專利名稱：醇的生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及自纖維素材料生產(chǎn)醇(特別是乙醇和丁醇，尤其是乙醇)的方法的改進(jìn)及其方法，特別是涉及酸水解纖維素的方法。
背景技術(shù)：
由發(fā)酵廢料或生物質(zhì)的糖而產(chǎn)生的乙醇正迅速成為諸如天然氣和石油等烴的重要替代品。盡管目前仍在關(guān)注由植物種子(例如玉米)生產(chǎn)乙醇，但對乙醇的需求量已危及到用于食品生產(chǎn)的土地的減少，且替代植物種子作為起始材料的理想選擇是除種子以外的植物材料，例如草、木材、紙、玉米皮、稻草等。在此情況下，乙醇是通過首先將纖維素和半纖維素(為了方便起見本文將二者簡單地稱為纖維素)分解成可發(fā)酵糖來生產(chǎn)。該過程可用酶來完成，但最有效且最經(jīng)濟(jì)的方法是采用強(qiáng)酸(例如無機(jī)酸，如硫酸和鹽酸)水解來完成。然而，以這種方式大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)乙醇時，所使用酸的大部分必須能被回收并再循環(huán)。 除乙醇以外，其他醇(例如丁醇)也可通過發(fā)酵所述可發(fā)酵糖來生產(chǎn)。在WO 02/02826(其內(nèi)容以引用方式并入本文中)中，發(fā)明者提出這樣一種乙醇的生產(chǎn)方法，其中強(qiáng)酸是通過使水解產(chǎn)物與有機(jī)萃取溶劑(例如甲基乙基酮)接觸，分離固體木質(zhì)素和沉淀的糖得到包括水、萃取溶劑、酸和某些溶解糖的酸溶液來回收。隨后在真空下蒸發(fā)掉酸溶液中的萃取溶劑以再循環(huán)利用，且將留下的酸和糖的水溶液進(jìn)一步蒸發(fā)以得到濃縮的酸/糖混合物，再次供回收利用。WO 02/0 中所使用的水解產(chǎn)物與萃取溶劑的比值(參見實(shí)例1)為3 8，因此用來回收萃取溶劑供再循環(huán)所需要的能量占將纖維素原材料轉(zhuǎn)化為蒸餾乙醇所需總能量的主要部分。

發(fā)明內(nèi)容
我們已發(fā)現(xiàn)，通過使用至少部分與水混溶的有機(jī)溶劑作為萃取溶劑可有效地實(shí)現(xiàn)萃取溶劑回收且顯著降低能量需求，所述萃取溶劑在1至8巴(bar)的壓力下沸點(diǎn)為25°C 至60°C，在所述萃取溶劑中水溶性低聚糖基本上不溶，例如由在1巴下沸點(diǎn)低于20°C的溶劑或C2_3醚組成的溶劑，或者包含在1巴下沸點(diǎn)低于20°C的溶劑或C2_3醚的溶劑。因而，下文提及與水混溶的溶劑時應(yīng)包括部分與水混溶的溶劑以及完全與水混溶的溶劑。因而，從一方面來看，本發(fā)明提供了一種自纖維素材料生產(chǎn)醇的方法，所述方法包括以下步驟(i)用含水酸水解所述纖維素材料以產(chǎn)生水解產(chǎn)物；(ii)用與水混溶的有機(jī)萃取溶劑自所述水解產(chǎn)物中萃取酸和水，以得到(a)含有所述萃取溶劑的第一酸性水溶液和(b)含有糖的殘余物；(iii)使所述殘余物發(fā)生低聚糖裂解反應(yīng)，以得到可發(fā)酵糖的水溶液；(iv)使所述可發(fā)酵糖發(fā)酵，并自所產(chǎn)生的發(fā)酵混合物中蒸餾醇；(ν)自所述第一溶液蒸發(fā)所述萃取溶劑，以得到(a)第二酸性水溶液，包含不超過10%重量，優(yōu)選地不超過5%重量的所述萃取溶劑，和(b)氣態(tài)萃取溶劑；(vi)冷凝所述氣態(tài)萃取溶劑供再循環(huán)；及任選地(vii)濃縮所述第二酸性水溶液供再循環(huán)；其中，所述萃取溶劑在步驟(ii)的溫度和壓力下是液體，在1至8巴的壓力下沸點(diǎn)為25°C至60°C，所述萃取溶劑包括在1巴下沸點(diǎn)低于20°C的溶劑，這樣通過在步驟(ii) 中添加所述萃取溶劑使水溶性低聚糖自溶液中沉淀出來。萃取步驟，即步驟(ii)，可在環(huán)境壓力或較高壓力下完成，例如1至10巴，優(yōu)選1 至6巴，尤其為2至5巴，特別為約2. 5巴。所述萃取步驟通常在降低的溫度、環(huán)境溫度或高溫下完成，例如5°C至70°C，優(yōu)選10°C至50°C，尤其為15°C至30°C，特別為20°C至25°C。 