從纖維素生物質獲得產物糖流的方法
2023-07-16 21:08:36
專利名稱：從纖維素生物質獲得產物糖流的方法
技術領域：
本發明涉及從纖維素生物質獲得產物糖流的方法，更具體而言，本發明涉及獲得產生自纖維素生物質向糖的酶轉化的產物糖流的方法。
背景技術：
目前，從諸如玉米澱粉、甘蔗和甜菜等原料生產燃料乙醇。但是，由於適於生產這些作物的農田有限以及與人和動物食物鏈的利益競爭，因此從這些來源生產的乙醇不能進一步擴展。最後，由於在轉化過程中化石燃料的使用與一氧化碳和其它產物的釋放有關，因此這些原料的使用對環境造成負面影響。
從含有纖維素的原料如農業廢物、草、林業廢物和糖加工殘餘物產生乙醇的可能性受到了廣泛關注，因為這些大量的廉價原料的可用性、避免焚燒或掩埋纖維素廢物材料的期望性以及乙醇作為燃料比汽油更清潔。此外，纖維素轉化過程的副產物木質素可用作燃料，為纖維素轉化過程提供能量，從而避免使用化石燃料。研究表明，考慮到整個循環，使用從纖維素生產的乙醇幾乎不產生任何溫室氣體。
可用於乙醇生產的纖維素原料包括(1)農業廢物如玉米秸、小麥杆、大麥稈、雙低油菜杆(canola straw)和大豆稈；(2)草如柳枝稷、芒屬草(miscanthus)、網茅屬草(cord grass)和草蘆；(3)林業廢物如白楊木和鋸末；和(4)糖加工殘餘物如蔗渣和甜菜渣。
纖維素由很難斷裂的晶體結構組成，第二普遍的成分半纖維素也一樣。將纖維素纖維轉化為乙醇需要1)將纖維素和半纖維素從木質素中釋放出來或增加纖維素原料中纖維素和半纖維素與纖維素酶的可接近性；2)將半纖維素和纖維素碳水化合物聚合物解聚為游離糖；和3)將混合的己糖和戊糖發酵成乙醇。
將原料運送至工廠，通常將原料顆粒減小至期望的大小，使之適合於後續加工步驟操作。
用於將纖維素轉化為糖的熟知方法之一是包括在足以將纖維素水解為葡萄糖的溫度、酸濃度和時間長度下使用蒸氣和酸的酸水解方法(Grethlein，J.Appl.Chem.Biotechnol.，1978，28296-308)。然後使用酵母將葡萄糖發酵為乙醇，回收乙醇並蒸餾純化。對於酸水解已研究了多年，但由於在劇烈的水解條件下低的糖產率，所以仍未取得商業上的成功。
纖維素水解的另一個方法是酸預水解(或預處理)，然後酶水解。在這一順序中，先將纖維素材料以與上述酸水解過程相似的過程進行預處理，但使用較溫和的溫度、較低的酸濃度、較短的處理時間或者這些條件的組合。這一預處理過程增加了纖維素纖維中纖維素在後續轉化步驟中的可接近性，但其本身卻幾乎沒有轉化。在下一步驟中，將預處理的原料調至適當的溫度和pH，通常為50℃、pH5，然後進行纖維素酶的酶轉化。在預處理過程中選擇的蒸氣溫度、硫酸濃度和處理時間比酸水解過程中的那些顯著溫和，使得隨著纖維素原料轉化為泥質(muddy texture)，接觸的纖維素表面積大大增加。大部分半纖維素被水解，但纖維素卻幾乎沒有被轉化為葡萄糖。在使用纖維素酶的後續步驟中，纖維素被水解為葡萄糖，在這種情況下蒸氣/酸處理稱為預處理。
在纖維素被酸或纖維素酶水解後，糖發酵為乙醇，然後通過蒸餾回收乙醇。
纖維素材料中的纖維素高效地轉化為糖以及後續的糖發酵為乙醇代表著工業中的主要挑戰。具體而言，預處理後的糖流中存在大量的雜質，包括鹽、糖降解產物、有機酸、可溶性酚類化合物和其它化合物。這些化合物由原料的降解產生，或者對於鹽的情況由該方法中加入的酸和鹼產生。這些雜質的存在大大地抑制了酵母對糖的發酵。在沒有糖的高收率有效發酵的存在下，從生物質生產乙醇在商業上不可行。此外，由於存在大量雜質而不能從糖流中回收乙酸和鹽代表該方法損失潛在的收益。
在發酵前將有毒的抑制劑、硫酸和硫酸鹽以及乙酸和乙酸鹽從糖流中除去是大量研究的主題。研究過的方法包括石灰加入法、離子交換法和離子排阻法。
在石灰加入法中，將不溶性石灰(氫氧化鈣)加入糖流中以使雜質沉澱。用石灰處理過的糖溶液具有鹼性pH，用酸通常為磷酸、亞硫酸、碳酸或它們的混合物中和。任選地通過過濾將石灰餅與糖分離。第二個選擇是在鹼性pH下過濾石灰餅，並進行第二次過濾除去酸化步驟中沉澱的物質。石灰處理降低了糖流對酵母和其它微生物的毒性。但是，對石灰餅的任何操作都是困難的且成本高。此外，向糖流中引入鈣增加了鈣垢沉積於蒸發器、蒸餾塔和其它加工設備上的可能性。清潔垢和避免垢形成都增加了糖加工的成本。此外，引入石灰使鹽和乙酸的回收更困難。
在離子交換法中，糖流流過填滿離子交換樹脂的柱。樹脂是陽離子交換型或陰離子交換型或兩者的結合。原則上，陽離子交換樹脂除去陽離子如鈉或鉀，而陰離子交換樹脂除去陰離子如硫酸根和乙酸根。例如，Nilvebrant等(App.Biochem.Biotech，2001，91-9335-49)研究了離子交換法，其中處理雲杉水解產物以除去發酵抑制劑如酚類化合物、呋喃醛和脂族酸。使用陰離子交換劑、陽離子交換劑和不帶電荷的樹脂進行分離。研究者發現由於在pH10.0下大部分酚基團是離子化的，因此在這一pH下用陰離子交換劑處理除去酚抑制劑。
在實踐中，有一些因素限制離子交換處理除去抑制劑的有效性。首先，這些流的多組分性質導致在任何單一的一組條件下無法有效地除去一些種類。第二，高離子負載要求樹脂非常頻繁的再生且是昂貴的。最後，不是所有的抑制劑都是離子的，離子交換法在從糖中除去非離子化合物方面是無效的。
離子排阻法使用離子交換樹脂，但不結合溶液中的目標離子，而是樹脂上的電荷與溶液中目標離子相配(match)，從而使它們與樹脂排斥。然後被排斥的化合物容易地從柱中洗脫，而不帶電化合物則被吸附在樹脂上，從柱上更慢地被洗脫下來。例如，硫酸和葡萄糖的濃溶液中氫為主要陽離子。氫型陽離子交換樹脂將排斥酸，使之很快被洗脫。不帶電的葡萄糖則不被從樹脂上排斥，被吸收至樹脂腔隙中，從而從柱上比酸更緩慢地被洗脫下來。
多個小組描述了用離子排阻法對生物質流中的糖進行解毒。例如，Wooley等(Ind.Eng.Chem.Res.，1998，373699-3709)教導通過將產物流泵過氫型陽離子交換樹脂床的方法來除去生物質糖中的乙酸和硫酸。樹脂上的陽離子排斥硫酸中的氫離子，因而使硫酸很快從柱中洗脫下來。不帶電的糖分子被吸收在樹脂的孔隙空間中，從柱中洗脫的速度比硫酸慢。完全結合的乙酸(非離子)是比糖或硫酸小的分子，因此從柱中洗脫的速度慢於硫酸或糖。此外還描述了用於生產不含硫酸和乙酸的葡萄糖流的模擬移動床(SMB)系統。Wooley的方法的缺點是葡萄糖回收率只有92％。損失的8％葡萄糖是該系統的重要成本。離子排阻法在pH約1-2下進行，在這麼低的pH值下木糖可能發生顯著降解。
U.S.5,560,827和5,628,907(Hester等)公開了一種使用包括排列在4個區的多個離子排阻柱的SMB裝置分離離子組分(酸)與非離子組分(糖)的方法。該分離使用氫型陽離子(或陽離子交換)樹脂在低pH下進行。Hester的方法引入多種裝置以將分散作用和溝流作用降至最低。將糖/酸溶液加在柱上，酸先洗脫出，而用水將糖後洗脫出來。
U.S.5,407,580(Hester等)公開了一種使用製備規模的離子排阻系統分離離子組分(酸)與非離子組分(糖)的方法。該系統包括浮頭分布板，以防止由於樹脂床的收縮而產生的稀釋層的形成。可以在一系列處理條件下對柱進行操作以生產單獨且清楚的酸和糖洗脫曲線。進行該方法可接受的條件為硫酸濃度1.0-20.0％，給料體積為1.0-5.0，流速為0.1-2.0，使用二乙烯基苯樹脂，交聯百分比為1.0-15。
U.S.5,580,389和5,820,687(Farone等)教導一種生產和分離糖的方法。該兩步驟方法包括使用酸將生物質解晶並水解，然後向水解產物加壓，收集含有酸和糖的液體。將液體加至強交聯陽離子樹脂上，在低pH下運行，這樣糖被吸附在樹脂上。用氣體清洗樹脂，將酸從樹脂中壓出，然後用水洗滌樹脂，產生糖流。
U.S.5,968,362(Russo等)公開了使用陰離子交換樹脂通過離子排阻色譜分離糖與酸的方法。糖從柱中洗脫出來，可能含有殘餘酸和重金屬。可以使用石灰處理除去重金屬並中和酸。酸吸附在樹脂上並被保留，用水將其從樹脂上洗脫下來。
