирование рентгеновского излучения), требуют экранирования и технических барьеров, например, заключение процессов облучения в бетонную камеру (или камеру из другого непрозрачного для излучения материала). Другой эффект облучения, колебательное возбуждение, эквивалентен нагреванию образца. Нагревание образца путем облучения может помочь уменьшить сопротивляемость обработке, но перегрев может разрушить материал, как будет описано ниже.In inelastic collisions in biomass, several processes can occur during the interaction of electrons from an electron beam with matter. For example, ionization of a material, chain splitting of polymers in a material, crosslinking of polymers in a material, oxidation of a material, generation of x-rays (bremsstrahlung) and vibrational excitation of molecules (e.g. generation of phonons). Without being associated with a particular mechanism, a decrease in resistance to processing may be due to several of these inelastic collision effects, for example, ionization, polymer chain splitting, oxidation, and phonon generation. Some of these effects (for example, in particular, the generation of x-rays) require shielding and technical barriers, for example, the conclusion of the irradiation processes in a concrete chamber (or a chamber from another material opaque to radiation). Another irradiation effect, vibrational excitation, is equivalent to heating a sample. Heating the sample by irradiation can help reduce the resistance to processing, but overheating can destroy the material, as will be described below.

Адиабатическое повышение температуры (ΔΤ) в результате поглощения ионизирующего излучения описывается уравнением: \T=D/Cp. где D представляет собой среднюю дозу в КГр, Cp представляет собой теплоемкость в Дж/г °C и ΔΤ представляет собой изменение температуры в °C. Теплоемкость типичного сухого материала биомассы будет составлять около 2. Влажная биомасса будет иметь более высокую теплоемкость в зависимости от количества воды, поскольку теплоемкость воды очень высока (4,19 Дж/г °C). Металлы имеют гораздо более низкие теплоемкости, например, теплоемкость нержавеющейThe adiabatic increase in temperature (ΔΤ) as a result of absorption of ionizing radiation is described by the equation: \ T = D / Cp. where D is the average dose in KGy, Cp is the heat capacity in J / g ° C and ΔΤ is the temperature change in ° C. The heat capacity of a typical dry biomass material will be about 2. Wet biomass will have a higher heat capacity depending on the amount of water, since the heat capacity of the water is very high (4.19 J / g ° C). Metals have much lower heat capacities, for example, the heat capacity of stainless

- 16 033687 стали 304 составляет 0,5 Дж/г °C. Изменение температуры вследствие мгновенного поглощения излучения биомассой и нержавеющей сталью для различных доз облучения показано ниже. Рассчитанное увеличение температуры для биомассы и нержавеющей стали- 16,033,687 steel 304 is 0.5 J / g ° C. The temperature change due to the instantaneous absorption of radiation by biomass and stainless steel for different doses of radiation is shown below. Calculated temperature increase for biomass and stainless steel

Доза (Мрад) Dose (Mrad) Биомасса расчетное ΔΤ (°C) Estimated biomass ΔΤ (° C) Сталь ΔΤ (°C) Steel ΔΤ (° C) 10 10 50 fifty 200 200 50 fifty 250, разложение 250, decomposition 1000 1000 100 100 500, разложение 500 decomposition 2000 2000 150 150 750, разложение 750 decomposition 3000 3000 200 200 1000, разложение 1000 decomposition 4000 4000

Высокие температуры могут разрушить и/или модифицировать биополимеры в биомассе, так что полимеры (например, целлюлоза) не подходят для дополнительной обработки. Биомасса, подвергаемая воздействию высоких температур, может стать темной, липкой и испускать запахи, указывающие на разложение. Липкость может даже затруднить транспортировку материала. Запахи могут быть неприятными и создавать проблему безопасности. Фактически, было обнаружено, что в описанных процессах целесообразно поддерживать биомассу при температуре ниже примерно 200°C (например, ниже примерно 190°C, ниже примерно 180°C, ниже примерно 170°C, ниже примерно 160°C, ниже примерно 150°C, ниже примерно 140°C, ниже примерно 130°C, ниже примерно 120°C, ниже примерно 110°C, от примерно 60°C до 180°C, от примерно 60°C до 160°C, от примерно 60°C до 150°C, от примерно 60°C до 140°C, от примерно 60°C до 130°C, от примерно 60°C до 120°C, от примерно 80°C до 180°C, от примерно 100°C до 180°C, от примерно 120°C до 180°C, от примерно 140°C до 180°C, от примерно 160°C до 180°C, от примерно 100°C до 140°C, от примерно 80°C до 120°C). Было обнаружено, что для описанных процессов (например, для уменьшения сопротивляемости обработке) необходимо облучение с дозой выше примерно 10 Мрад. Кроме того, необходима высокая пропускная способность, чтобы облучение не стало узким местом при обработке биомассы. Обработка подчиняется уравнению мощности дозы: M=FP/D х время, где М представляет собой массу облученного материала (кг), F представляет собой долю мощности, которая поглощается (безразмерная величина), P представляет собой мощность излучения (кВт=напряжение в МэВ х ток в мА), время представляет собой время обработки (сек) и D представляет собой поглощенную дозу (КГр). В типичном процессе, в котором доля поглощенной мощности фиксирована, мощность излучения остается постоянной и необходима определенная доза, пропускную способность (например, М, обработанной биомассы) можно повысить путем увеличения времени облучения. Однако увеличение времени облучения без возможности охлаждения материала может привести к чрезмерному его нагреванию, как проиллюстрировано с помощью расчетов, показанных выше. Поскольку биомасса имеет низкую удельную теплопроводность (меньше примерно 0,1 Вт м-1К-1), рассеяние тепла происходит медленно, в отличие, например, от металлов (больше примерно 10 Вт м-1К-1), которые могут рассеивать энергию быстро, при условии, что имеется сток тепла для передачи энергии.High temperatures can destroy and / or modify biopolymers in biomass so that polymers (e.g. cellulose) are not suitable for further processing. Exposed to high temperatures biomass can become dark, sticky and emit odors indicating decomposition. Stickiness can even complicate the transport of material. Smells can be unpleasant and create a safety problem. In fact, it was found that in the described processes it is advisable to maintain biomass at a temperature below about 200 ° C (for example, below about 190 ° C, below about 180 ° C, below about 170 ° C, below about 160 ° C, below about 150 ° C, below about 140 ° C, below about 130 ° C, below about 120 ° C, below about 110 ° C, from about 60 ° C to 180 ° C, from about 60 ° C to 160 ° C, from about 60 ° C to 150 ° C, from about 60 ° C to 140 ° C, from about 60 ° C to 130 ° C, from about 60 ° C to 120 ° C, from about 80 ° C to 180 ° C, from about 100 ° C to 180 ° C, from about 120 ° C to 180 ° C, from about 140 ° C to 180 ° C, from about 160 ° C up to 180 ° C, from about 100 ° C to 140 ° C, from about 80 ° C to 120 ° C). It was found that for the described processes (for example, to reduce the resistance to processing), irradiation with a dose above about 10 Mrad is necessary. In addition, high throughput is required so that irradiation does not become a bottleneck in biomass processing. Processing obeys the dose rate equation: M = FP / D x time, where M represents the mass of the irradiated material (kg), F represents the fraction of the power that is absorbed (dimensionless quantity), P represents the radiation power (kW = voltage in MeV x current in mA), time represents the processing time (s) and D represents the absorbed dose (KGy). In a typical process in which the fraction of absorbed power is fixed, the radiation power remains constant and a certain dose is needed, the throughput (for example, M, processed biomass) can be increased by increasing the exposure time. However, increasing the irradiation time without the possibility of cooling the material can lead to excessive heating, as illustrated by the calculations shown above. Since biomass has a low thermal conductivity (less than about 0.1 W m -1 K -1 ), heat dissipation is slow, unlike, for example, metals (more than about 10 W m -1 K -1 ), which can dissipate energy quickly, provided that there is a heat sink for energy transfer.

Электронные пушки - поглотители пучкаElectron guns - beam absorbers

Согласно некоторым вариантам реализации, системы и способы включают поглотитель пучка (например, затвор). Например, поглотитель пучка можно использовать для быстрого прекращения или уменьшения облучения материала без выключения электропитания электроннолучевого устройства. Альтернативно, поглотитель пучка можно использовать при подключении питания пучка электронов, например, поглотитель пучка может остановить пучок электронов, пока ток пучка не достиг требуемого уровня. Поглотитель пучка можно поместить между первым окном из фольги и вторым окном из фольги. Например, поглотитель пучка можно установить таким образом, чтобы он был передвижным, то есть так, чтобы его можно было перемещать на траекторию пучка и убирать с указанной траектории. Даже можно использовать частичное перекрытие пучка, например, для регулирования дозы облучения. Поглотитель пучка можно установить на полу, на транспортере для биомассы, прикрепить к стенке, к излучающему устройству (например, к сканирующему раструбу) или к любой опорной конструкции. Поглотитель пучка предпочтительно закрепляют относительно сканирующего раструба таким образом, чтобы пучок можно было эффективно регулировать с помощью поглотителя пучка. Поглотитель пучка может содержать шарнир, рельс, колеса, прорези или другие средства, позволяющие ему функционировать при перемещении в пучок и из пучка. Поглотитель пучка можно выполнить из любого материала, который будет задерживать по меньшей мере 5% электронов, например, по меньшей мере 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70%, по меньшей мере 80, 85, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99% или даже примерно 100% электронов.In some embodiments, systems and methods include a beam absorber (eg, a shutter). For example, a beam absorber can be used to quickly stop or reduce irradiation of a material without turning off the power of the electron beam device. Alternatively, the beam absorber can be used when connecting the power of the electron beam, for example, the beam absorber can stop the electron beam until the beam current reaches the desired level. The beam absorber can be placed between the first foil window and the second foil window. For example, the beam absorber can be installed so that it is movable, that is, so that it can be moved along the path of the beam and removed from the specified path. You can even use partial beam overlap, for example, to control the dose of radiation. The beam absorber can be installed on the floor, on a biomass conveyor, attached to a wall, to a radiating device (for example, to a scanning bell) or to any supporting structure. The beam absorber is preferably fixed relative to the scanning bell so that the beam can be effectively controlled by the beam absorber. The beam absorber may contain a hinge, rail, wheels, slots, or other means that allow it to function when moving into and out of the beam. The beam absorber can be made of any material that will trap at least 5% of the electrons, for example, at least 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70%, at least 80, 85, 90, 91, 92 , 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99%, or even about 100% of the electrons.

Поглотитель пучка можно выполнить из металла, в том числе, но не ограничиваясь ими, из нержавеющей стали, свинца, железа, молибдена, серебра, золота, титана, алюминия, олова или сплавов перечисленных металлов, или ламинатов (слоистых материалов), изготовленных с применением указанных металлов (например, керамического материала с металлическим покрытием, полимера с металлическим покрытием, композиционного материала с металлическим покрытием, многослойных металлическихThe beam absorber can be made of metal, including, but not limited to, stainless steel, lead, iron, molybdenum, silver, gold, titanium, aluminum, tin or alloys of the above metals, or laminates (laminated materials) made using specified metals (for example, a ceramic material with a metal coating, a polymer with a metal coating, a composite material with a metal coating, multilayer metal

- 17 033687 материалов).- 17,033,687 materials).

Поглотитель пучка можно охладить, например, с помощью охлаждающей текучей среды, такой как водный раствор или газ. Поглотитель пучка может быть частично или полностью полым, например, содержать полости. Внутреннее пространство поглотителя пучка можно использовать для охлаждающих жидкостей и газов. Поглотитель пучка может иметь любую форму, в том числе, плоскую, изогнутую, круглую, овальную, квадратную, прямоугольную, скошенную и клиновидную формы. Поглотитель пучка может иметь перфорационные отверстия, что позволяет некоторым электронам проходить через них, регулируя (например, уменьшая), таким образом, уровни облучения по всей площади окна или в определенных областях окна. Поглотитель пучка может представлять собой сеть, изготовленную, например, из волокон или проволоки. Для регулирования облучения можно использовать несколько поглотителей пучка, совместно или независимо. Поглотитель пучка можно регулировать дистанционно, например, с помощью радиосигнала, или жестко вмонтировать в двигатель для передвижения пучка в разные положения.The beam absorber can be cooled, for example, using a cooling fluid, such as an aqueous solution or gas. The beam absorber may be partially or completely hollow, for example, contain cavities. The interior of the beam absorber can be used for coolants and gases. The beam absorber can have any shape, including flat, curved, round, oval, square, rectangular, beveled and wedge-shaped. The beam absorber can have perforations, which allows some electrons to pass through them, thereby regulating (for example, decreasing) the radiation levels over the entire window area or in certain areas of the window. The beam absorber may be a network made, for example, of fibers or wire. To control exposure, multiple beam absorbers can be used, jointly or independently. The beam absorber can be adjusted remotely, for example, using a radio signal, or rigidly mounted in the engine to move the beam to different positions.

Материалы биомассыBiomass materials

Лигноцеллюлозные материалы включают, но не ограничиваются ими, древесину, прессованную древесину, древесные отходы (например, опилки, древесину осины, древесную стружку), травы (например, просо прутьевидное, китайский тростник, спартину, двукисточник тростниковидный), зерновые отходы, (например, рисовую шелуху, шелуху овса, солому пшеницы, ячменную шелуху), сельскохозяйственные отходы (например, силос, солому канолы, солому пшеницы, солому ячменя, солому овса, солому риса, джут, коноплю, лен, бамбук, сизаль, абаку, стержни кукурузных початков, кукурузную солому, соевую солому, кукурузное волокно, люцерну, сено, волосяной покров кокоса), отходы от переработки сахара (например, жмых, свекловичный жом, жмых агавы), водоросли, морские водоросли, навоз, сточные воды и смеси любых из перечисленных веществ.Lignocellulosic materials include, but are not limited to, wood, pressed wood, wood waste (e.g., sawdust, aspen wood, wood shavings), herbs (e.g., millet rod-shaped, Chinese reed, spartina, double-reed-shaped), grain waste (e.g. rice husk, oat husk, wheat straw, barley husk), agricultural waste (e.g. silage, canola straw, wheat straw, barley straw, oat straw, rice straw, jute, hemp, flax, bamboo, sisal, abacus, corncobs , ukuruznuyu straw, soybean straw, corn fiber, alfalfa, hay, scalp coconut), waste from the processing of sugar (e.g., bagasse, beet pulp, bagasse agave), algae, seaweed, manure, sewage and mixtures of any of these substances.

В некоторых случаях, лигноцеллюлозный материал включает стержни кукурузных початков. Измельченные или раздробленные молотом стержни кукурузных початков можно распределить в виде слоя сравнительно равномерной толщины для облучения и после облучения их легко диспергировать в среде для дальнейшей обработки. В некоторых случаях для облегчения уборочных работ и сбора используют кукурузное растение целиком, включая кукурузные стебли, кукурузные зерна и в некоторых случаях даже корневую систему растения.In some cases, the lignocellulosic material includes corn cobs. Crushed or crushed by a hammer corn cobs can be distributed as a layer of relatively uniform thickness for irradiation and after irradiation they can be easily dispersed in a medium for further processing. In some cases, an entire corn plant is used to facilitate harvesting and collection, including corn stalks, corn kernels, and in some cases even the root system of the plant.

Преимущественно не требуется дополнительных питательных веществ (кроме источника азота, например, мочевины или аммиака) в процессе ферментации стержней кукурузных початков или целлюлозных или лигноцеллюлозных материалов, содержащих значительные количества стержней кукурузных початков. Кроме того, стержни кукурузных початков, перед и после измельчения, легче транспортировать и диспергировать, и они проявляют меньшую склонность к образованию взрывчатых смесей в воздухе по сравнению с другими целлюлозными или лигноцеллюлозными материалами, такими как сено и травы.Mostly, additional nutrients are not required (except for a nitrogen source, for example, urea or ammonia) during the fermentation of corn cobs or cellulosic or lignocellulosic materials containing significant amounts of corn cobs. In addition, corn cobs, before and after grinding, are easier to transport and disperse, and they are less likely to form explosive mixtures in air compared to other cellulosic or lignocellulosic materials such as hay and grass.

Целлюлозные материалы включают, например, бумагу, бумажные изделия, бумажные отходы, бумажную массу, пигментную бумагу, мелованную бумагу, бумагу с покрытием, бумагу с наполнителями, журналы, печатную продукцию (например, книги, каталоги, справочники, этикетки, календари, поздравительные открытки, брошюры, проспекты, газетную бумагу), бумагу для принтера, бумагу с полимерным покрытием, карточки, картон, бумажный картон, материалы с высоким содержанием α-целлюлозы, такие как вата, и смеси любых из перечисленных материалов. Например, бумажные изделия, описанные в заявке на патент США № 13/396,365 (Magazine Feedstocks Medoff с соавторами, поданной 14 февраля 2012 года), полное описание которой включено в настоящий документ посредством ссылки.Pulp materials include, for example, paper, paper products, paper waste, paper pulp, pigment paper, coated paper, coated paper, filler paper, magazines, printed matter (e.g. books, catalogs, reference books, labels, calendars, greeting cards , brochures, brochures, newsprint), printer paper, polymer coated paper, cards, paperboard, paperboard, high α-cellulose materials such as cotton wool, and mixtures of any of these materials. For example, paper products described in US Patent Application No. 13 / 396,365 (Magazine Feedstocks Medoff et al., Filed February 14, 2012), the entire disclosure of which is incorporated herein by reference.

Целлюлозные материалы также могут включать лигноцеллюлозные материалы, которые были частично или полностью делигнифицированы. В некоторых случаях можно использовать другие материалы биомассы, например, крахмальные материалы. Крахмальные материалы включают сам крахмал, например, кукурузный крахмал, пшеничный крахмал, картофельный крахмал или рисовый крахмал, производное крахмала или материал, содержащий крахмал, такой как съедобный продукт питания или сельскохозяйственная культура. Например, крахмальный материал может представлять собой аракачу съедобную, гречневую крупу, банан, ячмень, маниоку, кудзу, кислицу, саго, сорго, обыкновенный домашний картофель, сладкий картофель, таро, ямс или один или более видов бобовых, таких как конские бобы, чечевица или горох. Смеси любых двух или более крахмальных материалов также являются крахмальными материалами. Кроме того, можно использовать смеси крахмальных, целлюлозных и/или лигноцеллюлозных материалов. Например, биомасса может представлять собой растение целиком, часть растения или разные части растения, например, пшеницы, хлопка, кукурузы, риса или дерева. Крахмальные материалы можно обработать с применением любых способов, описанных в настоящей заявке. Микробные материалы включают, но не ограничиваются ими, любой природный или генетически модифицированный микроорганизм или организм, которые содержит или способен обеспечить источник углеводов (например, целлюлозу), например, протесты, например, животные протесты (например, простейшие, такие как флагеллаты, амебоидные простейшие, инфузории и споровики) и растительные протесты (например, водоросли, такие как альвеолярные, хлорарахнофитовые, криптомонадовые, эвглениды, глаукофитовые, гапCellulosic materials may also include lignocellulosic materials that have been partially or fully delignified. In some cases, other biomass materials can be used, for example, starch materials. Starch materials include starch itself, for example, corn starch, wheat starch, potato starch or rice starch, a starch derivative, or a starch containing material such as an edible food product or crop. For example, starchy material may be edible arachacha, buckwheat, banana, barley, cassava, kudzu, sour, sago, sorghum, ordinary homemade potatoes, sweet potatoes, taro, yams or one or more kinds of legumes such as horse beans, lentils or peas. Mixtures of any two or more starch materials are also starch materials. In addition, mixtures of starch, cellulosic and / or lignocellulosic materials can be used. For example, the biomass can be an entire plant, part of a plant, or different parts of a plant, for example, wheat, cotton, corn, rice, or tree. Starch materials can be processed using any of the methods described in this application. Microbial materials include, but are not limited to, any natural or genetically modified microorganism or organism that contains or is capable of providing a source of carbohydrates (e.g. cellulose), e.g. protests, e.g. animal protests (e.g. protozoa, such as flagellates, amoeboid protozoa , ciliates and sporozoans) and plant protests (e.g. algae, such as alveolar, chloroarachnophytic, cryptomonadic, euglenides, glaucophytic, hap

- 18 033687 тофитовые, красные водоросли, страменопилы и зеленые водоросли). Другие примеры включают морские водоросли, планктон (например, макропланктон, мезопланктон, микропланктон, нанопланктон, пикопланктон и фемтопланктон), фитопланктон, бактерии (например, грамположительные бактерии, грамотрицательные бактерии и экстремофилы), дрожжи и/или их смеси. В некоторых случаях, микробную биомассу можно получить из природных источников, например, океана, озер, водных объектов, например, соленой воды или пресной воды, или на суше. В качестве альтернативы или в дополнение, микробную биомассу можно получить из систем культивирования клеток, например, крупномасштабных систем сухого и влажного культивирования и ферментации.- 18,033,687 tophitic, red algae, stranopilophytes and green algae). Other examples include algae, plankton (e.g., macroplankton, mesoplankton, microplankton, nanoplankton, picoplankton and femtoplankton), phytoplankton, bacteria (e.g. gram-positive bacteria, gram-negative bacteria and extremophiles), yeast and / or mixtures thereof. In some cases, microbial biomass can be obtained from natural sources, such as the ocean, lakes, water bodies, such as salt water or fresh water, or on land. Alternatively or in addition, microbial biomass can be obtained from cell culture systems, for example, large-scale systems of dry and wet cultivation and fermentation.

Таже материалы биомассы, такие как целлюлозные, крахмальные и лигноцеллюлозные исходные материалы, можно получить из трансгенных микроорганизмов и растений, которые были модифицированы относительно сорта дикого типа. Такие модификации можно осуществить, например, посредством повторяющихся стадий селекции и разведения с получением в растении требуемых признаков. Кроме того, указанные растения могли содержать по сравнению с сортом дикого типа удаленный, модифицированный, с подавленной экспрессией и/или добавленный генетический материал. Например, генетически модифицированные растения можно получить с помощью технологий рекомбинантных ДНК, в которых генетические модификации включают внесение или модифицирование специфических генов из родительских сортов, или, например, путем применения трансгенного разведения, при котором в растение вводят специфический ген или гены из другого вида растения и/или бактерий. Другой путь создания генетической изменчивости реализуют через мутационное разведение, при котором из эндогенных генов искусственно создают новые аллели. Искусственные гены можно создать разными способами, включая обработку растения или семян, например, с помощью химических мутагенов (например, с применением алкилирующих агентов, эпоксидов, алкалоидов, пероксидов, формальдегида), облучения (например, рентгеновского облучения, гамма-облучения, нейтронов, бета-частиц, альфа-частиц, протонов, дейтронов, УФ-облучения) и теплового удара или с применением другой внешней нагрузки и последующих методов селекции. Другие способы получения модифицированных генов реализуют с применением ПЦР сниженной точности и перестановки в ДНК с последующей вставкой необходимой модифицированной ДНК в требуемое растение или семя. Способы внесения требуемой генетической изменчивости в семя или растение включают, например, применение бактериального носителя, баллистическую трансфекцию, осаждение фосфата кальция, электропорацию, сплайсинг генов, подавление экспрессии генов, липофекцию, микроинъекцию и применение вирусных носителей. Дополнительные генетически модифицированные материалы были описаны в заявке на патент США № 13/396369, поданной 14 февраля 2012 года, полное описание которой включено в настоящий документ посредством ссылки.The same biomass materials, such as cellulosic, starch and lignocellulosic starting materials, can be obtained from transgenic microorganisms and plants that have been modified relative to the wild-type variety. Such modifications can be carried out, for example, through repeated stages of selection and breeding to obtain the desired characteristics in the plant. In addition, these plants could contain, in comparison with the wild-type variety, deleted, modified, with suppressed expression and / or added genetic material. For example, genetically modified plants can be obtained using recombinant DNA technologies in which genetic modifications include the introduction or modification of specific genes from parental varieties, or, for example, by applying transgenic dilution in which a specific gene or genes from another plant species are introduced into the plant and / or bacteria. Another way of creating genetic variation is realized through mutational breeding, in which new alleles are artificially created from endogenous genes. Artificial genes can be created in many ways, including treating a plant or seed, for example, using chemical mutagens (for example, using alkylating agents, epoxides, alkaloids, peroxides, formaldehyde), radiation (for example, X-rays, gamma radiation, neutrons, beta particles, alpha particles, protons, deuterons, UV radiation) and heat stroke or using another external load and subsequent selection methods. Other methods for producing modified genes are implemented using reduced precision PCR and rearrangement in DNA, followed by insertion of the necessary modified DNA into the desired plant or seed. Methods for introducing the desired genetic variation into a seed or plant include, for example, the use of a bacterial carrier, ballistic transfection, precipitation of calcium phosphate, electroporation, gene splicing, suppression of gene expression, lipofection, microinjection and the use of viral carriers. Additional genetically modified materials have been described in US patent application No. 13/396369, filed February 14, 2012, the full description of which is incorporated herein by reference.

Любые из способов, описанных в настоящей заявке, можно реализовать с помощью смесей любых материалов биомассы, описанных в настоящей заявке.Any of the methods described in this application can be implemented using mixtures of any biomass materials described in this application.

Получение материала биомассы - механическая обработкаObtaining biomass material - mechanical processing

Биомасса может находиться в сухой форме, например, содержать менее примерно 35% влаги (например, менее примерно 20%, менее примерно 15%, менее примерно 10% менее примерно 5%, менее примерно 4%, менее примерно 3%, менее примерно 2% или даже менее примерно 1%). Биомассу также можно поставлять во влажном состоянии, например, в виде влажного твердого вещества, шлама или суспензии, содержащей по меньшей мере примерно 10 мас.%, твердой фазы (например, по меньшей мере примерно 20 мас.%, по меньшей мере примерно 30 мас.%, по меньшей мере примерно 40 мас.%, по меньшей мере примерно 50 мас.%, по меньшей мере примерно 60 мас.%, по меньшей мере примерно 70 мас.%).The biomass may be in dry form, for example, contain less than about 35% moisture (for example, less than about 20%, less than about 15%, less than about 10%, less than about 5%, less than about 4%, less than about 3%, less than about 2 % or even less than about 1%). The biomass can also be supplied in a wet state, for example, in the form of a wet solid, sludge or suspension containing at least about 10 wt.%, A solid phase (for example, at least about 20 wt.%, At least about 30 wt. wt.%, at least about 40 wt.%, at least about 50 wt.%, at least about 60 wt.%, at least about 70 wt.%).