優(yōu)選地，所述萃取步驟在步驟(i)中溫度的15°C范圍內(nèi)，尤其10°C范圍內(nèi)的溫度及步驟(i) 中壓力的1巴范圍內(nèi)，尤其0.5巴范圍內(nèi)的壓力下進(jìn)行。蒸發(fā)步驟，即步驟(ν)，也可在環(huán)境壓力或較高壓力(例如高達(dá)8巴，優(yōu)選0.25至 5巴)下且在25°C至60°C (優(yōu)選40°C至55°C)的溫度下進(jìn)行。尤其理想的是，該步驟在不超過80°C下進(jìn)行。然而，溫度和壓力組合應(yīng)使萃取溶劑呈氣態(tài)。優(yōu)選地，蒸發(fā)步驟在步驟 (ii)中溫度的15°C范圍內(nèi)，尤其是10°C范圍內(nèi)的溫度下進(jìn)行。同樣，蒸發(fā)步驟優(yōu)選地在步驟(ii)中壓力的5巴范圍內(nèi)，尤其3巴范圍內(nèi)的壓力下進(jìn)行。因而，優(yōu)選地在較高壓力下進(jìn)行步驟(ii)且在較低壓力下進(jìn)行步驟(V)。冷凝步驟，即步驟(vi)，優(yōu)選地在0°C至60°C，尤其20°C至55°C的溫度下，且在環(huán)境壓力或較高壓力(例如高達(dá)10巴，尤其高達(dá)6巴)下完成。然而，溫度和壓力組合應(yīng)使萃取溶劑呈液態(tài)。理想地，在環(huán)境壓力下使用未冷卻的水進(jìn)行冷凝步驟。優(yōu)選地，冷凝步驟在步驟(ii)中溫度的15°C范圍內(nèi)，尤其10°C范圍內(nèi)的溫度下，且在步驟(ii)中壓力的1巴范圍內(nèi)，尤其0.5巴范圍內(nèi)的壓力下完成。實(shí)現(xiàn)冷凝的冷卻優(yōu)選地使用來自當(dāng)?shù)丨h(huán)境(例如來自江河、湖泊、或尤其來自海洋)的水完成。當(dāng)然，由步驟(vi)所產(chǎn)生的冷凝萃取溶劑可含有水；但水含量一般不應(yīng)過高以至于阻礙低聚糖在步驟(ii)中沉淀。若需要，可將再循環(huán)的萃取溶劑與新鮮萃取溶劑結(jié)合用于步驟(ii)。隨后對冷凝的萃取溶劑進(jìn)行再增壓并再循環(huán)進(jìn)入萃取步驟中。萃取溶劑可以是單一溶劑化合物或至少兩種化合物的組合。所述化合物通常選自每個分子含有多達(dá)8個碳(更優(yōu)選地為多達(dá)4個碳)的醇、醚和酮；然而，也可使用其他與水混溶的有機(jī)溶劑。優(yōu)選地，所述化合物是對酵母沒有高毒性的化合物，因?yàn)橐恍┹腿∪軇┛赡軙粠У桨l(fā)酵步驟。優(yōu)選化合物的實(shí)例包括二甲醚、甲基乙基醚、丙酮、甲醇、乙醇、正丙醇和異丙醇。在本發(fā)明的該方面中，一般使用在1巴下沸點(diǎn)低于20°C的化合物(例如二甲醚)作為溶劑混合物的一個組分。上文所提及的沸點(diǎn)在溫度和壓力窗(“TP窗”(TP windows))內(nèi)的適宜的溶劑混合物可借助簡單的實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)來產(chǎn)生，例如通過測定兩種(或多種)溶劑混合物的沸騰溫度、壓力和相對濃度的三維圖中的沸點(diǎn)曲面來完成。作為實(shí)例，二甲醚與乙醇相對體積比為約1 5至5 1的混合物的沸點(diǎn)在TP窗內(nèi)。其它實(shí)例將在下文的實(shí)例和附圖中闡述。使用C2_3醚(尤其是甲基乙基醚，特別是二甲醚)作為萃取溶劑或作為萃取溶劑的一部分，本身是新穎的且構(gòu)成本發(fā)明的另一方面。當(dāng)單獨(dú)使用二甲醚作為萃取溶劑時，萃取和冷凝步驟優(yōu)選地在較高壓力下完成，以使二甲醚在所使用的壓力下，沸點(diǎn)和冷凝點(diǎn)分別為至少50°C和至少0°C，尤其分別為至少60°C和至少^°C。因而從另一方面來看，本發(fā)明提供了一種自纖維素材料生產(chǎn)醇的方法，所述方法包括以下步驟(i)用含水酸水解所述纖維素材料以產(chǎn)生水解產(chǎn)物；(ii)用包括C2_3醚的與水混溶的有機(jī)萃取溶劑自所述水解產(chǎn)物中萃取酸和水，以得到(a)含有所述萃取溶劑的第一酸性水溶液和(b)含有糖的殘余物；(iii)使所述殘余物發(fā)生低聚糖裂解反應(yīng)，以得到可發(fā)酵糖的水溶液；(iv)使所述可發(fā)酵糖發(fā)酵，并自所產(chǎn)生的發(fā)酵混合物中蒸餾醇；(ν)自所述第一溶液蒸發(fā)所述萃取溶劑，以得到(a)第二酸性水溶液，包含不超過 10%重量，優(yōu)選地不超過5%重量的所述萃取溶劑，和(b)氣態(tài)萃取溶劑；(vi)冷凝所述氣態(tài)萃取溶劑供再循環(huán)；及任選地(vii)濃縮所述第二酸性水溶液供再循環(huán)；其中，所述萃取溶劑在步驟(ii)的溫度和壓力下是液體，這樣通過在步驟(ii)中添加所述萃取溶劑使水溶性低聚糖自溶液中沉淀出來。