Claims (58)
1. Способ, при котором:1. The method in which:
обеспечивают взвесь биомассы-сырья, включающую ферментируемый источник углерода, нерастворенные твердые вещества и воду;provide a suspension of biomass raw materials, including a fermentable carbon source, undissolved solids and water;
отделяют по меньшей мере часть нерастворенных твердых веществ от упомянутой взвеси, посредством чего образуются (i) водный раствор, включающий ферментируемый источник углерода, и (ii) в качестве попутного продукта влажный осадок, включающий твердые вещества; иseparating at least a portion of the insoluble solids from said suspension, whereby (i) an aqueous solution comprising a fermentable carbon source is formed, and (ii) as a by-product a wet cake comprising solids; and
добавляют водный раствор к ферментативному бульону, включающему рекомбинантные микроорганизмы, в ферментационном сосуде, в результате чего получают ферментативный продукт; при этом продуктивность обработки биомассы улучшается.add an aqueous solution to the fermentation broth, including recombinant microorganisms, in the fermentation vessel, resulting in an enzymatic product; however, biomass processing productivity is improved.
2. Способ по п.1, где улучшенная продуктивность обработки биомассы включает улучшенную извлекаемость ферментативного продукта и попутного продукта по сравнению с ферментативным продуктом, полученным в присутствии нерастворенных твердых веществ.2. The method according to claim 1, where the improved productivity of the biomass processing includes improved recoverability of the enzymatic product and the associated product compared with the enzymatic product obtained in the presence of undissolved solids.
3. Способ по п.1, где улучшенная продуктивность обработки биомассы включает одно или несколько из повышенной пригодности технологического потока к переработке для вторичного использования, увеличенного коэффициента заполнения ферментера и увеличенной подачи загрузки сырья биомассы.3. The method according to claim 1, where the improved biomass processing productivity includes one or more of the increased suitability of the process stream for recycling, an increased fermenter fill factor, and an increased feed loading of biomass feed.
4. Способ по п.1, дополнительно включающий контактирование ферментативного бульона с экстрагентом, при этом экстрагент имеет повышенную эффективность экстракции по сравнению с ферментативным бульоном, включающим нерастворенные твердые вещества.4. The method according to claim 1, further comprising contacting the enzymatic broth with the extractant, wherein the extractant has an increased extraction efficiency compared to the enzymatic broth comprising undissolved solids.
5. Способ по п.4, где повышенная эффективность экстракции включает одно или несколько из стабилизированного коэффициента распределения экстрагента, улучшенного разделения фаз экстрагента и ферментативного бульона, улучшенного коэффициента массопередачи в системе жидкость-жидкость, увеличенного извлечения экстрагента и пригодности к переработке для вторичного использования и сохраненного экстрагента для извлечения и повторного использования.5. The method according to claim 4, where the increased extraction efficiency includes one or more of a stabilized extractant distribution coefficient, improved phase separation of the extractant and the enzymatic broth, improved mass transfer coefficient in the liquid-liquid system, increased extraction of the extractant and recyclability for recycling and stored extractant for extraction and reuse.
6. Способ по п.4, где экстрагент представляет собой органический экстрагент.6. The method according to claim 4, where the extractant is an organic extractant.
7. Способ по п.6, где экстрагент включает один или несколько несмешиваемых органических экстрагентов, выбранных из группы, включающей C12-C22 жирные спирты, C12-C22 жирные кислоты, сложные эфиры C12-C22 жирных кислот, C12-C22 жирные альдегиды, C12-C22 жирные амиды и их смеси.7. The method according to claim 6, where the extractant includes one or more immiscible organic extractants selected from the group consisting of C 12 -C 22 fatty alcohols, C 12 -C 22 fatty acids, esters of C 12 -C 22 fatty acids, C 12 -C 22 fatty aldehydes, C 12 -C 22 fatty amides and mixtures thereof.
8. Способ по п.7, где экстрагент включает C12-C22 жирные кислоты, полученные из кукурузного масла.8. The method according to claim 7, where the extractant comprises C 12 -C 22 fatty acids derived from corn oil.