В описанных способах можно использовать материалы с низкой объемной плотностью, например, целлюлозное или лигноцеллюлозное сырье, которое было предварительно обработано физическими способами для обеспечения объемной плотности, составляющей менее примерно 0,75 г/см3, например, менее примерно 0,7, 0,65, 0,60, 0,50, 0,35, 0,25, 0,20, 0,15, 0,10, 0,05 или менее, например, примерно 0,025 г/см3. Объемную плотность определяют с помощью ASTM D1895B. Короче, способ включает заполнение измерительного цилиндра известного объема пробой и измерение массы пробы. Объемную плотность рассчитывают путем деления массы пробы в граммах на известный объем цилиндра в кубических сантиметрах. При необходимости, материалы с низкой объемной плотностью можно уплотнить, например, способами, описанными Medoff в патенте США № 7971809, полное описание которого включено, тем самым, посредством ссылки.In the described methods, materials with a low bulk density can be used, for example, cellulosic or lignocellulosic raw materials that have been pretreated with physical methods to provide a bulk density of less than about 0.75 g / cm 3 , for example, less than about 0.7, 0, 65, 0.60, 0.50, 0.35, 0.25, 0.20, 0.15, 0.10, 0.05 or less, for example, about 0.025 g / cm 3 . Bulk density is determined using ASTM D1895B. In short, the method includes filling a measuring cylinder of known volume with a sample and measuring the mass of the sample. Bulk density is calculated by dividing the mass of the sample in grams by the known cylinder volume in cubic centimeters. If necessary, materials with a low bulk density can be densified, for example, by the methods described by Medoff in US Pat.

В некоторых случаях предварительная обработка включает просеивание материала биомассы. Просеивание можно осуществить через сетку или перфорированную пластину с требуемым размером отверстий, например, меньше примерно 6,35 мм (1/4 дюйма, 0,25 дюйма), (например, меньше примерно 3,18 мм (1/8 дюйма, 0,125 дюйма), меньше примерно 1,59 мм (1/16 дюйма, 0,0625 дюйма), меньше примерно 0,79 мм (1/32 дюйма, 0,03125 дюйма), например, меньше примерно 0,51 мм (1/50 дюйма, 0,02000 дюйма), меньше примерно 0,40 мм (1/64 дюйма, 0,015625 дюйма), меньше примерно 0,23 мм (0,009 дюйма), меньше примерно 0,20 мм (1/128 дюйма, 0,0078125 дюйма), меньше примерно 0,18 мм (0,007 дюйма), меньше примерно 0,13 мм (0,005 дюйма) или даже меньше примерно 0,10 мм (1/256 дюйма, 0,00390625 дюйма)). В одной из конфигураций требуемая биомасса проваливается через перфорационные отверстияIn some cases, pretreatment involves screening the biomass material. Screening can be done through a mesh or perforated plate with the desired hole size, for example, less than about 6.35 mm (1/4 inch, 0.25 inch), (for example, less than about 3.18 mm (1/8 inch, 0.125 inch ), less than about 1.59 mm (1/16 inch, 0.0625 inch), less than about 0.79 mm (1/32 inch, 0.03125 inch), for example, less than about 0.51 mm (1/50 inch, 0.02000 inch), less than about 0.40 mm (1/64 inch, 0.015625 inch), less than about 0.23 mm (0.009 inch), less than about 0.20 mm (1/128 inch, 0 , 0078125 inches), less than about 0.18 mm (0.007 inches), less than about 0.13 mm (0.005 inches), or even less approximately 0.10 mm (1/256 in., 0.00390625 in.)). In one configuration, the required biomass falls through the perforations

- 19 033687 или сито и таким образом, биомасса с размером, большим, чем перфорационные отверстия или сито, не подвергается облучению. Такие более крупные материалы можно обработать повторно, например, путем измельчения или их можно просто удалить из обработки. В другой конфигурации материал, размеры которого больше, чем перфорационные отверстия, облучают и более мелкий материал удаляют путем просеивания или используют повторно. В такого рода конфигурации сам транспортер (например, часть транспортера) может быть перфорированным или изготовлен с применением сетки. Например, согласно одному из конкретных вариантов реализации изобретения материал биомассы может быть влажным, при этом перфорационные отверстия или сетка позволяют воде вытекать из биомассы перед облучением.- 19 033687 or a sieve and thus a biomass with a size larger than the perforations or sieve is not exposed. Such larger materials can be reprocessed, for example, by grinding, or they can simply be removed from the treatment. In another configuration, a material that is larger than the perforations is irradiated and the smaller material is removed by sieving or reused. In this kind of configuration, the conveyor itself (for example, a part of the conveyor) can be perforated or made using a mesh. For example, according to one particular embodiment of the invention, the biomass material may be wet, while the perforations or mesh allow water to flow out of the biomass before irradiation.

Просеивание материала также можно осуществить ручным способом, например, с помощью оператора или механического устройства (например, автомата, оборудованного цветовым, отражательным или другим датчиком), которое удаляет нежелательный материал. Просеивание также можно осуществить путем магнитного просеивания, при этом магнит размещают около транспортируемого материала, и магнитный материал удаляют путем магнитного воздействия.The sieving of the material can also be carried out manually, for example, using an operator or a mechanical device (for example, an automatic machine equipped with a color, reflective or other sensor) that removes unwanted material. Screening can also be carried out by magnetic screening, with the magnet placed near the transported material, and the magnetic material is removed by magnetic action.

Возможная предварительная обработка может включать нагревание материала. Например, часть транспортера может проходить через зону нагрева. Зону нагрев можно создать, например, с помощью ИК-излучения, микроволн, сжигания (например, газа, угля, нефти, биомассы), резистивного нагревания и/или индуктивных катушек. Тепло можно применять по меньшей мере с одной стороны или более чем одной стороны, нагревание может быть непрерывным или периодическим и нагревать можно только часть материала или весь материал. Например, часть транспортирующего желоба можно нагреть с помощью нагревательной рубашки. Нагревание можно осуществить, например, с целью сушки материала. В случае сушки материала указанную сушку можно облегчить, при нагревании или без него, путем перемещения газа (например, воздуха, кислорода, азота, He, CO2, аргона) над биомассой и/или через биомассу при ее транспортировке.Possible pretreatment may include heating the material. For example, a portion of the conveyor may pass through a heating zone. A heating zone can be created, for example, by means of infrared radiation, microwaves, combustion (for example, gas, coal, oil, biomass), resistive heating and / or inductive coils. Heat can be applied from at least one side or more than one side, heating can be continuous or batch, and only part of the material or all of the material can be heated. For example, a portion of the conveying chute can be heated with a heating jacket. Heating can be carried out, for example, with the aim of drying the material. In the case of drying the material, said drying can be facilitated, with or without heating, by moving gas (e.g., air, oxygen, nitrogen, He, CO 2 , argon) over the biomass and / or through the biomass during transportation.

В некоторых случаях предварительная обработка может включать охлаждение материала. Охлаждение материала описано Medoff в патенте США № 7900857, описание которого включено в настоящий документ посредством ссылки. Например, охлаждение можно осуществить путем подачи охлаждающей текучей среды, например, воды (например, с глицерином) или азота (например, жидкого азота) в нижнюю часть транспортирующего желоба. Согласно альтернативному варианту реализации изобретения охлаждающий газ, например, охлажденный азот, можно продувать поверх материала биомассы или под транспортирующей системой.In some cases, pretreatment may include cooling the material. The cooling of the material is described by Medoff in US Pat. No. 7,900,857, the disclosure of which is incorporated herein by reference. For example, cooling can be accomplished by supplying a cooling fluid, for example, water (for example, with glycerin) or nitrogen (for example, liquid nitrogen) to the bottom of the conveying trough. According to an alternative embodiment of the invention, a cooling gas, for example, cooled nitrogen, can be blown over the biomass material or under a conveying system.

Другой возможный способ предварительной обработки может включать добавление материала в биомассу. Дополнительный материал можно добавить, например, путем орошения, разбрызгивания и/или вливания материала в биомассу при ее транспортировке. Материалы, которые можно добавить, включают, например, металлы, керамические материалы и/или ионы, как описано в публикации заявки на патент США 2010/0105119 A1 (поданной 26 октября 2009 года) и публикации заявки на патент США 2010/0159569 A1 (поданной 16 декабря 2009 года), полное описание которых включено в настоящий документ посредством ссылки. Возможные материалы, которые можно добавить, включают кислоты и основания. Другие материалы, которые можно добавить, представляют собой окислители (например, пероксиды, хлораты), полимеры, полимеризуемые мономеры (например, содержащие ненасыщенные связи), воду, катализаторы, ферменты и/или организмы. Материал можно добавить, например, в чистой форме, в виде раствора в растворителе (например, воде или органическом растворителе) и/или в виде раствора. В некоторых случаях растворитель является летучим и может быть приготовлен с целью испарения, например, путем нагревания и/или продувания газа, как описано ранее. Добавленный материал может образовывать равномерное покрытие на биомассе или представлять собой гомогенную смесь разных компонентов (например, биомассы и дополнительного материала). Добавленный материал может модулировать последующую стадию облучения путем увеличения эффективности облучения, демпфирования облучения или изменения воздействия облучения (например, от пучков электронов до рентгеновского излучения или нагревания). Указанный способ может не воздействовать на облучение, но может быть применим для дальнейшей последовательной обработки. Добавленный материал может помочь при транспортировке материала, например, за счет снижения уровней пыли.Another possible pre-treatment method may include adding material to the biomass. Additional material can be added, for example, by irrigation, spraying and / or pouring material into the biomass during its transportation. Materials that can be added include, for example, metals, ceramic materials and / or ions, as described in US Patent Application Publication 2010/0105119 A1 (filed October 26, 2009) and US Patent Application Publication 2010/0159569 A1 (filed December 16, 2009), the full description of which is incorporated herein by reference. Possible materials that can be added include acids and bases. Other materials that can be added are oxidizing agents (e.g., peroxides, chlorates), polymers, polymerizable monomers (e.g., containing unsaturated bonds), water, catalysts, enzymes and / or organisms. The material can be added, for example, in pure form, in the form of a solution in a solvent (eg, water or an organic solvent) and / or in the form of a solution. In some cases, the solvent is volatile and can be prepared for evaporation, for example, by heating and / or blowing gas, as described previously. The added material may form a uniform coating on the biomass or be a homogeneous mixture of different components (for example, biomass and additional material). The added material can modulate the subsequent stage of irradiation by increasing the efficiency of the irradiation, damping the irradiation, or changing the effect of the irradiation (for example, from electron beams to x-ray radiation or heating). The specified method may not affect the exposure, but may be applicable for subsequent sequential processing. Added material can help in transporting the material, for example, by reducing dust levels.

Биомассу можно направлять на транспортер (например, вибрационные транспортеры, применяемые в камерах, описанных в настоящей заявке) с помощью ленточного транспортера, пневматического транспортера, винтового транспортера, бункера, трубы, вручную или посредством комбинации перечисленных выше устройств. Биомассу можно, например, сбрасывать, выливать и/или помещать на транспортер любым из указанных способов. Например, материал доставляют к транспортеру, применяя заключенную в кожух систему распределения материала, что помогает поддержать атмосферу с низким содержанием кислорода и/или регулировать пыль и мелкие частицы. Взвешенные или суспендированные в воздухе мелкие частицы биомассы и пыли являются нежелательными, поскольку они могут создать опасность взрыва или повредить фольгу окна электронной пушки (при применении такого устройства для обработки материала).Biomass can be sent to a conveyor (for example, vibratory conveyors used in the chambers described in this application) using a belt conveyor, pneumatic conveyor, screw conveyor, hopper, pipe, manually or through a combination of the above devices. Biomass can, for example, be dumped, poured and / or placed on a conveyor by any of these methods. For example, the material is delivered to the conveyor using a enclosed material distribution system that helps maintain a low oxygen atmosphere and / or control dust and fine particles. Small particles of biomass and dust suspended or suspended in air are undesirable because they can create an explosion hazard or damage the foil of the electron gun window (when using such a device for processing material).

Материал можно выровнять для формирования равномерной толщины, составляющей от примерно 0,0312 (примерно 0,7925 мм) до 5 дюймов (примерно 127 мм) (например, от примерно 0,0625 (примерноThe material may be leveled to form a uniform thickness of from about 0.0312 (about 0.7925 mm) to 5 inches (about 127 mm) (e.g., from about 0.0625 (about

- 20 033687- 20 033687

1,5875 мм) до 2,000 дюймов (примерно 50,8 мм), от примерно 0,125 (примерно 3,175 мм) до 1 дюйма (примерно 25,7 мм), от примерно 0,125 (примерно 3,175 мм) до 0,5 дюйма (примерно 12,7 мм), от примерно 0,3 (примерно 7,62 мм) до 0,9 дюйма (примерно 22,86 мм), от примерно 0,2 (примерно 5,08 мм) до 0,5 дюйма (примерно 12,7 мм), от примерно 0,25 (примерно 6,35 мм) до 1 дюйма (примерно 25,4 мм), от примерно 0,25 (примерно 6,35 мм) до 0,5 дюйма (примерно 12,7 мм). В целом, предпочтительно, транспортировать материал через пучок электронов как можно быстрее для максимизирования пропускной способности. Например, материал можно перемешать со скоростями, составляющими по меньшей мере 1 фут/мин (примерно 0,305 м/мин), например, по меньшей мере 2 фут/мин (примерно 0,610 м/мин), по меньшей мере 3 фут/мин (примерно 0,914 м/мин), по меньшей мере 4 фут/мин (примерно 1,219 м/мин), по меньшей мере 5 фут/мин (примерно 1,524 м/мин), по меньшей мере 10 фут/мин (примерно 3,048 м/мин), по меньшей мере 15 фут/мин (примерно 4,572 м/мин), 20 (примерно 6,093 м/мин), 25 (примерно 7,62 м/мин), 30 (примерно 9,144 м/мин), 35 (примерно 10,668 м/мин), 40 (примерно 12,192 м/мин), 45 (примерно 13,716 м/мин), 50 фут/мин (примерно 15,24 м/мин). Скорость транспортировки связана с током пучка, например, в случае биомассы толщиной 1/4 дюйма (примерно 0,635 см) и 100 мА, для обеспечения достаточной дозы облучения транспортер может перемещаться со скоростью примерно 20 футов/мин (примерно 6,096 м/мин), при 50 мА транспортер может перемещаться со скоростью примерно 10 футов/мин (примерно 3,048 м/мин) для обеспечения приблизительно такой же дозы облучения.1.5875 mm) to 2,000 inches (approximately 50.8 mm), from approximately 0.125 (approximately 3.175 mm) to 1 inch (approximately 25.7 mm), from approximately 0.125 (approximately 3.175 mm) to 0.5 inches (approximately 12.7 mm), from about 0.3 (about 7.62 mm) to 0.9 inches (about 22.86 mm), from about 0.2 (about 5.08 mm) to 0.5 inches (about 12.7 mm), from about 0.25 (about 6.35 mm) to 1 inch (about 25.4 mm), from about 0.25 (about 6.35 mm) to 0.5 inches (about 12, 7 mm). In general, it is preferable to transport the material through an electron beam as quickly as possible to maximize throughput. For example, the material can be mixed at speeds of at least 1 ft / min (about 0.305 m / min), for example at least 2 ft / min (about 0.610 m / min), at least 3 ft / min (about 0.914 m / min), at least 4 ft / min (about 1.219 m / min), at least 5 ft / min (about 1.524 m / min), at least 10 ft / min (about 3.048 m / min) at least 15 ft / min (about 4.572 m / min), 20 (about 6.093 m / min), 25 (about 7.62 m / min), 30 (about 9.144 m / min), 35 (about 10.668 m / min), 40 (about 12.192 m / min), 45 (about 13.716 m / min), 50 ft / min (about 15.24 m / min). The transport speed is related to the beam current, for example, in the case of biomass with a thickness of 1/4 inch (about 0.635 cm) and 100 mA, to ensure a sufficient dose of radiation, the conveyor can move at a speed of about 20 feet / min (about 6.096 m / min), The 50 mA conveyor can travel at a speed of approximately 10 ft / min (approximately 3.048 m / min) to provide approximately the same dose.

После перемещения материала через зону облучения, можно осуществить дополнительную предварительную обработку. Возможная дополнительная предварительная обработка может, например, представлять собой процесс, описанный применительно к обработке путем предварительного облучения. Например, биомассу можно обработать путем просеивания, нагревания, охлаждения и/или объединения с добавками. Исключительно при предварительном облучении может иметь место гашение радикалов, например, гашение радикалов путем добавления текучих сред или газов (например, кислорода, закиси азота, аммиака, жидкостей), при применении давления, теплоты и/или добавления акцепторов радикалов. Например, биомассу можно транспортировать из заключенного в кожух транспортера и подвергать воздействию газа (например, кислорода), при этом происходит гашение биомассы с образованием карбоксилированных групп. Согласно одному из вариантов реализации изобретения биомассу во время облучения подвергают воздействию химически активного газа или жидкости. Г ашение биомассы, которая подвергалась облучению, описано Medoff в патенте США № 8083906, полное описание которого включено в настоящий документ посредством ссылки.After moving the material through the irradiation zone, additional preliminary processing can be carried out. A possible additional pretreatment may, for example, be a process described in relation to pretreatment treatment. For example, biomass can be processed by sieving, heating, cooling and / or combining with additives. Exclusively during preliminary irradiation, radical quenching, for example, quenching of radicals by adding fluids or gases (e.g. oxygen, nitrous oxide, ammonia, liquids), when applying pressure, heat and / or adding radical scavengers, can take place. For example, biomass can be transported from a conveyor enclosed in a casing and exposed to gas (for example, oxygen), while the biomass is quenched to form carboxylated groups. According to one embodiment of the invention, the biomass is exposed to a reactive gas or liquid during irradiation. Extinguishing the biomass that has been irradiated is described by Medoff in US Pat. No. 8,083,906, the entire disclosure of which is incorporated herein by reference.

При необходимости, наряду с облучением можно использовать один или более способов механической обработки для дополнительного уменьшения сопротивляемости обработке углеводсодержащего материала. Указанные способы можно применять перед облучением, во время и/или после него.If necessary, along with irradiation, one or more machining methods can be used to further reduce the resistance to processing of carbohydrate-containing material. These methods can be applied before irradiation, during and / or after it.

В некоторых случаях механическая обработка может включать начальную подготовку исходного сырья непосредственно после получения, например, уменьшение размеров материалов, например, путем измельчения, например, резки, дробления, приложения сдвиговых усилий, распыления или рубки. Например, в некоторых случаях, рыхлое исходное сырье (например, бумагу вторичной переработки, крахмальные материалы или просо прутьевидное) подготавливают путем приложения сдвиговых усилий или размельчения (shredding). Механическая обработка позволяет уменьшить объемную плотность углеводсодержащего материала, увеличить площадь поверхности углеводсодержащего материала и/или уменьшить один или более размеров углеводсодержащего материала.In some cases, machining may include initial preparation of the feedstock immediately after receipt, for example, reducing the size of the materials, for example, by grinding, for example, cutting, crushing, shear, spraying or chopping. For example, in some cases, friable feedstocks (e.g., recycled paper, starchy materials, or rod millet) are prepared by shearing or shredding. Mechanical processing allows to reduce the bulk density of the carbohydrate-containing material, increase the surface area of the carbohydrate-containing material and / or reduce one or more sizes of the carbohydrate-containing material.

В качестве альтернативы или в дополнение, исходной материал можно обработать посредством другого способа обработки, такого как, химические способы обработки, например, с помощью кислоты (HCl, H2SO4, H3PO4), основания (например, KOH и NaOH), химического окислителя (например, пероксидов, хлоратов, озона), облучения, парового взрыва, пиролиза, обработки ультразвуком, окисления, химической обработки. Указанные способы обработки можно реализовать в любом порядке и в любой последовательности и комбинациях. Например, исходный материал можно сначала обработать физически с применением одного или более способов обработки, например, путем химической обработки, в том числе и в комбинации с кислотным гидролизом (например, при применении HCl, H2SO4, H3PO4), облучением, обработкой ультразвуком, окислением, пиролизом или паровым взрывом, и затем подвергнуть механической обработке. Такая последовательность может быть предпочтительной, поскольку материалы, обработанные посредством одного или более других способов обработки, например, с помощью облучения или пиролиза, обычно являются более хрупкими и, следовательно, может быть легче осуществить дальнейшее изменение структуры материала при механической обработке. В качестве еще одного примера, исходный материал можно пропускать через ионизирующее облучение, используя транспортер, как описано в настоящей заявке, и затем подвергать механической обработке. Химическая обработка позволяет удалить некоторую часть или весь лигнин (например, при химической варке целлюлозы) и позволяет частично или полностью гидролизовать материал. Указанные способы также можно использовать с предварительно гидролизованным материалом. Кроме того, указанные способы можно использовать с материалом, который не был предварительно гидролизован. Перечисленные способы можно использовать со смесями гидролизованного и негидролизованного материалов, например, со смесями, содержащими примерно 50% или более негидролизованного материала, примерно 60% или более негидролизо- 21 033687 ванного материала, примерно 70% или более негидролизованного материала, примерно 80% или более негидролизованного материала или даже 90% или более негидролизованного материала.Alternatively or in addition, the starting material can be processed by another processing method, such as chemical processing methods, for example, using acid (HCl, H 2 SO 4 , H 3 PO 4 ), a base (for example, KOH and NaOH) chemical oxidizing agent (e.g. peroxides, chlorates, ozone), radiation, steam explosion, pyrolysis, sonication, oxidation, chemical treatment. These processing methods can be implemented in any order and in any sequence and combinations. For example, the starting material can first be physically processed using one or more processing methods, for example, by chemical treatment, including in combination with acid hydrolysis (for example, when using HCl, H 2 SO 4 , H 3 PO 4 ), irradiation , sonication, oxidation, pyrolysis or steam explosion, and then machined. Such a sequence may be preferable since materials processed by one or more other processing methods, for example, by irradiation or pyrolysis, are usually more fragile and, therefore, it may be easier to further modify the structure of the material during machining. As another example, the starting material can be passed through ionizing radiation using a conveyor, as described in this application, and then machined. Chemical treatment allows you to remove some or all of the lignin (for example, during chemical pulping) and allows you to partially or completely hydrolyze the material. These methods can also be used with pre-hydrolyzed material. In addition, these methods can be used with material that has not been previously hydrolyzed. These methods can be used with mixtures of hydrolyzed and non-hydrolyzed materials, for example, mixtures containing about 50% or more non-hydrolyzed material, about 60% or more non-hydrolyzed material, about 70% or more non-hydrolyzed material, about 80% or more non-hydrolyzed material or even 90% or more non-hydrolyzed material.

Наряду с уменьшением размера, которое можно выполнить вначале и/или позднее при обработке, механическая обработка также может быть предпочтительной с точки зрения раскрытия, напряжения, разрушения или разрыхления углеводсодержащих материалов, получения целлюлозы из материалов более восприимчивых к расщеплению цепей и/или разрушению кристаллической структуры в ходе физической обработки.Along with the reduction in size that can be performed first and / or later during processing, machining may also be preferable from the point of view of opening, tension, breaking or loosening of carbohydrate-containing materials, obtaining cellulose from materials more susceptible to chain cleavage and / or destruction of the crystal structure during physical processing.

Способы механической обработки углеводсодержащего материала включают, например, размол или дробление. Размол можно выполнить с применением, например, молотковой дробилки, шаровой мельницы, коллоидной мельницы, конической или конусной мельницы, дисковой мельницы, бегунковой мельницы, мельницы Уайли, зерновой мельницы или другой мельницы. Дробление можно осуществить с применением, например, резательной дробилки/дробилки ударного действия. Некоторые типичные дробилки включают жерновые дробилки, штифтовые дробилки, кофейные дробилки и гратосниматели. Дробление или размол можно обеспечить, например, с помощью возвратно-поступательного штифта или другого элемента, как это имеет место в штифтовой мельнице. Другие механические способы обработки включают механическую продольную резку или разрывание, другие способы, в которых волокна оказывают давление, и дробление путем истирания под действием воздуха. Подходящие способы механической обработки дополнительно включают любой другой способ, продолжающий разрушение внутренней структуры материала, которое было инициировано предыдущими стадиями обработки.Methods for machining a carbohydrate-containing material include, for example, grinding or crushing. Grinding can be performed using, for example, a hammer mill, ball mill, colloid mill, conical or cone mill, disk mill, runner mill, Wiley mill, grain mill or other mill. Crushing can be carried out using, for example, a cutting mill / impact mill. Some typical grinders include mill grinders, pin grinders, coffee grinders, and burrs. Crushing or grinding can be achieved, for example, using a reciprocating pin or other element, as is the case in a pin mill. Other mechanical processing methods include mechanical slitting or tearing, other methods in which the fibers exert pressure, and crushing by abrasion by air. Suitable machining methods further include any other method that continues to disrupt the internal structure of the material that was initiated by previous processing steps.