在本發(fā)明的該方面中，所述萃取溶劑通常為重量至100%重量，尤其是10%重量至100%重量的C2_3醚，特別是20%重量至90%重量的C2_3醚。如上文所述對萃取溶劑的選擇，與現(xiàn)有技術(shù)相比，酸和萃取溶劑的回收可以更高的能量效率進(jìn)行，這構(gòu)成本發(fā)明的再一方面。從該方面來看，本發(fā)明提供了一種自纖維素材料生產(chǎn)醇的方法，所述方法包括以下步驟(i)用含水酸水解所述纖維素材料以產(chǎn)生水解產(chǎn)物；(ii)用與水混溶的有機(jī)萃取溶劑自所述水解產(chǎn)物中萃取酸和水，以得到(a)含有所述萃取溶劑的第一酸性水溶液和(b)含有糖的殘余物；(iii)使所述殘余物發(fā)生低聚糖裂解反應(yīng)，以得到可發(fā)酵糖的水溶液；(iv)使所述可發(fā)酵糖發(fā)酵，并自所產(chǎn)生的發(fā)酵混合物中蒸餾醇；(ν)自所述第一溶液蒸發(fā)所述萃取溶劑，以得到(a)第二酸性水溶液，包含不超過 10%重量，優(yōu)選地不超過5%重量的所述萃取溶劑，和(b)氣態(tài)萃取溶劑；(vi)冷凝所述氣態(tài)萃取溶劑供再循環(huán)；及任選地(vii)濃縮所述第二酸性水溶液供再循環(huán)；其中，所述萃取溶劑在步驟(ii)的溫度和壓力下是液體，在1至8巴的壓力下沸點(diǎn)為25°C至60°C，這樣通過在步驟(ii)中添加所述萃取溶劑使水溶性低聚糖自溶液中沉淀出來，其中，萃取步驟(ii)在水解步驟(i)中溫度的15°C范圍內(nèi)的溫度及水解步驟(i) 中壓力的1巴范圍內(nèi)的壓力下進(jìn)行，蒸發(fā)步驟(ν)在萃取步驟(ii)中溫度的15°C范圍內(nèi)的溫度及萃取步驟(ii)中壓力的5巴范圍內(nèi)的壓力下進(jìn)行，且冷凝步驟(vi)在萃取步驟 (ii)中溫度的15°C范圍內(nèi)的溫度及萃取步驟(ii)中壓力的1巴范圍內(nèi)的壓力下進(jìn)行。從再一方面來看，本發(fā)明提供了一種自纖維素材料生產(chǎn)可發(fā)酵糖的水溶液的方法，所述方法包括以下步驟(i)用含水酸水解所述纖維素材料以產(chǎn)生水解產(chǎn)物；(ii)用與水混溶的有機(jī)萃取溶劑自所述水解產(chǎn)物中萃取酸和水，以得到(a)含有所述萃取溶劑的第一酸性水溶液和(b)含有糖的殘余物；(ν)自所述第一溶液蒸發(fā)所述萃取溶劑，以得到(a)第二酸性水溶液，包含不超過 10%重量，優(yōu)選地不超過5%重量的所述萃取溶劑，和(b)氣態(tài)萃取溶劑；(vi)冷凝所述氣態(tài)萃取溶劑供再循環(huán)；及任選地(vii)濃縮所述第二酸性水溶液供再循環(huán)；其中，所述萃取溶劑在步驟(ii)的溫度和壓力下是液體，在1至8巴的壓力下沸點(diǎn)為25°C至60°C，這樣通過在步驟(ii)中添加所述萃取溶劑使水溶性低聚糖自溶液中沉淀出來，其中，萃取步驟(ii)在水解步驟(i)中溫度的15°C范圍內(nèi)的溫度及水解步驟(i) 中壓力的1巴范圍內(nèi)的壓力下進(jìn)行，蒸發(fā)步驟(ν)在萃取步驟(ii)中溫度的15°C范圍內(nèi)的溫度及萃取步驟(ii)中壓力的5巴范圍內(nèi)的壓力下進(jìn)行，且冷凝步驟(vi)在萃取步驟 (ii)中溫度的15°C范圍內(nèi)的溫度及萃取步驟(ii)中壓力的1巴范圍內(nèi)的壓力下進(jìn)行。