9. Способ по п.1, где нерастворенные твердые вещества отделяют от взвеси сырья декантерным роторным центрифугированием, трикантерным центрифугированием, центрифугированием тарельчатым сепаратором, фильтрующим центрифугированием, декантерным центрифугированием, фильтрованием, вакуумным фильтрованием, ленточным фильтром, фильтрованием под давлением, фильтрованием с использованием сита, разделением ситом, грохочением, грохочением через поры, флотацией, гидроциклоном, фильтр-прессом, винтовым прессом, гравитационным отстойником, вихревым сепаратором или их комбинацией.9. The method according to claim 1, where the undissolved solids are separated from the suspension of raw materials by decanter rotary centrifugation, tricanter centrifugation, centrifugation with a plate separator, filter centrifugation, decanter centrifugation, filtering, vacuum filtering, belt filter, filtering under pressure, filtering using a sieve screen separation, screening, pore screening, flotation, hydrocyclone, filter press, screw press, gravity settler, vortex th separator or a combination thereof.
10. Способ по п.1, дополнительно включающий этап разжижения сырья для создания взвеси биомассы-сырья, при этом сырье выбирают из зерна кукурузы, початков кукурузы, пожнивных остатков, таких как кукурузная лузга, кукурузной соломы, травы, кукурузы, пшеницы, ржи, пшеничной соломы, ячменя, ячменной соломы, сена, рисовой соломы, проса, макулатуры, жома сахарного тростника, сорго, сахарного тростника, сои, компонентов, полученных благодаря измельчению зерна, целлюлозного материала, лигноцеллюлозного материала, деревьев, веток, корней, листьев, древесных щепок, опилок, кустарников и кустов, овощей, фруктов, цветов, животного навоза и их смесей.10. The method according to claim 1, further comprising the step of liquefying the feedstock to create a suspension of biomass feedstock, the feedstock being selected from corn grain, ears of corn, crop residues such as corn husk, corn straw, grass, corn, wheat, rye, wheat straw, barley, barley straw, hay, rice straw, millet, waste paper, sugarcane pulp, sorghum, sugarcane, soy, components obtained by grinding grain, cellulosic material, lignocellulosic material, trees, branches, roots, leaves, trees slivers, sawdust, shrubs and bushes, vegetables, fruits, flowers, animal manure and mixtures thereof.
11. Способ по п.10, где сырье представляет собой кукурузу.11. The method of claim 10, where the raw material is corn.
12. Способ по п.10, где сырье является фракционированным или нефракционированным.12. The method according to claim 10, where the raw material is fractionated or unfractionated.
13. Способ по п.10, где сырье размолото мокрым способом или размолото сухим способом.13. The method according to claim 10, where the raw material is ground wet or ground dry.
14. Способ по п.10, дополнительно включающий этап повышения температуры реакции во время разжижения.14. The method of claim 10, further comprising the step of raising the reaction temperature during liquefaction.
15. Способ по п.10, где взвесь сырья включает масло из сырья и упомянутое масло отделяют от взвеси.15. The method according to claim 10, where the suspension of raw materials includes oil from raw materials and said oil is separated from the suspension.
16. Способ по п.15, где влажный осадок включает масло сырья.16. The method according to clause 15, where the wet cake includes raw oil.
17. Способ по п.1, где влажный осадок промывают водой для извлечения олигосахаридов, присутствующих во влажном осадке.17. The method according to claim 1, where the wet cake is washed with water to extract oligosaccharides present in the wet cake.
18. Способ по п.17, где извлеченные олигосахариды добавляют в ферментационный сосуд.18. The method according to 17, where the extracted oligosaccharides are added to the fermentation vessel.
19. Способ по п.1, где влажный осадок дополнительно обрабатывают для обеспечения улучшенного попутного продукта.19. The method according to claim 1, where the wet cake is further processed to provide an improved associated product.
20. Способ по п.19, где попутный продукт дополнительно обрабатывают для образования в качестве продукта корма для животных.20. The method according to claim 19, where the by-product is further processed to form animal feed as a product.