Системы механической подготовки сырья можно выполнить с возможностью получения потоков с конкретными характеристиками, такими как, например, конкретные максимальные размеры, конкретные соотношения длины к ширине или конкретные отношения площадей поверхности. Физическая подготовка позволяет увеличить скорость реакций, улучшить движение материала на транспортере, улучшить профиль облучения материала, улучшить однородность облучения материала или снизить требуемое время обработки путем раскрытия материалов и преобразования их в более доступные материалы для процессов и/или реагентов, таких как реагенты в растворе. Объемную плотность исходного сырья можно контролировать (например, увеличивать). В некоторых случаях может быть желательным получить материал с низкой объемной плотностью, например, путем уплотнения материала (например, уплотнение может сделать более легким и менее дорогостоящим транспортировку материала в другое место) и затем возвращения материала к состоянию с более низкой объемной плотностью (например, после транспортировки). Материал можно уплотнить, например, от менее примерно 0,2 г/см. куб. до более примерно 0,9 г/см. куб. (например, менее примерно 0,3 до более примерно 0,5 г/см. куб., менее примерно 0,3 до более примерно 0,9 г/см. куб., менее примерно 0,5 до более примерно 0,9 г/см. куб., менее примерно 0,3 до более примерно 0,8 г/см. куб., менее примерно 0,2 до более примерно 0,5 г/см. куб.). Например, материал можно уплотнить с помощью способов и оборудования, описанных Medoff в патенте США № 7932065 и международной публикации № WO 2008/073186 (которая была подана 26 октября 2007 года, опубликована на английском языке и где в качестве государства, в котором заявитель намерен получить патент, указаны Соединенные Штаты), полные описания которых включены в настоящий документ посредством ссылки. Уплотненные материалы можно обработать любыми способами, описанными в настоящей заявке, или любой материал, обработанный с помощью любого из способов, описанных в настоящей заявке, можно впоследствии подвергнуть уплотнению.Systems for the mechanical preparation of raw materials can be configured to produce streams with specific characteristics, such as, for example, specific maximum dimensions, specific ratios of length to width, or specific ratios of surface areas. Physical preparation allows you to increase the reaction rate, improve the movement of the material on the conveyor, improve the irradiation profile of the material, improve the uniformity of the irradiation of the material or reduce the required processing time by disclosing the materials and converting them into more accessible materials for processes and / or reagents, such as reagents in solution. Bulk density of the feedstock can be controlled (for example, increase). In some cases, it may be desirable to obtain a material with a low bulk density, for example, by densifying the material (for example, sealing can make it easier and less expensive to transport the material to another location) and then returning the material to a state with a lower bulk density (for example, after transportation). The material can be densified, for example, from less than about 0.2 g / cm. cube to more than about 0.9 g / cm. cube (for example, less than about 0.3 to more than about 0.5 g / cm3, less than about 0.3 to more than about 0.9 g / cm3, less than about 0.5 to more than about 0.9 g / cm3, less than about 0.3 to more than about 0.8 g / cm3, less than about 0.2 to more than about 0.5 g / cm3). For example, material can be densified using the methods and equipment described by Medoff in US Pat. No. 7,932,065 and International Publication No. WO 2008/073186 (which was filed October 26, 2007, published in English and where as the state in which the applicant intends to obtain Patent, United States), full descriptions of which are incorporated herein by reference. The densified materials can be processed by any of the methods described in this application, or any material processed using any of the methods described in this application can subsequently be densified.

Материал, подлежащий обработке, находится в форме волокнистого материала, содержащего волокна, полученные при приложения сдвиговых усилий к источнику волокон. Например, указанное приложение сдвиговых усилий можно выполнить с помощью ротационного ножевидного инструмента.The material to be processed is in the form of a fibrous material containing fibers obtained by applying shear to a fiber source. For example, the specified application of shear forces can be performed using a rotary knife-shaped tool.

Например, к источнику волокон, например, который является трудноразлагаемым или который имел пониженные уровни сопротивляемости обработке, можно приложить сдвиговые усилия, например, в ротационном ножевидном инструменте, с получением первого волокнистого материала. Первый волокнистый материал пропускают через первое сито, например, со средним размером отверстий 1,59 мм или менее (1/16 дюйма, 0,0625 дюйма), и получают второй волокнистый материал. При необходимости, источник волокон можно разрезать перед приложением сдвиговых усилий, например, с помощью шредера. Например, при использовании бумаги в качестве источника волокон, бумагу можно сначала нарезать на полоски, которые, например, имеют ширину от 1/4 (примерно 0,635 см) до 1/2-дюйма (примерно 1,27 см), используя шредер, например, вращающийся в противоположных направлениях шнековый шредер, такой как шредеры, производимые компанией Munson (Ютика, Нью-Йорк). В качестве альтернативы размельчению (shredding), размер бумаги можно уменьшить путем резки до требуемого размера с помощью гильотинной резательной машины. Например, гильотинную резательную машину можно использовать для разрезания бумаги на листы, например, шириной 10 дюймов (примерно 25,4 см) и длиной 12 дюймов (примерно 30,5 см).For example, to a fiber source, for example, which is difficult to decompose or which had lower levels of resistance to processing, shear forces can be applied, for example, in a rotary knife-shaped tool, to obtain the first fibrous material. The first fibrous material is passed through a first sieve, for example, with an average hole size of 1.59 mm or less (1/16 inch, 0.0625 inch), and a second fibrous material is obtained. If necessary, the fiber source can be cut before shearing, for example, using a shredder. For example, when using paper as a source of fibers, paper can first be cut into strips that, for example, have a width of 1/4 (about 0.635 cm) to 1/2 inch (about 1.27 cm) using a shredder, for example Oscillating rotary screw shredder, such as shredders manufactured by Munson (Utica, NY). As an alternative to shredding, paper size can be reduced by cutting to size using a guillotine cutting machine. For example, a guillotine cutting machine can be used to cut paper into sheets, for example, 10 inches wide (about 25.4 cm) and 12 inches long (about 30.5 cm).

Приложение сдвиговых усилий к источнику волокон и пропускание полученного первого волокнистого материала через первое сито выполняют одновременно. Приложение сдвиговых усилий и пропускание также можно осуществить в процессе с периодической загрузкой.The application of shear forces to the fiber source and transmission of the obtained first fibrous material through the first sieve is performed simultaneously. Shearing and transmitting can also be done in a batch process.

Например, ротационный ножевидный инструмент можно использовать для одновременного нареза- 22 033687 ния источника волокон и просеивания первого волокнистого материала. Ротационный ножевидный инструмент содержит бункер, который можно загрузить обрезками источника волокна, полученными при нарезании указанного источника.For example, a rotary knife-shaped tool can be used to simultaneously cut a fiber source and sift the first fibrous material. The rotary knife-shaped tool contains a hopper that can be loaded with fiber source scraps obtained by cutting the specified source.

Альтернаитвно, перед осахариванием и/или ферментированием исходное сырье обрабатывают физическим способом. Физические способы обработки могут включать один или более из любых способов, описанных в настоящей заявке, такие как механическая обработка, химическая обработка, облучение, обработка ультразвуком, окисление, пиролиз или паровой взрыв. Способы обработки можно использовать при комбинации двух, трех, четырех или даже всех из описанных технологий (в любом порядке). При применении более чем одного способа обработки указанные способы можно применять одновременно или в разное время. Кроме того, можно использовать другие способы, изменяющие молекулярную структуру исходного сырья на основе биомассы, по отдельности или в комбинации со способами, описанными в настоящей заявке.Alternatively, before saccharification and / or fermentation, the feedstock is processed physically. Physical processing methods may include one or more of any of the methods described herein, such as machining, chemical treatment, irradiation, sonication, oxidation, pyrolysis, or steam explosion. Processing methods can be used with a combination of two, three, four or even all of the described technologies (in any order). When applying more than one processing method, these methods can be applied simultaneously or at different times. In addition, you can use other methods that change the molecular structure of the feedstock based on biomass, individually or in combination with the methods described in this application.

Механические способы обработки, которые можно использовать, и характеристики механически обработанных углеводсодержащих материалов более подробно описаны в публикации заявки на патент США 2012/0100577 A1, поданной 18 октября 2011 года, полное описание которых тем самым включено в настоящий документ посредством ссылки.The mechanical processing methods that can be used and the characteristics of the mechanically processed carbohydrate-containing materials are described in more detail in the publication of US patent application 2012/0100577 A1, filed October 18, 2011, a full description of which is hereby incorporated by reference.

Обработка ультразвуком, пиролиз, окисление, паровой взрывSonication, pyrolysis, oxidation, steam explosion

При необходимости, вместо облучения или наряду с ним можно использовать один или более способов, выбранных из обработки ультразвуком, пиролиза, окислительных способов или способов на основе парового взрыва, для уменьшения или дальнейшего уменьшения сопротивляемости углеводсодержащего материала обработке. Например, указанные способы можно применять перед облучением, во время и/или после него. Такие способы подробно описаны Medoff в патенте США № 7932065, полное описание которого включено в настоящий документ посредством ссылки.If necessary, instead of or along with irradiation, one or more methods selected from sonication, pyrolysis, oxidation methods or steam explosion methods can be used to reduce or further reduce the resistance of the carbohydrate-containing material to the treatment. For example, these methods can be applied before irradiation, during and / or after it. Such methods are described in detail by Medoff in US patent No. 7932065, the full description of which is incorporated herein by reference.

Применение обработанного материала биомассыThe use of processed biomass material

Применяя описанные способы, исходный материал биомассы (например, растительную биомассу, биомассу животных, бумагу и биомассу из бытовых отходов) можно использовать в качестве исходного сырья для получения полезных промежуточных соединений и продуктов, таких как органические кислоты, соли органических кислот, ангидриды, сложные эфиры органических кислот и топливо, например, топливо для двигателей внутреннего сгорания или исходное сырье для топливных элементов. Описаны системы и процессы, в которых можно использовать в качестве исходного сырья целлюлозные и/или лигноцеллюлозные материалы, которые являются легкодоступными, но часто трудно поддаются обработке, например, потоки бытовых отходов и потоки макулатуры, такие как потоки, содержащие газетную бумагу, крафт-бумагу, гофрированную бумагу или их смеси.Using the described methods, the biomass starting material (for example, plant biomass, animal biomass, paper and biomass from household waste) can be used as a starting material for useful intermediates and products, such as organic acids, salts of organic acids, anhydrides, esters organic acids and fuel, for example, fuel for internal combustion engines or feedstock for fuel cells. Systems and processes are described in which cellulosic and / or lignocellulosic materials that are readily available but often difficult to process, such as household waste streams and waste paper streams such as newsprint streams, kraft paper, can be used as feedstock. corrugated paper or mixtures thereof.

Для превращения исходного сырья в форму, которую можно легко обработать, глюкан- или ксилансодержащую целлюлозу в исходном сырье можно подвергать гидролизу с получением низкомолекулярных углеводов, таких как сахара, с помощью осахаривающего агента, например, фермента или кислоты, процесс, называемый осахариванием. Затем низкомолекулярные углеводы можно использовать, например, на существующем производственном предприятии, таком как предприятие по производству одноклеточного белка, предприятие по производству ферментов или предприятие по производству топлива, например, предприятие по производству этанола. Исходное сырье можно подвергать гидролизу путем использования фермента, например, путем объединения материалов и фермента в растворителе, например, в водяном растворе.To convert the feed into a form that can be easily processed, glucan or xylan-containing cellulose in the feed can be hydrolyzed to produce low molecular weight carbohydrates such as sugars using a saccharifying agent, such as an enzyme or an acid, a process called saccharification. Then, low molecular weight carbohydrates can be used, for example, in an existing manufacturing facility, such as a single-cell protein manufacturing facility, an enzyme manufacturing facility, or a fuel manufacturing facility, such as an ethanol manufacturing facility. The feedstock can be hydrolyzed using an enzyme, for example, by combining materials and an enzyme in a solvent, for example, in an aqueous solution.

Альтернативно, ферменты могут поступать за счет организмов, которые разлагают биомассу, такую как целлюлозные и/или лигниновые части биомассы, содержат или продуцируют различные разлагающие клетчатку ферменты (целлюлазы), лигниназы или различные разрушающие биомассу метаболиты с маленькими молекулами. Указанные ферменты могут представлять собой комплекс ферментов, которые действуют синергически и разлагают кристаллические целлюлозные или лигниновые части биомассы. Примеры разлагающих клетчатку ферментов включают: эндоглюканазы, целлобиогидролазы и целлобиазы (бета-глюкозидазы). Во время осахаривани целлюлозный субстрат можно сначала гидролизовать с помощью эндоглюканаз в случайных местах с получением олигомерных промежуточных соединений. Далее указанные промежуточные соединения становятся субстратами для экзотермического расщепления глюканаз, таких как целлобиогидролаза, с получением целлобиозы из концевых групп целлюлозного полимера. Целлобиоза представляет собой водорастворимый 1,4-связанный димер глюкозы. И наконец, целлобиаза расщепляет целлобиозу с получением глюкозы. Эффективность (например, время гидролиза и/или полнота гидролиза) такого процесса зависит от сопротивляемости обработке целлюлозного материала.Alternatively, the enzymes can come from organisms that decompose biomass, such as the cellulosic and / or lignin portions of the biomass, contain or produce various cellulose-degrading enzymes (cellulases), ligninases, or various biomass-destroying metabolites with small molecules. These enzymes can be a complex of enzymes that act synergistically and decompose crystalline cellulose or lignin portions of biomass. Examples of fiber-degrading enzymes include: endoglucanases, cellobiohydrolases and cellobiases (beta-glucosidases). During saccharification, the cellulosic substrate can first be hydrolyzed with endoglucanases in random places to give oligomeric intermediates. Further, these intermediates become substrates for exothermic cleavage of glucanases, such as cellobiohydrolase, to produce cellobiose from the terminal groups of the cellulose polymer. Cellobiose is a water-soluble 1,4-linked glucose dimer. Finally, cellobiase breaks down cellobiose to produce glucose. The effectiveness (e.g., hydrolysis time and / or completeness of hydrolysis) of such a process depends on the resistance to processing the cellulosic material.

Промежуточные соединения и продуктыIntermediates and Products

Применяя описанные процессы, материал биомассы можно превратить в один или более продуктов, таких как энергия, топлива, продукты питания и материалы. Специфические примеры продуктов включают, но не ограничиваются ими, водород, сахара (например, глюкозу, ксилозу, арабинозу, маннозу, галактозу, фруктозу, дисахариды, олигосахариды и полисахариды), спирты (например, одноатомные спирты или двухатомные спирты, так как этанол, н-пропанол, изобутанол, втор-бутанол, трет-бутанол или н- 23 033687 бутанол), гидратированные или содержащие воду спирты (например, содержащие больше 10%, 20%, 30% или даже больше 40% воды), биодизельное топливо, органические кислоты, углеводороды (например, метан, этан, пропан, изобутен, пентан, н-гексан, биодизельное топливо, биобензин и их смеси), попутные продукты (например, белки, такие как разлагающие клетчатку белки (ферменты) или одноклеточные белки) и смеси любых из указанных соединений в любой комбинации или относительной концентрации и, возможно, в комбинации с любыми добавками (например, топливными добавками). Другие примеры включают карбоновые кислоты, соли карбоновой кислоты, смесь карбоновых кислот и солей карбоновых кислот и сложные эфиры карбоновых кислот (например, метиловый, этиловый и н-пропиловые сложные эфиры), кетоны (например, ацетон), альдегиды (например, ацетальдегид), альфа- и бета-ненасыщенные кислоты (например, акриловую кислоту) и олефины (например, этилен). Другие спирты и производные спиртов включают пропанол, пропиленгликоль, 1,4-бутандиол, 1,3-пропандиол, сахарные спирты (например, эритритол, гликоль, глицерин, сорбит, треитол, арабитол, рибитол, маннитол, дульцит, фуситол, идитол, изомальт, мальтитол, лактитол, ксилит и другие полиолы) и метиловые или этиловые сложные эфиры любого из перечисленных спиртов. Другие продукты включают метилакрилат, метилметакрилат D-или L-молочную кислоту, лимонную кислоту, муравьиную кислоту, уксусную кислоту, пропионовую кислоту, масляную кислоту, янтарную кислоту, валериановую кислоту, капроновую кислоту, 3гидроксипропионовую кислоту, пальмитиновую кислоту, стеариновую кислоту, щавелевую кислоту, малоновую кислоту, глутаровую кислоту, олеиновую кислоту, линоленовую кислоту, гликолевую кислоту, гамма-гидроксимасляную кислоту и их смеси, соли любых из перечисленных кислот, смеси любых кислот и их соответствующие соли.Using the processes described, biomass material can be converted into one or more products, such as energy, fuels, food, and materials. Specific product examples include, but are not limited to, hydrogen, sugars (e.g., glucose, xylose, arabinose, mannose, galactose, fructose, disaccharides, oligosaccharides and polysaccharides), alcohols (e.g., monohydric alcohols or dihydric alcohols, since ethanol, n -propanol, isobutanol, sec-butanol, tert-butanol or n-23 033687 butanol), hydrated or water-containing alcohols (for example, containing more than 10%, 20%, 30% or even more than 40% water), biodiesel, organic acids, hydrocarbons (e.g. methane, ethane, propane, isobutene, pentane, n-hexane, biodiesel, bio-gasoline and mixtures thereof), by-products (e.g. proteins, such as fiber-degrading proteins (enzymes) or unicellular proteins) and mixtures of any of these compounds in any combination or relative concentration, and possibly in combination with any additives (e.g. fuel additives). Other examples include carboxylic acids, carboxylic acid salts, a mixture of carboxylic acids and carboxylic acid salts and carboxylic acid esters (e.g. methyl, ethyl and n-propyl esters), ketones (e.g. acetone), aldehydes (e.g. acetaldehyde), alpha and beta unsaturated acids (e.g. acrylic acid) and olefins (e.g. ethylene). Other alcohols and alcohol derivatives include propanol, propylene glycol, 1,4-butanediol, 1,3-propanediol, sugar alcohols (e.g., erythritol, glycol, glycerin, sorbitol, threitol, arabitol, ribitol, mannitol, dulcite, fusitol, iditol, isomalt , maltitol, lactitol, xylitol and other polyols) and methyl or ethyl esters of any of the listed alcohols. Other products include methyl acrylate, methyl methacrylate D- or L-lactic acid, citric acid, formic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid, succinic acid, valerianic acid, caproic acid, 3hydroxypropionic acid, palmitic acid, stearic acid, stearic acid, stearic acid malonic acid, glutaric acid, oleic acid, linolenic acid, glycolic acid, gamma-hydroxybutyric acid and mixtures thereof, salts of any of the listed acids, mixtures of any acids and their corresponding salting salts.

Любую комбинацию перечисленных выше продуктов друг с другом и/или перечисленных выше продуктов с другими продуктами, при этом другие продукты можно получить с применением описанных способов или иным образом, можно упаковать вместе и продавать в виде продуктов. Продукты можно объединять, например, перемешивать, смешивать, или совместно растворять или можно просто упаковать или продавать вместе.Any combination of the above products with each other and / or the above products with other products, while other products can be obtained using the described methods or otherwise, can be packaged together and sold as products. Products can be combined, for example, mixed, mixed, or dissolved together, or can simply be packaged or sold together.

Любой из продуктов или комбинаций описанных продуктов можно дезинфицировать или стерилизовать перед продажей продуктов, например, после очистки или выделения или даже после упаковки, для нейтрализации одного или более потенциально нежелательных загрязняющих веществ, которые могут присутствовать в продукте (продуктах). Такую санацию можно осуществить путем бомбардировки электронами, например, с дозой меньше примерно 20 Мрад, например, от примерно 0,1 до 15 Мрад, от примерно 0,5 до 7 Мрад или от примерно 1 до 3 Мрад.Any of the products or combinations of the products described can be sanitized or sterilized before selling the products, for example, after cleaning or isolation, or even after packaging, to neutralize one or more potentially unwanted contaminants that may be present in the product (s). Such sanitation can be carried out by electron bombardment, for example, with a dose of less than about 20 Mrad, for example, from about 0.1 to 15 Mrad, from about 0.5 to 7 Mrad, or from about 1 to 3 Mrad.

Тажке описанные процессы позволяют получать потоки различных побочных продуктов, которые можно использовать для генерирования пара и электричества для применения в других частях предприятия (совместное производство тепловой и электрической энергии) или продавать на открытом рынке. Например, пар, образующийся при горении потоков побочных продуктов, можно использовать в процессе дистилляции. В качестве другого примера, электричество, генерируемое при горении потоков побочных продуктов, можно использовать в электронно-лучевых генераторах, применяемых при предварительной обработке.Also, the processes described make it possible to obtain flows of various by-products that can be used to generate steam and electricity for use in other parts of the enterprise (joint production of heat and electricity) or sold on the open market. For example, the steam generated by burning streams of by-products can be used in the distillation process. As another example, electricity generated by burning by-product streams can be used in electron beam generators used in pretreatment.

Побочные продукты, используемые для генерирования пара и электричества, получают из нескольких источников на всем протяжении процесса. Например, анаэробное сбраживание сточных вод позволяет получить биогаз с высоким уровнем метана и маленьким количеством отработанной биомассы (шлама). В качестве другого примера, можно использовать твердые вещества, полученные после осахаривания и/или после дистилляции (например, непрореагировавший лигнин, целлюлозу и гемицеллюлозу, оставшуюся от предварительной обработки и первичных процессов), например, сжигая их в качестве топлива.The by-products used to generate steam and electricity are obtained from several sources throughout the process. For example, anaerobic digestion of wastewater makes it possible to obtain biogas with a high level of methane and a small amount of spent biomass (sludge). As another example, you can use solids obtained after saccharification and / or after distillation (for example, unreacted lignin, cellulose and hemicellulose left over from pre-treatment and primary processes), for example, burning them as fuel.

Другие промежуточные соединения и продукты, в том числе продукты питания и фармацевтические продукты, описаны в публикации заявки на патент США 2010/0124583 A1, принадлежащей Medoff, опубликованной 20 мая 2010 года, полное описание которой тем самым включено в настоящий документ посредством ссылки.Other intermediates and products, including food and pharmaceutical products, are described in the publication of US patent application 2010/0124583 A1, owned by Medoff, published May 20, 2010, the full description of which is hereby incorporated by reference.

Продукты, полученные из лигнинаProducts derived from lignin

Считается, что отработанная биомасса (например, отработанный лигноцеллюлозный материал), полученная в результате лигноцеллюлозной обработки описанными способами, имеет высокое содержание лигнина и помимо того, что ее можно использовать для получения энергии посредством сжигания в установке для совместного производства тепловой и электрической энергии, может применяться в качестве других ценных продуктов. Например, лигнин можно использовать как есть в качестве пластмассы или его свойства можно улучшить синтетическими способами для получения другой пластмассы. В некоторых случаях, лигнин также можно превратить в лигносульфонаты, которые можно использовать в качестве связующих веществ, диспергаторов, эмульгаторов или в качестве комплексообразующих агентов. При применении в качестве связующего вещества, лигнин или лигносульфонат можно, например, использовать в угольных брикетах, в керамических материалах, для связывания черного углерода, для связывания удобрений и гербицидов, в качестве пылеподавителя, при получении фанеры и прессованной древесины, для связывания кормов для животных, в качестве связующего вещества для стекловолокна, вIt is believed that spent biomass (for example, spent lignocellulosic material) obtained as a result of lignocellulosic treatment by the described methods has a high lignin content and, in addition to being used to generate energy by burning in a heat and electricity co-production plant, can be used as other valuable products. For example, lignin can be used as is as a plastic, or its properties can be improved by synthetic methods to produce another plastic. In some cases, lignin can also be converted into lignosulfonates, which can be used as binders, dispersants, emulsifiers or as complexing agents. When used as a binder, lignin or lignosulfonate can, for example, be used in coal briquettes, in ceramic materials, for binding black carbon, for binding fertilizers and herbicides, as a dust suppressor, in the production of plywood and pressed wood, for binding animal feed as a binder for fiberglass, in

- 24 033687 качестве связующего вещества в мастике для приклеивания линолеума и в качестве стабилизатора грунтов.- 24 033687 as a binder in mastic for gluing linoleum and as a stabilizer for soils.

В качестве диспергатора лигнин или лигносульфонаты можно использовать, например, в бетонных смесях, глиняных и керамических материалах, красителях и пигментах, при дублении кожи и в сухой штукатурке.As a dispersant, lignin or lignosulfonates can be used, for example, in concrete mixtures, clay and ceramic materials, dyes and pigments, in tanning of leather and in dry plaster.

В качестве эмульгатора, лигнин или лигносульфонаты можно использовать, например, в асфальте, пигментах и красителях, пестицидах и парафиновых эмульсиях. В качестве комплексообразующего агента, лигнин или лигносульфонаты можно использовать, например, в системах питательных микроэлементах, чистящих составах и системах водоподготовки, например, для систем котлов и систем охлаждения. В случае производства энергии лигнин в целом имеет более высокое энергосодержание, чем холоцеллюлоза (целлюлоза и гемицеллюлоза), поскольку он содержит больше углерода, чем холоцеллюлоза. Например, сухой лигнин может иметь энергосодержание от примерно 11000 (примерно 25,586 МДж/кг) до 12500 БТЕ на фунт (примерно 29,075 МДж/кг) по сравнению с диапазоном от 7000 (примерно 16,282 МДж/кг) до 8000 БТЕ на фунт (примерно 18,608 МДж/кг) холоцеллюлозы. По существу, лигнин можно уплотнить и превратить в брикеты и гранулы, применяемые для сжигания. Например, лигнин можно превратить в гранулы с помощью любого способа, описанного в настоящей заявке. Для получения более медленногорящей гранулы или брикета лигнин можно подвергнуть сшиванию, например, применяя дозу облучения от примерно 0,5 Мрад до 5 Мрад. Сшивание позволяет получить более медленногорящий форм-фактор. Форм-фактор, такой как гранула или брикет, можно превратить в синтетический уголь или древесный уголь посредством пиролиза в отсутствие воздуха, например, при температуре от 400 до 950°C. Перед пиролизом может быть желательным сшивание лигнина для поддержания конструктивной целостности.As an emulsifier, lignin or lignosulfonates can be used, for example, in asphalt, pigments and dyes, pesticides and paraffin emulsions. As a complexing agent, lignin or lignosulfonates can be used, for example, in micronutrient systems, cleaning compositions and water treatment systems, for example, for boiler systems and cooling systems. In the case of energy production, lignin generally has a higher energy content than holocellulose (cellulose and hemicellulose) because it contains more carbon than holocellulose. For example, dry lignin can have an energy content of about 11,000 (about 25.586 MJ / kg) to 12,500 BTUs per pound (about 29,075 MJ / kg) compared to a range from 7,000 (about 16,282 MJ / kg) to 8,000 BTU per pound (about 18,608 MJ / kg) of holocellulose. Essentially, lignin can be compacted and converted into briquettes and pellets used for incineration. For example, lignin can be turned into granules using any method described in this application. To obtain a slower burning granule or briquette, lignin can be crosslinked, for example, using an irradiation dose of from about 0.5 Mrad to 5 Mrad. Crosslinking allows you to get a slower burning form factor. A form factor, such as a granule or briquette, can be converted into synthetic coal or charcoal by pyrolysis in the absence of air, for example, at a temperature of from 400 to 950 ° C. Before pyrolysis, crosslinking of lignin to maintain structural integrity may be desirable.

