專利名稱：：處理木質(zhì)纖維素生物質(zhì)的方法處理木質(zhì)纖維素生物質(zhì)的方法相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用本申請(qǐng)要求2006年5月1日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)60/796,375的優(yōu)先權(quán)，所述申請(qǐng)通過(guò)引用其整體內(nèi)容結(jié)合于本文中。關(guān)于聯(lián)邦資助研究或開(kāi)發(fā)的申明不適用關(guān)于政府權(quán)利的申明不適用
背景技術(shù)：
：Ci)發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及采用濃氨水、優(yōu)選采用氨氣處理木質(zhì)纖維素生物質(zhì)來(lái)提高結(jié)構(gòu)性碳水化合物(多糖)的可獲得性的方法。優(yōu)選采用加壓蒸汽從生物質(zhì)中汽提回收氨。具體地講，本發(fā)明涉及使多糖有效轉(zhuǎn)變成單糖(優(yōu)選通過(guò)酶水解)的方法。(2)相關(guān)技術(shù)描述已采用許多方法(例如濃或稀酸或石威、高溫、各種形式的輻射)對(duì)木質(zhì)纖維素生物質(zhì)進(jìn)行預(yù)處理來(lái)提取結(jié)構(gòu)性碳水化合物，所述標(biāo)是提高隨后通過(guò)化學(xué)或生物化學(xué)手段如酸催化、酶催化、發(fā)酵或動(dòng)物消化從結(jié)構(gòu)性碳水化合物獲得單糖的速率和/或產(chǎn)率。通常，這些預(yù)處理由于以下幾個(gè)原因達(dá)不到所需經(jīng)濟(jì)和技術(shù)性能l)許多預(yù)處理使一些糖降解成例如酸或醛，因此減少了產(chǎn)率并抑制了隨后剩余糖的生物轉(zhuǎn)化；2)當(dāng)化學(xué)品用于預(yù)處理時(shí)，通常難以合理的成本回收這些化學(xué)品；3)殘余化學(xué)品會(huì)負(fù)面影響下游轉(zhuǎn)化工序；和4)許多預(yù)處理的效率有限，使得獲得的結(jié)構(gòu)性碳水化合物最終轉(zhuǎn)化率(與糖降解反應(yīng)導(dǎo)致的損失產(chǎn)率無(wú)關(guān))對(duì)于竟?fàn)幮怨に嚩栽诮?jīng)濟(jì)上仍為不足。因此，存在許多現(xiàn)有技術(shù)的方法，但它們具有包括上述的許多缺點(diǎn)》來(lái)自可再生植物生物質(zhì)的足夠廉價(jià)單糖可替代石油和其它礦物原料而成為化學(xué)和燃料工業(yè)的基礎(chǔ)。需要有效、經(jīng)濟(jì)的預(yù)處理來(lái)以高產(chǎn)率和可接受成本獲得這些單糖?，F(xiàn)有技術(shù)中廣泛采用無(wú)水液氨或—氮水溶液對(duì)才直物生物質(zhì)進(jìn)行預(yù)處理。實(shí)例有以下專利和參考文獻(xiàn)Dak的美國(guó)專利4,600，5卯Chou的美國(guó)專利4,644,060Dale的美國(guó)專利5,037,663Holtzapple等的美國(guó)專利5,171,592Holtzapple等的美國(guó)專利5,865,898Karsents等的美國(guó)專利5,939,544Bredereck等的美國(guó)專利5,473,061Karstens的美國(guó)專利6,416,621Dale等的美國(guó)專利6,106,888Dale等的美國(guó)專利6,176,176Fdix，A.