21. Способ по п.1, где влажный осадок промывают растворителем для извлечения масла, присутствующего во влажном осадке.21. The method according to claim 1, where the wet cake is washed with a solvent to extract the oil present in the wet cake.
22. Способ по п.21, где растворитель выбирают из гексана, бутанола, изобутанола, изогексана, этанола и нефтяных дистиллятов.22. The method according to item 21, where the solvent is selected from hexane, butanol, isobutanol, isohexane, ethanol and petroleum distillates.
23. Способ по п.1, где ферментативный продукт представляет собой продукт-спирт, выбранный из группы, включающей метанол, этанол, пропанол, бутанол, пентанол и их изомеры.23. The method according to claim 1, where the enzymatic product is an alcohol product selected from the group comprising methanol, ethanol, propanol, butanol, pentanol and their isomers.
24. Способ по п.1, где рекомбинантный микроорганизм включает разработанный биосинтетический путь метаболизма бутанола.24. The method according to claim 1, where the recombinant microorganism comprises a developed biosynthetic pathway for butanol metabolism.
25. Способ по п.1, дополнительно включающий:25. The method according to claim 1, further comprising:
по меньшей мере частичное испарение ферментативного бульона и продукта, и необязательно CO2, при этом образуется поток паров, и извлекается продукт из потока паров.at least partial evaporation of the fermentation broth and product, and optionally CO 2 , thereby generating a vapor stream and extracting the product from the vapor stream.
26. Способ по п.25, дополнительно включающий контактирование потока паров с фазой поглощающей жидкости, при этом по меньшей мере часть потока паров поглощается в фазу поглощающей жидкости;26. The method according A.25, further comprising contacting the vapor stream with the phase of the absorbing liquid, while at least part of the vapor stream is absorbed into the phase of the absorbing liquid;
при этом температура начала поглощения потока паров в фазу поглощающей жидкости является выше, чем температура начала конденсации потока паров при отсутствии фазы поглощающей жидкости.wherein the temperature of the beginning of absorption of the vapor stream into the phase of the absorbing liquid is higher than the temperature of the beginning of condensation of the vapor stream in the absence of the phase of the absorbing liquid.
27. Способ по п.25, где этапы испарения и контактирования проводят при условиях вакуума.27. The method according A.25, where the stages of evaporation and contacting are carried out under vacuum.
28. Способ по п.25, где отделение существенной части нерастворенных твердых веществ от упомянутой взвеси обеспечивают для более высокого давления паров ферментативного бульона по сравнению с ферментативным бульоном, включающим нерастворенные твердые вещества.28. The method according A.25, where the separation of a substantial part of the insoluble solids from the said suspension provide for a higher vapor pressure of the enzymatic broth compared with the enzymatic broth, including insoluble solids.
29. Способ по п.28, где более высокое давление паров обеспечивают для более эффективного извлечения продукта испарения.29. The method according to p, where a higher vapor pressure is provided for more efficient extraction of the evaporation product.
30. Способ по п.29, где более эффективное извлечение продукта испарения включает одно или несколько из более низкого капиталовложения, меньшего испарительного, поглотительного, компрессионного и холодильного оборудования, увеличенных скоростей массопередачи, меньшей энергии для испарения и меньшего расхода поглотителя.30. The method according to clause 29, where a more efficient extraction of the evaporation product includes one or more of a lower investment, less evaporation, absorption, compression and refrigeration equipment, increased mass transfer rates, less energy for evaporation and less consumption of the absorber.