Комбинированное производство тепловой и электрической энергии с применением отработанной биомассы описано в предварительной заявке на патент № 61/774773, поданной 8 марта 2013 года, полное описание которой включено в настоящий документ посредством ссылки.Combined heat and electric energy production using spent biomass is described in provisional patent application No. 61/774773, filed March 8, 2013, the full description of which is incorporated herein by reference.

Обработка биомассы после облученияBiomass treatment after irradiation

После облучения биомассу можно перенести в сосуд для осахаривания.After irradiation, the biomass can be transferred to a saccharification vessel.

Альтернативно, биомассу можно нагреть после ее облучения перед стадией осахаривания. Нагретую среду можно создать, например, с помощью ИК-излучения, микроволн, сжигания (например, газа, угля, нефти, биомассы), резистивного нагревания и/или индуктивных катушек. Тепло можно применять по меньшей мере с одной стороны или более чем одной стороны, нагревание может быть непрерывным или периодическим и нагревать можно только часть материала или весь материал. Биомассу можно нагреть до температур выше 90°C в водной жидкости, которая может содержать кислоту или основание. Например, водную суспензию биомассы можно нагреть от 90 до 150°С, альтернативно, от 105 до 145°С, необязательно, от 110 до 140°С или, дополнительно, но необязательно, от 115 до 135°С. Время, в течение которого водную смесь биомассы выдерживают при максимальной температуре, составляет от 1 до 12 часов, альтернативно, от 1 до 6 часов, необязательно, от 1 до 4 часов при максимальной температуре. В некоторых случаях водная смесь биомассы является кислой, и значение pH составляет от 1 до 5, необязательно, от 1 до 4, или, альтернативно, от 2 до 3. В других случаях водная смесь биомассы является щелочной и значение pH составляет от 6 до 13, альтернативно, от 8 до 12, или, необязательно, от 8 до 11.Alternatively, the biomass can be heated after irradiation before the saccharification step. A heated medium can be created, for example, by means of infrared radiation, microwaves, combustion (for example, gas, coal, oil, biomass), resistive heating and / or inductive coils. Heat can be applied from at least one side or more than one side, heating can be continuous or batch, and only part of the material or all of the material can be heated. The biomass can be heated to temperatures above 90 ° C in an aqueous liquid that may contain acid or base. For example, an aqueous suspension of biomass can be heated from 90 to 150 ° C, alternatively from 105 to 145 ° C, optionally from 110 to 140 ° C or, optionally, but not necessarily, from 115 to 135 ° C. The time during which the aqueous biomass mixture is maintained at maximum temperature is from 1 to 12 hours, alternatively from 1 to 6 hours, optionally from 1 to 4 hours at maximum temperature. In some cases, the aqueous biomass mixture is acidic and the pH is from 1 to 5, optionally from 1 to 4, or, alternatively, from 2 to 3. In other cases, the aqueous biomass mixture is alkaline and the pH is from 6 to 13 alternatively from 8 to 12, or, optionally, from 8 to 11.

ОсахариваниеSaccharification

Обработанные материалы биомассы можно осахаривать, в целом, путем объединения материала и фермента целлюлаза в жидкой среде, например, водном растворе. В некоторых случаях, перед осахариванием материал кипятят, замачивают или варят в горячей воде, как описано Medoff и Masterman в публикации заявки на патент США 2012/0100577 A1, опубликованной 26 апреля 2012 года, полное описание которой включено в настоящий документ.Treated biomass materials can be saccharified, in general, by combining the material and the cellulase enzyme in a liquid medium, for example, an aqueous solution. In some cases, before saccharification, the material is boiled, soaked or boiled in hot water, as described by Medoff and Masterman in the publication of US patent application 2012/0100577 A1, published April 26, 2012, the full description of which is incorporated herein.

Процесс осахаривания можно частично или полностью осуществить в баке (например, в баке с объемом по меньшей мере 4000, 40000 или 500000 л), на производственном предприятии и/или его можно частично или полностью осуществить при транспортировке, например, в железнодорожной цистерне, автоцистерне или в супертанкере или трюме судна. Время, необходимое для полного осахаривания, будет зависеть от условий обработки и применяемых углеводсодержащего материала и фермента. При проведении осахаривания на производственном предприятии в контролируемых условиях целлюлозу можно по существу полностью превратить в сахар, например, глюкозу, в течение от примерно 12 до 96 часов. Если осахаривание осуществляют частично или полностью при транспортировке, осахаривание может занять больше времени.The saccharification process can be partially or fully carried out in a tank (for example, in a tank with a volume of at least 4,000, 40,000 or 500,000 l), at a manufacturing plant and / or it can be partially or fully carried out during transportation, for example, in a railway tank, tanker or in a supertanker or ship hold. The time required for complete saccharification will depend on the processing conditions and the carbohydrate-containing material and enzyme used. When saccharification is carried out at a manufacturing plant under controlled conditions, the pulp can be substantially completely converted to sugar, for example glucose, within about 12 to 96 hours. If saccharification is carried out partially or fully during transport, saccharification may take longer.

В целом, предпочтительно, чтобы содержимое бака в ходе осахаривания перемешивали, например, используя струйное перемешивание, как описано в международной заявке на патент № PCT/US2010/035331, поданной 18 мая 2010 года, которая была опубликована на английском языке как WO 2010/135380 и где в качестве государства, в котором заявитель намерен получить патент, указаны Соединенные Штаты, полное описание которой включено в настоящий документ посредством ссылки. Добавление поверхностно-активных веществ может увеличить скорость осахаривания. Примеры поверхностно-активных веществ включают неионные поверхностно-активные вещества, такие как полиэти- 25 033687 ленгликолевые поверхностно-активные вещества Tween® 20 или Tween® 80, ионные поверхностноактивные вещества или амфотерные поверхностно-активные вещества.In General, it is preferable that the contents of the tank during saccharification were mixed, for example, using jet mixing, as described in international patent application No. PCT / US2010 / 035331, filed May 18, 2010, which was published in English as WO 2010/135380 and where the United States is indicated as the state in which the applicant intends to obtain the patent, the full description of which is incorporated herein by reference. The addition of surfactants can increase the rate of saccharification. Examples of surfactants include nonionic surfactants such as Tween® 20 or Tween® 80 polyethylene, glycol surfactants, ionic surfactants, or amphoteric surfactants.

В целом, предпочтительно, чтобы концентрация раствора сахара, полученного в результате осахаривания, была сравнительно высокой, например, больше 40% или больше 50, 60, 70, 80, 90 или даже больше 95% по массе. Воду можно удалить, например, путем испарения, для увеличения концентрации раствора сахара. Это уменьшит объем, подвергаемый транспортировке, а также позволит подавить рост микробов в растворе.In general, it is preferable that the concentration of the sugar solution obtained by saccharification be relatively high, for example, greater than 40% or greater than 50, 60, 70, 80, 90, or even greater than 95% by weight. Water can be removed, for example, by evaporation, to increase the concentration of the sugar solution. This will reduce the volume being transported and will also inhibit the growth of microbes in the solution.

Альтернативно, можно использовать растворы сахара с более низкими концентрациями, в этом случае может быть желательным добавление противомикробной добавки, например, антибиотика широкого спектра действия, при низкой концентрации, например, от 50 до 150 ppm. Другие подходящие антибиотики включают амфотерицин B, ампициллин, хлорамфеникол, ципрофлоксацин, гентамицин, гигромицин B, канамицин, неомицин, пенициллин, пуромицин, стрептомицин. Антибиотики будут подавлять рост микроорганизмов во время транспортировки и хранения и их можно использовать при подходящих концентрациях, например, от 15 до 1000 ppm по массе, например, от 25 до 500 ppm или от 50 до 150 ppm. При необходимости, можно добавить антибиотик, даже если концентрация сахара сравнительно высокая. Альтернативно, можно использовать другие добавки с противомикробными или консервирующими свойствами. Противомикробная добавка (добавки) предпочтительно представляют собой пищевые добавки.Alternatively, sugar solutions with lower concentrations can be used, in which case it may be desirable to add an antimicrobial supplement, for example, a broad-spectrum antibiotic, at a low concentration, for example, from 50 to 150 ppm. Other suitable antibiotics include amphotericin B, ampicillin, chloramphenicol, ciprofloxacin, gentamicin, hygromycin B, kanamycin, neomycin, penicillin, puromycin, streptomycin. Antibiotics will inhibit the growth of microorganisms during transportation and storage and can be used at suitable concentrations, for example, from 15 to 1000 ppm by weight, for example, from 25 to 500 ppm or from 50 to 150 ppm. If necessary, an antibiotic can be added, even if the sugar concentration is relatively high. Alternatively, other additives with antimicrobial or preservative properties may be used. Antimicrobial supplement (s) are preferably food additives.

Раствор со сравнительно высокой концентрацией можно получить за счет ограничения количества воды, добавляемой к углеводсодержащему материалу с ферментом. Концентрацию можно регулировать, например, контролируя степень осахаривания. Например, концентрацию можно увеличить путем добавления в раствор большего количества углеводсодержащего материала. Для поддержания уровня сахара, который образуется в растворе, можно добавить поверхностно-активное вещество, например, одно из веществ, описанных выше. Кроме того, можно увеличить растворимость путем увеличения температуры раствора. Например, раствор можно поддерживать при температуре от 40 до 50°С, от 60 до 80°С или даже при более высокой температуре.A solution with a relatively high concentration can be obtained by limiting the amount of water added to the carbohydrate-containing material with the enzyme. The concentration can be controlled, for example, by controlling the degree of saccharification. For example, the concentration can be increased by adding more carbohydrate-containing material to the solution. To maintain the level of sugar that forms in the solution, you can add a surfactant, for example, one of the substances described above. In addition, solubility can be increased by increasing the temperature of the solution. For example, the solution can be maintained at a temperature of from 40 to 50 ° C, from 60 to 80 ° C, or even at a higher temperature.

Осахаривающие агентыSaccharine agents

Подходящие разлагающие клетчатку ферменты включают целлюлазы, полученные из видов, относящихся к родам Bacillus, Coprinus, Myceliophthora, Cephalosporium, Scytalidium, Penicillium, Aspergillus, Pseudomonas, Humicola, Fusarium, Thielavia, Acremonium, Chrysosporium и Trichoderma, в частности целлюлазы, полученные с помощью штамма, выбранного из вида Aspergillus (см., например, публикацию Европейского патента № 0 458 162), Humicola insolens (переклассифицированного как Scytalidium thermophilum, см., например, патент США № 4435307), Coprinus cinereus, Fusarium oxysporum, Myceliophthora thermophila, Meripilus giganteus, Thielavia terrestris, Acremonium sp. (в том числе, но не ограничиваясь ими, A. persicinum, A. acremonium, A. brachypenium, A. dichromosporum, A. obclavatum, A. pinkertoniae, A. roseogriseum, A. incoloratum и A. furatum). Предпочтительные штаммы включают Humicola insolens DSM 1800, Fusarium oxysporum DSM 2672, Myceliophthora thermophila CBS 117.65, Cephalosporium sp. RYM-202, Acremonium sp. CBS 478.94, Acremonium sp. CBS 265.95, Acremonium persicinum CBS 169.65, Acremonium acremonium AHU 9519, Cephalosporium sp. CBS 535.71, Acremonium brachypenium CBS 866.73, Acremonium dichromosporum CBS 683,73, Acremonium obclavatum CBS 311.74, Acremonium pinkertoniae CBS 157.70, Acremonium roseogriseum CBS 134.56, Acremonium incoloratum CBS 146.62 и Acremonium furatum CBS 299.70H. Разлагающие клетчатку ферменты также можно получить из Chrysosporium, предпочтительно, штамма Chrysosporium lucknowense. Дополнительные штаммы, которые можно использовать, включают, но не ограничиваются ими, Trichoderma (в частности, T. viride, T. reesei и T. koningii), алкалофильный Bacillus (см., например, патент США № 3844890 и публикацию Европейского патента № 0 458 162) и Streptomyces (см., например, публикацию Европейского патента № 0458162). Наряду с ферментами или в комбинации с ними, для осахаривания лигноцеллюлозных и целлюлозных материалов можно использовать кислоты, основания и другие химические соединения (например, окислители). Указанные материалы можно использовать в любой комбинации или последовательности (например, до, после и/или во время добавления фермента). Например, можно использовать сильные минеральные кислоты (например, HCl H2SO4, H3PO4) и сильные основания (например, NaOH, KOH).Suitable cellulose-degrading enzymes include cellulases derived from species belonging to the genera Bacillus, Coprinus, Myceliophthora, Cephalosporium, Scytalidium, Penicillium, Aspergillus, Pseudomonas, Humicola, Fusarium, Thielavia, Acremonium, Triceloma, Cellrum, selected from the species Aspergillus (see, for example, European Patent Publication No. 0 458 162), Humicola insolens (reclassified as Scytalidium thermophilum, see, for example, US Patent No. 4435307), Coprinus cinereus, Fusarium oxysporum, Myceliophthora thermophila, Meripilus, Meripilus , Thielavia terrestris, Acremonium sp. (including, but not limited to, A. persicinum, A. acremonium, A. brachypenium, A. dichromosporum, A. obclavatum, A. pinkertoniae, A. roseogriseum, A. incoloratum and A. furatum). Preferred strains include Humicola insolens DSM 1800, Fusarium oxysporum DSM 2672, Myceliophthora thermophila CBS 117.65, Cephalosporium sp. RYM-202, Acremonium sp. CBS 478.94, Acremonium sp. CBS 265.95, Acremonium persicinum CBS 169.65, Acremonium acremonium AHU 9519, Cephalosporium sp. CBS 535.71, Acremonium brachypenium CBS 866.73, Acremonium dichromosporum CBS 683.73, Acremonium obclavatum CBS 311.74, Acremonium pinkertoniae CBS 157.70, Acremonium roseogriseum CBS 134.56, Acremonium incoloratum CBS 146.62. Fiber-degrading enzymes can also be obtained from Chrysosporium, preferably a strain of Chrysosporium lucknowense. Additional strains that can be used include, but are not limited to, Trichoderma (in particular T. viride, T. reesei and T. koningii), alkalophilic Bacillus (see, for example, US patent No. 3844890 and publication of European patent No. 0 458 162) and Streptomyces (see, for example, European Patent Publication No. 0458162). Along with or in combination with enzymes, acids, bases and other chemical compounds (e.g., oxidizing agents) can be used to saccharify lignocellulosic and cellulosic materials. These materials can be used in any combination or sequence (for example, before, after and / or during the addition of the enzyme). For example, strong mineral acids (for example, HCl H 2 SO 4 , H 3 PO 4 ) and strong bases (for example, NaOH, KOH) can be used.

СахараSahara

В описанных процессах, например, после осахаривания, можно выделить сахара (например, глюкозу и ксилозу). Например, сахара можно выделить с помощью осаждения, кристаллизации, хроматографии (например, хроматографии с псевдодвижущимся слоем, хроматографии высокого давления), центрифугирования, экстракции, любого другого способа выделения, известного в данной области техники, и их комбинаций.In the processes described, for example, after saccharification, sugars (e.g., glucose and xylose) can be isolated. For example, sugars can be isolated by precipitation, crystallization, chromatography (e.g., fluid bed chromatography, high pressure chromatography), centrifugation, extraction, any other isolation method known in the art, and combinations thereof.

Гидрирование и другие химические превращенияHydrogenation and other chemical transformations

Описанные процессы могут включать гидрирование. Например, глюкозу и ксилозу можно гидрировать с получением сорбита и ксилита, соответственно. Гидрирование можно выполнить путем применения катализатора (например, Pt/гамма-Al2O3, Ru/C, никелевого катализатора Ренея или других катализа- 26 033687 торов, известных в данной области техники) в комбинации с Н2 при высоком давлении (например, от 10 (примерно 69 кПа) до 12000 psi (примерно 82,7 МПа)). Можно использовать другие виды химического превращения продуктов в результате процессов, описанных в настоящей заявке, например, производство продуктов, полученных из органического сахара (например, фурфурола и продуктов, полученных из фурфурола). Химические превращения полученных из сахара продуктов описаны в предварительной заявке на патент США № 61/667481, поданной 3 июля 2012 года, описание которой в полном объеме включено в настоящий документ посредством ссылки.Described processes may include hydrogenation. For example, glucose and xylose can be hydrogenated to produce sorbitol and xylitol, respectively. Hydrogenation can be accomplished by using a catalyst (e.g., Pt / gamma-Al 2 O 3 , Ru / C, a Raney nickel catalyst or other catalysts known in the art) in combination with H 2 at high pressure (e.g. from 10 (about 69 kPa) to 12,000 psi (about 82.7 MPa)). You can use other types of chemical conversion of products as a result of the processes described in this application, for example, the production of products derived from organic sugar (e.g. furfural and products derived from furfural). Chemical transformations of sugar-derived products are described in provisional patent application US No. 61/667481, filed July 3, 2012, the description of which is fully incorporated herein by reference.

ФерментацияFermentation

Дрожжи и бактерии Zymomonas, например, можно использовать для ферментации или превращения сахара (сахаров) в спирт (спирты). Ниже описаны другие микроорганизмы. Оптимальное значение pH для ферментации составляет от примерно 4 до 7. Например, оптимальное значение pH для дрожжей составляет от примерно 4 до 5, тогда как оптимальное значение pH для Zymomonas составляет от примерно 5 до 6. Типичное время ферментации составляет от примерно 24 до 168 часов (например, от 24 до 96 часов) при температуре в диапазоне от 20°С до 40°С (например, от 26°С до 40°С), однако термофильные микроорганизмы предпочитают более высокие температуры. Например, при применении анаэробных организмов, по меньшей мере часть ферментации проводят в отсутствие кислорода, например, в атмосфере инертного газа, такого как N2, Ar, He, CO2 или их смеси. Кроме того, смесь можно постоянно продувать инертным газом, проходящим через бак при протекании части или всего процесса ферментации. В некоторых случаях, анаэробное условие можно достичь или поддерживать за счет образования диоксида углерода в процессе ферментации, при этом дополнительный инертный газ не требуется.Zymomonas yeast and bacteria, for example, can be used to ferment or convert sugar (sugars) to alcohol (s). Other microorganisms are described below. The optimum pH for fermentation is from about 4 to 7. For example, the optimal pH for yeast is from about 4 to 5, while the optimal pH for Zymomonas is from about 5 to 6. Typical fermentation times are from about 24 to 168 hours. (for example, from 24 to 96 hours) at a temperature in the range from 20 ° C to 40 ° C (for example, from 26 ° C to 40 ° C), however, thermophilic microorganisms prefer higher temperatures. For example, when using anaerobic organisms, at least part of the fermentation is carried out in the absence of oxygen, for example, in an inert gas atmosphere such as N 2 , Ar, He, CO 2 or mixtures thereof. In addition, the mixture can be constantly purged with an inert gas passing through the tank during part or all of the fermentation process. In some cases, an anaerobic condition can be achieved or maintained by the formation of carbon dioxide during the fermentation process, with no additional inert gas required.

Альтернативно, весь или часть процесса ферментации можно прервать до достижения полного превращения низкомолекулярного сахара в продукт (например, этанол). Промежуточные продукты ферментации включают сахар и углеводы с высокими концентрациями. Сахара и углеводы можно выделить с применением любых средств, известных в данной области техники. Указанные промежуточные продукты ферментации можно использовать при получении продукта питания для потребления человеком или животным. Дополнительно или в качестве альтернативы, промежуточные продукты ферментации можно измельчить до тонкодисперсных частиц в лабораторной мельнице из нержавеющей стали и получить мукообразное вещество. В процессе ферментации можно использовать струйное перемешивание, и в некоторых случаях осахаривание и ферментацию выполняют в одном и том же баке.Alternatively, all or part of the fermentation process can be interrupted until the complete conversion of low molecular weight sugar into a product (e.g. ethanol). Fermentation intermediates include high concentration sugar and carbohydrates. Sugar and carbohydrates can be isolated using any means known in the art. These fermentation intermediates can be used in the preparation of a food product for human or animal consumption. Additionally or alternatively, the intermediate fermentation products can be pulverized to fine particles in a stainless steel laboratory mill to obtain a flour-like substance. In the fermentation process, jet mixing can be used, and in some cases saccharification and fermentation are carried out in the same tank.

Питательные вещества для микроорганизмов можно добавить во время осахаривания и/или ферментации, например, пакеты с пищевыми питательными веществами, описанные в публикации заявки на патент США 2012/0052536, поданной 15 июля 2011 года, полное описание которой включено в настоящий документ посредством ссылки.Nutrients for microorganisms can be added during saccharification and / or fermentation, for example, food nutrient packs described in US Patent Application Publication 2012/0052536, filed July 15, 2011, the entire disclosure of which is incorporated herein by reference.

Ферментация включает способы и продукты, описанные в международной заявке на патент № PCT/US2012/071097 (которая была подана 20 декабря 2012 года, была опубликована в Англии как WO 2013/096700 и где в качестве государства, в котором заявитель намерен получить патент, указаны Соединенные Штаты) и в международной заявке на патент № PCT/US2012/071083 (которая была подана 20 декабря 2012 года, была опубликована в Англии как WO 2013/096693 и где в качестве государства, в котором заявитель намерен получить патент, указаны Соединенные Штаты), содержание которых в полном объеме включено в настоящий документ посредством ссылки. Передвижные ферментеры можно использовать, как описано в международной заявке на патент № PCT/US2007/074028 (которая была подана 20 июля 2007 года, была опубликована на английском языке как WO 2008/011598 и где в качестве государства, в котором заявитель намерен получить патент, указаны Соединенные Штаты) и в опубликованном патенте США № 8318453, содержание которых включено в настоящий документ в полном объеме. Подобным образом, оборудование для осахаривания может быть передвижным. Кроме того, осахаривание и/или ферментацию можно частично или полностью осуществить во время перевозки.Fermentation includes the methods and products described in international patent application No. PCT / US2012 / 071097 (which was filed on December 20, 2012, published in England as WO 2013/096700 and where the state in which the applicant intends to obtain the patent is indicated United States) and in international patent application No. PCT / US2012 / 071083 (which was filed December 20, 2012, published in England as WO 2013/096693 and where the United States is indicated as the state in which the applicant intends to obtain the patent) , the contents of which are fully included This document is incorporated by reference. Mobile fermenters can be used as described in international patent application No. PCT / US2007 / 074028 (which was filed July 20, 2007, published in English as WO 2008/011598 and where, as the state in which the applicant intends to obtain a patent, United States) and U.S. Published Patent No. 8318453, the entire contents of which are incorporated herein. Similarly, saccharification equipment can be mobile. In addition, saccharification and / or fermentation can be partially or fully carried out during transport.

Ферментирующие агентыFermenting agents

Микроорганизм(ы), применяемые при ферментации, могут представлять собой природные микроорганизмы и/или сконструированные микроорганизмы. Например, микроорганизм может представлять собой бактерию (в том числе, но не ограничиваясь ими, например, бактерию, разлагающую клетчатку), гриб, (в том числе, но не ограничиваясь ими, например, дрожжи), растение, протист, например, простейшее или грибоподобный протист (в том числе, но не ограничиваясь ими, например, слизевик) или морские водоросли. При совместимости организмов можно использовать смеси организмов.The microorganism (s) used in the fermentation may be natural microorganisms and / or engineered microorganisms. For example, a microorganism can be a bacterium (including, but not limited to, for example, a bacterium that decomposes fiber), a fungus (including, but not limited to, for example, yeast), a plant, protist, for example, protozoa, or mushroom-like protist (including, but not limited to, for example, slime) or seaweed. When organisms are compatible, mixtures of organisms can be used.