等，Anim.Prod.(畜牧業(yè))5]47-61(1990)Waiss,A.C,Jr.等，JournalofAnimalScience(畜斗夂雜志)35No.1，109-11.2(1.972)。所有這些專利和公開(kāi)物整體內(nèi)容都結(jié)合于本文中。具體地講，氨纖維爆裂(AFEX)代表用于將木質(zhì)纖維素生物轉(zhuǎn)化成乙醇的一種獨(dú)特、有效的預(yù)處理(DaIe,B.E.,1986.美國(guó)專利5,037,663;Dale,B.E.，1991.美國(guó)專利4,600，5卯；Alizadeh，H.，F(xiàn).Teymouri,T丄Gilbert,B.E.Dale,2005,PretreatmentofSwitchgrassbyAmmoniaFiberE鄧losion(通過(guò)氨纖維爆裂進(jìn)行柳枝稷預(yù)處理)，AppliedBiochemistryandB.iotechnology(應(yīng)用生4勿J匕學(xué)禾口生4勿才支術(shù))，121-124:1133-1141;Dale，B.E.,1991.美國(guó)專利4，600，590;Dale,B.E.,1986.美國(guó)專利5,037,663)。AFEX預(yù)處理中,將木質(zhì)纖維素生物質(zhì)暴露于在足以保持氨為液相的壓力和適當(dāng)溫度(如約IO(TC)下的濃氨中。A.FEX反應(yīng)器中的停留時(shí)間通常不到30分鐘，將預(yù)處理生物質(zhì)減壓(閃蒸)來(lái)終止AFEX反應(yīng)。AFEX法不局限于對(duì)無(wú)水氨實(shí)施AFEX處理。在開(kāi)始AFEX處理時(shí)，將一些水加到生物質(zhì)，使得所有無(wú)水氨立即轉(zhuǎn)化成濃氨水混合物。當(dāng)將AFEX結(jié)合到更廣生物質(zhì)轉(zhuǎn)化工藝設(shè)計(jì)中時(shí)，主要目標(biāo)是回收AFEX預(yù)處理中所用的氨。如圖l所述，現(xiàn)有氨回收設(shè)計(jì)(Eggeman,T.2001.AmmoniaFiberExplosionPretreatmentforBioethanolProduction(用于生物乙醇生產(chǎn)的氨纖維爆裂預(yù)處理)，NationalRenewableEnergyLaboratory(NREL)SubcontractNo.LCO-l-3:1055-01)(國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室轉(zhuǎn)包合同LCO-l-31055-01)要求將氨壓縮(通過(guò)閃蒸工藝蒸發(fā))并通過(guò)在干燥器中蒸發(fā)將仍接觸已預(yù)處理固體的液氨分離。然后將所得蒸氣(還包含水)輸送到蒸餾柱以純化氨。將來(lái)自塔的氨泵抽到一定壓力，并與經(jīng)壓縮閃蒸的氨一起回收到AFEX反應(yīng)器。圖1顯示了現(xiàn)有的氨回收方法。圖1顯示了包括密閉AFEX反應(yīng)容器〗2的現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)10，加壓將生物質(zhì)、水和氨引入密閉AFEX反應(yīng)容器12中。閥V,用來(lái)釋放容器12的壓力。將已處理生物質(zhì)傳送到熱千燥器14。