Nanguneri等(Sep.Sci.Tech.，1990，25(13-15)1829-1842)使用改良的數學模型模擬糖與酸的分離，並將獲得的結果與實驗數據進行比較。然後對在不同操作參數下的分離特性進行分析以確定最佳操作條件。該模擬方法將使得富含酸的糖流先洗脫出來，然後稀酸/糖交界流洗脫出來，然後是富含糖的糖流洗脫出來。Nanguneri等在最佳加工條件下進行經濟學分析，並得出離子排阻法對於將木質纖維素原料進行加工產生乙醇而言非常切實可行的結論。但是，Nanguneri等的方法的缺點是分離並回收稀酸/糖交界流的成本很高。
U.S.6,663,780(Heikkil等)公開了一種方法，其中產物部分如蔗糖、甜菜鹼和木糖從糖蜜中分離出來，所述糖蜜從多種來源包括甜菜糖蜜和甘蔗糖蜜以及產生自生物質的水解產物獲得。該方法包括用碳酸鈉(pH9)處理糖蜜以使鈣沉澱，然後除去所得的沉澱。然後用模擬移動床(SMB)方法處理濾液，使用至少兩個用強酸陽離子交換樹脂填充的SMB系統進行該方法。在第一系統中回收蔗糖，而在第二系統中回收甜菜鹼。可以將從第一系統獲得的蔗糖結晶，並將結晶剩餘液(run-off)施於第二系統。還描述了使用兩個系統從亞硫酸鹽蒸煮液中回收木糖的方法。在第一系統中分級分離之前，將pH為3.5的亞硫酸鹽蒸煮液過濾並稀釋至濃度為47％(w/w)。將從第一系統獲得的木糖部分結晶，用MgO調至pH3.6，將剩餘液加至第二系統中。在第二系統中，使用連續的SMB將木糖與結晶剩餘液分離。
U.S.6,663,780(Heikkil等)中公開的分離技術的缺點在於包括兩個SMB系統，其不僅成本高而且方法複雜。此外，通過加工木質纖維素生物質產生的水解產物中存在的糖比甜菜加工中的蔗糖更難結晶。U.S.6,663,780中通過結晶進行的蔗糖初步純化對於生物質系統中的葡萄糖並不成功。
多個小組報告了使用離子排阻色譜或離子交換法從得自甘蔗的糖蜜中分離蔗糖的方法。例如U.S.4,359,430(Heikkil等)公開了一種從逆糖蜜(inverted molasses)中回收甜菜鹼的方法。首先將糖蜜用水稀釋至濃度為35-40％，然後施加於含有陽離子交換樹脂的柱上。用水洗脫，獲得第一非糖廢物部分，然後是第二含糖部分，以及含甜菜鹼的第三部分。通過蒸發和結晶回收甜菜鹼。雖然回收了高水平的甜菜鹼，但該專利沒有描述從含糖部分中回收蔗糖。
U.S.6,482,268(Hyky等)還公開了一種通過模擬移動床(SMB)操作從甜菜糖蜜中分離蔗糖和甜菜鹼的方法。與U.S.6,663,780相似，Hyky等的方法包括首先加入碳酸鈉，使鈣從甜菜糖蜜中沉澱，並將所得碳酸鈣過濾。然後將甜菜糖蜜施加於用具有二乙烯基苯骨架的強陽離子交換樹脂填充的柱上。首先洗脫下來的是蔗糖部分，然後是甜菜鹼部分，然後將甜菜鹼部分濃縮並進一步分級分離，得到第二蔗糖部分和含有一些蔗糖的第二甜菜鹼部分。將第二蔗糖和甜菜鹼部分與起始分級分離中獲得的蔗糖和甜菜鹼部分合併。雖然Hyky等描述了從甜菜糖蜜中分離蔗糖和甜菜鹼，但是在生物質轉化過程中這些組分將是不存在的。
GB1,483,327(Munir等)教導了使用離子排阻色譜從糖蜜中分離糖的方法。離子交換柱包括兩種類型的陽離子交換樹脂，其以鹽形式使用以防止柱床的收縮。糖吸附在柱上，用pH調至大於9的去碳水洗脫。
WO95/17517 (Chieffalo等)公開了一種加工城市固體廢物以回收可再利用物質和製備乙醇的方法。將纖維素材料切碎，用酸和石灰預處理以除去重金屬，然後用濃酸(硫酸)處理以生產糖。將糖與酸在強酸性陽離子交換樹脂上分離。
U.S.4,101,338(Rapaport等)公開了一種通過離子排阻色譜分離從甘蔗獲得的赤糖糊中存在的鹽和糖的方法。進行離子排阻色譜之前，對糖蜜進行處理除去有機非糖雜質和顏色。有多種方法被建議用於除去這些雜質，包括一種利用與鐵鹽如氯化鐵、硫酸鐵沉澱形成絮凝物的優選方法。然後將這些不溶性絮凝物從糖蜜流中除去，加入石灰和磷酸或無機磷酸鹽將pH升高至7.0以上除去可溶性鐵鹽。然後將糖蜜流施加至離子交換柱上以產生含有蔗糖和分離的鹽的部分。該方法的缺點在於加入鐵離子時糖蜜的pH為2.0-3.0。在這樣低的pH下，木糖可能發生降解。此外，Rapaport等沒有描述從糖中分離乙酸。
Rapaport等的方法無法除去木質纖維素系統中的非碳水化合物類有機雜質。根據Rapaport的方法，經鐵鹽或乙醇沉澱的固體量不多，離心沒有除去任何固體。相反，在木質纖維素原料的加工中生產的糖流中非碳水化合物類有機雜質和無機鹽的水平要高得多。Rapaport等沒有描述對這些濃糖流的加工。
美國專利6,709,527(Fechter等)公開了一種處理不純的來自甘蔗的糖汁以生產白糖和白糖蜜(white strap molasses)的方法。該方法包括將糖汁進行微過濾/超濾以降低雜質水平。然後使糖汁與強酸性氫型陽離子交換樹脂進行離子交換，然後與氫氧根型陰離子交換樹脂進行離子交換。離子交換之後，將所得糖溶液濃縮至產生糖漿，然後使糖漿結晶，產生不純的晶體糖和白糖蜜。雖然該方法使雜質從蔗糖溶液中除去，但是它也有上述離子交換色譜法相關的局限性。
U.S.4,631,129(Heikkil等)教導一種從亞硫酸鹽紙漿廢液流中純化糖的方法。該方法包括兩個步驟，其中在第一步驟中，將亞硫酸鹽廢液的pH調至低於3.5，使該液流經過強酸性離子排阻樹脂以回收兩個富含木質素磺酸鹽的抽餘液部分和含有糖和7.8％-55％木質素磺酸鹽的產物流。在第二步驟中，將產物流的pH調至5.5-6.5。然後將產物流過濾並加至第二離子排阻柱上，通過將其與該流中大量的木質素磺酸鹽分離以進一步純化該糖。該方法的問題在於使用兩個離子排阻系統成本高，使方法變得複雜。此外，Heikkil等沒有定量或描述在處理生物質，例如包括硫酸鹽在內的無機鹽、乙酸和其它有機酸時存在的化合物的分離。
Bipp等(Fresenius J.Anal.Chem.，1997，357321-325)描述了通過離子排阻色譜對乳清粉水解物中糖酸和有機酸進行的分析測定和定量。洗脫用0.005 M硫酸(pH為2.3)在45℃的溫度下以及0.05M(pH為1.30)和10℃下進行。雖然分析表明該方法適合於測定和定量包括糖酸和乙酸在內的有機酸，但分離所需溫度在工業應用中將是不實際的。此外，這樣低的pH值可能會導致降解產物的產生。
需要在糖的微生物發酵之前將糖流解毒的經濟的系統。開發這樣的系統對於將木質素纖維素原料轉化為葡萄糖以及之後轉化為乙醇或其它產物的整個過程而言仍是關鍵的需要。
發明內容
本發明涉及從纖維素生物質獲得產物糖流的方法，更具體而言，涉及獲得產生自纖維素生物質向糖的酶轉化的產物糖流的方法。
本發明的目的是提供性能改進的生物質轉化的方法。
本發明提供從纖維素生物質獲得產物糖流的方法(A)，所述方法包括a)通過將一種或多於一種酸加入所述纖維素生物質中而在pH為約0.4至約2.0下預處理所述纖維素生物質，以將所述纖維素生物質中的一部分纖維素和至少一部分半纖維素水解，產生含有葡萄糖、乙酸以及選自木糖、阿拉伯糖、甘露糖、半乳糖和它們的組合的糖單體的預處理的纖維素生物質；b)將一種或多於一種鹼加入所述預處理的纖維素生物質中，以將所述預處理的纖維素生物質的pH調節至約4.0至約6.0，從而產生含有無機鹽和乙酸鹽的中和的纖維素生物質；c)用纖維素酶將所述中和的纖維素生物質水解，產生粗糖流；d)將不溶性殘餘物與所述粗糖流分離，產生澄清糖流；e)使用具有陽離子交換樹脂的離子排阻色譜在pH為約5.0至約10.0下處理所述澄清糖流，產生含有無機鹽和乙酸鹽的一個或多於一個抽餘液流以及含有糖的產物糖流；和f)回收所述產物糖流。
本發明還涉及上述的方法(A)，其中在所述處理步驟(步驟e))中，在pH為約6至約10下進行離子排阻色譜。也可以在pH為約6.5至約10下或在pH為約6至約8下進行離子排阻色譜。