Подходящие ферментирующие микроорганизмы обладают способностью превращать углеводы, такие как глюкоза, фруктоза, ксилоза, арабиноза, манноза, галактоза, олигосахариды или полисахариды, в продукты ферментации. Ферментирующие микроорганизмы включают штаммы рода Saccharomyces spp. (в том числе, но не ограничиваясь ими, S. cerevisiae (пекарские дрожжи), S. distaticus, S. uvarum), рода Kluyveromyces, (в том числе, но не ограничиваясь ими, K. marxianus, K. fragilis), рода Candida (в том числе, но не ограничиваясь ими, C. pseudotropicalis и C. brassicae), Pichia stipitis (родственник Candida shehatae), рода Clavispora (в том числе, но не ограничиваясь ими, C. lusitaniae и C. opuntiae), рода Pachysolen (в том числе, но не ограничиваясь ими, P. tannophilus), рода Bretannomyces (в том числе, но не ограничиваясь ими, например, B. Clausenii (Philippidis, G. P., 1996, Cellulose bioconversion technology, в HandbookSuitable fermenting microorganisms have the ability to convert carbohydrates, such as glucose, fructose, xylose, arabinose, mannose, galactose, oligosaccharides or polysaccharides, into fermentation products. Fermenting microorganisms include strains of the genus Saccharomyces spp. (including, but not limited to, S. cerevisiae (baker's yeast), S. distaticus, S. uvarum), genus Kluyveromyces, (including, but not limited to, K. marxianus, K. fragilis), genus Candida (including, but not limited to, C. pseudotropicalis and C. brassicae), Pichia stipitis (a relative of Candida shehatae), Clavispora genus (including, but not limited to, C. lusitaniae and C. opuntiae), genus Pachysolen (including, but not limited to, P. tannophilus), the genus Bretannomyces (including, but not limited to, for example, B. Clausenii (Philippidis, GP, 1996, Cellulose bioconversion technology, in Handbook

- 27 033687 on Bioethanol: Production and Utilization, Wyman, C.E., ed., Taylor & Francis, Washington, DC, 179-212)). Другие подходящие микроорганизмы включают, например, Zymomonas mobilis, Clostridium spp. (в том числе, но не ограничиваясь ими, C. thermocellum (Philippidis, 1996, supra), C. saccharobutylacetonicum, C. tyrobutyricum C. saccharobutylicum, C. Puniceum, C. beijernckii и C. acetobutylicum), Moniliella spp. (в том числе, но не ограничиваясь ими, M. pollinis, M. tomentosa, M. madida, M. nigrescens, M. oedocephali, M. megachiliensis), Yarrowia lipolytica, Aureobasidium sp., Trichosporonoides sp., Trigonopsis variabilis, Trichosporon sp., Moniliellaacetoabutans sp., Typhula variabilis, Candida magnoliae, Ustilaginomycetes sp., Pseudozyma tsukubaensi, дрожжевые виды родов Zygosaccharomyces, Debaryomyces, Hansenula и Pichia и грибы рода dematioid Torula (например, T.corallina). Дополнительные микроорганизмы включают группу Lactobacillus. Примеры включают Lactobacillus casei, Lactobacillus rhamnosus, Lactobacillus delbrueckii, Lactobacillus plantarum, Lactobacillus coryniformis, например, Lactobacillus coryniformis подвид torquens, Lactobacillus pentosus, Lactobacillus brevis. Другие микроорганизмы включают Pediococus penosaceus, Rhizopus oryzae.- 27,033,687 on Bioethanol: Production and Utilization, Wyman, C.E., ed., Taylor & Francis, Washington, DC, 179-212)). Other suitable microorganisms include, for example, Zymomonas mobilis, Clostridium spp. (including, but not limited to, C. thermocellum (Philippidis, 1996, supra), C. saccharobutylacetonicum, C. tyrobutyricum C. saccharobutylicum, C. Puniceum, C. beijernckii and C. acetobutylicum), Moniliella spp. (including, but not limited to, M. pollinis, M. tomentosa, M. madida, M. nigrescens, M. oedocephali, M. megachiliensis), Yarrowia lipolytica, Aureobasidium sp., Trichosporonoides sp., Trigonopsis variabilis, Trichosporon sp., Moniliellaacetoabutans sp., Typhula variabilis, Candida magnoliae, Ustilaginomycetes sp., Pseudozyma tsukubaensi, yeast species of the genera Zygosaccharomyces, Debaryomyces, Hansenula and Pichia and fungi of the genus dematioid Torula (e.g., T.coral Additional microorganisms include the Lactobacillus group. Examples include Lactobacillus casei, Lactobacillus rhamnosus, Lactobacillus delbrueckii, Lactobacillus plantarum, Lactobacillus coryniformis, e.g. Lactobacillus coryniformis subspecies torquens, Lactobacillus pentosus, Lactobacillus brevis. Other microorganisms include Pediococus penosaceus, Rhizopus oryzae.

Некоторые организмы, такие как бактерии, дрожжи и грибы, можно использовать для ферментации продуктов, полученных из биомассы, таких как сахара и спирты, с получением янтарной кислоты и подобных продуктов. Например, организмы можно выбрать из: Actinobacillus succinogenes, Anaerobiospirillum succiniciproducens, Mannheimia succiniciproducens, Ruminococcus flaverfaciens, Ruminococcus albus, Fibrobacter succinogenes, Bacteroides fragilis, Bacteroides ruminicola, Bacteroides amylophilus, Bacteriodes succinogenes, Mannheimia succiniciproducens, Corynebacterium glutamicum, Aspergillus niger, Aspergillus fumigatus, Byssochlamys nivea, Lentinus degener, Paecilomyces varioti, Penicillium viniferum, Saccharomyces cerevisiae, Enterococcus faecali, Prevotella ruminicolas, Debaryomyces hansenii, Candida catenulata VKM Y-5, C. mycoderma VKM Y-240, C. rugosa VKM Y-67, C. paludigena VKM Y-2443, C. utilis VKM Y-74, C. utilis 766, C. zeylanoides VKM Y-6, C. zeylanoides VKM Y-14, C. zeylanoides VKM Y-2324, C. zeylanoides VKM Y-1543, C. zeylanoides VKM Y-2595, C. valida VKM Y-934, Kluyveromyces wickerhamii VKM Y-589, Pichia anomala VKM Y-118, P. besseyi VKM Y-2084, P. media VKM Y-1381, P. guilliermondii H-P-4, P. guilliermondii 916, P. inositovora VKM Y-2494, Saccharomyces cerevisiae VKM Y-381, Torulopsis Candida 127, T. Candida 420, Yarrowia lipolytica 12a, Y. lipolytica VKM Y-47, Y. lipolytica 69, Y. lipolytica VKM Y-57, Y. lipolytica 212, Y. lipolytica 374/4, Y. lipolytica 585, Y. lipolytica 695, Y. lipolytica 704 и смесей перечисленных организмов.Some organisms, such as bacteria, yeast and fungi, can be used to ferment products derived from biomass, such as sugars and alcohols, to produce succinic acid and similar products. For example, the organisms can be selected from: Actinobacillus succinogenes, Anaerobiospirillum succiniciproducens, Mannheimia succiniciproducens, Ruminococcus flaverfaciens, Ruminococcus albus, Fibrobacter succinogenes, Bacteroides fragilis, Bacteroides ruminicola, Bacteroides amylophilus, Bacteriodes succinogenes, Mannheimia succiniciproducens, Corynebacterium glutamicum, Aspergillus niger, Aspergillus fumigatus, Byssochlamys nivea, Lentinus degener, Paecilomyces varioti, Penicillium viniferum, Saccharomyces cerevisiae, Enterococcus faecali, Prevotella ruminicolas, Debaryomyces hansenii, Candida catenulata VKM Y-5, C. mycoderma VKM Y-240, C. rugosa VKM Yuga PKigen Y-2443, C. utilis VKM Y-74, C. utilis 766, C. zeylanoides VKM Y-6, C. zeylanoides VKM Y-14, C. zeylanoides VKM Y-2324, C. zeylanoides VKM Y-1543, C zeylanoides VKM Y-2595, C. valida VKM Y-934, Kluyveromyces wickerhamii VKM Y-589, Pichia anomala VKM Y-118, P. besseyi VKM Y-2084, P. media VKM Y-1381, P. guilliermondii HP-4, P. guilliermondii 916, P. inositovora VKM Y-2494, Saccharomyces cerevisiae VKM Y-381, Torulopsis Candida 127, T. Candida 420, Yarrowia lipolytica 12a, Y. lipolytica VKM Y- 47, Y. lipolytica 69, Y. lipolytica VKM Y-57, Y. lipolytica 212, Y. lipolytica 374/4, Y. lipolytica 585, Y. lipolytica 695, Y. lipolytica 704 and mixtures of these organisms.

Многие такие микробные штаммы являются общедоступными, и их можно приобрести на рынке или через хранилища, такие как ATCC (Американская коллекция клеточных культур, Манассас, Вирджиния, США), NRRL (Коллекция клеточных культур Службы сельскохозяйственных исследований, Пеория, Иллинойс, США) или DSMZ (Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen GmbH, Брауншвейг, Германия), в частности.Many of these microbial strains are publicly available and can be purchased commercially or through repositories such as ATCC (American Cell Culture Collection, Manassas, Virginia, USA), NRRL (Cell Culture Collection Agricultural Research Services, Peoria, Illinois, USA) or DSMZ (Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen GmbH, Braunschweig, Germany) in particular.

Коммерчески доступные дрожжи включают, например, Ред Стар (Red Star®)/Лесаффре Этанол Ред (Lesaffre Ethanol Red) (которые можно приобрести в компании Red Star/Lesaffre, США), ФАЛИ (FALI®) (которые можно приобрести в компании Fleischmann's Yeast, подразделение Burns Philip Food Inc., США) СУПЕРСТАРТ (SUPERSTART®) (Lallemand Biofuels and Distilled Spirits, Канада), EAGLE C6 FUEL™ или С6 FUEL™ (которые можно приобрести в компании Lallemand Biofuels and Distilled Spirits, Канада), ГЕРТ СТРАНД (GERT STRAND®) (которые можно приобрести в компании Gert Strand AB, Швеция) и ФЕРМОЛ (FERMOL®) (которые можно приобрести в компании DSM Specialties).Commercially available yeasts include, for example, Red Star® / Lesaffre Ethanol Red (available from Red Star / Lesaffre, USA), FALI® (available from Fleischmann's Yeast Burns Philip Food Inc., United States) SUPERSTART® (Lallemand Biofuels and Distilled Spirits, Canada), EAGLE C6 FUEL ™ or C6 FUEL ™ (available from Lallemand Biofuels and Distilled Spirits, Canada), GERT STRAND (GERT STRAND®) (available from Gert Strand AB, Sweden) and FERMOL (available from DSM Specialties).

ДистилляцияDistillation

После ферментации полученные жидкости можно подвергать дистилляции с применением, например, бражной колонны, для отделения этанола и других спиртов от основного объема воды и остаточной твердой фазы. Пар, выходящий из бражной колонны, может представлять собой, например, 35% по массе этанол и может быть загружен в ректификационную колонну. Смесь почти азеотропного (92,5%) этанола и воды из ректификационной колонны можно очистить с получением чистого (99,5%) этанола, используя парофазные молекулярные сита. Кубовые остатки бражной колонны можно направить на первую ступень трехступенчатого испарителя. Обратный холодильник ректификационной колонны может обеспечить тепло для такой первой ступени испарителя. После первой ступени испарителя твердое вещество можно отделить с применением центрифуги и высушить в барабанной сушилке. Часть (25%) продукта из центрифуги можно повторно использовать для ферментации, а остаток направить на вторую и третью ступени испарителя. Большую часть конденсата из испарителя можно вернуть в процесс в виде довольно чистого конденсата, при этом небольшую часть отделяют и направляют на обработку сточных вод для предотвращения накопления низкокипящих соединений.After fermentation, the resulting liquids can be distilled using, for example, a mash column, to separate ethanol and other alcohols from the main volume of water and the residual solid phase. The steam leaving the brew column may, for example, be 35% by weight ethanol and may be charged to a distillation column. A mixture of almost azeotropic (92.5%) ethanol and water from a distillation column can be purified to obtain pure (99.5%) ethanol using vapor-phase molecular sieves. The still bottoms of the mash column can be sent to the first stage of a three-stage evaporator. A distillation column reflux condenser can provide heat for such a first stage evaporator. After the first stage of the evaporator, the solid can be separated using a centrifuge and dried in a drum dryer. Part (25%) of the centrifuge product can be reused for fermentation, and the remainder sent to the second and third stages of the evaporator. Most of the condensate from the evaporator can be returned to the process in the form of a fairly clean condensate, while a small part is separated and sent to wastewater treatment to prevent the accumulation of low boiling compounds.

Углеводородсодержащие материалыHydrocarbon-containing materials

С помощью способов и систем, описанных в настоящей заявке, можно обработать углеводородсодержащие материалы. Любой описанный процесс можно использовать для обработки любого углеводородсодержащего материала, описанного в настоящей заявке. Подразумевают, что углеводородсодержащие материалы, применяемые в настоящей заявке, включают нефтеносные пески, нефтеносный сланец, битуминозные пески, угольную пыль, угольную суспензию, битум, различные типы угля и другие природные и синтетические материалы, содержащие как углеводородные компоненты, так и твердое веще- 28 033687 ство. Твердое вещество может включать горную породу, песок, глину, камень, ил, буровой шлам или другое твердое органическое и/или неорганическое вещество. Указанный термин также может включать отходы, такие как отходы и побочные продукты бурения, отходы и побочные продукты при переработке нефти или другие отходы, содержащие углеводородные компоненты, такие как асфальтовая кровельная плитка и покрытие, асфальтовое дорожное покрытие и т.д.Using the methods and systems described in this application, it is possible to process hydrocarbon-containing materials. Any described process can be used to process any hydrocarbon-containing material described in this application. It is understood that the hydrocarbon-containing materials used in this application include oil sands, oil shale, tar sands, coal dust, coal slurry, bitumen, various types of coal and other natural and synthetic materials containing both hydrocarbon components and solid matter. 033687 A solid may include rock, sand, clay, stone, sludge, drill cuttings or other solid organic and / or inorganic matter. The term may also include wastes, such as wastes and by-products from drilling, wastes and by-products from oil refining, or other wastes containing hydrocarbon components, such as asphalt roofing tiles and paving, asphalt paving, etc.

Системы транспортировкиTransportation systems

Различные системы транспортировки можно использовать для перемещения материалов биомассы, например, как описано ранее, в камеру и под пучок электронов в камере. Типичные транспортеры представляют собой ленточные транспортеры, пневматические транспортеры, винтовые транспортеры, тележки, поезда, поезда или тележки на рельсах, подъемники, фронтальные погрузчики, экскаваторы типа обратная лопата, краны, можно использовать различные скребки и лопаты, вагонетки и загрузочные устройства. Например, в различных процессах, описанных в настоящей заявке, можно использовать вибрационные транспортеры. Вибрационные транспортеры описаны в PCT/US2013/64289, поданной 10 октября 2013 года, полное описание которой включено в настоящий документ посредством ссылки.Various transportation systems can be used to transfer biomass materials, for example, as described previously, into the chamber and under the electron beam in the chamber. Typical conveyors are belt conveyors, pneumatic conveyors, screw conveyors, trolleys, trains, trains or trolleys on rails, hoists, frontal loaders, backhoe excavators, cranes, various scrapers and shovels, trolleys and loading devices can be used. For example, vibration conveyors may be used in the various processes described herein. Vibratory conveyors are described in PCT / US2013 / 64289, filed October 10, 2013, the full description of which is incorporated herein by reference.

Вибрационные транспортеры особенно полезны для распределения материала по поверхности и обеспечения равномерного слоя на поверхности желоба транспортера. Например, исходное сырье может образовывать груду материала, которая может иметь высоту, составляющую по меньшей мере четыре фута (примерно 122 см) (например, по меньшей мере примерно 3 фута (примерно 91 см), по меньшей мере примерно 2 фута (примерно 61 см), по меньшей мере примерно 1 фут (примерно 30,5 см), по меньшей мере примерно 6 дюймов (15,24 см), по меньшей мере примерно 5 дюймов (12,7 см), по меньшей мере примерно, 4 дюйма (10,16 см), по меньшей мере примерно 3 дюйма (7,62 см), по меньшей мере примерно 2 дюйма (5,08 см), по меньшей мере примерно 1 дюйм (2,54 см), по меньшей мере примерно 1/2 дюйма (1,27 см)), и ширину, меньшую, чем ширина транспортера (например, менее примерно 10%, менее примерно 20%, менее примерно 30%, менее примерно 40%, менее примерно 50%, менее примерно 60%, менее примерно 70%, менее примерно 80%, менее примерно 90%, менее примерно 95%, менее примерно 99%). Вибрационный транспортер позволяет распределять материал таким образом, чтобы охватить всю ширину желоба транспортера и обеспечить равномерную толщину, предпочтительно, как описано выше. В некоторых случаях, можно использовать дополнительный способ распределения. Например, распределитель, такой как разбрасыватель, гравитационный разбрасыватель (drop spreader) (например, CHRISTY SPREADER™) или их комбинации можно использовать для распределения (например, размещения, разливания, разбрасывания и/или разбрызгивания) сырьевого материала по большой площади. В некоторых случаях распределитель может доставлять биомассу на вибрационный транспортер в виде широкого ливня или завесы. Кроме того, с помощью второго транспортера, расположенного выше относительно первого транспортера (например, первый транспортер используют при облучении сырьевого материала), можно сбрасывать биомассу на первый транспортер, при этом второй транспортер может иметь ширину, которая в поперечном направлении относительно направления транспортировки меньше, чем ширина первого транспортера. В частности, если второй транспортер представляет собой вибрационный транспортер, сырьевой материал распределяется под действием второго и первого транспортера. Согласно некоторым возможным вариантам реализации изобретения, второй транспортер упирается в отвод с косым поперечным разрезом (например, с косым разрезом с соотношением 4:1), так что материал можно сбрасывать на первый транспортер в виде широкой завесы (например, более широкой, чем ширина второго транспортера). Начальная площадь биомассы, сбрасываемой посредством распределителя (например, разбрасывателя, гравитационного разбрасывателя, транспортера или вибрационного транспортера с поперечным разрезом) может включать всю ширину первого вибрационного транспортера или может включать часть такой ширины. После падения на транспортер, материал под действием вибраций транспортера распределяется даже более равномерно, так что вся ширина транспортера предпочтительно покрывается равномерным слоем биомассы. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения можно использовать комбинации распределителей. Некоторые способы распределения исходного сырья описаны в патенте США № 7153533, поданном 23 июля 2002 года и опубликованном 26 декабря 2006 года, полное описание которого включено в настоящий документ посредством ссылки.Vibratory conveyors are especially useful for distributing material across the surface and providing a uniform layer on the surface of the conveyor trough. For example, the feedstock may form a pile of material that may have a height of at least four feet (about 122 cm) (for example, at least about 3 feet (about 91 cm), at least about 2 feet (about 61 cm ), at least about 1 foot (about 30.5 cm), at least about 6 inches (15.24 cm), at least about 5 inches (12.7 cm), at least about 4 inches ( 10.16 cm), at least about 3 inches (7.62 cm), at least about 2 inches (5.08 cm), at least about 1 inch (2.54 cm), at least Here’s about 1/2 inch (1.27 cm)) and a width smaller than the width of the conveyor (for example, less than about 10%, less than about 20%, less than about 30%, less than about 40%, less than about 50%, less than about 60%, less than about 70%, less than about 80%, less than about 90%, less than about 95%, less than about 99%). The vibratory conveyor allows you to distribute the material in such a way as to cover the entire width of the groove of the conveyor and to ensure uniform thickness, preferably as described above. In some cases, an additional distribution method may be used. For example, a distributor, such as a spreader, drop spreader (e.g., CHRISTY SPREADER ™), or combinations thereof, can be used to distribute (e.g., place, spill, spread, and / or spray) raw material over a large area. In some cases, the distributor can deliver biomass to the vibratory conveyor in the form of a wide rainfall or curtain. In addition, using the second conveyor located higher relative to the first conveyor (for example, the first conveyor is used when irradiating raw material), biomass can be dumped onto the first conveyor, while the second conveyor can have a width that is smaller in the transverse direction relative to the direction of transportation than width of the first conveyor. In particular, if the second conveyor is a vibratory conveyor, the raw material is distributed under the action of the second and first conveyor. According to some possible embodiments of the invention, the second conveyor abuts against an outlet with an oblique cross section (for example, with an oblique section with a ratio of 4: 1), so that the material can be dropped onto the first conveyor in the form of a wide curtain (for example, wider than the width of the second conveyor). The initial area of biomass discharged by means of a distributor (for example, a spreader, gravity spreader, conveyor or cross-sectional vibratory conveyor) may include the entire width of the first vibratory conveyor or may include part of such a width. After falling onto the conveyor, the material is evenly distributed evenly under the vibrations of the conveyor, so that the entire width of the conveyor is preferably covered with a uniform layer of biomass. In some embodiments of the invention, combinations of manifolds may be used. Some methods for distributing feedstocks are described in US Pat. No. 7,153,533, filed July 23, 2002 and published December 26, 2006, the entire disclosure of which is incorporated herein by reference.

В целом, предпочтительно транспортировать материал через пучок электронов как можно быстрее для максимизирования пропускной способности. Например, материал можно перемешать со скоростями, составляющими по меньшей мере 1 фут/мин (примерно 0,31 м/мин), например, по меньшей мере 2 фут/мин (примерно 0,61 м/мин), по меньшей мере 3 фут/мин (примерно 0,91 м/мин), по меньшей мере 4 фут/мин (примерно 1,22 м/мин), по меньшей мере 5 фут/мин (примерно 1,52 м/мин), по меньшей мере 10 фут/мин (примерно 3,05 м/мин), по меньшей мере 15 фут/мин (примерно 4,57 м/мин), по меньшей мере 20 (примерно 6,09 м/мин), по меньшей мере 25 (примерно 7,62 м/мин), по меньшей мере 30 (примерно 9,14 м/мин), по меньшей мере 40 (примерно 12,19 м/мин), по меньшей мере 50 фут/мин (примерно 15,24 м/мин), по меньшей мере 60 фут/мин (примерно 18,29 м/мин), по меньшей мере 70 фут/мин (примерно 21,34 м/мин), по меньшей мере 80 фут/мин (примерно 24,38 м/мин), по меньшей мере 90 фут/мин (примерно 27,43 м/мин). Скорость транспортировки связана с током пучка и заданной дозой облучения, например, в случае биомассы толщиной 1/4 дюйма (0,635 см), распределенной по транспортеру ширинойIn general, it is preferable to transport the material through an electron beam as quickly as possible to maximize throughput. For example, the material can be mixed at speeds of at least 1 ft / min (about 0.31 m / min), for example at least 2 ft / min (about 0.61 m / min), at least 3 ft / min (about 0.91 m / min), at least 4 ft / min (about 1.22 m / min), at least 5 ft / min (about 1.52 m / min), at least 10 ft / min (about 3.05 m / min), at least 15 ft / min (about 4.57 m / min), at least 20 (about 6.09 m / min), at least 25 (about 7.62 m / min), at least 30 (about 9.14 m / min), at least 40 (about 12.19 m / min), at least 5 0 ft / min (about 15.24 m / min), at least 60 ft / min (about 18.29 m / min), at least 70 ft / min (about 21.34 m / min), at least at least 80 ft / min (about 24.38 m / min); at least 90 ft / min (about 27.43 m / min). The transport speed is related to the beam current and a given radiation dose, for example, in the case of biomass with a thickness of 1/4 inch (0.635 cm), distributed across the conveyor width

- 29 033687- 29 033687

5,5 футов (примерно 1,68 см), и 100 мА, для обеспечения достаточной дозы облучения транспортер может перемещаться со скоростью примерно 20 футов/мин (примерно 6,096 м/мин), при 50 мА транспортер может перемещаться со скоростью примерно 10 футов/мин (примерно 3,048 м/мин) для обеспечения приблизительно такой же дозы облучения.5.5 feet (about 1.68 cm), and 100 mA, to ensure a sufficient dose of radiation, the conveyor can move at a speed of about 20 feet / min (about 6.096 m / min), at 50 mA, the conveyor can move at a speed of about 10 feet / min (approximately 3.048 m / min) to provide approximately the same dose.