31. Способ получения бутанола включает:31. A method of producing butanol includes:
обеспечение сырья;provision of raw materials;
разжижение сырья для создания взвеси сырья, при этом взвесь сырья включает олигосахариды, масло и нерастворенные твердые вещества;liquefying raw materials to create a suspension of raw materials, while the suspension of raw materials includes oligosaccharides, oil and undissolved solids;
отделение нерастворенных твердых веществ из взвеси сырья для создания (i) водного раствора, включающего олигосахариды, (ii) влажного осадка, включающего нерастворенные твердые вещества, и (iii) масляной фазы;separating insoluble solids from a suspension of raw materials to create (i) an aqueous solution including oligosaccharides, (ii) a wet cake including insoluble solids, and (iii) an oil phase;
контактирование водного раствора с ферментативным бульоном в ферментере;contacting the aqueous solution with the fermentation broth in the fermenter;
ферментирование олигосахаридов в ферментере с получением бутанола; иfermenting oligosaccharides in a fermenter to produce butanol; and
осуществление удаления in situ бутанола из ферментативного бульона по мере получения бутанола,the implementation of the removal of in situ butanol from the enzymatic broth as obtaining butanol,
при этом удаление нерастворенных твердых веществ из взвеси сырья повышает эффективность получения бутанола.while the removal of undissolved solids from a suspension of raw materials increases the efficiency of producing butanol.
32. Способ по п.31, где сырье представляет собой кукурузу, а масло представляет собой кукурузное масло.32. The method of claim 31, wherein the feed is corn and the oil is corn oil.
33. Способ по п.32, где нерастворенные твердые вещества включают зародыш, клетчатку и глютен.33. The method according to p, where the undissolved solids include germ, fiber and gluten.
34. Способ по п.33, дополнительно включающий помол сырья сухим способом.34. The method according to clause 33, further comprising grinding the raw material in a dry way.
35. Способ по п.32, где кукуруза является нефракционированной.35. The method according to p, where the corn is unfractionated.
36. Способ по п.31, где нерастворенные твердые вещества отделяют декантерным роторным центрифугированием, трикантерным центрифугированием, центрифугированием тарельчатым сепаратором, фильтрующим центрифугированием, декантерным центрифугированием, фильтрованием, вакуумным фильтрованием, ленточным фильтром, фильтрованием под давлением, фильтрованием с использованием сита, разделением ситом, грохочением, грохочением через поры, флотацией, гидроциклоном, фильтр-прессом, винтовым прессом, гравитационным отстойником, вихревым сепаратором или их комбинацией.36. The method according to p, where the undissolved solids are separated by decanter rotary centrifugation, tricanter centrifugation, centrifugation with a plate separator, filter centrifugation, decanter centrifugation, filtering, vacuum filtering, belt filter, pressure filtering, filtering using a sieve, separation, sieve, separation screening, pore screening, flotation, hydrocyclone, filter press, screw press, gravity sump, vortex separator or a combination thereof.
37. Способ по п.31, где этап отделения нерастворенных твердых веществ от взвеси сырья включает центрифугирование взвеси сырья.37. The method according to p, where the step of separating insoluble solids from a suspension of raw materials includes centrifugation of a suspension of raw materials.
38. Способ по п.37, где центрифугированием взвеси сырья разделяют сырье на первую жидкую фазу, включающую водный раствор, твердую фазу, включающую влажный осадок, и вторую жидкую фазу, включающую масло.38. The method according to clause 37, where by centrifuging a suspension of raw materials, the raw materials are divided into a first liquid phase comprising an aqueous solution, a solid phase including a wet cake, and a second liquid phase including oil.
39. Способ по п.38, где влажный осадок промывают водой для извлечения олигосахаридов, присутствующих во влажном осадке.39. The method according to § 38, where the wet cake is washed with water to extract oligosaccharides present in the wet cake.
40. Способ по п.31, где удаление in situ включает жидкость-жидкостную экстракцию.40. The method according to p, where the in situ removal includes liquid-liquid extraction.
41. Способ по п.40, где экстрагент для жидкость-жидкостной экстракции представляет собой органический экстрагент.41. The method according to p, where the extractant for liquid-liquid extraction is an organic extractant.
42. Способ по п.31, где осахаривание олигосахаридов в водном растворе происходит одновременно с ферментацией олигосахаридов в ферментере.42. The method according to p, where the saccharification of oligosaccharides in an aqueous solution occurs simultaneously with the fermentation of oligosaccharides in the fermenter.
43. Способ по п.31, дополнительно включающий этап повышения температуры реакции во время разжижения.43. The method according to p, further comprising the step of increasing the reaction temperature during liquefaction.