將經(jīng)干燥的生物質(zhì)轉(zhuǎn)移出干燥器14以進(jìn)行后道處理。通過(guò)冷凝器22將來(lái)自千燥器14的氨冷凝并輸送到漿柱16。通過(guò)冷凝器18除去水并冷凝。氨在冷凝器20中冷凝并循環(huán)到容器12。在壓縮機(jī)24中將氨氣增壓、冷凝并循環(huán)到容器12中。問(wèn)題是所述方法將制備低產(chǎn)率的單糖和/或需要大量液氨或氨水溶液。7發(fā)明目的因此本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)是提供將采用濃氨水萃取結(jié)構(gòu)性碳水化合物和有效回收所述氨有效地結(jié)合的方法。此外，本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)是提供能從所述結(jié)構(gòu)性碳水化合物高產(chǎn)率地生產(chǎn)單糖的經(jīng)濟(jì)方法。通過(guò)參考以下說(shuō)明書和附圖，這些和其它目標(biāo)將變得顯而易見(jiàn)。發(fā)明概述本發(fā)明涉及處理木質(zhì)纖維素生物質(zhì)中結(jié)構(gòu)性碳水化合物的方法，所述方法包括(a)在5(TC以上、大氣壓以上壓力的密閉容器中，使生物質(zhì)和熱的氨水溶液(具有濃度超過(guò)約30%重量的氨)反應(yīng)，同時(shí)控制溫度、氨與干生物質(zhì)的質(zhì)量比及水與干生物質(zhì)的質(zhì)量比來(lái)提高所述結(jié)構(gòu)性碳水化合物的可消化性和/或可及性；(b)快速釋放容器中的壓力；(c)從所述生物質(zhì)和溶液中回收至少一些氨和氫氧化銨；和(d)任選通過(guò)酶、微生物轉(zhuǎn)化或動(dòng)物消化法進(jìn)一步加工經(jīng)處理生物質(zhì)。優(yōu)選在步驟(d)中將結(jié)構(gòu)性碳水化合物作為葡萄糖、木糖、阿拉伯糖和其它糖的混合物回收。優(yōu)選所得結(jié)構(gòu)性碳水化合物可通過(guò)進(jìn)一步處理利用，所述進(jìn)一步處理為產(chǎn)生有^/L酸、醇和其它副產(chǎn)物的微生物轉(zhuǎn)化方法。優(yōu)選通過(guò)所述方法可獲得的碳水化合物通過(guò)動(dòng)物消化法用于反芻動(dòng)物或非反芻動(dòng)物飼料。優(yōu)選密閉容器中氨、生物質(zhì)和水混合物的溫度為約50°C-120°C。優(yōu)選密閉容器中的壓力為約4-50atm。優(yōu)選將氨氣加入容器中來(lái)填充容器中的所有空隙空間。氨處理不直接使大部分生物質(zhì)溶解。大約20%半纖維素(主要為木聚糖聚合物)可被增溶，但基本上沒(méi)有葡聚糖結(jié)構(gòu)的多糖(纖維素)被增溶。它們被"活化"或提供了高得多的水解可能性。術(shù)語(yǔ)"結(jié)構(gòu)性碳水化合物"是指纖維素和半纖維素。本發(fā)明還涉及處理含植物生物質(zhì)(包含結(jié)構(gòu)性碳水化合物和的結(jié)構(gòu)性碳水化合物的方法，所述方法包括(a)在較高壓力和較高溫度的密閉容器中，使生物質(zhì)和熱的氨水溶液(所述氨水溶液具有超過(guò)約30%重量氨)反應(yīng)，同時(shí)不使所述木質(zhì)纖維素降解，來(lái)將結(jié)構(gòu)性碳水化合物從生物質(zhì)中移到溶液中，其中生物質(zhì)提供的水量超過(guò)生物質(zhì)的1%重量但少于50%重量；(b)釋放容器中生物質(zhì)中的壓力；(c)料中汽提氨水溶液和氨來(lái)提供在漿料中的結(jié)構(gòu)性碳水化合物，其;結(jié)構(gòu)性碳水化合物中超過(guò)85%的可用葡萄糖可通過(guò)結(jié)構(gòu)性碳水化合物的酶水解回收。