Скорость, с которой материал может перемещаться, зависит от формы и массы транспортируемого материала и требуемой обработки. Текучие материалы, например, зернистые материалы, особенно поддаются транспортировке с помощью вибрационных транспортеров. Скорости транспортировки могут, например, составлять по меньшей мере 100 фунт/ч (примерно 45 кг/ч) (например, по меньшей мере 500 фунт/ч (примерно 227 кг/ч), по меньшей мере 1000 фунт/ч (примерно 454 кг/ч), по меньшей мере 2000 фунт/ч (примерно 907 кг/ч), по меньшей мере 3000 фунт/ч (примерно 1361 кг/ч), по меньшей мере 4000 фунт/ч (примерно 1814 кг/ч), по меньшей мере 5000 фунт/ч (примерно 2268 кг/ч), по меньшей мере 10000 фунт/ч (примерно 4536 кг/ч), по меньшей мере 15000 фунт/ч (примерно 6804 кг/ч) или даже по меньшей мере 25000 фунт/ч (примерно 11340 кг/ч)). Некоторые типичные скорости транспортировки могут составлять от примерно 1000 (примерно 454 кг/ч) до 10000 фунт/ч (примерно 4536 кг/ч), (например, от примерно 1000 фунт/ч (примерно 454 кг/ч) до 8000 фунт/ч (примерно 3629 кг/ч), от примерно 2000 (примерно 907 кг/ч) до 7000 фунт/ч (примерно 3175 кг/ч), от примерно 2000 (примерно 907 кг/ч) до 6000 фунт/ч (примерно 2722 кг/ч), от примерно 2000 (примерно 907 кг/ч) до 5000 фунт/ч (примерно 2268 кг/ч), от примерно 2000 (примерно 907 кг/ч) до 4500 фунт/ч (примерно 2041 кг/ч), от примерно 1500 (примерно 680 кг/ч) до 5000 фунт/ч (примерно 2268 кг/ч), от примерно 3000 (примерно 1361 кг/ч) до 7000 фунт/ч (примерно 3175 кг/ч), от примерно 3000 (примерно 1361 кг/ч) до 6000 фунт/ч (примерно 2722 кг/ч), от примерно 4000 (примерно 1814 кг/ч) до 6000 фунт/ч (примерно 2722 кг/ч) и от примерно 4000 (примерно 1814 кг/ч) до 5000 фунт/ч (примерно 2268 кг/ч)). Типичные скорости транспортировки зависят от плотности материала. Например, для биомассы с плотностью примерно 35 фунт/фут (примерно 0,56 г/см3) и при скорости транспортировки примерно 5000 фунт/ч (примерно 2268 кг/ч), материал перемещается со скоростью примерно 143 фут3/ч (примерно 4 м3/ч), если толщина материала составляет 1/4 (0,635 см) и ширина желоба составляет 5,5 футов (примерно 168 см), материал транспортируют со скоростью примерно 1250 фут/ч (381 м/ч) (примерно 21 фут/мин (примерно 6,40 м/мин)). Поэтому скорости транспортировки материала могут сильно варьировать. Предпочтительно, например, слой биомассы толщиной 1/4 транспортируют со скоростями от примерно 5 (примерно 1,52 м/мин) до 100 фут/мин (примерно 30,48 м/мин) (например, от примерно 5 (примерно 1,52 м/мин) до 100 фут/мин (примерно 30,48 м/мин), от примерно 6 (примерно 1,82 м/мин) до 100 фут/мин (примерно 30,48 м/мин), от примерно 7 (примерноThe speed with which the material can move depends on the shape and weight of the material transported and the processing required. Fluid materials, such as granular materials, are particularly transportable by means of vibrating conveyors. Transportation speeds may, for example, be at least 100 lb / h (about 45 kg / h) (e.g., at least 500 lb / h (about 227 kg / h), at least 1000 lb / h (about 454 kg / h), at least 2,000 lb / h (approximately 907 kg / h), at least 3,000 lb / h (approximately 1361 kg / h), at least 4,000 lb / h (approximately 1814 kg / h), at least 5,000 lb / h (about 2,268 kg / h), at least 10,000 lb / h (about 4,536 kg / h), at least 15,000 lb / h (about 6804 kg / h), or even at least 25,000 pounds / h (approximately 11340 kg / h)). Some typical transport speeds may be from about 1000 (about 454 kg / h) to 10,000 lb / h (about 4536 kg / h), (for example, from about 1000 lb / h (about 454 kg / h) to 8000 lb / h (about 3,629 kg / h), from about 2,000 (about 907 kg / h) to 7,000 lb / h (about 3,175 kg / h), from about 2,000 (about 907 kg / h), to 6,000 lb / h (about 2,722 kg / h), from about 2000 (about 907 kg / h) to 5000 lbs / h (about 2268 kg / h), from about 2000 (about 907 kg / h) to 4500 lb / h (about 2041 kg / h), from about 1,500 (about 680 kg / h) to 5,000 lb / h (about 2268 kg / h), from about 3,000 (about 1361 kg / h) about 7000 lb / h (about 3175 kg / h), from about 3000 (about 1361 kg / h) to 6000 lb / h (about 2722 kg / h), from about 4000 (about 1814 kg / h) to 6000 lb / h (about 2722 kg / h) and from about 4000 (about 1814 kg / h) to 5000 lb / h (about 2268 kg / h)). Typical transport speeds depend on the density of the material. For example, for biomass with a density of about 35 lb / ft (about 0.56 g / cm 3 ) and at a transport speed of about 5000 lb / h (about 2268 kg / h), the material moves at a speed of about 143 ft 3 / h (about 4 m 3 / h), if the material is 1/4 (0.635 cm) thick and the gutter is 5.5 feet (about 168 cm), the material is transported at a speed of about 1250 ft / h (381 m / h) (about 21 ft / min (approximately 6.40 m / min)). Therefore, material transportation speeds can vary greatly. Preferably, for example, a 1/4 thickness biomass layer is transported at speeds from about 5 (about 1.52 m / min) to 100 ft / min (about 30.48 m / min) (for example, from about 5 (about 1.52 m / min) to 100 ft / min (about 30.48 m / min), from about 6 (about 1.82 m / min) to 100 ft / min (about 30.48 m / min), from about 7 ( about

2,13 м/мин) до 100 фут/мин (примерно 30,48 м/мин), от примерно 8 (примерно 2,44 м/мин) до 100 фут/мин (примерно 30,48 м/мин), от примерно 9 (примерно 2,74 м/мин) до 100 фут/мин (примерно 30,48 м/мин), от примерно 10 (примерно 3,05 м/мин) до 100 фут/мин (примерно 30,48 м/мин), от примерно 11 (примерно 3,35 м/мин) до 100 фут/мин (примерно 30,48 м/мин), от примерно 12 (примерно 3,66 м/мин) до 100 фут/мин (примерно 30,48 м/мин), от примерно 13 (примерно 3,96 м/мин) до 100 фут/мин (примерно 30,48 м/мин), от примерно 14 (примерно 4,27 м/мин) до 100 фут/мин (примерно 30,48 м/мин), от примерно 15 (примерно 4,57 м/мин) до 100 фут/мин (примерно 30,48 м/мин), от примерно 20 (примерно 6,10 м/мин) до 100 фут/мин (примерно 30,48 м/мин), от примерно 30 (примерно 9,14 м/мин) до 100 фут/мин (примерно 30,48 м/мин), от примерно 40 (примерно 12,19 м/мин) до 100 фут/мин (примерно 30,48 м/мин), от примерно 2 (примерно 0,61 м/мин) до 60 фут/мин (примерно 18,29 м/мин), от примерно 3 (примерно 0,91 м/мин) до 60 фут/мин (примерно 18,29 м/мин), от примерно 5 (примерно 1,52 м/мин) до 60 фут/мин (примерно 18,29 м/мин), от примерно 6 (примерно 1,83 м/мин) до 60 фут/мин (примерно 18,29 м/мин), от примерно 7 (примерно 2,13 м/мин) до 60 фут/мин (примерно 18,29 м/мин), от примерно 8 (примерно 2,44 м/мин) до 60 фут/мин (примерно 18,29 м/мин), от примерно 9 (примерно 2,74 м/мин) до 60 фут/мин (примерно 18,29 м/мин), от примерно 10 (примерно 3,05 м/мин) до 60 фут/мин (примерно 18,29 м/мин), от примерно 15 (примерно 4,57 м/мин) до 60 фут/мин (примерно 18,29 м/мин), от примерно 20 (примерно 6,10 м/мин) до 60 фут/мин (примерно 18,29 м/мин), от примерно 30 (примерно 9,14 м/мин) до 60 фут/мин (примерно 18,29 м/мин), от примерно 40 (примерно 12,19 м/мин) до 60 фут/мин (примерно 18,29 м/мин), от примерно 2 (примерно 0,61 м/мин) до 50 фут/мин (примерно 15,24 м/мин), от примерно 3 (примерно 0,91 м/мин) до 50 фут/мин (примерно 15,24 м/мин), от примерно 5 (примерно 1,52 м/мин) до 50 фут/мин (примерно 15,24 м/мин), от примерно 6 (примерно 1,83 м/мин) до 50 фут/мин (примерно 15,24 м/мин), от примерно 7 (примерно 2,13 м/мин) до 50 фут/мин (примерно 15,24 м/мин), от примерно 8 (примерно 2,44 м/мин) до 50 фут/мин (примерно 15,24 м/мин), от примерно 9 (примерно 2,74 м/мин) до 50 фут/мин (примерно 15,24 м/мин), от примерно 10 (примерно 3,05 м/мин) до 50 фут/мин (примерно 15,24 м/мин), от примерно 15 (примерно 4,57 м/мин) до 50 фут/мин (примерно 15,24 м/мин), от примерно 20 (примерно 6,10 м/мин) до 50 фут/мин (примерно 15,24 м/мин), от примерно 30 (примерно 9,14 м/мин) до 50 фут/мин (примерно 15,24 м/мин), от примерно 40 (примерно 12,19 м/мин) до 50 фут/мин (примерно 15,24 м/мин)). Предпочтительно, что материал транспортируют при постоянной скорости, например, для поддержания постоянного облучения материала при его пропускании под пучком электронов (например, под ливнем, полем).2.13 m / min) to 100 ft / min (about 30.48 m / min), from about 8 (about 2.44 m / min) to 100 ft / min (about 30.48 m / min), about 9 (about 2.74 m / min) to 100 ft / min (about 30.48 m / min), from about 10 (about 3.05 m / min) to 100 ft / min (about 30.48 m / min), from about 11 (about 3.35 m / min) to 100 ft / min (about 30.48 m / min), from about 12 (about 3.66 m / min) to 100 ft / min (about 30 48 m / min), from about 13 (about 3.96 m / min) to 100 ft / min (about 30.48 m / min), from about 14 (about 4.27 m / min) to 100 ft / min (about 30.48 m / min), from about 15 (about 4.57 m / min) to 100 ft / min (about 3 0.48 m / min), from about 20 (about 6.10 m / min) to 100 ft / min (about 30.48 m / min), from about 30 (about 9.14 m / min) to 100 ft / min (about 30.48 m / min), from about 40 (about 12.19 m / min) to 100 ft / min (about 30.48 m / min), from about 2 (about 0.61 m / min ) up to 60 ft / min (about 18.29 m / min), from about 3 (about 0.91 m / min) to 60 ft / min (about 18.29 m / min), from about 5 (about 1, 52 m / min) to 60 ft / min (about 18.29 m / min), from about 6 (about 1.83 m / min) to 60 ft / min (about 18.29 m / min), from about 7 (about 2.13 m / min) to 60 ft / min (about 18.29 m / min), from about 8 (about 2.44 / min) up to 60 ft / min (about 18.29 m / min), from about 9 (about 2.74 m / min) to 60 ft / min (about 18.29 m / min), from about 10 (about 3.05 m / min) up to 60 ft / min (about 18.29 m / min), from about 15 (about 4.57 m / min) to 60 ft / min (about 18.29 m / min), from about 20 (about 6.10 m / min) to 60 ft / min (about 18.29 m / min), from about 30 (about 9.14 m / min) to 60 ft / min (about 18.29 m / min), from about 40 (about 12.19 m / min) to 60 ft / min (about 18.29 m / min), from about 2 (about 0.61 m / min) to 50 ft / min (about 15 24 m / min), from about 3 (about 0.91 m / min) to 50 ft / min (about 15.24 m / min) from about 5 (about 1.52 m / min) to 50 ft / min (about 15.24 m / min), from about 6 (about 1.83 m / min) to 50 ft / min (about 15.24 m / min), from about 7 (about 2.13 m / min) to 50 ft / min (about 15.24 m / min), from about 8 (about 2.44 m / min) to 50 ft / min ( about 15.24 m / min), from about 9 (about 2.74 m / min) to 50 ft / min (about 15.24 m / min), from about 10 (about 3.05 m / min) to 50 ft / min (about 15.24 m / min), from about 15 (about 4.57 m / min) to 50 ft / min (about 15.24 m / min), from about 20 (about 6.10 m / min) to 50 ft / min (about 15.24 m / min), from about 30 (about 9.14 m / min) to 50 ft / min (about 15.24 m / min), from about 40 (about 12.19 m / min) to 50 ft / min (about 15.24 m / min)). It is preferable that the material is transported at a constant speed, for example, to maintain constant irradiation of the material when it is transmitted under an electron beam (for example, under a shower, field).

Описанные вибрационные транспортеры могут включать сита, применяемые для просеивания иDescribed vibratory conveyors may include sieves used for screening and

- 30 033687 сортировки материалов. Портовые отверстия на боку или на дне желобов можно использовать для сортировки, отбора или удаления специфических материалов, например, в зависимости от размера или формы. Некоторые транспортеры имеют противовесы для уменьшения динамических сил, действующих на опорную структуру. Некоторые вибрационные транспортеры выполнены в виде шнековых подъемников, спроектированы таким образом, что могут огибать поверхности и/или спроектированы с возможностью сбрасывания материал с одного транспортера на другой (например, на ступень, каскад или на ряд ступеней или лестницу). Наряду с перемещением материалов транспортеры можно использовать, сами по себе или в сочетании с другим оборудованием или системами, для просеивания, отбора, сортировки, классификации, распределения, сортировки по размеру, технического контроля, извлечения, удаления металлов, замораживания, перемешивания, смешивания, ориентирования, нагревания, тепловой обработки, сушки, обезвоживания, очистки, промывания, выщелачивания, гашения, нанесения покрытий, обеспыливания и/или подачи. Транспортеры также могут содержать покрытия (например, пыленепроницаемые покрытия), затворы с боковой выгрузкой, затворы с выгрузкой через дно, специальные прокладки (например, прокладки, предотвращающие слипание, прокладки из нержавеющей стали, резины, специализированной стали и/или рифленые прокладки), секционные желоба, ванны для гашения, сита, перфорированные плиты, детекторы (например, детекторы металла), высокотемпературные устройства, устройства для пищевых продуктов, нагреватели, сушилки и/или охладители. Кроме того, желоб может иметь различные формы, например, иметь плоское дно, V-образное дно, содержать в верхней части фланец, иметь изогнутое дно, иметь плоскую форму с выступами в любом направлении, иметь трубчатую форму, форму полутрубы, иметь покрытие или иметь любые комбинации из перечисленных выше форм. В частности, транспортеры могут быть связаны с системами и/или оборудованием для облучения.- 30 033687 sorting materials. Port openings on the side or bottom of the gutters can be used to sort, select or remove specific materials, for example, depending on size or shape. Some conveyors have counterweights to reduce the dynamic forces acting on the support structure. Some vibratory conveyors are made in the form of screw elevators, designed in such a way that they can bend around the surface and / or are designed to drop material from one conveyor to another (for example, on a step, cascade or on a series of steps or stairs). Along with the movement of materials, conveyors can be used, alone or in combination with other equipment or systems, for sieving, selecting, sorting, classifying, distributing, sorting by size, technical control, extraction, removal of metals, freezing, mixing, mixing, orientation , heating, heat treatment, drying, dehydration, cleaning, washing, leaching, quenching, coating, dedusting and / or feeding. Conveyors may also contain coatings (e.g. dustproof coatings), side discharge valves, bottom discharge valves, special gaskets (e.g. anti-stick gaskets, stainless steel, rubber, specialty steel and / or corrugated gaskets), sectional gutters, damping baths, sieves, perforated plates, detectors (e.g. metal detectors), high temperature devices, food devices, heaters, dryers and / or coolers. In addition, the chute can have various shapes, for example, have a flat bottom, a V-shaped bottom, contain a flange at the top, have a curved bottom, have a flat shape with protrusions in any direction, have a tubular shape, a half-pipe shape, have a coating or have any combination of the above forms. In particular, conveyors may be associated with irradiation systems and / or equipment.

Транспортеры (например, вибрационный транспортер) можно изготовить из коррозионностойких материалов. При изготовлении транспортеров можно использовать конструкционные материалы, которые включают нержавеющую сталь (например, нержавеющую сталь 304, 316, сплавы ХАСТЕЛЛОУ (HASTELLOY®) и сплавы ИНКОНЕЛЬ (INCONEL®)). Например, коррозионностойкие сплавы HASTELLOY® от компании Hynes (Кокомо, Индиана, США), такие как сплав HASTELLOY® B-3®, сплав HASTELLOY® HYBRID-BC1®, сплав HASTELLOY® C-4, сплав HASTELLOY® C-22®, сплав HASTELLOY® C-22HS®, сплав HASTELLOY® C-276, сплав HASTELLOY® C-2000®, сплав HASTELLOY® G-30®, сплав HASTELLOY® G-35®, сплав HASTELLOY® N и сплав HASTELLOY® ULTIMET® (УЛЬТИМЕТ).Conveyors (e.g. vibration conveyor) can be made from corrosion resistant materials. In the manufacture of conveyors, structural materials may be used that include stainless steel (e.g., 304, 316 stainless steel, HASTELLOY® alloys, and INCONEL® alloys). For example, corrosion-resistant HASTELLOY® alloys from Hynes (Kokomo, Indiana, USA), such as HASTELLOY® B-3® alloy, HASTELLOY® HYBRID-BC1® alloy, HASTELLOY® C-4 alloy, HASTELLOY® C-22® alloy, HASTELLOY® C-22HS® alloy, HASTELLOY® C-276 alloy, HASTELLOY® C-2000® alloy, HASTELLOY® G-30® alloy, HASTELLOY® G-35® alloy, HASTELLOY® N alloy and HASTELLOY® ULTIMET® ( ULTIMETE).

Вибрационные транспортеры могут иметь не прилипающие антиадгезионные покрытия, например, TUFFLON™ (Dupont, Делавэр, США). Вибрационные транспортеры также могут иметь антикоррозионные покрытия. Например, покрытия, которые может поставлять компания Metal Coatings Corp (Хьюстон, Техас, США), и другие покрытия, такие как фторполимерное покрытие, покрытие КСИЛАН (XYLAN®), покрытие из дисульфида молибдена, эпоксидно-фенольное покрытие, покрытие из фосфатов черных металлов, полиуретановое высокоглянцевое верхнее покрытие для эпоксидной смолы, покрытие из неорганического цинка, политетрафторэтилена, покрытие ППС/РИТОН (PPS/RYTON®), фторированное этиленпропиленовое покрытие, покрытие ПВДФ/ДИКОР (PVDF/DYKOR®), ЭСТФЕ/ХАЛАР (ECTFE/ HALAR®) и керамическое эпоксидное покрытие. Указанные покрытия могут улучшать устойчивость к технологическим газам (например, озону), химической коррозии, точечной коррозии, истирающей коррозии и окислению. В некоторых случаях наряду с системами транспортировки, описанными в настоящем документе, одну или более других систем транспортировки можно заключить в кожух. При применении кожуха, помещенный в кожух транспортер можно также продувать инертным газом для поддержания атмосферы с пониженным уровнем кислорода. Поддержание низких уровней кислорода позволяет избежать образования озона, который в некоторых случаях является нежелательным вследствие его реакционноспособности и токсичной природы. Например, кислород может составлять менее примерно 20% (например, менее примерно 10%, менее примерно 1%, менее примерно 0,1%, менее примерно 0,01% или даже менее примерно 0,001%). Продувку можно осуществить с помощью инертного газа, в том числе, но не ограничиваясь ими, с помощью азота, аргона, гелия или диоксида углерода. Указанные газы могут поступать, например, в результате испарения жидкого источника (например, жидкого азота или гелия), могут быть получены или выделены из воздуха in situ или могут поступать из цистерн. Инертный газ можно рециркулировать и любое количество остаточного кислорода можно удалить с помощью катализатора, такого как слой медного катализатора. Альтернативно, для поддержания низких уровней кислорода можно выполнять комбинации продувки, рециркулирования и удаления кислорода. Заключенный в кожух транспортер также можно продувать с применением химически активного газа, который может взаимодействовать с биомассой. Такую продувку можно осуществить перед, во время или после процесса облучения. Химически активный газ может представлять собой, но не ограничиваться ими, закись азота, аммиак, кислород, озон, углеводороды, ароматические соединения, амиды, пероксиды, азиды, галогениды, оксигалогениды, фосфиды, фосфины, арсины, сульфиды, тиолы, бораны и/или гидриды. Химически активный газ можно активировать в кожухе, например, путем облучения (например, с помощью пучка электронов, путем УФ-облучения, микроволнового облучения, нагревания, ИК-облучения) таким образом, чтобы он взаимодействовал с биомассой. Биомассу саму можно активировать, например, путемVibratory conveyors may have non-adhesive release coatings, for example, TUFFLON ™ (Dupont, Delaware, USA). Vibratory conveyors can also have anti-corrosion coatings. For example, coatings supplied by Metal Coatings Corp (Houston, Texas, USA) and other coatings such as fluoropolymer coating, XYLAN® coating, molybdenum disulfide coating, epoxy-phenolic coating, ferrous metal phosphate coating , polyurethane high gloss topcoat for epoxy resin, inorganic zinc coating, polytetrafluoroethylene coating, PPS / RYTON® coating, fluorinated ethylene propylene coating, PVDF / DYKOR® coating, ESTFE / HALAR (ECTFE / HALAR ) and ceramic epoxy PTFE coating. These coatings can improve resistance to process gases (eg, ozone), chemical corrosion, pitting, abrasion and oxidation. In some cases, along with the transportation systems described herein, one or more other transportation systems can be enclosed. When using a casing, the conveyor placed in the casing can also be purged with an inert gas to maintain an atmosphere with a low oxygen level. Maintaining low oxygen levels avoids the formation of ozone, which in some cases is undesirable due to its reactivity and toxic nature. For example, oxygen may be less than about 20% (for example, less than about 10%, less than about 1%, less than about 0.1%, less than about 0.01%, or even less than about 0.001%). The purge can be carried out using an inert gas, including, but not limited to, using nitrogen, argon, helium or carbon dioxide. These gases may come, for example, by evaporation of a liquid source (e.g., liquid nitrogen or helium), may be obtained or released from air in situ, or may come from tanks. Inert gas can be recycled and any amount of residual oxygen can be removed using a catalyst, such as a layer of copper catalyst. Alternatively, in order to maintain low oxygen levels, combinations of purging, recycling and oxygen removal can be performed. The enclosed conveyor can also be purged using a reactive gas that can interact with biomass. Such a purge can be carried out before, during or after the irradiation process. The reactive gas may include, but is not limited to, nitrous oxide, ammonia, oxygen, ozone, hydrocarbons, aromatics, amides, peroxides, azides, halides, oxyhalides, phosphides, phosphines, arsines, sulfides, thiols, boranes and / or hydrides. The reactive gas can be activated in the casing, for example, by irradiation (for example, using an electron beam, by UV irradiation, microwave irradiation, heating, IR irradiation) so that it interacts with biomass. Biomass itself can be activated, for example, by

- 31 033687 облучения. Биомассу предпочтительно активируют пучком электронов с получением радикалов, которые затем взаимодействуют с активированным или неактивированным химически активным газом, например, посредством радикального соединения или гашения.- 31 033687 exposure. The biomass is preferably activated by an electron beam to produce radicals, which then interact with an activated or non-activated reactive gas, for example, by means of a radical compound or quenching.

Продувочные газы, подаваемые в заключенный в кожух транспортер, также можно охладить, например, ниже примерно 25°С, ниже примерно 0°С, ниже примерно -40°С, ниже примерно -80°С, ниже примерно -120°С. Например, указанный газ можно испарить из сжатого газа, такого как жидкий азот, или сублимировать из твердого диоксида углерода. В качестве альтернативного примера, газ можно охладить с помощью охладителя или можно охладить часть или весь транспортер.The purge gases supplied to the enclosed conveyor can also be cooled, for example, below about 25 ° C, below about 0 ° C, below about -40 ° C, below about -80 ° C, below about -120 ° C. For example, said gas can be evaporated from compressed gas, such as liquid nitrogen, or sublimated from solid carbon dioxide. As an alternative example, the gas may be cooled with a cooler, or part or all of the conveyor may be cooled.

Другие варианты реализации изобретенияOther embodiments of the invention

Любой материал, способы или обработанные материалы, описанные в настоящей заявке, можно использовать для получения продуктов и/или промежуточных соединений, таких как композиционные материалы, наполнители, связующие вещества, полимерные добавки, адсорбенты и агенты контролируемого высвобождения. Указанные способы могут включать уплотнение, например, путем воздействия на материалы давлением и теплом. Например, композиционные материалы можно получить путем объединения волокнистых материалов со смолой или полимером. Например, смолу, которую можно сшить под действием облучения, например, термопластичную смолу, можно объединить с волокнистым материалом для получения комбинации волокнистый материал/сшиваемая смола. Такие материалы можно, например, использовать в качестве строительных материалов, защитных покрытий, контейнеров и других конструкционных материалов (например, формованных и/или экструдированных продуктов). Поглощающие материалы могут быть, например, в форме гранул, хлопьев, волокон и/или листов. Адсорбенты можно использовать, например, в качестве подстилки для домашних животных, упаковочного материала или в системах контроля загрязнения окружающей среды. Матрицы для контролируемого высвобождения также могут быть в форме, например, гранул, хлопьев, волокон и/или листов. Матрицы для контролируемого высвобождения можно, например, использовать для высвобождения лекарственных средств, биоцидов, душистых веществ. Например, композиционные материалы, поглощающие материалы и агенты для контролируемого высвобождения и их применение описаны в США № PCT/US2006/010648, поданной 23 марта 2006 года, и в патенте США № 8074910, поданном 22 ноября 2011 года, полное описание которых включено в настоящий документ посредством ссылки.Any material, methods, or processed materials described herein can be used to prepare products and / or intermediates, such as composites, fillers, binders, polymer additives, adsorbents, and controlled release agents. These methods may include compaction, for example, by exposing the materials to pressure and heat. For example, composite materials can be obtained by combining fibrous materials with a resin or polymer. For example, a resin that can be crosslinked by irradiation, such as a thermoplastic resin, can be combined with a fibrous material to form a fibrous material / crosslinkable resin combination. Such materials can, for example, be used as building materials, protective coatings, containers and other structural materials (for example, molded and / or extruded products). The absorbent materials may be, for example, in the form of granules, flakes, fibers and / or sheets. Adsorbents can be used, for example, as bedding for pets, packaging material or in environmental pollution control systems. Controlled release matrices may also be in the form of, for example, granules, flakes, fibers and / or sheets. Matrices for controlled release can, for example, be used for the release of drugs, biocides, fragrances. For example, composite materials, absorbent materials and controlled release agents and their use are described in US No. PCT / US2006 / 010648, filed March 23, 2006, and in US patent No. 8074910, filed November 22, 2011, the full description of which is included in this document by reference.