44. Способ по п.31, дополнительно включающий осахаривание олигосахаридов перед ферментацией олигосахаридов в ферментере.44. The method of claim 31, further comprising saccharifying the oligosaccharides before fermenting the oligosaccharides in the fermenter.
45. Способ по п.44, где этап удаления нерастворенных твердых веществ из взвеси сырья включает центрифугирование взвеси сырья.45. The method according to item 44, where the step of removing insoluble solids from a suspension of raw materials includes centrifuging a suspension of raw materials.
46. Способ по п.45, где центрифугирование взвеси сырья совершают перед осахариванием сахара.46. The method according to item 45, where the centrifugation of a suspension of raw materials is performed before saccharification of sugar.
47. Способ по п.31, где ферментативный бульон включает рекомбинантный микроорганизм, включающий биосинтетический путь метаболизма бутанола.47. The method according to p, where the enzymatic broth includes a recombinant microorganism, including the biosynthetic pathway of butanol metabolism.
48. Способ по п.31, где бутанол представляет собой изобутанол.48. The method of claim 31, wherein the butanol is isobutanol.
49. Способ по п.31, где этап удаления нерастворенных твердых веществ из взвеси сырья повышает эффективность получения бутанола путем увеличения коэффициента массопередачи в системе жидкость-жидкость бутанола из ферментативного бульона в экстрагент; повышает эффективность получения бутанола путем повышения эффективности экстракции бутанола с помощью экстрагента; повышает эффективность получения бутанола путем увеличения скорости разделения фаз между ферментативным бульоном и экстрагентом; повышает эффективность получения бутанола путем увеличения извлечения и повторного использования экстрагента; или повышает эффективность получения бутанола путем уменьшения расхода экстрагента.49. The method according to p, where the step of removing insoluble solids from a suspension of raw materials increases the efficiency of producing butanol by increasing the mass transfer coefficient in the liquid-liquid butanol system from the enzymatic broth to the extractant; increases the efficiency of producing butanol by increasing the efficiency of extraction of butanol using an extractant; increases the efficiency of producing butanol by increasing the speed of phase separation between the enzymatic broth and the extractant; increases the efficiency of producing butanol by increasing the extraction and reuse of the extractant; or increases the efficiency of producing butanol by reducing the consumption of extractant.
50. Система для получения бутанола, включающая:50. A system for producing butanol, including:
сосуд для разжижения, скомпонованный для разжижения сырья для создания взвеси сырья, при этом сосуд для разжижения включает:a liquefying vessel arranged to liquefy the raw material to create a suspension of the raw material, while the liquefying vessel includes:
приемное отверстие для приема сырья; иa receiving hole for receiving raw materials; and
выпускное отверстие для выпуска взвеси сырья, где взвесь сырья включает сахар и нерастворенные твердые вещества;an outlet for releasing a suspension of raw materials, where the suspension of raw materials includes sugar and undissolved solids;
центрифугу, скомпонованую для удаления нерастворенных твердых веществ из взвеси сырья для создания (i) водного раствора, включающего сахар, и (ii) влажного осадка, включающего часть нерастворенных твердых веществ, при этом центрифуга включает:a centrifuge arranged to remove insoluble solids from a suspension of raw materials to create (i) an aqueous solution comprising sugar, and (ii) a wet cake comprising a portion of undissolved solids, the centrifuge comprising:
приемное отверстие для приема взвеси сырья;a receiving hole for receiving a suspension of raw materials;
первое выпускное отверстие для выпуска водного раствора; иa first outlet for discharging an aqueous solution; and
второе выпускное отверстие для выпуска влажного осадка; иa second outlet for the release of wet sludge; and
ферментер, скомпонованный для ферментации водного раствора для получения бутанола, при этом ферментер включает:a fermenter configured to ferment an aqueous solution to produce butanol, wherein the fermenter includes:
первое приемное отверстие для приема водного раствора;a first inlet for receiving an aqueous solution;
второе приемное отверстие для приема экстрагента;a second inlet for receiving an extractant;
первое выпускное отверстие для выпуска экстрагента, богатого бутанолом; иa first outlet for discharging an extractant rich in butanol; and
второе выпускное отверстие для выпуска ферментативного бульона.a second outlet for the release of the enzymatic broth.