優(yōu)選使氨循環(huán)。優(yōu)選所述糖包括木糖和葡萄糖的混合物。優(yōu)選密閉容器中氨、生物質(zhì)和水混合物的溫度為約50-12(TC。優(yōu)選將氨氣加入容器中來(lái)填充容器中的所有空隙空間。優(yōu)選迅速釋;改壓力。優(yōu)選壓力為約6.9-20.7a加。本發(fā)明還涉及從木質(zhì)纖維素生物質(zhì)的氨纖維爆裂(AFEX)處理回收氨的方法，所述方法包括(a)在密閉反應(yīng)容器中用氨水溶液加壓處理生物質(zhì)以形成漿料；(b)釋放反應(yīng)容器中的壓力并將所得漿料泵送到汽提柱；(c)采用加壓蒸汽從汽提柱上部將氨汽提出來(lái)，并從該柱下部將經(jīng)汽提漿料移走；(d)將來(lái)自該柱上部的汽提氨引入混合器中，并將水加壓加入該混合器中形成稀氨水溶液；(e)將來(lái)自混合器的稀氨水溶液冷卻；和(:1〕將經(jīng)冷卻的氨水溶液與其它生物質(zhì)加壓引入反應(yīng)容器中。優(yōu)選反應(yīng)是連續(xù)的。本發(fā)明還涉及實(shí)施本文所述方法的系統(tǒng)。通過(guò)參考以下附圖和說(shuō)明書，本發(fā)明的主旨和優(yōu)點(diǎn)會(huì)變得顯而易見(jiàn)。附圖簡(jiǎn)述圖1是帶有回收和循環(huán)氨的工藝的現(xiàn)有技術(shù)AFEX預(yù)處理工藝流程圖。優(yōu)選實(shí)施方案描述纖維素生物質(zhì)包含大量結(jié)構(gòu)性碳水化合物或多糖(纖維素、半纖維素等)，所述結(jié)構(gòu)性碳水化合物或多糖可提供非常廉價(jià)的單糖來(lái)發(fā)酵或非生物轉(zhuǎn)化成多種產(chǎn)品或作為改良的動(dòng)物飼^f。然而，難以荻得這些多糖。本發(fā)明提供采用高壓濃氨水來(lái)提高纖維素生物質(zhì)的多糖的可及性/可消化性的預(yù)處理方法。本發(fā)明優(yōu)選采用無(wú)水氨和濃氨水溶液組合來(lái)獲得通過(guò)稀氨水或無(wú)水氨單獨(dú)作用不可能獲得的結(jié)果。本發(fā)明中，用氨水溶液中含有超過(guò)30%重量的濃氫氧化銨處理木質(zhì)纖維素材料。如實(shí)施例中，所述方法可在連續(xù)反應(yīng)器中或間歇反應(yīng)器中進(jìn)行。所述生物質(zhì)包含天然存在的水。通常該天然水占所述生物質(zhì)的約1%-20%重量。該天然水通常結(jié)合于所述生物質(zhì)中，因此主要需要的水為通過(guò)-氮水溶液加入的水。水也可加到生物質(zhì)，如果這樣，則其與氨水混合得到氨水溶液。加入的水可占生物質(zhì)的至多50%。術(shù)語(yǔ)"木質(zhì)纖維素生物質(zhì)"是指天然木質(zhì)素和纖維素基材料。例如這類材料有苜蓿、麥草、玉米秸稈、木纖維等。優(yōu)選將所述材料在最長(zhǎng)尺寸方向上粉碎成微粒。術(shù)語(yǔ)"結(jié)構(gòu)性碳水化合物"是指包含通過(guò)水解可獲得的單糖部分的多糖材料。木質(zhì)纖維素生物質(zhì)與氨的質(zhì)量比優(yōu)選為1比1。反應(yīng)溫度優(yōu)選為90°C;然而，溫度可為50°C-120°C。