從再一方面來看，本發(fā)明提供了一種自纖維素材料生產(chǎn)糖組合物的方法，所述方法包括以下步驟(i)用含水酸水解所述纖維素材料以產(chǎn)生水解產(chǎn)物；(ii)用與水混溶的有機(jī)萃取溶劑自所述水解產(chǎn)物中萃取酸和水，以得到(a)含有所述萃取溶劑的第一酸性水溶液和(b)含有糖的殘余物；(iii)干燥所述殘余物，以得到所述糖組合物；(ν)自所述第一溶液蒸發(fā)所述萃取溶劑，以得到(a)第二酸性水溶液，包含不超過 10%重量，優(yōu)選地不超過5%重量的所述萃取溶劑，和(b)氣態(tài)萃取溶劑；(vi)冷凝所述氣態(tài)萃取溶劑供再循環(huán)；及任選地(vii)濃縮所述第二酸性水溶液供再循環(huán)；其中，所述萃取溶劑在步驟(ii)的溫度和壓力下是液體，在1至8巴的壓力下沸點(diǎn)為25°C至60°C，這樣通過在步驟(ii)中添加所述萃取溶劑使水溶性低聚糖自溶液中沉淀出來，其中，萃取步驟(ii)在水解步驟(i)中溫度的15°C范圍內(nèi)的溫度及水解步驟(i) 中壓力的1巴范圍內(nèi)的壓力下進(jìn)行，蒸發(fā)步驟(ν)在萃取步驟(ii)中溫度的15°C范圍內(nèi)的溫度及萃取步驟(ii)中壓力的5巴范圍內(nèi)的壓力下進(jìn)行，且冷凝步驟(vi)在萃取步驟 (ii)中溫度的15°C范圍內(nèi)的溫度及萃取步驟(ii)中壓力的1巴范圍內(nèi)的壓力下進(jìn)行。在這些方法中，優(yōu)選地萃取步驟(ii)在水解步驟(i)中溫度的10°C范圍內(nèi)的溫度下進(jìn)行，蒸發(fā)步驟(ν)在萃取步驟(ii)中溫度的10°C范圍內(nèi)的溫度下進(jìn)行，且冷凝步驟 (vi)在萃取步驟(ii)中溫度的10°C范圍內(nèi)的溫度下進(jìn)行。若需要，整個醇生產(chǎn)過程可在一組生產(chǎn)場所中進(jìn)行，例如在一個場所生產(chǎn)可發(fā)酵糖而在另一個場所進(jìn)行發(fā)酵和蒸餾。同樣，可在一個場所進(jìn)行酸水解、酸移除和萃取溶劑移除而在另一個場所進(jìn)行低聚糖裂解和其他下游步驟。因而，從另一方面來看，本發(fā)明提供了一種自纖維素材料生產(chǎn)可發(fā)酵糖的水溶液的方法，所述方法包括以下步驟(i)用含水酸水解所述纖維素材料以產(chǎn)生水解產(chǎn)物；(ii)用與水混溶的有機(jī)萃取溶劑自所述水解產(chǎn)物中萃取酸和水，以得到(a)含有所述萃取溶劑的第一酸性水溶液和(b)含有糖的殘余物；(ν)自所述第一溶液蒸發(fā)所述萃取溶劑，以得到(a)第二酸性水溶液，包含不超過10%重量，優(yōu)選地不超過5%重量的所述萃取溶劑，和(b)氣態(tài)萃取溶劑；(vi)冷凝所述氣態(tài)萃取溶劑供再循環(huán)；及任選地(vii)濃縮所述第二酸性水溶液供再循環(huán)；其中，所述萃取溶劑在步驟(ii)的溫度和壓力下是液體，在1至8巴的壓力下沸點(diǎn)為25°C至60°C，所述萃取溶劑包括在1巴下沸點(diǎn)低于20°C的溶劑，這樣通過在步驟(ii) 中添加所述萃取溶劑使水溶性低聚糖自溶液中沉淀出來。從又一方面來看，本發(fā)明提供了一種自纖維素材料生產(chǎn)糖組合物的方法，所述方法包括以下步驟(i)用含水酸水解所述纖維素材料以產(chǎn)生水解產(chǎn)物；(ii)用與水混溶的有機(jī)萃取溶劑自所述水解產(chǎn)物中萃取酸和水，以得到(a)含有所述萃取溶劑的第一酸性水溶液和(b)含有糖的殘余物；(iii)干燥所述殘余物，以得到所述糖組合物；(ν)自所述第一溶液蒸發(fā)所述萃取溶劑，以得到(a)第二酸性水溶液，包含不超過 10%重量，優(yōu)選地不超過5%重量的所述萃取溶劑，和(b)氣態(tài)萃取溶劑；(vi)冷凝所述氣態(tài)萃取溶劑供再循環(huán)；及任選地(vii)濃縮所述第二酸性水溶液供再循環(huán)；其中，所述萃取溶劑在步驟(ii)的溫度和壓力下是液體，在1至8巴的壓力下沸點(diǎn)為25°C至60°C，所述萃取溶劑包括在1巴下沸點(diǎn)低于20°C的溶劑，這樣通過在步驟(ii) 中添加所述萃取溶劑使水溶性低聚糖自溶液中沉淀出來。從再一方面來看，本發(fā)明提供了一種自纖維素材料生產(chǎn)可發(fā)酵糖的水溶液的方法，所述方法包括以下步驟(i)用含水酸水解所述纖維素材料以產(chǎn)生水解產(chǎn)物；(ii)用包括C2_3醚的與水混溶的有機(jī)萃取溶劑自所述水解產(chǎn)物中萃取酸和水，以得到(a)含有所述萃取溶劑的第一酸性水溶液和(b)含有糖的殘余物；(ν)自所述第一溶液蒸發(fā)所述萃取溶劑，以得到(a)第二酸性水溶液，包含不超過 10%重量，優(yōu)選地不超過5%重量的所述萃取溶劑，和(b)氣態(tài)萃取溶劑；(vi)冷凝所述氣態(tài)萃取溶劑供再循環(huán)；及任選地(vii)濃縮所述第二酸性水溶液供再循環(huán)；其中，所述萃取溶劑在步驟(ii)的溫度和壓力下是液體，這樣通過在步驟(ii)中添加所述萃取溶劑使水溶性低聚糖自溶液中沉淀出來。