В некоторых случаях материал биомассы обрабатывают на первом уровне для уменьшения сопротивляемости обработке, например, с применением ускоряемых электронов, для селективного высвобождения одного или более сахаров (например, ксилозы). Затем биомассу можно обработать до второго уровня для высвобождения одного или более других сахаров (например, глюкозы). В некоторых случаях между обработками биомассу можно высушить. Способы обработки могут включать применение химических и биохимических способов обработки для высвобождения сахаров. Например, материал биомассы можно обработать до уровня менее примерно 20 Мрад (например, менее примерно 15 Мрад, менее примерно 10 Мрад, менее примерно 5 Мрад, менее примерно 2 Мрад) и затем обработать раствором серной кислоты, содержащей менее 10% серной кислоты (например, менее примерно 9%, менее примерно 8%, менее примерно 7%, менее примерно 6%, менее примерно 5%, менее примерно 4%, менее примерно 3%, менее примерно 2%, менее примерно 1%, менее примерно 0,75%, менее примерно 0,50%, менее примерно 0,25%) для высвобождения ксилозы. Ксилозу, например, которая высвобождается в раствор, можно отделить от твердой фазы и, возможно, твердой фазы, промытой растворителем/раствором (например, водой и/или подкисленной водой). В некоторых случаях твердое вещество можно высушить, например, на воздухе и/или в вакууме, возможно, при нагревании (например, при температуре ниже примерно 150°C, ниже примерно 120°C) до обеспечения содержания воды ниже примерно 25 мас.%, (ниже примерно 20 мас.%, ниже примерно 15 мас.%, ниже примерно 10 мас.%, ниже примерно 5 мас.%). Затем твердое вещество можно обработать при уровне менее примерно 30 Мрад (например, менее примерно 25 Мрад, менее примерно 20 Мрад, менее примерно 15 Мрад, менее примерно 10 Мрад, менее примерно 5 Мрад, менее примерно 1 Мрад или даже совсем без обработки) и затем обработать ферментом (например, целлюлазой) для высвобождения глюкозы. Глюкозу (например, глюкозу в растворе) можно отделить от оставшейся твердой фазы. Затем твердое вещество можно дополнительно обработать, например, использовать для получения энергии/или других продуктов (например, продуктов, полученных из лигнина).In some cases, the biomass material is treated at a first level to reduce resistance to processing, for example, using accelerated electrons, to selectively release one or more sugars (e.g. xylose). The biomass can then be processed to a second level to release one or more other sugars (e.g. glucose). In some cases, biomass can be dried between treatments. Processing methods may include the use of chemical and biochemical processing methods for the release of sugars. For example, biomass material can be processed to a level of less than about 20 Mrad (for example, less than about 15 Mrad, less than about 10 Mrad, less than about 5 Mrad, less than about 2 Mrad) and then treated with a solution of sulfuric acid containing less than 10% sulfuric acid (for example less than about 9%, less than about 8%, less than about 7%, less than about 6%, less than about 5%, less than about 4%, less than about 3%, less than about 2%, less than about 1%, less than about 0, 75%, less than about 0.50%, less than about 0.25%) for xylose release. Xylose, for example, which is released into the solution, can be separated from the solid phase and, optionally, the solid phase washed with a solvent / solution (for example, water and / or acidified water). In some cases, the solid can be dried, for example, in air and / or in vacuum, possibly by heating (for example, at a temperature below about 150 ° C, below about 120 ° C) until the water content is below about 25 wt.%, (below about 20 wt.%, below about 15 wt.%, below about 10 wt.%, below about 5 wt.%). The solid can then be processed at a level of less than about 30 Mrad (for example, less than about 25 Mrad, less than about 20 Mrad, less than about 15 Mrad, less than about 10 Mrad, less than about 5 Mrad, less than about 1 Mrad, or even completely untreated) and then treat with an enzyme (e.g. cellulase) to release glucose. Glucose (e.g. glucose in solution) can be separated from the remaining solid phase. The solid can then be further processed, for example, used to produce energy / or other products (for example, products derived from lignin).

ПримерыExamples

Концентрации были определены с помощью ВЭЖХ в водных разбавленных и отфильтрованных растворах с применением подходящих стандартов. Если не указано иное, реагенты были получены в компаниях Sigma/Aldrich, Сент-Луис, Миссури, Fisher Scientific, Уолтем, Массачусетс или от равноценной фирмы-поставщика реагентов.Concentrations were determined by HPLC in aqueous dilute and filtered solutions using appropriate standards. Unless otherwise specified, reagents were obtained from Sigma / Aldrich, St. Louis, Missouri, Fisher Scientific, Waltham, Mass. Or from an equivalent reagent supply company.

ОсахариваниеSaccharification

При осахаривании использовали цилиндрический бак с диаметром 32 дюйма (примерно 81 см), высотой 64 дюйма (примерно 163 см), оснащенный выпуклыми днищами согласно ASME (верхним и нижним). Бак также был оборудован лопастью шириной 16 дюймов (примерно 41 см) с гидрокрыльями для перемешивания. Нагревание обеспечивали за счет пропускания горячей воды через рубашку в виде поFor saccharification, a cylindrical tank with a diameter of 32 inches (about 81 cm), height 64 inches (about 163 cm), equipped with convex bottoms according to ASME (upper and lower) was used. The tank was also equipped with a 16-inch (about 41 cm) wide blade with hydraulic wings for mixing. Heating was provided by passing hot water through the jacket in the form of

- 32 033687 лутрубы, окружающую бак.- 32,033,687 loot pipes surrounding the tank.

Бак загружали 200 кг воды, 80 кг биомассы и 18 кг фермента целлулаза Duet™, который можно приобрести в компании Genencor, Пало-Альто, и Калифорния. Биомасса представляла собой сердцевину кукурузного початка, которая была измельчена с помощью молотка и просеяна через сито размером от 10 до 40 меш. Биомассу облучали пучком электронов до получения суммарной дозы 35 Мрад. pH смеси устанавливали и поддерживали автоматически на протяжении всего процесса осахаривания на уровне 4,8, используя Ca(OH)2. Указанную комбинацию нагревали до 53°C, перемешивали со скоростью 180 об/мин в течение примерно 24 ч, после чего осахаривание считалось завершенным.The tank was loaded with 200 kg of water, 80 kg of biomass and 18 kg of the Duet ™ cellulase enzyme, available from Genencor, Palo Alto, and California. The biomass was the core of the corncob, which was ground with a hammer and sifted through a sieve from 10 to 40 mesh. The biomass was irradiated with an electron beam until a total dose of 35 Mrad was obtained. The pH of the mixture was adjusted and maintained automatically throughout the entire saccharification process at 4.8 using Ca (OH) 2 . The specified combination was heated to 53 ° C, stirred at a speed of 180 rpm for about 24 hours, after which saccharification was considered complete.

Часть указанного материала просеивали через сито размером 20 меш и полученный раствор хранили в бутыли с объемом 8 галлонов (примерно 30 л) при 4°C.Part of this material was sieved through a 20 mesh sieve and the resulting solution was stored in a bottle with a volume of 8 gallons (approximately 30 L) at 4 ° C.

Ферментация глюкозы с получением этанолаFermentation of glucose to produce ethanol

Примерно 400 мл осахаренного материала декантировали в 1 л биореактор New Brunswick BioFlow 115. Перед инокуляцией указанный материал аэрировали и нагревали до 30°C. Скорость перемешивания устанавливали на уровне 50 об/мин. pH согласно измерениям составлял 5,2, что является приемлемым для ферментации, поэтому его значение не регулировали. Прекращали аэрацию и содержание биореактора инокулировали с применением 5 мг сухих дрожжей Thermosacc (Lallemand, Inc., Мемфис, Теннесси). Ферментацию оставляли протекать в течение примерно 24 часов.About 400 ml of saccharified material was decanted into a 1 L New Brunswick BioFlow 115 bioreactor. Prior to inoculation, this material was aerated and heated to 30 ° C. The stirring speed was set at 50 rpm. The pH according to the measurements was 5.2, which is acceptable for fermentation, therefore, its value was not regulated. The aeration was stopped and the bioreactor content was inoculated using 5 mg of Thermosacc dry yeast (Lallemand, Inc., Memphis, Tennessee). Fermentation was allowed to proceed for about 24 hours.

После ферментации концентрация глюкозы была ниже предела обнаружения, концентрация этанола составляла примерно 25 г/л и концентрация ксилозы составляла 30 г/л.After fermentation, the glucose concentration was below the detection limit, the ethanol concentration was approximately 25 g / L and the xylose concentration was 30 g / L.

Получение кубовых остатковGetting bottoms

Кубовые остатки получали путем дистилляции этанола из ферментированного материала, как описано выше. Кроме того, твердые вещества удаляли посредством центрифугирования. Конечное количество растворенных твердых веществ составляло от 5 до 10 мас.%. В суспендированном твердом веществе также присутствовали мелкие частицы. После дистилляции концентрация ксилозы составляла примерно 40 г/л.VAT residues were obtained by distillation of ethanol from a fermented material as described above. In addition, solids were removed by centrifugation. The final amount of dissolved solids was from 5 to 10 wt.%. Fine particles were also present in the suspended solid. After distillation, the xylose concentration was approximately 40 g / L.

Указанные остатки обозначали как кубовые остатки серия A. Подобным образом полученную партию обозначали как серия R.These residues were designated as vat residues of series A. Similarly, the resulting batch was designated as series R.

Ферментация ксилозы с получением масляной кислотыFermentation of xylose to obtain butyric acid

Эксперимент (A) с кубовыми остатками.Experiment (A) with bottoms.

В данном эксперименте использовали семь 1 л биореакторов New Brunswick BioFlow 115. Все семь реакторы были вначале заполнены 200 мл 3х концентрата в среде P2 (описано ниже) и 72 г ксилозы (компания Danisco, Копенгаген, Делавэр). Два из реакторов (BR2 и BR4) загружали 120 мл кубового остатка, полученного, как описано выше (серия A). Два реактора (BR6 и BR8) загружали 240 мл кубового остатка (серия A). Два реактора (BR18 и BR20) загружали 360 мл кубового остатка (серия A). Один из реакторов (BR22) загружали 240 мл кубового остатка (серия R). Все биореакторы доводили до общего объема 600 мл деионизированной водой. Например, BR2 содержал 200 мл среды P2, 120 мл кубовых остатков серии A, ~72 граммов ксилозы и деионизированную воду для доведения объема до 600 мл. Концентрация ксилозы составляла 72 грамма плюс ~ 4,8 г от кубовых остатков с получением концентрации примерно 128 г/л. Указанные реакторы барботировали газообразным N2 и инокулировали с помощью 7% (45 мл) C.tyrobutyricum (ATCC 25755). Посев выращивали на протяжении ночи при 37°C в 300 мл обогащенной среды для клостридий из 1 мл замороженных штаммов. Из биореакторов периодически отбирали пробы и передавали на ГХ и ВЭЖХ анализ. Значение pH при ферментации поддерживали выше 6,0, используя 3,7 N гидроксид аммония. В табл. 1 приведены данные, собранные при проведении указанных экспериментов.Seven 1 L of New Brunswick BioFlow 115 bioreactors were used in this experiment. All seven reactors were initially filled with 200 ml of 3x concentrate in P2 medium (described below) and 72 g of xylose (Danisco, Copenhagen, Delaware). Two of the reactors (BR2 and BR4) were charged with 120 ml of bottom residue obtained as described above (series A). Two reactors (BR6 and BR8) were charged with 240 ml of bottoms (series A). Two reactors (BR18 and BR20) were charged with 360 ml of bottoms (series A). One of the reactors (BR22) was charged with 240 ml of bottoms (series R). All bioreactors were brought to a total volume of 600 ml with deionized water. For example, BR2 contained 200 ml of P2 medium, 120 ml of bottoms from Series A, ~ 72 grams of xylose, and deionized water to bring the volume to 600 ml. The xylose concentration was 72 grams plus ~ 4.8 g of bottoms, resulting in a concentration of approximately 128 g / L. These reactors were sparged with gaseous N 2 and inoculated with 7% (45 ml) of C. tyrobutyricum (ATCC 25755). Inoculation was grown overnight at 37 ° C in 300 ml of enriched Clostridia medium from 1 ml of frozen strains. Samples were periodically taken from the bioreactors and transferred to GC and HPLC analysis. The fermentation pH was maintained above 6.0 using 3.7 N ammonium hydroxide. In the table. 1 shows the data collected during these experiments.

Среду на основе P2 получали, как описано в патенте США 6358717, но в виде 3-кратного концентрата (3 х), то есть для приготовления растворов использовали только 1/3 воды. Среду P2 приготавливали следующим образом. Указанная среда состояла из следующих по отдельности приготовленных растворов (в граммах на 100 мл дистиллированной воды, если не указано другое): 790 мл дистиллированной воды (раствор I), 0,5 г K2HPO4, 0,5 г KH2PO4, 2,2 г CH3COONH4 (раствор II), 2,0 г MgSO4-7H2O, 0,1 г MnSO4-H2O, 0,1 г NaCl, 0,1 г FeSO4-7H2O (раствор III) и 100 мг п-аминобензойной кислоты, 100 мг тиамина, 1 мг биотина (раствор IV). Растворы I и II стерилизовали посредством фильтрации и затем смешивали с получением буферного раствора. Растворы III и IV были стерилизованы посредством фильтрации. Порции (10 и 1 мл) растворов III и IV, соответственно, добавляли в асептических условиях к буферному раствору. Конечное значение pH среды P2 составляло 6,6.P2-based medium was prepared as described in US Pat. No. 6,358,717, but as a 3-fold concentrate (3 x), i.e. only 1/3 of the water was used to prepare the solutions. The P2 medium was prepared as follows. The specified medium consisted of the following separately prepared solutions (in grams per 100 ml of distilled water, unless otherwise indicated): 790 ml of distilled water (solution I), 0.5 g K 2 HPO 4 , 0.5 g KH 2 PO 4 , 2.2 g of CH 3 COONH 4 (solution II), 2.0 g of MgSO 4 -7H 2 O, 0.1 g of MnSO 4 -H 2 O, 0.1 g of NaCl, 0.1 g of FeSO 4 -7H 2 O (solution III) and 100 mg of p-aminobenzoic acid, 100 mg of thiamine, 1 mg of biotin (solution IV). Solutions I and II were sterilized by filtration and then mixed to obtain a buffer solution. Solutions III and IV were sterilized by filtration. Portions (10 and 1 ml) of solutions III and IV, respectively, were added under aseptic conditions to the buffer solution. The final pH of the P2 medium was 6.6.

- 33 033687- 33 033687

Таблица 1Table 1

Проба Try Время (час) Time (hour) Кубовый остаток Vat balance Масляная кислота (г/л) Oil acid (g / l) Ксилоза (г/л) Xylose (g / l) A-BR2 A-br2 17 17 20% Серия А 20% Serie A 8,5 8.5 95,1 95.1 A-BR4 A-BR4 17 17 20% Серия А 20% Serie A 9,7 9.7 93,4 93,4 A-BR6 A-BR6 17 17 40% Серия А 40% Serie A 7,9 7.9 90,4 90,4 A-BR8 A-BR8 17 17 40% Серия А 40% Serie A 4,9 4.9 106,4 106,4 A-BR18 A-BR18 17 17 60% Серия А 60% Serie A 4,8 4.8 94,8 94.8 A-BR20 A-BR20 17 17 60% Серия А 60% Serie A 5,5 5.5 94,6 94.6 A-BR22 A-BR22 17 17 60% Сери R 60% Series R 7,8 7.8 115,4 115,4 A-BR2 A-br2 24 24 20% Серия А 20% Serie A 15,6 15.6 81,4 81.4 A-BR4 A-BR4 24 24 20% Серия А 20% Serie A 16,3 16.3 79,1 79.1 A-BR6 A-BR6 24 24 40% Серия А 40% Serie A 16,3 16.3 78,9 78.9 A-BR8 A-BR8 24 24 40% Серия А 40% Serie A 8 8 91,5 91.5 A-BR18 A-BR18 24 24 60% Серия А 60% Serie A 9,5 9.5 83,8 83.8 A-BR20 A-BR20 24 24 60% Серия А 60% Serie A И,2 AND 2 81,9 81.9 A-BR22 A-BR22 24 24 60% Сери R 60% Series R 12,7 12.7 102 102

A-BR2 A-br2 41 41 20% Серия А 20% Serie A 29,6 29.6 40,4 40,4 A-BR4 A-BR4 41 41 20% Серия А 20% Serie A 30,8 30.8 35,1 35.1 A-BR6 A-BR6 41 41 40% Серия А 40% Serie A 31,3 31.3 44,4 44,4 A-BR8 A-BR8 41 41 40% Серия А 40% Serie A 20,9 20.9 55,8 55.8 A-BR18 A-BR18 41 41 60% Серия А 60% Serie A 27 27 54,5 54.5 A-BR20 A-BR20 41 41 60% Серия А 60% Serie A 27,6 27.6 52,2 52,2 A-BR22 A-BR22 41 41 60% Сери R 60% Series R 28,7 28.7 60,9 60.9 A-BR2 A-br2 48 48 20% Серия А 20% Serie A 34 34 28,5 28.5 A-BR4 A-BR4 48 48 20% Серия А 20% Serie A 36 36 22,4 22.4 A-BR6 A-BR6 48 48 40% Серия А 40% Serie A 34,7 34.7 35,7 35.7 A-BR8 A-BR8 48 48 40% Серия А 40% Serie A 27,5 27.5 44,8 44.8 A-BR18 A-BR18 48 48 60% Серия А 60% Serie A 32,7 32,7 46,9 46.9 A-BR20 A-BR20 48 48 60% Серия А 60% Serie A 33,2 33,2 44,6 44.6 A-BR22 A-BR22 48 48 60% Сери R 60% Series R 30,8 30.8 48,7 48.7 A-BR2 A-br2 66 66 20% Серия А 20% Serie A 48 48 5,6 5,6 A-BR4 A-BR4 66 66 20% Серия А 20% Serie A 48,1 48.1 0,5 0.5 A-BR6 A-BR6 66 66 40% Серия А 40% Serie A 39,1 39.1 19,1 19.1 A-BR8 A-BR8 66 66 40% Серия А 40% Serie A 36,4 36,4 23,1 23.1 A-BR18 A-BR18 66 66 60% Серия А 60% Serie A 38,1 38.1 28,7 28.7 A-BR20 A-BR20 66 66 60% Серия А 60% Serie A 36,1 36.1 27,7 27.7 A-BR22 A-BR22 66 66 60% Сери R 60% Series R 38,1 38.1 25,2 25,2 A-BR2 A-br2 72 72 20% Серия А 20% Serie A 43,5 43.5 1,8 1.8 A-BR4 A-BR4 72 72 20% Серия А 20% Serie A 42,8 42.8 NF Nf A-BR6 A-BR6 72 72 40% Серия А 40% Serie A 41,3 41.3 14,9 14.9 A-BR8 A-BR8 72 72 40% Серия А 40% Serie A 41 41 16,4 16,4 A-BR18 A-BR18 72 72 60% Серия А 60% Serie A 39,3 39.3 23,6 23.6 A-BR20 A-BR20 72 72 60% Серия А 60% Serie A 39 39 23,1 23.1 A-BR22 A-BR22 72 72 60% Сери R 60% Series R 48,9 48.9 18,2 18.2 A-BR2 A-br2 138 138 20% Серия А 20% Serie A 47,4 47.4 NF Nf A-BR4 A-BR4 138 138 20% Серия А 20% Serie A 43,2 43,2 NF Nf A-BR6 A-BR6 138 138 40% Серия А 40% Serie A 49 49 2,1 2.1 A-BR8 A-BR8 138 138 40% Серия А 40% Serie A 46,1 46.1 0,5 0.5 A-BR18 A-BR18 138 138 60% Серия А 60% Serie A 48,4 48,4 3 3

A-BR20 A-BR20 138 138 60% Серия А 60% Serie A 47,5 47.5 3,9 3.9 A-BR22 A-BR22 138 138 60% Сери R 60% Series R 47,9 47.9 0,7 0.7 NF: не обнаружено, ниже предела обнаружения NF: not detected, below detection limit

- 34 033687- 34 033687

Эксперимент (B) с кубовыми остатками.Experiment (B) with bottoms.

В этом эксперименте использовали шесть биореакторов. В случае 600 мл загрузки реактора два реактора (B-BR2 и B-BR4) заполняли 72 г ксилозы, 5 ppm FeSO4x7H2O и 6 г/л дрожжевого экстракта Fluka brand и деионизированной водой, добавляемой для доведения объема до 600 мл. Два других реактора (BBR6 и B-BR8) заполняли 72 г ксилозы, 5 ppm FeSO4x7H2O, 240 мл 40% кубового остатка и деионизированной водой, добавляемой для доведения объема до 600 мл. Один из реакторов (B-BR18) заполняли 72 г ксилозы, 200 мл модифицированной среды P2, дополненной 240 мл кубового остатка, и деионизированной водой, добавляемой для доведения объема до 600 мл. Другой реактор (B-BR20) заполняли 72 г ксилозы, 200 мл модифицированного среды P2, дополненной (как описано выше, но не как 3 х концентрат) 60 г/л дрожжевого экстракта, и деионизированной водой, добавляемой для доведения объема до 600 мл. Все шесть реакторов барботировали газообразным N2 и затем инокулировали с помощью 5% (30 мл) C. tyrobutyricum (ATCC 25755). Указанные данные приведены в табл. 2.Six bioreactors were used in this experiment. In the case of a 600 ml reactor load, two reactors (B-BR2 and B-BR4) filled 72 g of xylose, 5 ppm FeSO 4 x7H 2 O and 6 g / L of Fluka brand yeast extract and deionized water added to bring the volume to 600 ml. The other two reactors (BBR6 and B-BR8) filled 72 g of xylose, 5 ppm FeSO 4 x7H 2 O, 240 ml of 40% bottoms and deionized water added to bring the volume to 600 ml. One of the reactors (B-BR18) was filled with 72 g of xylose, 200 ml of modified P2 medium supplemented with 240 ml of bottoms, and deionized water added to bring the volume to 600 ml. Another reactor (B-BR20) was filled with 72 g of xylose, 200 ml of modified P2 medium, supplemented (as described above, but not as a 3 × concentrate) with 60 g / l of yeast extract, and deionized water added to bring the volume to 600 ml. All six reactors were sparged with gaseous N2 and then inoculated with 5% (30 ml) C. tyrobutyricum (ATCC 25755). The indicated data are given in table. 2.

Посев выращивали на протяжении ночи в модифицированной обогащенной среде для клостридий, содержащей на литр 10 г пептона, 10 г мясного экстракта, 5 г NaCl, 5 г/л цистеина, 3 г ацетата натрия, 5 г безводного агара и 5 г ксилозы. Среду приготавливали в 900 мл деионизированной воды без ксилозы; 270 мл аликвоты отбирали в 500 мл флаконы. Флаконы барботировали, автоклавировали и в каждый флакон впрыскивали 30 мл 50 г/л ксилозы через 22-микронный фильтр. Перед инъекцией раствор ксилозы барботировали газообразным N2. На 300 мл флакон использовали 1 мл замороженного штамма.Sowing was grown overnight in a modified enriched Clostridia medium containing 10 g peptone, 10 g meat extract, 5 g NaCl, 5 g / l cysteine, 3 g sodium acetate, 5 g anhydrous agar and 5 g xylose per liter. The medium was prepared in 900 ml of deionized water without xylose; 270 ml aliquots were collected in 500 ml vials. The vials were bubbled, autoclaved, and 30 ml of 50 g / l xylose was injected into each vial through a 22 micron filter. Before injection, xylose solution was bubbled with gaseous N2. For a 300 ml vial, 1 ml of the frozen strain was used.

pH ферментации поддерживали выше 6,0, используя 3,7N NH4OH. Периодически отбирали пробы и анализировали с помощью ГХ и ВЭЖХ.Fermentation pH was maintained above 6.0 using 3.7N NH 4 OH. Samples were taken periodically and analyzed by GC and HPLC.

Таблица 2table 2

Проба Try Время (час) Time (hour) Среда Wednesday Масляная кислота (г/л) Butyric acid (g / l) Ксилоза (г/л) Xylose (g / l) B-BR2 B-BR2 17 17 6 г/л YE + 5мг/л FeSO4 6 g / l YE + 5 mg / l FeSO 4 NF Nf 94 94 B-BR4 B-BR4 17 17 6 г/л YE + 5мг/л FeSO4 6 g / l YE + 5 mg / l FeSO 4 NF Nf 95,4 95.4 B-BR6 B-BR6 17 17 40% DB + 5мг/л FeSO4 40% DB + 5mg / L FeSO 4 NF Nf 117,8 117.8 B-BR8 B-BR8 17 17 40% DB+ 5мг/л FeSO4 40% DB + 5mg / L FeSO 4 NF Nf 119,2 119.2 B-BR18 B-BR18 17 17 Р2 + 40% DB P2 + 40% DB о,з oh s 104,4 104.4 B-BR20 B-BR20 17 17 Р2 + бОг/л YE P2 + bog / l YE NF Nf 98,2 98.2 B-BR2 B-BR2 24 24 бг/л YE + 5мг/л FeSO4 bg / l YE + 5mg / l FeSO 4 0,8 0.8 84,4 84,4 B-BR4 B-BR4 24 24 бг/л YE + 5мг/л FeSO4 bg / l YE + 5mg / l FeSO 4 1,2 1,2 83,1 83.1 B-BR6 B-BR6 24 24 40% DB + 5мг/л FeSO4 40% DB + 5mg / L FeSO 4 0,8 0.8 113,2 113.2 B-BR8 B-BR8 24 24 40% DB+ 5мг/л FeSO4 40% DB + 5mg / L FeSO 4 0,7 0.7 ИЗ OF B-BR18 B-BR18 24 24 Р2 + 40% DB P2 + 40% DB 0,9 0.9 101 101 B-BR20 B-BR20 24 24 Р2 + бОг/л YE P2 + bog / l YE 1,7 1.7 99 99 B-BR2 B-BR2 41 41 бг/л YE + 5мг/л FeSO4 bg / l YE + 5mg / l FeSO 4 5,5 5.5 51,9 51.9 B-BR4 B-BR4 41 41 бг/л YE + 5мг/л FeSO4 bg / l YE + 5mg / l FeSO 4 9,3 9.3 48,5 48.5 B-BR6 B-BR6 41 41 40% DB + 5мг/л FeSO4 40% DB + 5mg / L FeSO 4 14,8 14.8 88 88 B-BR8 B-BR8 41 41 40% DB+ 5мг/л FeSO4 40% DB + 5mg / L FeSO 4 14 14 91,4 91.4 B-BR18 B-BR18 41 41 Р2 + 40% DB P2 + 40% DB 7,9 7.9 73,7 73.7 B-BR20 B-BR20 41 41 Р2 + бОг/л YE P2 + bog / l YE 32,5 32,5 3,8 3.8 B-BR2 B-BR2 48 48 бг/л YE + 5мг/л FeSO4 bg / l YE + 5mg / l FeSO 4 7,1 7.1 44,1 44.1 B-BR4 B-BR4 48 48 бг/л YE + 5мг/л FeSO4 bg / l YE + 5mg / l FeSO 4 И AND 41,9 41.9 B-BR6 B-BR6 48 48 40% DB + 5мг/л FeSO4 40% DB + 5mg / L FeSO 4 18,8 18.8 77,3 77.3 B-BR8 B-BR8 48 48 40% DB+ 5мг/л FeSO4 40% DB + 5mg / L FeSO 4 19,2 19,2 81,9 81.9 B-BR18 B-BR18 48 48 Р2 + 40% DB P2 + 40% DB 16,8 16.8 66,2 66,2 B-BR20 B-BR20 48 48 Р2 + бОг/л YE P2 + bog / l YE 37,1 37.1 NF Nf B-BR2 B-BR2 66 66 бг/л YE + 5мг/л FeSO4 bg / l YE + 5mg / l FeSO 4 9,5 9.5 31,5 31.5 B-BR4 B-BR4 66 66 бг/л YE + 5мг/л FeSO4 bg / l YE + 5mg / l FeSO 4 15,2 15,2 30,1 30.1 B-BR6 B-BR6 66 66 40% DB + 5мг/л FeSO4 40% DB + 5mg / L FeSO 4 27,4 27.4 53,6 53.6 B-BR8 B-BR8 66 66 40% DB+ 5мг/л FeSO4 40% DB + 5mg / L FeSO 4 25,2 25,2 61 61 B-BR18 B-BR18 66 66 Р2 + 40% DB P2 + 40% DB 28,7 28.7 43,9 43.9 B-BR20 B-BR20 66 66 Р2 + бОг/л YE P2 + bog / l YE 41,3 41.3 NF Nf

- 35 033687- 35 033687

B-BR2 B-BR2 72 72 бг/л YE + 5мг/л FeSO4 bg / l YE + 5mg / l FeSO 4 9,5 9.5 29 29th B-BR4 B-BR4 72 72 бг/л YE + 5мг/л FeSO4 bg / l YE + 5mg / l FeSO 4 17,8 17.8 27,8 27.8 B-BR6 B-BR6 72 72 40% DB + 5мг/л FeSO4 40% DB + 5mg / L FeSO 4 27,6 27.6 47,8 47.8 B-BR8 B-BR8 72 72 40% DB+ 5мг/л FeSO4 40% DB + 5mg / L FeSO 4 26,7 26.7 52,4 52,4 B-BR18 B-BR18 72 72 Р2 + 40% DB P2 + 40% DB 30,6 30.6 36,5 36.5 B-BR20 B-BR20 72 72 Р2 + 60г/л YE P2 + 60g / l YE 36,2 36,2 NF Nf B-BR2 B-BR2 137 137 бг/л YE + 5мг/л FeSO4 bg / l YE + 5mg / l FeSO 4 9,8 9.8 19,4 19,4 B-BR4 B-BR4 137 137 бг/л YE + 5мг/л FeSO4 bg / l YE + 5mg / l FeSO 4 20,6 20.6 16,6 16.6 B-BR6 B-BR6 137 137 40% DB + 5мг/л FeSO4 40% DB + 5mg / L FeSO 4 41,9 41.9 24,1 24.1 B-BR8 B-BR8 137 137 40% DB+ 5мг/л FeSO4 40% DB + 5mg / L FeSO 4 42,6 42.6 16,6 16.6 B-BR18 B-BR18 137 137 Р2 + 40% DB P2 + 40% DB 40,2 40,2 4,3 4.3 B-BR20 B-BR20 137 137 Р2 + 60г/л YE P2 + 60g / l YE 36,3 36.3 NF Nf NF: не обнаружено, ниже предела обнаружения NF: not detected, below detection limit YE: дрожжевой экстракт YE: yeast extract DB: кубовый остаток DB: bottoms Р2: модифицированная среда Р2 P2: modified P2 medium

Отделение бутирата с помощью кислой смолы.Separation of butyrate with acidic resin.