壓力優(yōu)選為00psia-300psi(6.9-20.7atm);然而，可使用4-50atm的壓力。10可將熱氨水溶液或熱氨/水蒸氣加到在容器中的磨碎的木質(zhì)纖維素生物質(zhì)來(lái)獲得50。C以上，優(yōu)選90。C的最終混合物溫度。優(yōu)選氨與干生物質(zhì)的質(zhì)量比為約0.2-1.0。優(yōu)選水與干生物質(zhì)質(zhì)量比為約0.4-1.0。圖2顯示了帶有AFEX反應(yīng)容器的改進(jìn)系統(tǒng)]00。將漿料直接送到汽提柱104,在冷凝器106中冷凝并送到混合器108以加入水。在汽提柱104中采用高壓蒸汽來(lái)從漿料移走氨。從汽提柱底部移走熱的含水漿料。冷凝器l]o和:i.12用來(lái)冷卻水和氨的混合物，所述混合物將被循環(huán)到容器102。通過(guò)對(duì)比圖1和2,可以看出這種方法更有效。實(shí)施例1-20首先用一定質(zhì)量的、打濕到表l中所示的所需濕度水平的玉米秸稈填充300ml壓力容器102，將容器102密封。然后在另一壓力容器將正確比例的無(wú)水氨和水混合制備濃氨水混合物，將該混合物加入300ml反應(yīng)容器102中的玉米秸稈，來(lái)得到所需最終水平的氨和水。這種情況中，目標(biāo)為1kg氨/kg干生物質(zhì)和0.6kg水/kg干生物質(zhì)。接著將氨、水和生物質(zhì)的混合物加熱到90°C，在此溫度保持5分鐘并迅速釋放壓力。將所得固體水解成包含例如葡萄糖、木糖和阿拉伯糖的單糖混合物。本發(fā)明的結(jié)果顯示于表實(shí)施例2-15中。表1-氨處理的玉米秸稈用纖維素酶水解168hr(7天)后的葡萄糖和木糖產(chǎn)率。采用不同氨濃度。都以如下條件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)lkgNH3:lKg干秸稈(BM),90。C反應(yīng)器溫度，0.6Kg水/Kg干秸稈(除實(shí)驗(yàn)17-20這最后4個(gè)外)和5分鐘停留時(shí)間。15FPU纖維素酶/gBM中葡聚糖。<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>(a)對(duì)比實(shí)施例1顯示了Dale的美國(guó)專利4,600,590和5,037,663中描述的AFEX法，圖1所示。對(duì)比實(shí)施例16-:19(b)顯示了用氨水在大氣壓下得到的結(jié)果，實(shí)施例20(c)顯示了不用氨的方法。表1顯示了以下用氨和水處理，玉米秸稈轉(zhuǎn)化成葡萄糖和木糖的結(jié)果。所有情況下水、氨和生物質(zhì)的總量和系統(tǒng)溫度相同。用1kg氨/1干生物質(zhì)(未處理秸稈的水分含量為千基重的約15%)處理生物質(zhì)。實(shí)驗(yàn)在9(TC進(jìn)行，在該溫度保持5分鐘并用.15濾紙單位的纖維素/g秸稈中纖維素將實(shí)施例1的已處理材料水解。從秸稈經(jīng)受的最終條件來(lái)看，這些條件是相同的。表的前兩(2)列顯示這是如何進(jìn)行的。例如標(biāo)題為"加入氨"的列顯示氨(NH3)作為無(wú)水氨或者氨水(氨/水)力。入。例如"全部NH3"意味著如實(shí)施例1中將全部氨作為無(wú)水液氨直接從壓力罐加到生物質(zhì)。"全部NH4()H"意味著全部氨作為氨水溶液加入。第二列顯示直接將水加到秸稈或者作為氨水的部分加入。