從再一方面來看，本發(fā)明提供了一種自纖維素材料生產(chǎn)糖組合物的方法，所述方法包括以下步驟(i)用含水酸水解所述纖維素材料以產(chǎn)生水解產(chǎn)物；(ii)用包括C2_3醚的與水混溶的有機(jī)萃取溶劑自所述水解產(chǎn)物中萃取酸和水，以得到(a)含有所述萃取溶劑的第一酸性水溶液和(b)含有糖的殘余物；(iii)干燥所述殘余物，以得到所述糖組合物；(ν)自所述第一溶液蒸發(fā)所述萃取溶劑，以得到(a)第二酸性水溶液，包含不超過 10%重量，優(yōu)選地不超過5%重量的所述萃取溶劑，和(b)氣態(tài)萃取溶劑；(vi)冷凝所述氣態(tài)萃取溶劑供再循環(huán)；及任選地
(vii)濃縮所述第二酸性水溶液供再循環(huán)；其中，所述萃取溶劑在步驟(ii)的溫度和壓力下是液體，這樣通過在步驟(ii)中添加所述萃取溶劑使水溶性低聚糖自溶液中沉淀出來。本發(fā)明方法中所使用的酸可以是任何強(qiáng)酸，但通常為無機(jī)酸，例如磷酸或硫酸。優(yōu)選使用硫酸；不優(yōu)選使用鹽酸。尤其優(yōu)選使用硫酸與磷酸的混合物，例如硫酸與磷酸的體積比為1 1至4 1(尤其體積比為約2 1)的混合物。當(dāng)與纖維素起始材料接觸時，酸溶液優(yōu)選地對應(yīng)酸水重量比為1 1至4 1， 尤其為約3 1?？墒褂脤w維素材料進(jìn)行強(qiáng)酸水解時常用的酸強(qiáng)度的酸溶液。應(yīng)注意， 可分別添加酸和水，或者可對所添加的初始酸進(jìn)行稀釋或濃縮以得到期望的酸水均衡配比。酸水解可以常見方式進(jìn)行。通常，水解是放熱的，在冷卻(例如水冷卻)下以連續(xù)方式進(jìn)行，以使水解混合物保持在50°C至55°C。酸溶液纖維素材料的重量比通常為2 1 至4 1，且水解持續(xù)時間一般為1至4小時(尤其約2小時)。以此方式，纖維素分解產(chǎn)生低聚糖，該低聚糖可通過萃取溶劑沉淀出來以得到木質(zhì)素/糖漿料。水解產(chǎn)物與萃取溶劑間的接觸優(yōu)選地在逆流管柱中進(jìn)行，這樣可從下方加入萃取溶劑并從上方移除，且從上方加入水解產(chǎn)物并從下方移除木質(zhì)素/糖漿料?？筛鶕?jù)需要采用萃取溶劑洗滌漿料，也可根據(jù)需要排空漿料中的液體，且可根據(jù)需要將漿料干燥?；蛘?， 可在漿料添加水使糖變成溶液后直接用于低聚糖裂解步驟。低聚糖裂解反應(yīng)可通過酶，或可選且優(yōu)選地通過酸水解來完成。實(shí)際上，未經(jīng)洗滌的漿料中余留的酸殘余物足以進(jìn)行第二次酸水解步驟中的低聚糖裂解。或者可添加另外的酸，例如使糖溶液中的酸含量高達(dá)約 0. 1 %重量至5 %重量，尤其是0. 5 %重量至2 %重量，特別是約1 %重量。但并不希望添加過量的酸，因?yàn)樵诘诙嗡崴庵蟊仨殞a(chǎn)生的水解產(chǎn)物中和至用于發(fā)酵的微生物(通常是酵母)適合的PH。第二次水解可在弱酸水解低聚糖的常規(guī)條件下進(jìn)行，例如溫度為125°C 至155°C (特別是約140°C )，壓力為2至7巴，優(yōu)選5_6巴，持續(xù)時間約2小時。發(fā)酵前，優(yōu)選地對水溶液中的可發(fā)酵糖進(jìn)行過濾以回收任何木質(zhì)素。優(yōu)選地，對木質(zhì)素進(jìn)行洗滌以回收任何夾帶的可用于發(fā)酵的糖，并壓縮以便用作燃料，例如為整個醇生產(chǎn)過程中的一個或多個步驟提供能量。當(dāng)原纖維素材料是稻草時，木質(zhì)素/糖混合物含有精細(xì)的二氧化硅(silica)粒子。這些二氧化硅粒子可通過過濾進(jìn)行回收，例如使用針對木質(zhì)素和二氧化硅尺寸不同的篩孔，或者可自木質(zhì)素燃燒的殘余物中回收。這些二氧化硅粒子是有用的，例如用作涂料添加劑、醫(yī)藥制錠助劑或催化劑載體(例如用于烯烴聚合)，對二氧化硅粒子的收集和使用構(gòu)成本發(fā)明的另一方面。