本發明還涉及上述的方法(A)，其中將步驟d)中產生的所述澄清糖流在處理步驟(步驟e))之前或期間濃縮。也可以將步驟e)中產生的所述產物糖流濃縮。
在所述回收步驟(步驟f))之後，可以將產物糖流中的糖發酵。此外，可以將所述產物糖流中的糖發酵，產生乙醇或乳酸。本發明還涉及如上所述的方法，其包括回收所述一個或多於一個抽餘液流的步驟。
本發明還涉及上述的方法(A)，其中在所述處理步驟(步驟e))中，使用模擬移動床(SMB)系統或改進模擬移動床(ISMB)系統進行所述離子排阻色譜。SMB系統或ISMB系統可以以每個循環給料和收集位置有4至16，8至12，或更優選4至12次移動進行操作。
本發明還提供上述的方法(A)，其中所述纖維素生物質從選自農業廢物、玉米秸、小麥稈、大麥稈、雙低油菜杆、燕麥秸、稻草、大豆稈、草、柳枝稷、芒屬草、網茅屬草、草蘆、林業殘餘物、白楊木或鋸末、糖殘餘物、蔗渣和甜菜渣的原料獲得。優選所述酸為硫酸，而所述無機鹽包括硫酸鹽(其中包括硫酸氫鹽)。所述澄清糖流的特徵可以為木質素磺酸鹽含量為澄清糖流中存在的總幹固體的約0至約4％。所述預處理可以選自蒸汽爆破(stream explosion)和稀酸預水解。在所述預處理步驟(步驟a))之前，還可以將所述纖維素生物質原料擠壓或浸出。
使用纖維素酶將未轉化的纖維素進行酶水解。纖維素酶的劑量可以為每克纖維素約5至約50IU。
本發明還涉及上述方法(A)，其中在所述加入步驟(步驟b))中，所述一種或多於一種鹼是可溶性鹼。所述可溶性鹼可選自氫氧化鈉、氫氧化鉀、氨和氫氧化銨。
本發明還涉及上述方法(A)，其中通過微過濾、板框式過濾、交叉流過濾、加壓過濾、真空過濾或離心將所述不溶性殘餘物與所述粗糖流分離。
本發明還提供生產乙醇的方法(B)，其包括a)從選自農業廢物、玉米秸、小麥稈、大麥稈、雙低油菜杆、燕麥秸、稻草、大豆稈、草、柳枝稷、芒屬草、網茅屬草、草蘆、林業殘餘物、白楊木或鋸末、糖殘餘物、蔗渣和甜菜渣的原料獲得纖維素生物質；b)通過將一種或多於一種酸加入所述纖維素生物質中而在pH為約0.4至約2.0下預處理所述纖維素生物質，以將所述纖維素生物質中的一部分纖維素和至少一部分半纖維素水解，產生含有葡萄糖、乙酸以及選自木糖、阿拉伯糖、甘露糖、半乳糖和它們的組合的糖單體的預處理的纖維素生物質；c)將一種或多於一種鹼加入所述預處理的纖維素生物質中，以將所述預處理的纖維素生物質的pH調節至約4.0至約6.0，從而產生含有無機鹽和乙酸鹽的中和的纖維素生物質；d)用纖維素酶將所述中和的纖維素生物質水解，產生粗糖流；e)將不溶性殘餘物與所述粗糖流分離，產生澄清糖流；f)使用具有陽離子交換樹脂的離子排阻色譜在pH為約5.0至約10.0下處理所述澄清糖流，產生含有無機鹽和乙酸鹽的一個或多於一個抽餘液流以及含有糖的產物糖流；和g)回收所述產物糖流和一個或多於一個抽餘液流；和h)將產物糖流中的糖發酵成乙醇或乳酸。
本發明還涉及上述的方法(B)，其中在所述處理步驟(步驟f))中，在pH為約6至約11下進行離子排阻色譜。優選在pH為約6.5至約10下或約6至約8下進行排阻色譜。
本發明還涉及上述的方法(B)，其中將步驟e)中產生的所述澄清糖流在所述處理步驟(步驟f))之前或期間濃縮。也可以將步驟f)中產生的產物糖流濃縮。
在所述預處理步驟(步驟b))中，預處理選自蒸汽爆破和稀酸預水解。優選所述酸為硫酸，而所述無機鹽包括硫酸鹽(其包括硫酸氫鹽)。纖維素酶的劑量可以為每克纖維素約5至約50IU。
在所述分離步驟(步驟e))中，可以通過微過濾、板框式過濾、交叉流過濾、加壓過濾、真空過濾或離心將所述不溶性殘餘物與所述粗糖流分離。所述澄清糖流的特徵可以為木質素磺酸鹽含量為澄清糖流中存在的總幹固體的約0至約4％。另外，在所述預處理步驟(步驟b))之前，還可以將所述纖維素生物質原料擠壓或浸出。
本發明還涉及上述的方法(B)，其中在所述處理步驟(步驟f))中，使用模擬移動床(SMB)系統或改進模擬移動床(ISMB)系統進行所述離子排阻色譜。所述離子排阻色譜可以在pH為約6至約8下進行。另外，所述SMB系統或ISMB系統可以以每個循環給料和收集位置有4至16，8至12，或4至12次移動進行操作。
本發明還涉及上述的方法(B)，其中在所述回收步驟(步驟g))中，回收所述抽餘液流作肥料。
本發明還提供從粗糖流獲得產物糖流的方法(C)，所述粗糖流產生自纖維素生物質向糖的轉化，所述方法包括a)用離子排阻色譜在pH為約5.0至約10.0下處理所述粗糖流，產生含有硫酸鹽和乙酸鹽的一個或多於一個抽餘液流以及含有糖的產物流，和b)獲得所述產物糖流。
本發明還涉及上述的方法(C)，其中在所述獲得步驟(步驟b))後，將所述產物糖流中的糖發酵。例如，將所述產物糖流中的糖發酵，產生乙醇或乳酸。
本發明還涉及上述的方法(C)，其中在所述獲得步驟(步驟b))中，回收所述一個或多於一個抽餘液流。
本發明還涉及上述的方法(C)，其中在所述處理步驟(步驟a))中，使用模擬移動床(SMB)系統或改進模擬移動床(ISMB)系統進行所述離子排阻色譜。
本發明還涉及上述的方法(C)，其中所述粗糖流的特徵為木質素磺酸鹽含量為粗糖流總幹固體的約0至約10％。
此外，上述的方法(C)中使用的纖維素生物質可以從選自農業廢物、玉米秸、小麥稈、大麥稈、雙低油菜杆、稻草、燕麥秸、大豆稈、草、柳枝稷、芒屬草、網茅屬草、草蘆、林業殘餘物、白楊木或鋸末、糖殘餘物、蔗渣和甜菜渣的原料獲得。優選用酸預處理原料以將纖維素、一部分纖維素、半纖維素、一部分半纖維素或它們的組合轉化為糖並產生粗糖流。所述纖維素生物質的預處理可以選自蒸汽爆破、稀酸預水解和高壓液體水。在預處理之前還可以將纖維素生物質原料擠壓或浸出。
除去雜質可以使糖流更容易發酵。這可以獲得較高收率的乙醇或其它產物。或者，與不除去雜質相比，可以更短的時間或使用更小的發酵罐獲得相似的收率。無機鹽、乙酸鹽和其它雜質可以回收並可作為副產物銷售，這可能增加該方法的收益。
該方法克服了現有技術的缺點，與以前報告的生物質糖系統相比，該方法在高的多的pH範圍下進行離子排阻。在這一高pH範圍下，預處理中產生的乙酸作為乙酸鹽存在，預處理步驟中引入的酸也以鹽形式存在。例如，考慮預處理中使用硫酸。增加所得糖流的pH增加了無機硫酸鹽的濃度。使用其它酸形成類似的無機鹽。pH值為約5-10時，無機鹽和乙酸鹽被陽離子排阻樹脂排斥。這導致無機鹽和乙酸鹽在pH5-10下具有相似的洗脫，從而去除了在較酸性條件下所需要的三個液體流來回收無機酸、乙酸和糖的需要。這進一步增加了糖的回收率並降低了系統的複雜性。本發明的方法的糖回收率能夠達到98.5％或更高，這與現有技術中在酸性pH下的92％的回收率相比有顯著改善。
因此，本發明在木質素纖維素原料的轉化中在糖純化以及無機鹽和乙酸鹽回收方面提供顯著優勢。
本發明的發明內容部分不一定描述本發明的全部必要特徵。
附圖簡述從以下的具體實施方式
並參考附圖，本發明的這些和其它特徵將變得更清楚，在附圖中
圖1表示模擬移動床(SMB)系統中各區以及液體流向的顯示。
圖2表示使用離子排阻色譜在不同pH值下分離葡萄糖與硫酸鈉和乙酸鈉。圖2A表示硫酸鈉、乙酸鈉和葡萄糖在pH8下的洗脫。圖2B表示硫酸氫鈉、乙酸和葡萄糖在pH3下的洗脫。
圖3表示使用離子排阻色譜在pH8下分離生物質轉化澄清糖流中的糖(葡萄糖、木糖和阿拉伯糖)、硫酸鈉和乙酸鈉。
圖4表示使用離子排阻色譜在pH7下進行生物質轉化處理流中的木糖和鹽的洗脫。
圖5表示使用離子排阻色譜在pH5下分離生物質轉化處理中的木糖和鹽。圖5A表示硫酸銨和木糖的洗脫。圖5B表示硫酸根離子、銨離子和木糖的洗脫。圖5C表示硫酸銨、木糖和乙酸的洗脫。
具體實施例方式
本發明涉及從纖維素生物質獲得產物糖流的方法，更具體而言，涉及獲得產生自纖維素生物質向糖的酶轉化的產物糖流的方法。
以下的描述是優選實施方案。