第一行中"全部NH3，，和"全部BM中的水"意味著如實(shí)施例1中全部氨作為無(wú)水氨加入且所有水在生物質(zhì)中》最后一行為"全部NH4OH",意味著全部氨作為氨水加入且將水加到秸稈或與氨水一起加入。因此，根據(jù)如何加入氨和水，得到非常不同的結(jié)果。85%纖維素轉(zhuǎn)化成葡萄糖為在成本上具有竟?fàn)幜Φ姆椒ǖ淖畹椭?。采用該?biāo)準(zhǔn)，最后列顯示了水解168小時(shí)后的葡萄糖(G)和木糖(X)。/。的產(chǎn)率。當(dāng)全部水作為氨水加入(相對(duì)更稀氨水)時(shí)不能達(dá)到85%標(biāo)準(zhǔn)。表〗顯示銨濃度是重要的。與生物質(zhì)天然結(jié)合的水不會(huì)起著可用來(lái)稀釋氨的游離水的作用。本發(fā)明方法的具體特征如下所述比現(xiàn)有技術(shù)更有利(I.)它不會(huì)使任何生物質(zhì)碳水化合物降解，從而產(chǎn)率不會(huì)由于該預(yù)處理而受到影響；(2)獲得高的葡萄糖總產(chǎn)率(接近理論的100%)和85%的木糖理論產(chǎn)率；(3:)可在較低的其它昂貴水解酶的使用率下獲得這些產(chǎn)率，(4)殘余氨可用作后道發(fā)酵或動(dòng)物飼養(yǎng)工藝的氮?dú)庠矗?5)經(jīng)處理的生物質(zhì)和多糖可以非常高的固體水平進(jìn)^j"到后道加工工序，從而提高了所有產(chǎn)品的濃度并減少了從所得多糖生產(chǎn)其它化學(xué)品的開(kāi)支；和(6)采用氨和氨水組合與氨回收工序很好地融合到一起。可采用本發(fā)明的市場(chǎng)包括(1)美國(guó)化工4亍業(yè)，其開(kāi)始不采用石油作為化學(xué)原料并對(duì)廉價(jià)單糖作為新的可持續(xù)方法的平臺(tái)化合物感興趣；(2)發(fā)酵行業(yè)，特別是燃料乙醇生產(chǎn)行業(yè)，其也對(duì)來(lái)自植物生物質(zhì)的廉價(jià)糖感興趣；和(3)動(dòng)物祠料行業(yè)，其受到可獲得碳水化合物/制備各種動(dòng)物飼料的熱量的成本影響^[艮大。以下實(shí)施例16描述了相對(duì)現(xiàn)有AFEX預(yù)處理氨回收設(shè)計(jì)減少了工藝能量需求的兩個(gè)設(shè)計(jì)特征(l)經(jīng)預(yù)處理的材料的蒸汽汽提；和(2)氨蒸氣的水驟冷冷凝。圖2代表更廣的AFEX預(yù)處理設(shè)計(jì)中的這些特征的工藝流程圖。預(yù)處理材料的蒸汽汽提AFEX預(yù)處理完成后，如現(xiàn)有設(shè)計(jì)中，將已預(yù)處理的材料閃蒸到較低壓力。然而與現(xiàn)有設(shè)計(jì)不同，本發(fā)明采用將所得預(yù)處理固體的蒸汽汽提來(lái)回收殘余的氨。該特征能消除圖l設(shè)計(jì)中所用的高能耗固體干燥。處理設(shè)備可與用于直接蒸汽干燥固體的設(shè)備相同，現(xiàn)有越來(lái)越多的這種設(shè)備的商品實(shí)例(Kudra，T.，A.S.Mujumdar,2002.AdvancedDryingTechnologies(高級(jí)干燥技術(shù))，NewYork,NY:MarcelDekker，Inc.;P訓(xùn)yk，C,S.Cenkowski,2003."SuperheatingSteamDryingTechnoogies(過(guò)熱蒸汽千燥4支術(shù)),"ASAEMeetingPresentation(ASAE會(huì)議報(bào)告)，PaperNumberRRV03-0014.)