因此，從另一方面來看，本發(fā)明提供了一種生產(chǎn)顆粒硅酸鹽的方法， 該方法包括用含水酸分解稻草，用與水不溶的有機(jī)溶劑使糖從含水酸中沉淀，收集產(chǎn)生的沉淀的糖、木質(zhì)素和顆粒二氧化硅的混合物，并從中分離顆粒二氧化硅。從又一方面來看，本發(fā)明提供了一種涂料，包括自稻草分離出的二氧化硅粒子；一種藥物，包括自稻草分離出的作為賦形劑的二氧化硅粒子；及一種顆粒催化劑，包括自稻草分離出的且裝有催化劑的二氧化硅粒子。這些產(chǎn)品可由常規(guī)方法使用其它的常規(guī)成分來制備。在一個優(yōu)選的實(shí)施例中，發(fā)酵步驟中所使用的微生物可為能將可發(fā)酵糖轉(zhuǎn)化為醇的任何微生物，例如啤酒酵母(brewer's yeast)。然而，優(yōu)選地使用可轉(zhuǎn)化由半纖維素水解產(chǎn)生的戊糖以及由纖維素水解產(chǎn)生的己糖的一種酵母或酵母的混合物。這些酵母在市面上有售。尤其優(yōu)選地使用可將戊糖轉(zhuǎn)化為醇的微生物(例如畢赤氏酵母(Pichia stipitis)， 尤其是畢赤氏酵母CBS6054)，特別是上述微生物與可將己糖轉(zhuǎn)化為醇的微生物的組合。當(dāng)使用除啤酒酵母以外的微生物(例如拜氏梭菌(Cbeijerinckii)BAlOl)進(jìn)行發(fā)酵時，可生產(chǎn)除乙醇以外的醇，特別是丁醇，這些醇也可用作生物燃料。本發(fā)明涵蓋除乙醇以外其他醇的生產(chǎn)。蒸餾可以常規(guī)方式進(jìn)行。使用本發(fā)明所產(chǎn)生的糖可通過貝克氏酵母(Baker’ s yeast)或其它微生物酵母發(fā)酵或呼吸以得到多種不同生物產(chǎn)生的化合物，例如甘油、丙酮、有機(jī)酸(如丁酸、乳酸、乙酸)、氫氣、甲烷、生物聚合物、單細(xì)胞蛋白(SCP，Single Cell Protein)、抗生素和其它藥物。特殊的蛋白質(zhì)、酶或其它化合物也可從在糖上生長的細(xì)胞中提取。此外，也可通過化學(xué)和物理而非生物的方式將糖轉(zhuǎn)化為期望的最終產(chǎn)物，例如使木糖回流沸騰或脫水將得到糠醛。因而，本發(fā)明還涵蓋了除醇以外的全部其它產(chǎn)生的化合物的生產(chǎn)。本發(fā)明方法中所使用的設(shè)備通常包括水解反應(yīng)器；第一分離器，用于從所述反應(yīng)器接收水解產(chǎn)物并排出糖漿料；第二分離器，用于從所述第一分離器接收萃取溶劑/水混合物(即萃取溶劑和酸)并排出酸性水溶液；酸儲存器，用于向所述反應(yīng)器供應(yīng)酸；萃取溶劑儲存器，用于向所述第一分離器供應(yīng)有機(jī)萃取溶劑；及冷凝器，用于從所述第二分離器接收氣態(tài)萃取溶劑并排出呈液態(tài)的所述萃取溶劑供再循環(huán)。所述設(shè)備優(yōu)選地還包括供酸和萃取溶劑再循環(huán)的組件，以及將纖維素材料供應(yīng)至反應(yīng)器的組件。方便地，所述設(shè)備還包括用于下游處理糖漿料的組件，例如另外的水解反應(yīng)器、用于中和殘余酸的堿的儲存器、發(fā)酵罐和蒸餾單元。當(dāng)分批進(jìn)行個別步驟時，為了使工藝過程連續(xù)運(yùn)行，可使設(shè)備內(nèi)的個別單元成對， 即，使這些單元并行，以便一個可在運(yùn)行中而另一個在裝載/卸載。對于第二次酸水解、發(fā)酵、蒸餾和木質(zhì)素分離步驟，情況尤其如此。


現(xiàn)在參照下列非限制性實(shí)例和附圖進(jìn)一步闡述本發(fā)明的實(shí)施例，其中圖1為本發(fā)明設(shè)備的示意圖；圖2為在_20°C至+85°C溫度范圍內(nèi)，二甲醚與乙醇混合物的蒸氣壓的三維圖；及圖3為在-20°C至+85°C溫度范圍內(nèi)，甲基乙基醚與乙醇混合物的蒸氣壓的三維圖；圖4為在-20 V至+85°C溫度范圍內(nèi)，二甲醚與甲醇混合物的蒸氣壓的三維圖。參照圖1，顯示了用于將木漿轉(zhuǎn)化為醇的設(shè)備1。從漏斗3將木漿2供應(yīng)至包含旋轉(zhuǎn)螺桿的水解反應(yīng)器4中，操作所述旋轉(zhuǎn)螺桿以確保木漿在反應(yīng)器內(nèi)的停留時間為約2小時。反應(yīng)器設(shè)置有冷卻水套以使水解混合物保持在約50-55°C。