本發明的方法可以將硫酸、乙酸、鹽和其它雜質從木質素纖維素原料轉化為糖中產生的粗糖流中除去。將粗糖流中的不溶性殘餘物除去以產生澄清糖流，將所述澄清糖流在pH約5.0至鹼性pH下，例如pH約5至約10下，或者其間任何數字下進行離子排阻色譜。在這一pH範圍內操作時，糖被收集在高結合產物糖流中，而其它雜質被收集在一個或多個低結合抽餘液流中。然後所述產物糖流可以被微生物發酵，產生乙醇、乳酸或其它發酵產物。
本發明提供純化粗糖流的方法，所述粗糖流可適合於進一步加工，例如但不限於用作發酵原料、生長培養基或其它用途。所述方法包括a)通過將一種或多於一種酸加入纖維素生物質中而在pH為約0.4至約2.0下預處理所述纖維素生物質，以將所述纖維素生物質中的一部分纖維素和至少一部分半纖維素水解，產生含有葡萄糖、乙酸以及選自木糖、阿拉伯糖、甘露糖、半乳糖和它們的組合的糖單體的預處理的纖維素生物質；b)將一種或多於一種鹼加入所述預處理的纖維素生物質中，以將所述預處理的纖維素生物質的pH調節至約4.0至約6.0，從而產生含有無機鹽和乙酸鹽的中和的纖維素生物質；c)用纖維素酶將所述中和的纖維素生物質水解，產生粗糖流；d)將不溶性殘餘物與所述粗糖流分離，產生澄清糖流；e)使用具有陽離子交換樹脂的離子排阻色譜在pH為約5.0至約10.0下處理所述澄清糖流，產生含有無機鹽和乙酸鹽的一個或多於一個抽餘液流以及含有糖的產物糖流；和f)回收所述產物糖流。
本發明還提供用於生成乙醇的方法，其包括a)從選自農業廢物、玉米秸、小麥稈、大麥稈、雙低油菜杆、燕麥秸、稻草、大豆稈、草、柳枝稷、芒屬草、網茅屬草、草蘆、林業殘餘物、白楊木或鋸末、糖殘餘物、蔗渣和甜菜渣的原料獲得纖維素生物質；b)通過將一種或多於一種酸加入所述纖維素生物質中而在pH為約0.4至約2.0下預處理所述纖維素生物質，以將所述纖維素生物質中的一部分纖維素和至少一部分半纖維素水解，產生含有葡萄糖、乙酸以及選自木糖、阿拉伯糖、甘露糖、半乳糖和它們的組合的糖單體的預處理的纖維素生物質；c)將一種或多於一種鹼加入所述預處理的纖維素生物質中，以將所述預處理的纖維素生物質的pH調節至約4.0至約6.0，從而產生含有無機鹽和乙酸鹽的中和的纖維素生物質；d)用纖維素酶將所述中和的纖維素生物質水解，產生粗糖流；e)將不溶性殘餘物與所述粗糖流分離，產生澄清糖流；
f)使用具有陽離子交換樹脂的離子排阻色譜在pH為約5.0至約10.0下處理所述澄清糖流，產生含有無機鹽和乙酸鹽的一個或多於一個抽餘液流以及含有糖的產物糖流；和g)回收所述產物糖流和一個或多於一個抽餘液流；和h)將所述產物糖流中的糖發酵成乙醇或乳酸。
本發明還提供從粗糖流獲得產物糖流的方法，所述粗糖流產生自纖維素生物質向糖的轉化，該方法包括a)用離子排阻色譜在pH為約6.0至約10.0下處理所述粗糖流，產生含有硫酸鹽和乙酸鹽的一個或多於一個抽餘液流以及含有糖的產物流；和b)獲得所述產物糖流。
可以將所述產物糖流中的糖發酵，例如產生乙醇或乳酸。
所述粗糖流是木質素纖維素原料經水解轉化為糖的產物。術語「木質素纖維素原料」、「木質素纖維素生物質」、「纖維素生物質」或「生物質原料」是指任何類型的含有纖維素的生物質。纖維素生物質可由整個植物或其一部分或者植物或其部分的混合物組成，其中任何一個可以是用於該方法的粗糖源。本發明的方法對於多種生物質原料都有效，所述生物質原料包括(1)農業廢物如玉米秸、玉米纖維、小麥杆、大麥稈、雙低油菜杆、燕麥秸、稻草和大豆稈；(2)草如柳枝稷、芒屬草、網茅屬草和草蘆；(3)林業殘餘物如白楊木和鋸末；和(4)糖殘餘物如蔗渣或甜菜渣；以及它們的任何組合。
纖維素生物質含有的纖維素量高於約20％，更優選高於約30％，更優選高於約40％(w/w)，更優選高於約50％(w/w)。例如，木質素纖維素材料可以含有約20％至約50％(w/w)的纖維素或更多量，或其間任何量的纖維素。
使用本發明的方法的優選糖流來自纖維素原料的轉化。還優選這些原料不含有糖蜜或亞硫酸鹽廢液。糖流中高於約80％，優選高於約85％或90％的糖是纖維素原料中纖維素和半纖維素水解的結果。例如糖流中80、82、85、87、90、92、95、97或100％的糖可以來自纖維素和半纖維素。此外，優選生物質中至少50、55、60、65、70、75、80、85或90重量％的纖維素被轉化為葡萄糖。
可以根據本領域已知的任何方法生產糖，例如但不限於對原料進行酸水解(如Brennan等，Biotech，.Bioeng.Symp.No.17，1986中所公開，本文引入該文獻作為參考)。可以進行酸水解以將纖維素轉化為葡萄糖，將部分纖維素轉化為葡萄糖，將半纖維素轉化為其單糖木糖、阿拉伯糖、半乳糖、甘露糖，將部分半纖維素轉化為其單糖或它們的組合。用於水解的酸可以是本領域中已知的任何類型的合適的酸，包括但不限於硫酸。硫酸可以以原料重量的約0.1％至約5％，或其間的任何濃度的稀硫酸的形式使用，或者硫酸可以以濃硫酸的形式使用，例如將原料浸入約30重量％至約80重量％或其間任何濃度的酸溶液中。優選粗糖流的特徵是木質素磺酸鹽的含量低於粗糖流總幹固體的10％。例如，特徵為木質素磺酸鹽的含量為粗糖流總幹固體的約0至約10％，或為粗糖流總幹固體的約10、8、6、4、2、1或0％的粗糖流可以用於本文所述的方法中。
或者，可以對生物質原料進行預處理工藝以將半纖維素、部分纖維素、部分半纖維素或它們的任何組合轉化為糖，然後可以用纖維素酶通過酶水解將剩餘的纖維素轉化為葡萄糖。預處理步驟增加了纖維素生物質對纖維素酶水解的易感性。進行預處理將至少能夠將一部分半纖維素轉化為木糖、阿拉伯糖、半乳糖、甘露糖以及將一小部分纖維素轉化為葡萄糖，然後用纖維素酶經酶水解將剩餘的纖維素轉化為葡萄糖。該處理的非限制性實例包括蒸汽爆破，如U.S.4,416,648(Foody；本文引入該文獻作為參考)中所述。一般而言，對木質素纖維素原料的預處理條件包括溫度在約170℃至約260℃，或其間的任何值，時間為約0.1至約30分鐘或其間的任何值，pH為約0.4至約2.0或其間的任何值。
適合於實踐本發明的其它預處理方法的非限制性實例包括U.S.5,536,325、U.S.4,237,226和Grethlein，J.Appl.Chem.Biotechno1.，1978，28296-308中所述的那些，本文引入這些文獻作為參考。預處理後，在酶水解之前將所述材料的pH調至適當的範圍。
用於預處理的低pH需要向原料中加入酸。通常預處理中使用稀酸，加入後在原料中的終濃度為約0.02％(w/v)至約3％(w/v)，或其間的任何濃度。用於預處理的酸可以是本領域已知的任何類型的合適的酸，包括但不限於硫酸或磷酸。由於硫酸成本低，在回收後以硫酸鹽的形式用於肥料中的用途，所以優選硫酸。術語「硫酸鹽」包括也存在的硫酸氫鹽，其濃度取決於pH。
纖維素酶通常可以耐受的pH為約4-6，因此在酶水解之前通常將預處理的原料中和。對於纖維素酶而言更有利的pH為例如約4.5至約5.0，或其間的任何值。然後，可以對調節pH且預處理過的原料進行纖維素酶水解。
術語「鹼」意在包括當加入水中時產生pH高於7的溶液且適合於中和預處理原料使其pH值與酶水解中使用的酶相容的任何可溶性物質。
優選用可溶性鹼進行pH調節。術語「可溶性鹼」是指在20℃下在水中溶解度至少為0.1M的鹼。該術語意在排除微溶性或不溶性鹽。排除在可溶性鹼定義之外的不溶性鹼的實例有CaCO3和Ca(OH)2。可溶性鹼的非限制性實例包括氫氧化鈉、氫氧化鉀、氨和氫氧化銨。
術語「纖維素酶」或「酶」是指催化纖維素水解，產生諸如葡萄糖、纖維二糖和其它纖維寡糖的酶。纖維素酶是一般性術語，表示由多種微生物產生的多酶混合物，包括外切纖維二糖水解酶(CBH)、內切葡聚糖酶(EG)和β-葡糖苷酶(βG)。最廣泛研究、表徵的商業生產的纖維素酶是從麴黴屬(Aspergillus)、腐質黴屬(Humicola)和木黴屬(Trichoderma)真菌、桿菌屬(Bacillus)以及嗜高溫雙歧菌屬(Thermobifida)的細菌獲得的纖維素酶。在非限制性實例中，上述的預處理原料可以用木黴菌產生的纖維素酶進行水解。
