[發明專利]生產生物產品的方法

有效

• 申請號: 201780025661.1
• 申請日: 2017-05-02
• 公開（公告）號: CN109072269B
• 公開（公告）日: 2022-02-11
• 發明（設計）人: 里瓦·丹尼爾;喬達諾·達里奧
• 申請（專利權）人: 維薩利斯股份公司
• 主分類號: C12P19/02
• 分類號: C12P19/02;C12P19/04;C13K1/02;D21C5/00
• 代理公司: 北京金之橋知識產權代理有限公司 11137
• 代理人: 林建軍

公開了一種從木質纖維素生物質生產生物產品的方法，其中將木質纖維素生物質、氣體和蒸汽引入加壓反應器中，該加壓反應器在具有蒸汽頂空的條件下以連續方式運作。在加壓反應器中，蒸汽頂空保持在蒸汽頂空溫度和在蒸汽頂空溫度下比純蒸汽平衡壓力至少大1巴的壓力。然后通過從加壓反應器組件中排出木質纖維素的同時快速釋放壓力以產生預處理的木質纖維素生物質來提煉木質纖維素生物質，然后將其水解并轉化為生物產品。優選地，至少一部分氣體是陷入木質纖維素生物質中的空氣并且其作為木質纖維素生物質的一部分被引入加壓反應器中。在一個優選的實施例中，在引入加壓反應器之前，對木質纖維素生物質進行浸泡步驟和曝氣步驟，而不進行任何木聚糖分離步驟。

背景

使用第二代工藝發酵葡萄糖、由木質纖維素生物質的纖維素(葡聚糖)衍生的C6單糖制得的生物化學品和生物燃料與發酵衍生自淀粉的葡萄糖的第一代工藝相反。

眾所周知，木質纖維素生物質中的C6糖不容易被酶接觸并且需要預處理以增加葡聚糖對酶水解的可及性。通常，該預處理涉及蒸汽爆破以打開木質纖維素生物質的細胞并使得葡聚糖更易于進行隨后的酶水解和發酵步驟。

還公知的是，木質纖維素生物質包括半纖維素或者木聚糖(C5糖)并且半纖維素的木聚糖在用于木質纖維素生物質的蒸汽爆破的溫度下降解。

WO2009/108773題為“利用連續預水解和蒸汽爆破預處理工藝預提取半纖維素的系統和方法”教導了這種常規知識表明“高壓和/或高溫在用于從纖維素原料中生成醇，如乙醇，的預處理中是典型的。在這些常規的預處理中，一些C5糖被轉化為在預處理后抑制發酵步驟中C6糖的醇發酵的組分。去除這些抑制組分，例如醛(如HMF、糠醛和甲醛)、單體酚類(如香草醛和松柏醛)、酸(如甲酸)和其他抑制劑應增加在預處理后C6發酵步驟中的醇產量。”

從木質纖維素生物質中分離C5糖不是新的。例如，1950年8月1日公布的US2,516,833教導了在低溫下水解木質纖維素生物質以回收戊糖(C5糖)，然后在更高的溫度下處理以回收己糖(C6糖)。直到今天這個行業一直在繼續這種方法。

WO2009/108773提倡的解決方案利用眾所周知的兩階段方法，其中木質纖維素生物質在溫和條件下蒸煮以水解和溶解來自進料的半纖維素。在進料流入第二加壓反應器以蒸煮進料中剩余的纖維素之前，將半纖維素溶解在液體中以提取C5糖。WO2009/108773指出“從罐中的進料里分離出來之后，半纖維素中的C5糖可以通過常規方法轉化為用作食品添加劑的木糖、通過需氧和厭氧發酵轉化為沼氣、通過高辛烷氧化轉化為甲基呋喃以及轉化為含水糖以轉化為醇，例如乙醇。”

該常規的兩階段方法代表了木質纖維素生物質加工領域當前的技術狀況。WO2010/113129公開了支持在蒸汽爆破之前去除半纖維素益處的數據。例如將蘆竹(Arundodonax)在去除和沒有去除半纖維素的情況下進行蒸汽爆破。當去除半纖維素時，原料中僅1.3％的木聚糖在預處理時降解為抑制劑化合物(實施例5)，而在沒有去除半纖維素的蒸汽爆破過程中，19.3％(實施例1)和63.8％(實施例2)的木聚糖降解為抑制劑化合物。

事實上，Bertil Stromberg，WO2009/108773的發明人，支持行業的理解，即在他于2016年向美國專利局的聲明中，同時處理C5和C6糖而不產生明顯的抑制劑在技術上是不可能的。在該聲明中他指出“如512專利[要求WO2009/108773的優先權的美國專利]中討論的，半纖維素(主要為5碳糖，在512專利中也稱為“C5糖”)在第一加壓反應器中通過水解反應溶解并水解。通過洗滌進料并對進料排水來去除在第一加壓反應器中生成的C5糖。如果沒有洗滌進料并從進料中排水，則C5糖會保留在進料中并在第二反應器中降解并形成對隨后的酶水解和/或發酵步驟潛在的抑制劑。”

顯而易見地，兩階段方法需要至少兩個單獨的反應器、單獨的處理和回收系統，并且比單個的反應器在設計上更復雜且更耗費資本。