Смолу Amberlite™ IRA 400 (500 г) промывали водой (2*500 мл) в 5 л круглодонной колбе. Перед добавлением ферментативного бульона во влажную смолу избыток воды осторожно удаляли пипеткой. Добавляли ферментативный бульон (2 л), содержащий 44,7 г/л масляной кислоты, и полученную смесь перемешивали с применением магнитной мешалки в течение 1,5 ч. Отбирали маленькую аналитическую пробу и обнаруживали с помощью ГХ анализа равновесного пара, что указанная проба содержит 32,5 г/л масляной кислоты (потеря 27%). Полученный результат указывал, что 24,5 г масляной кислоты адсорбировалось на смоле. Надосадочный слой раствора сливали и влажную смолу загружали в стеклянную колонку с проволочным ситом на дне для предотвращения закупорки. Ферментативный бульон отмывали от смолы потоком воды (2 л) до тех пор, пока элюент не становился прозрачным. Затем смолу переносили в 2 л круглодонную колбу, содержащую якорь магнитной мешалки, и далее обрабатывали 100 мл 1N HCl с последующей обработкой 8 мл 6 N HCl. Полученную смесь перемешивали в течение 5 мин, при этом pH оказался равен 2,5, затем указанную смесь подвергали дистилляции. В общей сложности пять циклов дистилляции из колбы в колбу позволило получить от 150 до 250 мл фракций. В промежутке между дистилляциями к смоле добавляли еще воды и 1 N HCl. Фракции подщелачивали с помощью 20% водного NaOH и концентрировали посредством вращательного испарения. Сушка в вакууме при 120°C на протяжении ночи позволила получить 16,23 г объединенного неочищенного твердого вещества илиAmberlite ™ IRA 400 resin (500 g) was washed with water (2 * 500 ml) in a 5 L round bottom flask. Before adding the fermentation broth to the wet resin, excess water was carefully removed with a pipette. An enzymatic broth (2 L) containing 44.7 g / L butyric acid was added, and the resulting mixture was stirred using a magnetic stirrer for 1.5 hours. A small analytical sample was taken and detected by GC analysis of equilibrium vapor, which indicated sample contains 32.5 g / l butyric acid (loss of 27%). The result indicated that 24.5 g of butyric acid was adsorbed on the resin. The supernatant of the solution was discarded and the wet resin was loaded into a glass column with a wire sieve at the bottom to prevent clogging. The enzymatic broth was washed from the resin with a stream of water (2 L) until the eluent became clear. The resin was then transferred to a 2 L round bottom flask containing the armature of a magnetic stir bar, and then treated with 100 ml of 1N HCl, followed by treatment with 8 ml of 6 N HCl. The resulting mixture was stirred for 5 minutes, the pH being 2.5, then the mixture was distilled. A total of five cycles of distillation from flask to flask allowed to obtain from 150 to 250 ml of fractions. Between the distillations, more water and 1 N HCl were added to the resin. Fractions were made basic with 20% aqueous NaOH and concentrated by rotational evaporation. Drying in vacuo at 120 ° C. overnight afforded 16.23 g of a combined crude solid or

14,13 г бутирата натрия в пробе. Для пяти циклов дистилляции это соответствовало эффективности извлечения 57,7%. Дополнительные циклы дистилляции позволят обеспечить более высокую степень извлечения.14.13 g of sodium butyrate in the sample. For five distillation cycles, this corresponded to a recovery efficiency of 57.7%. Additional distillation cycles will provide a higher degree of recovery.

Отделение бутирата с применением основной смолы.Butyrate separation using a base resin.

К 400 мл содержащего масляную кислоту ферментативного бульона (44,58 г/л) в 1 л круглодонной колбе добавляли 100 мл влажной смолы Amberlite™ IRN 150 (щелочной компонент). Полученную смесь перемешивали при комнатной температуре в течение 2 ч и затем оставляли отстаиваться в течение 10 минут. Отбирали маленькую аналитическую пробу (1/2 мл) и помещали в склянку. С помощью ГХ анализа равновесного пара было обнаружено, что указанная проба содержит 24,29 г/л масляной кислоты (снижение 54,49%). Полученный результат указывал, что 9,72 г масляной кислоты адсорбировалось на смоле.To 400 ml of butyric acid-containing enzyme broth (44.58 g / L) in a 1 L round-bottom flask was added 100 ml of Amberlite ™ IRN 150 wet resin (alkaline component). The resulting mixture was stirred at room temperature for 2 hours and then allowed to stand for 10 minutes. A small analytical sample (1/2 ml) was taken and placed in a flask. Using GC analysis of equilibrium vapor, it was found that this sample contains 24.29 g / l butyric acid (a decrease of 54.49%). The result indicated that 9.72 g of butyric acid was adsorbed on the resin.

Надосадочный слой раствора сливали и оставшийся бульон удаляли с помощью 50 мл пипетки. Смолу промывали водой (8*25 мл) и затем обрабатывали 10% раствором H2SO4 в EtOH (50 мл). Полученную смесь перемешивали при комнатной температуре в течение 5 мин и затем этанольный раствор удаляли пипеткой. Далее смолу промывали EtOH (10*25 мл), с последующим промыванием водой (10*25 мл). Промывочные растворы EtOH объединяли и подщелачивали с помощью 20% NaOH (pH 11) и затем концентрировали посредством вращательного испарения. Водные промывочные растворы обрабатывали аналогичным образом и обе твердые фракции дополнительно высушивали в вакууме при 120°C с получением 6,74 г (72,57% бутирата натрия согласно ЖХ анализу) из этанола и 1,90 г (80,44% бутирата натрия согласно ЖХ анализу) из воды. Суммарная степень извлечения из смолы составляла 66,1%.The supernatant of the solution was discarded and the remaining broth was removed using a 50 ml pipette. The resin was washed with water (8 * 25 ml) and then treated with a 10% solution of H 2 SO 4 in EtOH (50 ml). The resulting mixture was stirred at room temperature for 5 minutes, and then the ethanol solution was removed with a pipette. Next, the resin was washed with EtOH (10 * 25 ml), followed by washing with water (10 * 25 ml). EtOH washings were combined and made basic with 20% NaOH (pH 11) and then concentrated by rotational evaporation. The aqueous washings were treated in a similar manner and both solid fractions were further dried in vacuo at 120 ° C to obtain 6.74 g (72.57% sodium butyrate according to LC analysis) from ethanol and 1.90 g (80.44% sodium butyrate according to LC analysis) from water. The total degree of extraction from the resin was 66.1%.

Преобразование бутирата в этилбутират.Conversion of butyrate to ethyl butyrate.

Неочищенную смесь твердых веществ, содержащую в общей сложности 8,9 г бутирата натрия, обрабатывали с помощью 50 мл этанола в 250 мл круглодонной колбе и полученную смесь охлаждали в водяной бане и медленно обрабатывали концентрированной серной кислотой (16 г) при перемешивании с помощью якоря магнитной мешалки. Круглодонную колбу оборудовали обратным холодильником иThe crude solid mixture containing a total of 8.9 g of sodium butyrate was treated with 50 ml of ethanol in a 250 ml round bottom flask and the resulting mixture was cooled in a water bath and slowly treated with concentrated sulfuric acid (16 g) with stirring using a magnetic anchor mixers. The round bottom flask was equipped with a reflux condenser and

- 36 033687 реакционную смесь кипятили в течение 4 часов в атмосфере N2. После охлаждения до комнатной температуры реакционную смесь выливали в делительную воронку, содержащую 150 мл водного раствора Na2HPO4 (40 г). Конечное значение pH раствора после перемешивания составляло 7. Верхнюю фазу отделяли и фильтровали через стекловату для удаления осадка с получением 4,5 мл этилбутирата. Указанную пробу объединяли с другими подобными пробами с получением примерно 29 г неочищенной жидкости, которую дистиллировали с получением 23,6 г (чистота 88% согласно ЖХ анализу) этилбутирата. Примеси представляли собой, главным образом, этанол (9,2%) и этилацетат (2%).- 36,033,687 the reaction mixture was boiled for 4 hours in an atmosphere of N 2 . After cooling to room temperature, the reaction mixture was poured into a separatory funnel containing 150 ml of an aqueous solution of Na 2 HPO 4 (40 g). The final pH of the solution after stirring was 7. The upper phase was separated and filtered through glass wool to remove a precipitate to give 4.5 ml of ethyl butyrate. The specified sample was combined with other similar samples to obtain approximately 29 g of the crude liquid, which was distilled to obtain 23.6 g (purity 88% according to LC analysis) of ethyl butyrate. The impurities were mainly ethanol (9.2%) and ethyl acetate (2%).

Гидрогенолиз этилбутирата.Hydrogenolysis of ethyl butyrate.

Этилбутират (20,8 г, 0,176 моль) в 225 мл сухого этанола добавляли к 0,5% Re на оксиде алюминия (8,1 г, восстановленный) в 1 л автоклаве из нержавеющей стали. После продувки N2 и вакуумирования, полученную смесь наполняли H2 с давлением 116 psi (примерно 800 кПа) и затем перемешивали со скоростью 600 об/мин и нагревали при 270°C в течение в общей сложности 25,5 ч на протяжении 4 дней. Каждое утро давление в автоклаве сбрасывали до комнатной температуры и затем добавляли еще H2 (от 108 до 112 psi) (от примерно 744 до примерно 772 кПа). Для гидрирования использовали давление в диапазоне от 1400 до 1500 psi (от примерно 9650 до примерно 10340 кПа). Газохроматографический анализ равновесного пара свидетельствовал о более чем 65% молярном преобразовании этилбутирата при более чем 90% селективности в отношении н-бутанола.Ethyl butyrate (20.8 g, 0.176 mol) in 225 ml dry ethanol was added to 0.5% Re on alumina (8.1 g, reduced) in a 1 L stainless steel autoclave. After purging N2 and evacuating, the resulting mixture was filled with H 2 at a pressure of 116 psi (approximately 800 kPa) and then stirred at a speed of 600 rpm and heated at 270 ° C for a total of 25.5 hours for 4 days. Each morning, the pressure in the autoclave was released to room temperature and then another H2 (108 to 112 psi) (from about 744 to about 772 kPa) was added. For hydrogenation, pressures in the range of 1400 to 1500 psi (from about 9650 to about 10,340 kPa) were used. A gas chromatographic analysis of equilibrium vapor indicated more than 65% molar conversion of ethyl butyrate with more than 90% selectivity for n-butanol.

Отличные от тех, что приведены в примерах в настоящей заявке, или если явно не указано специально, все численные диапазоны, количества, величины и проценты, такие как те, которые выражают количества материалов, элементарные составы, время и температуры реакции, соотношения количеств и другие параметры, в следующей части описания изобретения и прилагаемой формуле изобретения следует понимать, как если бы им предшествовало слово примерно, даже если термин примерно может в явной форме не стоять рядом с указанной величиной, количеством или диапазоном. Соответственно, если не указано иное, численные параметры, приведенные в следующем описании изобретения и прилагаемой формуле изобретения, являются приближенными значениями, которые могут меняться в зависимости от требуемых искомых свойств, которые предполагают обеспечить с помощью настоящего изобретения. По меньшей мере и не в качестве попытки ограничить применение доктрины эквивалентов объемом формулы изобретения, каждый численный параметр должен по меньшей мере рассматриваться в свете количества приведенных значащих цифр и с применением обычных методов округления.Other than those shown in the examples in this application, or unless expressly indicated specifically, all numerical ranges, amounts, quantities and percentages, such as those that express quantities of materials, elementary compositions, reaction times and temperatures, ratios of amounts, and others parameters, in the next part of the description of the invention and the attached claims, it should be understood as if they were preceded by the word approximately, even if the term approximately may not explicitly stand next to the specified value, quantity or pazonom. Accordingly, unless otherwise indicated, the numerical parameters given in the following description of the invention and the attached claims are approximate values, which may vary depending on the desired desired properties, which are intended to be achieved using the present invention. At least not as an attempt to limit the use of the doctrine of equivalents to the scope of the claims, each numerical parameter should at least be considered in light of the number of significant digits given and using conventional rounding methods.

Несмотря на то, что численные диапазоны и параметры, определяющие широкий объем изобретения, являются приближениями величинами, численные значения, приведенные в конкретных примерах, указаны как можно точнее. Однако любое численное значение по природе содержит ошибку, обязательно возникающую в результате стандартного отклонения, обнаруживаемого в лежащих в ее основе соответствующих экспериментальных измерениях. Кроме того, когда в настоящей заявке приводят численные диапазоны, указанные диапазоны включают конечные точки приведенных диапазонов (т.е., конечные точки можно использовать). При применении в настоящей заявке процентного содержания по массе, численные величины приведены относительно суммарной массы.Despite the fact that the numerical ranges and parameters defining a wide scope of the invention are approximations, the numerical values given in specific examples are indicated as accurately as possible. However, any numerical value by nature contains an error that necessarily arises as a result of the standard deviation found in the corresponding experimental measurements underlying it. In addition, when numerical ranges are given in this application, these ranges include the endpoints of the given ranges (i.e., endpoints can be used). When applying the percentage by weight in this application, numerical values are given relative to the total weight.

Кроме того, следует понимать, что любой численный диапазон, приведенный в настоящем документе, предполагает включение всех входящих в него поддиапазонов. Например, подразумевают, что диапазон от 1 до 10 включает все поддиапазоны между (и в том числе) приведенным минимальным значением 1 и приведенным максимальным значением 10, то есть, включает минимальное значение равное 1 или больше 1 и максимальное значение равное 10 или меньше 10. Подразумевают, что термин один и существительные в единственном числе, применяемые в настоящей заявке, включают по меньшей мере один или один или более, если не указано иное.In addition, it should be understood that any numerical range given herein is intended to include all of its sub-ranges. For example, it is understood that a range from 1 to 10 includes all subranges between (and including) a reduced minimum value of 1 and a reduced maximum value of 10, that is, includes a minimum value of 1 or greater than 1 and a maximum value of 10 or less than 10. The term alone and the singular nouns used in this application are meant to include at least one or one or more, unless otherwise indicated.

Любой патент, публикация или другой описанный материал, в целом или частично, который, как указано, включен в настоящую заявку посредством ссылки, включен в настоящий документ только в той степени, в какой включенный материал не противоречит существующим определениям, утверждениям или другому раскрывающему сущность изобретения материалу, описанному в настоящей заявке. По существу и в необходимой степени описание, ясно изложенное в настоящей заявке, заменяет любой противоречащий материал, включенный в настоящий документ посредством ссылки. Любой материал или его часть, который, как указано, включен в настоящий документ посредством ссылки, но который противоречит существующим определениям, утверждениям или другому раскрывающему сущность изобретения материалу, описанному в настоящем документе, будет включен только в той степени, которая не вызывает противоречия между указанным включенным материалом и существующим материалом, раскрывающим сущность изобретения.Any patent, publication or other described material, in whole or in part, which, as indicated, is incorporated into this application by reference, is included in this document only to the extent that the material included does not contradict existing definitions, claims or other disclosing the invention the material described in this application. Essentially and to the extent necessary, the description clearly set forth in this application replaces any contradictory material incorporated herein by reference. Any material or part thereof which, as indicated, is incorporated herein by reference, but which is contrary to existing definitions, statements or other material disclosing the essence of the invention described in this document will be included only to the extent that does not cause a conflict between the specified Included material and existing material disclosing the essence of the invention.

Несмотря на то, что настоящее изобретение было подробно показано и описано со ссылками на предпочтительные варианты его реализации, специалистам в данной области техники будет понятно, что возможны различные изменения в форме и деталях без отступления от сущности и объема настоящего изобретения, определяемых прилагаемой формулой изобретения.Although the present invention has been shown and described in detail with reference to preferred embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes in form and detail are possible without departing from the spirit and scope of the present invention as defined by the appended claims.

Claims (10)

1. Способ получения одного или более спиртов, включающий осахаривание целлюлозного или лигноцеллюлозного материала с получением композиции сахаров осахаренной биомассы, содержащей глюкозу и ксилозу; селективную ферментацию глюкозы с получением ферментированной композиции сахаров, содержащей, по существу, ксилозу, причем концентрация ксилозы в ферментированной композиции сахаров повышена по сравнению с концентрацией ксилозы в композиции сахаров осахаренной биомассы; получение одной или более кислот из ферментированной композиции сахаров; превращение указанных одной или более кислот в один или более сложных эфиров и гидрирование одного или более сложных эфиров с применением катализатора и водорода с получением указанных одного или более спиртов.1. A method of producing one or more alcohols, including saccharification of cellulosic or lignocellulosic material to obtain a sugar composition of saccharified biomass containing glucose and xylose; selective glucose fermentation to obtain a fermented sugar composition containing essentially xylose, wherein the xylose concentration in the fermented sugar composition is increased compared to the xylose concentration in the saccharified biomass sugar composition; obtaining one or more acids from a fermented sugar composition; converting said one or more acids into one or more esters and hydrogenating one or more esters using a catalyst and hydrogen to produce said one or more alcohols. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанные одна или более кислот включают масляную ки слоту или уксусную кислоту.2. The method according to claim 1, characterized in that said one or more acids comprise an butyric acid or acetic acid. 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что осахаривание целлюлозного или лигноцеллюлозного материала осуществляют с помощью одного или более ферментов, одной или более кислот или их комбинаций.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the saccharification of cellulosic or lignocellulosic material is carried out using one or more enzymes, one or more acids, or combinations thereof. 4. Способ по любому из пп.1-3, дополнительно включающий обработку целлюлозного или лигноцеллюлозного материала путем облучения пучком электронов.4. The method according to any one of claims 1 to 3, further comprising processing the cellulosic or lignocellulosic material by irradiation with an electron beam. 5. Способ по п.4, отличающийся тем, что доза облучения составляет от 10 до 200 Мрад.5. The method according to claim 4, characterized in that the radiation dose is from 10 to 200 Mrad. 6. Способ по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что катализатор включает метал, выбранный из группы, состоящей из Pt, Pd, Os, Re, Ru, Rb, Ni, Co, Mo, W, Zn, Cr, Cu, оксидов перечисленных металлов и их комбинаций.6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the catalyst comprises a metal selected from the group consisting of Pt, Pd, Os, Re, Ru, Rb, Ni, Co, Mo, W, Zn, Cr, Cu, oxides of the listed metals and their combinations. 7. Способ по п.6, отличающийся тем, что используют водород под давлением от 5 до 120 атм.7. The method according to claim 6, characterized in that hydrogen is used under pressure from 5 to 120 atm. 8. Способ по любому из пп.1-7, дополнительно включающий выделение по меньшей мере одной из кислот перед превращением указанных одной или более кислот в один или более сложный эфир.8. The method according to any one of claims 1 to 7, further comprising isolating at least one of the acids before converting said one or more acids into one or more esters. 9. Способ по любому из пп.1-8, отличающийся тем, что сложный эфир выбран из группы, состоящей из этилбутирата, бутилбутирата, гексилбутирата и октилбутирата.9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the ester is selected from the group consisting of ethyl butyrate, butyl butyrate, hexyl butyrate and octyl butyrate. 10. Способ по любому из пп.1-9, отличающийся тем, что кислоту и спирт подвергают взаимодействию с получением сложного эфира.10. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the acid and alcohol are reacted to form an ester.
EA201591330A 2013-03-08 2014-03-07 Processing and transforming biomass to produce alcohols EA033687B1 (en)

Applications Claiming Priority (15)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201361774744P 2013-03-08 2013-03-08
US201361774761P 2013-03-08 2013-03-08
US201361774746P 2013-03-08 2013-03-08
US201361774752P 2013-03-08 2013-03-08
US201361774740P 2013-03-08 2013-03-08
US201361774735P 2013-03-08 2013-03-08
US201361774723P 2013-03-08 2013-03-08
US201361774754P 2013-03-08 2013-03-08
US201361774750P 2013-03-08 2013-03-08
US201361774773P 2013-03-08 2013-03-08
US201361774775P 2013-03-08 2013-03-08
US201361774684P 2013-03-08 2013-03-08
US201361774780P 2013-03-08 2013-03-08
US201361793336P 2013-03-15 2013-03-15
PCT/US2014/021796 WO2014138594A1 (en) 2013-03-08 2014-03-07 Processing and transforming biomass

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA201591330A1 EA201591330A1 (en) 2016-01-29
EA033687B1 true EA033687B1 (en) 2019-11-15

Family

ID=55174410

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201591330A EA033687B1 (en) 2013-03-08 2014-03-07 Processing and transforming biomass to produce alcohols

Country Status (1)

Country Link
EA (1) EA033687B1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080248540A1 (en) * 2007-04-03 2008-10-09 The Ohio State University Methods of producing butanol
US20110287498A1 (en) * 2009-01-26 2011-11-24 Xyleco, Inc. Processing biomass
WO2012006438A2 (en) * 2010-07-09 2012-01-12 Celanese International Corporation Hydrogenolysis of ethyl acetate in alcohol separation processes
US20120322117A1 (en) * 2010-06-18 2012-12-20 Butamax(Tm) Advanced Biofuels Llc Enzymatic production of alcohol esters for recovery of diols produced by fermentation
US20130158302A1 (en) * 2011-12-14 2013-06-20 Celanese International Corporation Phasing Reactor Product from Hydrogenating Acetic Acid Into Ethyl Acetate Feed to Produce Ethanol

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080248540A1 (en) * 2007-04-03 2008-10-09 The Ohio State University Methods of producing butanol
US20110287498A1 (en) * 2009-01-26 2011-11-24 Xyleco, Inc. Processing biomass
US20120322117A1 (en) * 2010-06-18 2012-12-20 Butamax(Tm) Advanced Biofuels Llc Enzymatic production of alcohol esters for recovery of diols produced by fermentation
WO2012006438A2 (en) * 2010-07-09 2012-01-12 Celanese International Corporation Hydrogenolysis of ethyl acetate in alcohol separation processes
US20130158302A1 (en) * 2011-12-14 2013-06-20 Celanese International Corporation Phasing Reactor Product from Hydrogenating Acetic Acid Into Ethyl Acetate Feed to Produce Ethanol

Also Published As

Publication number Publication date
EA201591330A1 (en) 2016-01-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2018202639B2 (en) Processing And Transforming Biomass
AU2016273867B2 (en) Processing Biomass
AU2012358374B2 (en) Processing biomass
AU2012358368B2 (en) Production of sugar and alcohol from biomass
KR102032075B1 (en) Processing biomass
KR20190094248A (en) Processing biomass
CA2978343A1 (en) Processing of biomass materials
PH12015500410B1 (en) Treating biomass
EA033687B1 (en) Processing and transforming biomass to produce alcohols
OA17470A (en) Processing and transforming biomass.
NZ719871B2 (en) Production Of Sugar And Alcohol From Biomass
NZ716083B2 (en) Production of Sugar and Alcohol from Biomass
OA16927A (en) Production of sugar and alcohol from biomass.

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ BY KZ KG TJ TM

MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): RU