選擇纖維素酶的劑量以將原料中的纖維素轉化為葡萄糖。例如適當的纖維素酶的劑量可以是每克纖維素約5.0至約50.0濾紙單位(Filter Paper Unit(FPU或IU)或其間的任何劑量。例如纖維素酶的劑量可以是約5、8、10、12、15、18、20、22、25、28、30、32、35、38、40、42、45、48或50FPU，或其間的任何劑量。FPU是本領域技術人員熟悉的標準量度，其根據Ghose(Pure and Appl.Chem.，1987，59257-268)進行定義和度量。
在預處理之前從原料中除去鹽可以降低預處理需要的酸量。可以通過洗滌、瀝濾或這些方法的組合除去鹽。WO02/070753(Griffin等，該文獻引入本文作為參考)教導了一種類型的瀝濾法。該方法包括使原料與水接觸兩分鐘或更長時間，然後通過擠壓或過濾將固體與水相(瀝濾液)分離。瀝濾後，水相含有鉀和其它鹽以及微量元素。該方法不僅可以降低成本，也可以降低木糖在預處理過程中的降解。
如上所述從生物質原料降解獲得的本發明的粗糖流可能含有水作為主要組分。粗糖流中存在的水的量可以是約40％至約95％(w/w)或其間的任何量。優選從濃縮步驟產生的粗糖流含有約50％至約85％(w/w)或其間任何量的水。
可以使用本領域技術人員已知的任何技術進行粗糖流的濃縮。例如，可以對粗糖流進行膜過濾、蒸發或它們的組合將其濃縮。非限制性的，可以利用微過濾(孔徑為0.05-5微米)除去顆粒，然後進行超濾(500-2000mw截斷值)以除去可溶性木質素和其它大分子，並進行反滲透將固體物質的濃度增加至約12至約20％或其間的任何量，然後蒸發。
所述糖流不應該含有任何顯著量的不溶性化合物，因為不溶性化合物會汙染離子排阻色譜系統。如本領域技術人員已知，可以採用任何合適用於將不溶性殘餘物從粗糖流中除去以生成澄清糖流的方法。這些方法包括但不限於微過濾、板框式過濾、交叉流過濾、加壓過濾、真空過濾和離心等。
優選所述澄清糖流的特徵是木質素磺酸鹽含量低于澄清糖流總幹固體的4％。例如所述澄清糖流的特徵可以是木質素磺酸鹽含量為澄清糖流總幹固體的約0-約4％。
澄清糖流中的可溶性化合物可以包括單糖如葡萄糖、木糖、阿拉伯糖、半乳糖、甘露糖和這些糖的低聚物；乙酸、硫酸、乳酸、草酸和其它有機酸以及這些酸的鹽；陽離子，包括鈉、鈣、鉀、銨、鎂等；陰離子，除了上述有機酸之外，還包括矽酸根、磷酸根和碳酸根。優選所述澄清糖流中的固體含有至少30重量％的糖，例如所述澄清糖流中的固體可以含有高於30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90或95重量％的糖。還優選所述澄清糖流中的乙酸加乙酸鹽的最低濃度為約5g/L。所述澄清糖流中存在多種其它化合物，包括糖降解產物如糠醛和羥甲基糠醛以及來自木質素的可溶性酚類化合物。還存在有機萃取化合物，如皂類(soaps)和脂肪酸。
如下詳細所述，澄清糖流經離子排阻色譜處理以將糖和其它非離子化合物與鹽和其它離子化合物分離開來。離子排阻色譜優選在約中性至鹼性pH下進行。例如，pH可以為約5.0至約10.0或其間任何pH值，例如pH為約6.0至約10.0，pH為約6.5至約10，pH為約6至約8，或pH為約5.0、5.2、5.5、5.7、6.0、6.2、6.5、6.7、7.0、7.2、7.5、7.7、8.0、8.2、8.5、8.7、9.0、9.2、9.5、9.7、10.0。為將pH維持在期望的5-10下，可以將澄清糖流的pH調至該範圍內。本領域技術人員會知道適合於調節所述澄清糖流pH值的化合物，例如但不限於氫氧化銨、氫氧化鈉、氫氧化鉀、氨或硫酸。
圖2A顯示根據本發明的方法在鹼性pH下將糖與硫酸鈉和乙酸鈉分離(實施例1)。此外，根據實施例2的方法在pH3下將糖與生物質轉化得到的糖流中存在的硫酸氫鈉和乙酸分離開來。參考圖2B，在這些條件下，在pH3下將糖與硫酸氫鈉和乙酸分離導致不期望的分離特性，因為乙酸與糖產物共同被洗脫。
本發明的離子排阻系統可以在約20℃至約90℃的溫度範圍內，優選約45℃至約80℃的溫度下或其間任何值的範圍內進行，例如在約60℃至約70℃的溫度下或約45、47、50、52、55、57、60、62、65、67、70、72、75、77、80℃下進行。
離子排阻色譜方法可能涉及一個或多個離子交換樹脂填充柱的使用，其對本領域技術人員是清楚的。簡單起見，將例示單個柱的操作，但多個柱的使用也認為在本發明的範圍內。離子交換樹脂是陽離子交換樹脂。優選，所述樹脂是強陽離子交換樹脂，例如但不限於聚苯乙烯骨架和4-8％的二乙烯基苯交聯物。這些樹脂具有磺酸基官能團，可以商購獲得鈉形式或者不太優選的氫、鉀或銨形式。樹脂的直徑優選為約0.1至約1.0mm。陽離子交換樹脂可以從包括Dow或Mitsubishi在內的幾個銷售廠商獲得。
進行分離之前可以將柱轉化為期望的陽離子交換型以將柱準備好。這可以包括用一些體積的澄清糖流衝洗該柱。該體積可以是柱內樹脂體積的約2至約5倍，或者可以進行衝洗至洗脫液pH與澄清糖流的pH相配為止。或者，可以用一些體積的含有與澄清糖流中存在的陽離子相應的陽離子的溶液衝洗該柱來將該柱準備好。
一旦柱為適當的陽離子交換型，將所述澄清糖流(給料流)施加於柱上。例如但不限于澄清糖流的量為柱體積的約0.05至約0.3倍或其間的任何倍數。但是，澄清糖流的施加量可能與剛才公開的量不同，其可以根據實驗確定柱容量和分離來容易地確定。選擇期望的液體流速，其也可以由本領域技術人員容易地確定，例如但不限於液體流速相當於每小時柱容積的約5％至約70％或其間的任何值。
隨著澄清糖流被給料，鹽中的帶電離子和其它帶電化合物被樹脂排斥，流過柱。糖和其它非離子化合物不被帶電樹脂排斥，穿透入樹脂孔中。糖和其它非離子化合物因此保留在樹脂中，從而從柱中洗脫的速率要慢於離子化合物。
期望體積的澄清糖流注射完以後，將給料液體轉換為水，所述給料用水可以預先軟化以降低多價陽離子的濃度。離子化合物包含無機鹽，例如用於pH調節的鹼的無機鹽和用於預處理的酸的無機鹽，以及源於纖維素生物質的乙酸和其它有機酸。離子化合物流過柱，作為一個或多個液體流被收集。這一個或多個液體流被稱為「抽餘液」(一個或多個抽餘液)，其含有大多數的無機鹽和乙酸鹽以及微量的糖。一個或多個抽餘液後，洗脫由纖維素生物質加工產生的糖和非離子化合物，它們與一個或多個抽餘液分開收集。產物糖流(產物流)含有大部分糖，而幾乎沒有鹽和其它離子組分。
在優選的實施方案中，離子排阻色譜通過模擬移動床(SMB)裝置進行。SMB含有與上述的離子排阻系統相似的離子交換樹脂，對產物流中的糖和非離子化合物與抽餘液流中的鹽和其它離子化合物進行同樣類型的分離。對於給定的給料流，SMB在與離子排阻系統相同的pH和溫度下運行。
但是，SMB系統對于澄清糖流給料、稀釋水給料以及糖產物和一個或多於一個抽餘液流提取具有不同的位置。例如但不限於可以在一個或多個柱上使用四個等間距的液流位置。任意地從給料入口開始，各位置的順序為1)澄清糖流給料，2)抽餘液提取，3)稀釋水給料，以及4)產物提取。若使用單個柱，可以使用柱頂端出口為底端給料，這樣完成一個循環。若按通常使用多個柱，則各柱的出口為下一個柱給料，也產生液流循環。因此，SMB比單柱離子排阻系統更是一個完全連續的操作。若要收集多個抽餘液流，則可以包括另外的液流位置。
SMB與單柱離子交換系統之間的另一差異在於SMB具有補充並與所有其它液流並流的再循環液流。仔細選擇該再循環液流以及其它液流以提供糖流和鹽流之間的最佳分離。