。氨蒸氣的水驟冷冷凝使來(lái)自氨回收蒸汽汽提柱的氨蒸氣和產(chǎn)自AFEX后閃蒸工藝的氨蒸氣結(jié)合，并通過(guò)如下冷凝首先在混合器中加入水，然后在兩步驟(首先用冷水，然后用冷凍水)中間^接將水溶液冷卻。接著通過(guò)液泵抽將冷凝的含水混合物增壓并循環(huán)到AFEX反應(yīng)器。這些步驟消除了用于圖1設(shè)計(jì)中的氨蒸氣壓縮需求。本發(fā)明的應(yīng)用〖0043]根據(jù)圖1和2方法的AspenPlus(建模軟件產(chǎn)品)過(guò)程模擬，如表2中所示，相對(duì)現(xiàn)有設(shè)計(jì)，本發(fā)明顯著減少了過(guò)程能量。此外，預(yù)計(jì)本發(fā)明還將產(chǎn)生較低的加工成本。表2過(guò)程能量需求對(duì)比對(duì)比本發(fā)明方法與現(xiàn)有技術(shù)的帶氨回收的AFEX預(yù)處理"圖〗設(shè)計(jì)需要的能量圖2設(shè)計(jì)需要的能量能量流量(。/。原料:LHV)(。/。原料LHV)進(jìn)入干燥器的蒸汽7.73%-進(jìn)入NFb柱的蒸汽2.87%3.82%供給壓縮機(jī)的功率0.02%-供給冷凍水裝置的功率-0.14%總計(jì)10.62%3.96%1達(dá)到AFEX反應(yīng)溫度所需的能量完全通過(guò)反應(yīng)器中氨和水之間的混合熱滿足。2兩種設(shè)計(jì)都采用相同的氨和水負(fù)載0.3gNH3/g生物質(zhì)；0.5gH20/g生物質(zhì)。盡管本文中參考圖示實(shí)施方案對(duì)本發(fā)明進(jìn)行描述，應(yīng)該理解本發(fā)明不局限于此。本領(lǐng)域技術(shù)人員和將使用本發(fā)明教導(dǎo)的技術(shù)人員會(huì)認(rèn)識(shí)到屬于本發(fā)明范圍的其它改進(jìn)和實(shí)施方案。因此，本發(fā)明受到所附權(quán)利要求書的限定。權(quán)利要求1.一種處理木質(zhì)纖維素生物質(zhì)中結(jié)構(gòu)性碳水化合物的方法，所述方法包括(a)在50℃以上、大氣壓以上的較高壓力的密閉容器中，使生物質(zhì)和熱的氨水溶液反應(yīng)，所述氨水溶液具有濃度超過(guò)約30％重量的氨，同時(shí)控制溫度、氨與干生物質(zhì)的質(zhì)量比及水與干生物質(zhì)的質(zhì)量比來(lái)提高所得結(jié)構(gòu)性碳水化合物的可消化性和/或可及性；(b)迅速釋放容器中的壓力；(c)從所述生物質(zhì)和溶液中回收至少一些氨和氫氧化銨；和(d)任選通過(guò)酶、微生物轉(zhuǎn)化或動(dòng)物消化法進(jìn)一步加工經(jīng)處理的生物質(zhì)。2.權(quán)利要求1的方法，其中在步驟(d)中將所述結(jié)構(gòu)性碳水化合物作為葡萄糖、木糖、阿拉伯糖和其它糖的混合物回收。3.權(quán)利要求l的方法，其中所述結(jié)構(gòu)性碳水化合物可經(jīng)進(jìn)一步處理利用，所述進(jìn)一步處理為產(chǎn)生有機(jī)酸、醇和其它副產(chǎn)物的微生物轉(zhuǎn)化。4.權(quán)利要求l的方法，其中可通過(guò)所述方法獲得的碳水化合物通過(guò)動(dòng)物消化法用于反芻動(dòng)物或非反芻動(dòng)物飼料。5.權(quán)利要求l.的方法，其中所述密閉容器中氨、生物質(zhì)和水混合物的溫度為約50°C-120°C。