硫酸、磷酸與水以重量比為2 1 1從儲存器5和儲存器6、進(jìn)水線路7和酸再循環(huán)儲存器23供應(yīng)至反應(yīng)器4中。 將離開反應(yīng)器4的水解產(chǎn)物供應(yīng)至具有內(nèi)板9的逆流分離柱8的頂部以延遲通過流。將來自儲存器四的有機(jī)萃取溶劑(二甲醚與乙醇重量比為3. 25 1的混合物)引入柱8的底部。在柱8內(nèi)，水和酸被萃取溶劑吸收，且木質(zhì)素和沉淀的糖從柱的底部傳送到連續(xù)過濾單元10。酸/水/萃取溶劑混合物從柱8的頂部排出，并進(jìn)入分離器柱11中。將來自過濾單元10的固體殘余物傳送至干燥器12，隨后將干燥的木質(zhì)素/糖混合物溶于水中并進(jìn)入第二水解反應(yīng)器13中。將來自過濾單元10的液體傳送至分離器柱11 中。在第二反應(yīng)器13中，在溫度140°C、壓力5-6巴下進(jìn)行另外的酸水解2小時。在過濾單元14中過濾水解產(chǎn)物以除去木質(zhì)素(該木質(zhì)素經(jīng)壓縮并燃燒為整個設(shè)備提供能量)。 在中和單元15中用碳酸鈣中和剩余的可發(fā)酵糖溶液，然后將可發(fā)酵糖溶液傳送到發(fā)酵單元16，在發(fā)酵單元16中加入啤酒酵母并進(jìn)行發(fā)酵。隨后將已發(fā)酵的混合物供應(yīng)至蒸餾單元 17中，在該蒸餾單元17中蒸餾出醇，并通過管線18排出。將分離器柱11中的酸/水/萃取溶劑降壓以使萃取溶劑蒸發(fā)。氣態(tài)萃取溶劑離開分離器柱11進(jìn)入冷凝器20，在冷凝器20中充分地增大壓力以使萃取溶劑液化并經(jīng)由管線21將液態(tài)萃取溶劑再循環(huán)至儲存器四。將剩余含水酸從分離器柱11供應(yīng)至蒸發(fā)單元 22，在蒸發(fā)單元22中真空除水。將含有一些溶解糖的剩余酸再循環(huán)至儲存器23。實(shí)例1廢木料的酸水解將觀9克55. 3%重量的硫酸與磷酸以重量比2 1混合的水溶液與50克來自廢木料的木屑混合。所產(chǎn)生的懸浮液在50°C下保持2小時40分鐘后冷卻至20°C。此實(shí)例中所使用的酸溶液可由稀釋的再循環(huán)酸(0.81升，包含160克重量比為 2 1的硫酸和磷酸)通過蒸發(fā)水至含55. 3%重量的酸來制備。實(shí)例2用溶劑自纖維素水解產(chǎn)物中萃取酸將實(shí)例1中的懸浮液冷卻后，添加250毫升乙醇(96%重量的乙醇與2%重量的甲基異丁基酮)，且將混合物轉(zhuǎn)移至已加入605克二甲醚的壓力容器中。在壓力容器中過濾懸浮液。隨后將木質(zhì)素與沉淀的糖的濾餅懸浮于水中，總體積為0. 8升。通過蒸發(fā)剩余溶劑(乙醇和二甲醚)，將懸浮液的體積減少至0. 3升，隨后進(jìn)行過
濾ο實(shí)例3用溶劑自纖維素水解產(chǎn)物中萃取酸將實(shí)例1中的懸浮液冷卻后，添加250毫升乙醇(96%重量的乙醇與2%重量的甲基異丁基酮)，且將混合物轉(zhuǎn)移至具有兩個隔室(入口隔室和出口隔室)的壓力容器中，其中，兩個隔室被燒結(jié)玻璃板隔開，并添加0. 56千克二甲醚，所述二甲醚是從使用二甲醚作為萃取溶劑的在先實(shí)驗(yàn)中回收的二甲醚。在壓力容器中過濾懸浮液，連續(xù)抽出濾液的易揮發(fā)組分，并在活塞式壓縮機(jī)中再增壓，使再增壓的蒸氣連續(xù)冷凝且添加至壓力容器中并在隨后的實(shí)驗(yàn)中用作萃取溶劑。作為液體醚回收的總的醚組分為0. 33千克(占所添加醚的 59% )。隨后將木質(zhì)素和沉淀的糖的濾餅懸浮于水中，總體積為0. 8升。通過蒸發(fā)剩余溶劑(乙醇和二甲醚)，將所述懸浮液的體積減少至0. 3升，隨后進(jìn)行過濾。