此外，SMB系統模擬樹脂床向液體液流相反的方向運動。參考圖1，周期性地將四個液流位置移動整個床的一部分來進行模擬運動。例如，若將SMB系統看作是環狀系統10，例如一個鍾，則液體20在該系統中逆時針方向流動。鐘上的12小時位置可以表示具有12個區的SMB，將給料30隨意地定在12點處。隨著液體圓周流動，對樹脂50具有親和力的抽餘液40在9點處被提取。在6點處加入稀釋水60，其速率為給料速率的約1.0至約4.0倍。在優選的實施方案中，稀釋水液流的加入速率為給料速率的約1.0至約1.5倍。稀釋水60加入以後，已結合的化合物的親和力不足以在高流速下保持結合狀態。這些化合物在3點處的產物流提取液70的位置從樹脂50上洗脫下來。在產物提取液70之後，相對乾淨的液流流回至12點處繼續循環。
在大約10分鐘至4小時的選擇間隔時間，優選15分鐘至2小時的間隔時間，將液流位點(液流位置)順時針移動以模擬床的運動。若所述位點1小時移動一次位置，則給料30在1點處，產物70在4點處，稀釋水在7點處，抽餘液40在10點處，該系統的位置移動1/12。
選擇床位置移動的頻率和程度使感興趣物質的分離最佳化，這取決於糖與鹽對樹脂的親和力、液體流速以及該轉換系統的成本。典型的SMB旋轉該循環的約1/16至約1/4的位置，從而分別定義約16至約4個區。該4-16個區可以在單個柱上進行。在優選的實施方案中，使用一個柱。這簡化區的劃分，對於給定的柱從流水線上取下來進行清潔或維修而不過度擾亂運行。例如但不限於可以使用約4至約16個柱子。在更優選的實施方案中，使用約4至約8個柱子。但是，柱的數目可以根據需要調整。
如本文所述，也可以使用改進SMB(″ISMB″)系統(例如可從Eurodia Industrie S.A.，Wissous，France；Applexion S.A.，Epone，France；或Amalgamated Research Inc.，Twin Falls，Idaho獲得)。ISMB系統包括給料、稀釋水、產物、抽餘液或它們的組合的可變流速，或者一個或多個液流切斷的順序時間長度，柱內液體進行或不進行再循環，或者這些特徵中的兩個或多個的組合。本發明可以用ISMB或SMB操作來進行。
可以將澄清糖流、離子排阻色譜後獲得的產物糖流或這兩個流濃縮。可以使用任何合適的方法用於將產物糖流或澄清糖流濃縮。這包括以上所述的用於濃縮粗糖流的方法。
離子排阻色譜後獲得的產物糖流可以容易地被發酵。發酵前，可以將產物糖流pH調至約4至約6，隨具體發酵需求而定。發酵前產物糖流可以通過蒸發、過濾或本領域技術人員熟悉的其它方法進行濃縮。
在優選的實施方案中，將產物糖流中的糖發酵為乙醇。發酵可以使用酵母菌、細菌或其它能夠以期望的效率和收率發酵產物流的微生物進行。在優選的實施方案中，發酵使用除能夠發酵己糖葡萄糖、甘露糖、半乳糖或它們的組合之外還能夠發酵戊糖木糖、阿拉伯糖或它們的組合的基因工程酵母菌或細菌，所述基因工程酵母菌例如但不限於酵母菌屬(Saccharomyces)或畢赤酵母(Pichia)，所述細菌例如但不限於發酵單胞菌(Zymomonas)或大腸桿菌(E.coli)。本領域技術人員熟悉糖發酵為乙醇、乳酸或其它產物的要求。
可以使抽餘液流中的無機鹽結晶、乾燥或進行電滲析或附聚和成粒，並如期望的用作例如固體肥料。或者，可以將無機鹽濃縮為溼漿液，以液體形式使用，例如作為液體肥料。無機鹽液流的加工可以根據共同在審的題為″Recovery of Inorganic Salt During Processing ofLignocellulosic Feedstock″的美國專利申請中所述進行，該文獻引入本文作為參考。
所述抽餘液液流中的銨、鉀、硫酸鹽和磷酸鹽通常都具有價值。包括鈉鹽和亞硫酸鹽在內的存在的其它化合物在肥料中價值較低。但是，這些鹽可以被轉化為具有較高價值的形式。例如但不限於使用本領域技術人員熟悉的離子交換法將鈉鹽轉化為銨鹽或鉀鹽。在該實例中，處理木質素纖維素原料中，可以使用氫氧化鈉中和部分或全部硫酸，並用陽離子交換樹脂用銨或鉀交換鈉離子。然後所得銨鹽或鉀鹽可以是具有較高價值的肥料。此外，經空氣或其它氧化劑如亞硫酸或二氧化硫可以將亞硫酸鹽轉化為硫酸鹽。
以下實施例將進一步例示本發明。
實施例實施例1離子排阻法分離硫酸鈉、乙酸鈉和葡萄糖本實施例例示在pH8下離子排阻法作為除去葡萄糖中的乙酸鈉和硫酸鈉的方法的有效性固定床離子排阻柱用Mitsubishi Chemical樹脂#UBK530填充。填充柱之前，將135ml樹脂懸浮於1升去離子水中，使之沉降。潷出上清液，該步驟進行三次，其足以除去任何可見的微粒。潷出第三次上清液後，向樹脂中加入體積為樹脂兩倍的去離子水，將漿液傾入至127ml的柱中。該柱包括熱水套，但在填充樹脂步驟中不使用該套。用與水泵相連的橡皮塞將柱頂端密封。小心操作確保密封不漏氣。
用300ml脫氣的去離子水衝洗填充後的柱。這除去溶解的氣體，使樹脂溝道效應降至最低。若柱中的氣泡過多，則將樹脂重新洗滌，並重新裝柱。
一旦柱的脫氣令人滿意，使70℃的水在水套內循環。用水洗滌該柱直至水浴溫度達到70℃。
此時，用給料溶液(澄清糖流)準備樹脂。對於該實驗，給料溶液是溶於去離子水中且用10N氫氧化鈉將pH調至8.0的具有1％的乙酸、10％的硫酸鈉和2.5％的葡萄糖(w/w)的合成糖流。所得鈉離子終濃度為32.4g/L。將200ml體積的給料溶液加至柱上，流速為1ml/min。從柱上收集並棄去洗脫液。若給料液中形成懸浮固體，則將給料液過濾並重新開始液流。
一旦給料體積達到200ml，用去離子水洗滌柱。測量洗脫液的導電性，當洗脫液的導電性與水給料相當時認為水洗滌完成。此時，用移液槍除去柱床頂端存在的任何剩餘水。然後在床頂端給料6.4克樣，如前所述用塞子將柱密封。以1ml/分鐘的速度用泵開始泵水。將柱低端的活塞打開，在4分鐘內收集4ml部分。水給料和部分收集持續至收集30份部分為止。收集第30份部分後，在下一次運行之前，用300ml去離子水洗滌柱。小心操作避免樹脂在過夜儲存期間乾燥。
對產物部分進行硫酸鈉、乙酸鈉和葡萄糖分析。對於乙酸鹽測定，用稀硫酸將樣品調至pH3-3.5，然後注射入氣相色譜中並檢測乙酸。
洗脫的結果見圖2A。硫酸鈉與乙酸鈉的洗脫重疊程度高，然後葡萄糖洗脫出來。分離效果很好，鹽中幾乎沒有葡萄糖，葡萄糖中也幾乎沒有鹽。
實施例2比較例-在pH3下將葡萄糖和乙酸分離本實施例例示在pH3下使用離子排阻分離糖與乙酸和硫酸氫鈉。在pH3下乙酸與葡萄糖的分離效果差，因為這兩種成分被共同洗脫出來(見圖2B)。使用本文所述方法提供優異的乙酸和糖的分離。
固定床離子排阻柱用Mitsubishi Chemical樹脂#UBK530填充。填充之前，將135ml樹脂懸浮於1升去離子水中，使之沉降。潷出上清液，該步驟進行三次，其足以除去任何可見的微粒。潷出第三次上清液後，向樹脂中加入體積為樹脂兩倍的去離子水，將漿液傾入至122ml柱中。該柱包括熱水套，但在填充樹脂步驟中不使用該套。用與水泵相連的橡皮塞將柱頂端密封。小心操作確保密封不漏氣。
用300ml脫氣的去離子水衝洗填充柱。這除去溶解的氣體，並使樹脂溝道效應降至最低。若柱中裝載的氣泡過多，則將樹脂重新洗滌，並重新填柱。
一旦柱脫氣令人滿意，使70℃的水在水套內循環。用水洗滌該柱直至水浴溫度達到70℃。
此時，使樹脂與給料溶液平衡。對於該實驗，給料溶液是溶於去離子水且用10N氫氧化鈉將pH調至3.0的含有25g/L乙酸、150g/L硫酸鈉和75g/L葡萄糖(w/w)的合成糖流。所得的硫酸氫鈉濃度是約190g/L。將200ml的給料溶液加至柱上，流速為1.6ml/min。收集從柱中收集的洗脫液並棄去。若給料液中形成懸浮固體，則將給料液過濾並重新開始液流。
一旦給料體積達到200ml，用去離子水洗滌柱。測量洗脫液的導電性，當洗脫液的導電性與水給料相當時認為洗滌完成。此時，用移液槍除去柱床頂端存在的任何剩餘水。然後在床頂端給料6.4克，如前所述用塞子將柱密封。用泵以1.6ml/min的速率開始泵水。將柱低端的活塞打開，在4分鐘內收集4.8ml部分。水給料和部分收集持續至收集30份部分為止。收集第30份部分後，在下一次運行之前，用300ml去離子水洗滌柱。小心操作避免樹脂過夜儲存期間乾燥。