51. Система по п.50, где центрифуга дополнительно включает третье выпускное отверстие для выпуска масла, образованного при удалении нерастворенных твердых веществ из взвеси сырья.51. The system of claim 50, wherein the centrifuge further includes a third outlet for discharging oil formed by removing insoluble solids from a suspension of the feed.
52. Система по п.50, дополнительно включающая сосуд для осахаривания, скомпонованный для осахаривания сахара во взвеси сырья, при этом сосуд для осахаривания включает:52. The system of claim 50, further comprising a saccharification vessel arranged to saccharify the sugar in suspension of the feed, the saccharification vessel comprising:
приемное отверстие для приема взвеси сырья; иa receiving hole for receiving a suspension of raw materials; and
выпускное отверстие для выпуска взвеси сырья.outlet opening for the suspension of raw materials.
53. Система по п.52, дополнительно включающая сосуд для осахаривания, скомпонованный для осахаривания сахара в водном растворе, при этом сосуд для осахаривания включает:53. The system of claim 52, further comprising a saccharification vessel configured to saccharify sugar in an aqueous solution, the saccharification vessel comprising:
приемное отверстие для приема водного раствора; иan inlet for receiving an aqueous solution; and
выпускное отверстие для выпуска водного раствора.an outlet for discharging an aqueous solution.
54. Система по п.50, дополнительно включающая мельницу сухого помола, скомпонованую для измельчения сырья, при этом мельница сухого помола включает:54. The system according to item 50, further comprising a dry grinding mill arranged for grinding raw materials, while the dry grinding mill includes:
приемное отверстие для приема сырья; иa receiving hole for receiving raw materials; and
выпускное отверстие для выпуска измельченного сырья.outlet for the release of crushed raw materials.
55. Композиция, включающая:55. A composition comprising:
20-35 вес.% сырого белка,20-35 wt.% Crude protein,
1-20 вес.% сырого жира,1-20 wt.% Crude fat,
0-5 вес.% триглицеридов,0-5 wt.% Triglycerides,
4-10 вес.% жирных кислот, и4-10 wt.% Fatty acids, and
2-6 вес.% изобутиловых эфиров жирных кислот.2-6 wt.% Isobutyl fatty acid esters.
56. Композиция, включающая:56. A composition comprising:
25-31 вес.% сырого белка,25-31 wt.% Crude protein,
6-10 вес.% сырого жира,6-10 wt.% Crude fat,
4-8 вес.% триглицеридов,4-8 wt.% Triglycerides,
0-2 вес.% жирных кислот, и0-2 wt.% Fatty acids, and
1-3 вес.% изобутиловых эфиров жирных кислот.1-3 wt.% Of isobutyl fatty acid esters.
57. Композиция, включающая:57. A composition comprising:
20-35 вес.% сырого белка,20-35 wt.% Crude protein,
1-20 вес.% сырого жира,1-20 wt.% Crude fat,
0-5 вес.% триглицеридов,0-5 wt.% Triglycerides,
4-10 вес.% жирных кислот, и4-10 wt.% Fatty acids, and
2-6 вес.% изобутиловых эфиров жирных кислот.2-6 wt.% Isobutyl fatty acid esters.
58. Композиция, включающая:58. A composition comprising:
26-34 вес.% сырого белка,26-34 wt.% Crude protein,
15-25 вес.% сырого жира,15-25 wt.% Crude fat,
12-20 вес.% триглицеридов,12-20 wt.% Triglycerides,
1-2 вес.% жирных кислот,1-2 wt.% Fatty acids,
2-4 вес.% изобутиловых эфиров жирных кислот,2-4 wt.% Isobutyl fatty acid esters,
1-2 вес.% лизина,1-2 wt.% Lysine,
11-23 вес.% NDF, и11-23 wt.% NDF, and
5-11 вес.% ADF.
5-11 wt.% ADF.