6.權(quán)利要求l的方法，其中所述密閉容器中的壓力為約4-50atm。7.權(quán)利要求l的方法，其中將氨氣加入容器中來(lái)填充容器中的所有空隙空間。8.—種處理含植物生物質(zhì)的木質(zhì)纖維來(lái)制備更具可消化性或可及性的結(jié)構(gòu)性碳水化合物的方法，其中所述植物生物質(zhì)包含結(jié)構(gòu)性碳水化合物和天然存在于生物質(zhì)中的水，所述方法包括(a)在較高壓力和較高溫度的密閉容器中，使生物質(zhì)和熱的氨水溶液反應(yīng)，同時(shí)不使所述木質(zhì)纖維素降解，來(lái)將結(jié)構(gòu)性石灰水化合物從生物質(zhì)中移到所述溶液中，其中所述氨水溶液中具有超過(guò)約30%重量的氨，生物質(zhì)提供的水量超過(guò)生物質(zhì)的1%重量但少于50%重量；(b)釋^:容器中生物質(zhì)中的壓力；(c)將生物質(zhì)與結(jié)構(gòu)性碳水化合物的漿料從容器中移出；和(d.)從所述漿料中汽提氨水溶液和氨，來(lái)提供在漿料中的結(jié)構(gòu)性碳水化合物，其中結(jié)構(gòu)性碳水化合物中超過(guò)85%的可用葡萄糖可通過(guò)結(jié)構(gòu)性碳水化合物酶水解回收。9.權(quán)利要求8的方法，其中所述糖包括木糖和葡萄糖的混合物。10.權(quán)利要求8的方法，其中所述密閉容器中氨、生物質(zhì)和水混合物的溫度為約50-120°C。11.權(quán)利要求8的方法，其中將氨氣加入容器中來(lái)填充所述容器中的所有空隙空間。12.權(quán)利要求l的方法，其中壓力被迅速釋放。13.權(quán)利要求8的方法，其中壓力被迅速釋放。14.權(quán)利要求8的方法,其中壓力為約6.9-20.7atm。15.—種從木質(zhì)纖維素生物質(zhì)的氨纖維爆裂(AFEX)處理回收氨的方法，所述方法包括(a)在高壓密閉反應(yīng)容器中用氨水溶液處理生物質(zhì)以形成漿料；(b)釋放反應(yīng)容器中的壓力并將所得漿料泵送到汽提柱；(c)采用加壓蒸汽從汽提柱上部將氨汽提出來(lái)，并從該柱下部將已汽提漿料移走；(d)將來(lái)自該柱上部的經(jīng)汽提的氨引入混合器中，并將水加壓加入該混合器中以形成稀氨水溶液；(e)將來(lái)自混合器的稀氨水溶液冷卻；和(f)將經(jīng)冷卻的氨水溶液與其它生物質(zhì)加壓^1入反應(yīng)容器中。16.權(quán)利要求15的方法，其中所述反應(yīng)是連續(xù)的。17.—種實(shí)施權(quán)利要求15或16方法的系統(tǒng)。全文摘要描述了采用濃氨水(加入或不加入無(wú)水氨)處理生物質(zhì)，以提供更具可及性和/或可消化性的結(jié)構(gòu)性碳水化合物的方法。所述方法優(yōu)選采用蒸汽來(lái)從所述生物質(zhì)汽提回收氨。從所述結(jié)構(gòu)性碳水化合物獲得單糖的產(chǎn)率良好，具體地通過(guò)結(jié)構(gòu)性碳水化合物的酶水解測(cè)定。單糖用作動(dòng)物飼料和乙醇生產(chǎn)的能源。文檔編號(hào)C13K1/02GK101484590SQ200780025394公開(kāi)日2009年7月15日申請(qǐng)日期2007年4月30日優(yōu)先權(quán)日2006年5月1日發(fā)明者B·E·達(dá)爾,L·R·萊恩德,M·拉塞爾申請(qǐng)人:密執(zhí)安州大學(xué);達(dá)特茅斯學(xué)院