對產物部分進行硫酸氫鈉濃度、乙酸鈉、葡萄糖以及乾重分析。對於乙酸測定，用稀硫酸將樣品調至pH3-3.5，然後注射入氣相色譜中。
洗脫的結果見圖2B。大部分硫酸氫鈉在葡萄糖之前被回收。但是，一部分硫酸氫鈉與葡萄糖共洗脫出來，出現在含葡萄糖樣品中。此外，葡萄糖與乙酸的分離效果差，顯著量的乙酸與葡萄糖共同洗脫出來。這是因為乙酸在pH3下處於非離子狀態，這使得在這一pH下很難與葡萄糖分離。這與實施例1和3相反，實施例1和3顯示在鹼性pH例如但不限於pH8.0下硫酸鈉和乙酸與葡萄糖的分離效果顯著改善。
實施例3生物質糖的洗脫在U.S.4,461,648中所述條件下用硫酸預處理小麥稈製備生物質糖的給料樣品。預處理的pH為1.4，用氫氧化鈉將所得的預處理原料的pH調至5。用木黴屬真菌產生的纖維素黴對中和的纖維素生物質進行酶水解以生成粗糖流。通過板框式過濾將粗糖流與主要是木質素的不溶性殘餘物分離。將澄清糖流蒸發至總固體的44％，其含有濃度109g/L的硫酸鈉鹽和鉀鹽、300g/L葡萄糖、44g/L木糖、5.3g/L阿拉伯糖、10.9g/L乙酸鈉(按乙酸測量)以及各種微量金屬。將澄清糖流蒸發，pH調至8，然後加至柱上，並如實施例1所述洗脫。結果見圖3。
離子排阻系統提供了糖與乙酸鈉和硫酸鈉好的分離。幾乎全部的糖都在糖流中，幾乎全部的鹽都在鹽流中。即使糖流來自生物質轉化方法，結果依然如此。
實施例4從纖維素中大規模純化糖並發酵生產乙醇利用實施例2的方法從纖維素製備糖給料流，其含有濃度為145g/L的硫酸鈉和硫酸鉀鹽、153g/L葡萄糖、49g/L木糖、7.3g/L阿拉伯糖、9.1g/L乙酸鈉(按乙酸測量)、各種微量金屬以及顯著量的未鑑別的雜質。該給料流被分為兩部分。第一部分在水中1∶3稀釋，留出供發酵用，含有濃度為48.4g/L的硫酸鈉和鉀鹽以及51g/L葡萄糖、16g/L木糖、2.6g/L阿拉伯糖、3.1g/L乙酸鈉。第二部分用於大規模離子排阻色譜。
色譜在改進模擬移動床(ISMB)系統(Eurodia Industrie S.A.，Wissous，France，通過Ameridia，Somerset，New Jersey商購獲得)中進行，體積為6700升，用從Mitsubishi Chemical獲得的陽離子交換樹脂#UBK530填充。ISMB系統由4個柱組成，每個循環有四次床移動，用保持在pH7.5-8.0下的給料流操作。該系統與糖給料和稀釋水一起保持在70℃下。糖流的給料平均速率為每分鐘4升，稀釋水與糖給料的加入比例為4∶1。收集產物流和抽餘液流，其中產物流中含有1.6g/L硫酸鹽、66g/L葡萄糖、22g/L木糖、3.3g/L阿拉伯糖和0.09g/L乙酸鹽(按乙酸測量)。
將稀釋的給料流和產物流都泵入發酵罐中，液體體積為100升，總體積為200升。發酵罐中接種4g/L的從Purdue University獲得的1400-LNHST酵母菌株。如U.S.5,789,210中所述，該菌株被開發用於將葡萄糖和木糖發酵為乙醇。處理以及未處理的產物流的乙醇收率見表1。
表1處理過的糖流和未處理糖流的乙醇收率糖流乙醇(g/L)乙醇收率48小時後(g/g最初葡萄糖和木糖)稀釋，未處理的糖12.2 0.182離子排阻處理的糖37.9 0.431經離子排阻處理的糖流基本全部被酵母菌發酵。不希望被理論所束縛，使用未經處理的糖流生產的乙醇收率的降低可能是該給料流中存在的抑制劑的結果。如表1所示，經離子排阻處理的糖流導致乙醇的收率高的多，這可能是由於在離子排阻處理的糖流中抑制劑的量減少。這證實了經離子排阻色譜將糖流解毒並除去乙酸鹽以及可能的其它抑制劑。
實施例5在pH7下分離鹽和本糖根據WO02/070753(Griffin等)所述方法將小麥稈瀝濾以除去無機鹽。然後在U.S.4,461,648(Foody)所述的條件下，用硫酸處理瀝濾的小麥稈生產生物質糖原料樣品。預處理pH為1.4，用氫氧化銨將pH調至4.5-5.0。用木黴屬真菌產生的纖維素酶對預處理的原料進行酶水解以生產粗糖流。
利用板框式過濾將所得的粗糖流與主要是木質素的未水解的殘餘物分離。過濾後，在65-75℃的溫度下真空蒸發澄清糖流使固體含量增加3-4倍。然後對濃縮的水解產物進行板框式過濾。用釀酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)將澄清糖流中的葡萄糖發酵為乙醇。儘管葡萄糖很容易發酵，但水解產物中存在的木糖卻較難發酵。
發酵後，將發酵液過濾，然後離心除去酵母細胞。然後用氫氧化銨將pH調至7.0。將發酵液蒸餾產生燃料級乙醇以及釜殘液，然後將其蒸發至含有13％總固體(w/w)。濃縮的釜殘液含有44g/L硫酸鈉鹽、鉀鹽和銨鹽、0.4g/L葡萄糖、12.1g/L木糖、0.3g/L阿拉伯糖、9.3g/L乙酸以及各種微量金屬。然後用少量1M NaOH將釜殘液pH調至7，並過濾。如實施例1所述將濃縮的釜殘液進行離子排阻色譜，只是在加入糖流之前先使硫酸銨通過柱以將樹脂轉化為銨型。
將每部分中的1ml置於預先稱重的託盤中，使之在烘箱中100℃下蒸發至少一個小時以測量每部分的總固體含量。使託盤短時冷卻，然後再次稱重，用質量差除以體積得到溶解的總固體濃度，以g/L表示。
對於木糖分析，使用Miller，G.L.(Anal.Chem.，1959，31426)所述的DNS(3，5-二硝基水楊酸)法分析含有溶解固體的每部分等份試樣中糖的減少。
洗脫結果見圖4。鹽首先被洗脫出來，然後是木糖被洗脫出來。分離效果很好，因為幾乎沒有木糖與糖一起被洗脫出來，也幾乎沒有鹽與木糖一起被洗脫出來。
然後用能夠將木糖轉化為乙醇的酵母菌株將純化的木糖發酵為乙醇。U.S.5,789,210(Ho等)中描述了這種菌株的實例。
實施例6在pH5下將鹽和木糖分離利用實施例5的方法從纖維素生物質製備糖給料流，只是將其給料至離子排阻柱上之前將糖流的pH保持在5。
用離子交換色譜測量硫酸鹽濃度，用比色測定法測量銨的濃度。總固體的測量如實施例5所述。在pH5下洗脫的結果見圖5A、5B和5C。
如圖5A所示，硫酸銨首先被洗脫出來，然後是木糖被洗脫出來。分離效果很好，因為在木糖峰中幾乎沒有鹽存在，且在兩峰之間硫酸銨濃度和木糖濃度都接近0。
圖5B顯示在pH5下所選脈衝測試部分中硫酸根離子、銨離子和木糖的含量。硫酸根和銨的洗脫峰重疊，然後是含有木糖的洗脫峰。
圖5C比較了在pH5下硫酸銨、木糖和乙酸的洗脫。在這一pH下，「乙酸」包含1/3酸和2/3乙酸鹽。如圖5C所示，乙酸在硫酸銨峰結束處被洗脫出來，但沒有進入木糖峰中。乙酸從木糖中被除去是可以接受的。預計在較低pH下將有較多量的乙酸進入木糖峰中，如實施例2B中在pH3下所觀察到的結果所示。
本文引入所有引用的文獻作為參考。
本發明描述了一個或多個實施方案。但是，本領域技術人員應清楚，在不偏離本發明權利要求書定義的範圍的前提下，可以對本發明進行多種變化和修改。
權利要求
1.一種從纖維素生物質獲得產物糖流的方法，所述方法包括a)通過將一種或多於一種酸加入所述纖維素生物質中而在pH為約0.4至約2.0下預處理所述纖維素生物質，以將所述纖維素生物質中的一部分纖維素和至少一部分半纖維素水解，產生含有葡萄糖、乙酸以及選自木糖、阿拉伯糖、甘露糖、半乳糖和它們的組合的糖單體的預處理的纖維素生物質；b)將一種或多於一種鹼加入所述預處理的纖維素生物質中，以將所述預處理的纖維素生物質的pH調節至約4.0至約6.0，從而產生含有無機鹽和乙酸鹽的中和的纖維素生物質；c)用纖維素酶將所述中和的纖維素生物質水解，產生粗糖流；d)將不溶性殘餘物與所述粗糖流分離，產生澄清糖流；e)使用具有陽離子交換樹脂的離子排阻色譜在pH約5.0至約10.0下處理所述澄清糖流，產生含有所述無機鹽和乙酸鹽的一個或多於一個抽餘液流以及含有糖的產物糖流；和f)回收所述產物糖流。
2.權利要求1的方法，其中在所述處理步驟(步驟e))中，在pH為約6至約10下進行所述離子排阻色譜。
3.權利要求2的方法，其中在所述回收步驟(步驟f))之後，將所述產物糖流中的糖發酵。
4.權利要求3的方法，其中將所述產物糖流中的糖發酵，產生乙醇或乳酸。
5.權利要求2的方法，其還包括回收所述一個或多於一個抽餘液流的步驟。
6.權利要求2的方法，其中在所述處理步驟(步驟e))中，使用模擬移動床(SMB)系統或改進模擬移動床(ISMB)系統進行所述離子排阻色譜。
7.權利要求2的方法，其中所述澄清糖流的特徵為木質素磺酸鹽含量為所述澄清糖流中存在的總固體的約0至約4％。
8.權利要求2的方法，其中所述纖維素生物質從選自農業廢物、玉米秸、小麥稈、大麥稈、雙低油菜杆、燕麥秸、稻草、大豆稈、草、柳枝稷、芒屬草、網茅屬草、草蘆、林業殘餘物、白楊木或鋸末、糖殘餘物、蔗渣和甜菜渣的原料獲得。
9.權利要求2的方法，其中所述酸為硫酸，而所述無機鹽包括硫酸鹽。
10.權利要求2的方法，其中所述纖維素酶的劑量為每克纖維素約5至約50 IU。
11.權利要求2的方法，其中預處理選自蒸汽爆破和稀酸預水解。
12.權利要求2的方法，其中在所述預處理步驟(步驟a))之前，將所述纖維素生物質擠壓或浸出。
13.權利要求6的方法，其中所述SMB系統或ISMB系統以每個循環給料和收集位置4-16次移動進行操作。
14.權利要求13的方法，其中所述SMB系統或ISMB系統以每個循環給料和收集位置4-12次移動進行操作。
15.權利要求5的方法，其中回收所述抽餘液流作為肥料。
16.權利要求2的方法，其中在所述加入步驟(步驟b))中，所述一種或多於一種鹼是可溶性鹼。
17.權利要求16的方法，其中所述可溶性鹼選自氫氧化鈉、氫氧化鉀、氨和氫氧化銨。
18.權利要求2的方法，其中在所述分離步驟(步驟d))中，通過微過濾、板框式過濾、交叉流過濾、加壓過濾、真空過濾或離心將所述不溶性殘餘物與所述粗糖流分離。
19.權利要求2的方法，其中在pH為約6.5至約10下進行所述離子排阻色譜。
20.權利要求2的方法，其中在pH為約6至約8下進行所述離子排阻步驟。
21.權利要求2的方法，其中將步驟d)中產生的所述澄清糖流在所述處理步驟(步驟e))之前或期間濃縮。
22.權利要求2的方法，其中將步驟e)中產生的所述產物糖流濃縮。
23.權利要求2的方法，其中在所述處理步驟(步驟e))中，產生一個含有無機鹽和乙酸鹽的抽餘液流。
24.一種生產乙醇的方法，其包括a)從選自農業廢物、玉米秸、小麥稈、大麥稈、雙低油菜杆、燕麥秸、稻草、大豆稈、草、柳枝稷、芒屬草、網茅屬草、草蘆、林業殘餘物、白楊木或鋸末、糖殘餘物、蔗渣和甜菜渣的原料獲得纖維素生物質；b)通過將一種或多於一種酸加入所述纖維素生物質中而在pH為約0.4至約2.0下預處理所述纖維素生物質，以將所述纖維素生物質中的一部分纖維素和至少一部分半纖維素水解，產生含有葡萄糖、乙酸以及選自木糖、阿拉伯糖、甘露糖、半乳糖和它們的組合的糖單體的預處理的纖維素生物質；c)將一種或多於一種鹼加入所述預處理的纖維素生物質中，以將所述預處理的纖維素生物質的pH調節至約4.0至約6.0，從而產生含有無機鹽和乙酸鹽的中和的纖維素生物質；d)用纖維素酶將所述中和的纖維素生物質水解，產生粗糖流；e)將不溶性殘餘物與所述粗糖流分離，產生澄清糖流；f)使用具有陽離子交換樹脂的離子排阻色譜在pH為約5.0至約10.0下處理所述澄清糖流，產生含有所述無機鹽和乙酸鹽的一個或多於一個抽餘液流以及含有糖的產物糖流；g)回收所述產物糖流和所述一個或多於一個抽餘液流；和h)將所述產物糖流中的糖發酵成乙醇或乳酸。
25.權利要求24的方法，其中在所述處理步驟(步驟e))中，在pH為約6至約10下進行所述離子排阻色譜。
26.權利要求25的方法，其中在所述水解步驟(步驟d))中，纖維素酶的劑量為每克纖維素約5至約50 IU。
27.權利要求25的方法，其中在所述預處理步驟(步驟b))中，預處理選自蒸汽爆破和稀酸預水解。
28.權利要求25的方法，其中所述酸為硫酸，而所述無機鹽包括硫酸鹽。
29.權利要求25的方法，其中在所述分離步驟(步驟e))中，通過微過濾、板框式過濾、交叉流過濾、加壓過濾、真空過濾或離心將所述不溶性殘餘物與所述粗糖流分離。
30.權利要求25的方法，其中在所述預處理步驟(步驟b))中，所述澄清糖流的特徵為木質素磺酸鹽含量為所述澄清糖流中存在的總幹固體的約0至約4％。
31.權利要求25的方法，其中在所述預處理步驟(步驟b))之前，將所述纖維素生物質擠壓或浸出。
32.權利要求25的方法，其中在所述處理步驟(步驟f))中，使用模擬移動床(SMB)系統或改進模擬移動床(ISMB)系統進行所述離子排阻色譜。
33.權利要求32的方法，其中所述SMB系統或ISMB系統以每個循環給料和收集位置4-16次移動進行操作。
34.權利要求33的方法，其中所述SMB系統或ISMB系統以每個循環給料和收集位置4-12次移動進行操作。
35.權利要求25的方法，其中在所述回收步驟(步驟g))之後，回收所述抽餘液流作為肥料。
36.權利要求25的方法，其中在所述加入步驟(步驟c))中，所述一種或多於一種鹼是可溶性鹼。
37.權利要求36的方法，其中所述可溶性鹼選自氫氧化鈉、氫氧化鉀、氨和氫氧化銨。
38.權利要求25的方法，其中在所述分離步驟(步驟e))中，在pH為約6至約8下進行所述離子排阻色譜。
39.權利要求25的方法，其中在所述分離步驟(步驟e))中，在pH為約6.5至約10下進行所述離子排阻色譜。
40.權利要求25的方法，其中將步驟e)中產生的所述澄清糖流在所述處理步驟(步驟f))之前或期間濃縮。
41.權利要求25的方法，其中將步驟f)中產生的所述產物糖流濃縮。
42.權利要求25的方法，其中在所述處理步驟(步驟f))中，產生一個含有無機鹽和乙酸鹽的抽餘液流。
43.一種從粗糖流獲得產物糖流的方法，所述粗糖流產生自纖維素生物質向糖的轉化，所述方法包括a)用離子排阻色譜在pH為約5.0至約10.0下處理所述粗糖流，產生含有硫酸鹽和乙酸鹽的一個或多於一個抽餘液流以及含有糖的產物流，和b)獲得所述產物糖流。
44.權利要求42的方法，其中在所述獲得步驟(步驟b))之後，將所述產物糖流中的糖發酵。
45.權利要求44的方法，其中將所述產物糖流中的糖發酵，產生乙醇或乳酸。
46.權利要求42的方法，其中在所述獲得步驟(步驟b))中，回收所述一個或多於一個抽餘液流。
47.權利要求42的方法，其中在所述處理步驟(步驟a))中，使用模擬移動床(SMB)系統或改進模擬移動床(ISMB)系統進行所述離子排阻色譜。
全文摘要
本發明公開了從纖維素生物質獲得產物糖流的方法。在一種方法中，通過加入一種或多於一種酸在pH為約0.04－2.0下對纖維素生物質進行預處理，以產生含有乙酸的預處理的纖維素生物質。然後將一種或多於一種鹼加入所述預處理的纖維素生物質中，以將所述預處理的纖維素生物質的pH調節至約4.0－約6.0，產生含有無機鹽和乙酸鹽的中和的纖維素生物質。然後用纖維素酶將所述中和的生物質水解，生成粗糖流。將不溶性殘餘物與所述粗糖流分離，用離子排阻色譜在pH約5.0至約10.0下處理所得的澄清糖流，產生一個或多個抽餘液流以及產物流。所述抽餘液流含有無機鹽和乙酸鹽，而所述產物流含有糖。然後可以將所述產物流發酵或進一步加工。在另一種方法中，從產生自纖維素生物質向糖的轉化的粗糖流獲得產物糖流。可以使用任何合適的方法產生所述纖維素生物質。在該方法中，使用離子排阻色譜在pH約5.0－約10.0下處理所述粗糖流，產生含有硫酸鹽和乙酸鹽的一個或多於一個抽餘液流以及含有糖的產物流，並且獲得所述產物糖流。
文檔編號C12P7/10GK101023179SQ200580031101
公開日2007年8月22日 申請日期2005年7月15日 優先權日2004年7月16日
發明者布萊恩·弗蒂, 傑弗裡·S.·託蘭 申請人:埃歐金能量有限公司