實(shí)例4后續(xù)處理回收的漿料以產(chǎn)牛乙醇該實(shí)例演示，在使用二甲醚作為萃取溶劑后(即在上文實(shí)例2和3中)，可通過低聚糖裂解和發(fā)酵對糖(包括沉淀的糖和溶液中殘留的糖)進(jìn)一步處理以產(chǎn)生乙醇。因而，實(shí)例2中的濾液(包括溶解的糖和洗滌水)通過添加碳酸鈣被部分中和，借此剩余的硫酸以石膏沉淀并被過濾出來。隨后將實(shí)例2中的濾餅添加至部分中和的糖溶液中，并將所得混合物在實(shí)驗(yàn)室高壓鍋中140°C下加熱2小時。隨后過濾懸浮液，并用碳酸鈣將濾液(即糖溶液)中和至pH值4. 5。使用普通的貝克氏酵母(釀酒酵母(&iccaharomyces cerevisiae)) 對溶解糖進(jìn)行常規(guī)發(fā)酵。乙醇的產(chǎn)量由溶液的氣相色譜分析測定。發(fā)酵后乙醇產(chǎn)量為11. 32毫升。用來中和水解產(chǎn)物和糖溶液中剩余酸的總碳酸鈣的消耗量為28. 6克，對應(yīng)于所添加酸的17.5%。實(shí)例5再現(xiàn)實(shí)例1至4通過蒸發(fā)水將稀釋的再循環(huán)酸(得自與實(shí)例1所使用的相同的原液，含有156克重量比為2 1的硫酸和磷酸)再次濃縮至53. 5%重量的酸溶液。將292克濃縮的酸溶液與50克廢木料的木屑混合。所產(chǎn)生的懸浮液在50°C下保持2小時40分鐘后冷卻至20°C。將懸浮液與250毫升乙醇混合并轉(zhuǎn)移至壓力容器中。將回收的二甲醚(0.61千克)添加至壓力容器中，并在壓力容器中過濾懸浮液。連續(xù)抽出濾液的易揮發(fā)性組分，并在活塞式壓縮機(jī)中再增壓。再增壓的蒸氣連續(xù)冷凝并進(jìn)入壓力容器中，并在隨后的實(shí)驗(yàn)中用作萃取溶劑。作為液體醚回收的總的醚組分為0. 28千克(占所添加醚的46% )。根據(jù)實(shí)例2-4進(jìn)一步處理濾餅(含有固體木質(zhì)素和沉淀的糖)。中和糖溶液至pH = 4. 5所需添加的碳酸鈣的總量為34. 9克，對應(yīng)于所添加酸的 21. 9%。由發(fā)酵中和的糖溶液而得到的乙醇產(chǎn)量為11. 68毫升。實(shí)例61至4的于力幾11的再循環(huán)禾用將實(shí)例3和5中的濾液的液體部分(含有82. 5%的實(shí)例1至4中所使用的無機(jī)酸及殘余的乙醇和二甲醚)轉(zhuǎn)移至玻璃瓶中。在旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器中，在稍微降低的壓力和約50°C 的溫度下蒸發(fā)掉殘余的二甲醚和乙醇。殘余的酸溶液用水稀釋以使酸溶性木質(zhì)素沉淀出來并過濾。經(jīng)酸堿滴定分析得到，濾液中的酸濃度為；34.6%重量。將0. 46升濾液的液體體積(含有160克純無機(jī)酸，重量比mH2SQ4/mH3PQ4 = 1. 6)在旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器中蒸發(fā)，至酸濃度為54. 重量。將再次濃縮的酸溶液與50克廢木料的木屑混合。將所得懸浮液在50°C下保持2 小時30分鐘后冷卻至20°C。冷卻后，將水解的木料和固體木質(zhì)素的懸浮液與250毫升乙醇混合，然后將混合物轉(zhuǎn)移至壓力容器中。再將0.63千克二甲醚添加至壓力容器中。在壓力容器中過濾含有沉淀的糖和固體木質(zhì)素的懸浮液，并用活塞式壓縮機(jī)對濾液的易揮發(fā)性組分連續(xù)進(jìn)行再壓縮。使再增壓的蒸氣連續(xù)冷凝并添加至壓力容器中，并在隨后的實(shí)驗(yàn)中用作萃取溶劑。作為液體醚回收的總的醚組分為0. 37千克(占所添加醚的59% )。隨后將木質(zhì)素和沉淀的糖的濾餅懸浮于水中，總體積為0. 8升。通過蒸發(fā)剩余溶劑(乙醇和二甲醚)，將該懸浮液的體積減少至0.3升，并隨后進(jìn)行過濾。根據(jù)實(shí)例4，對回收的漿料進(jìn)行后續(xù)處理以產(chǎn)生乙醇。用來中和糖溶液至pH = 4. 5 的碳酸鈣的總消耗量為25. 8克，對應(yīng)于水解廢木料的木屑所使用的無機(jī)酸的15. 8%。由發(fā)酵中和的糖溶液而得到的乙醇產(chǎn)量為9. 81毫升。實(shí)例7溶劑混合物的TP窗乙醇與二甲醚的混合物在_20°C與+85°C間的近似的蒸氣壓(以kPa表示)顯示于下表1中(％是二甲醚的重量百分比)。這些數(shù)據(jù)還繪制在圖2中?？梢钥闯觯酌严鄬考s10-100%時，可達(dá)到溫度/壓力窗25-60°C和1-8巴。表 權(quán)利要求
1.一種自纖維素材料生產(chǎn)醇的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟(i)用含水酸水解所述纖維素材料以產(chǎn)生水解產(chǎn)物；( )用與水混溶的有機(jī)萃取溶劑自所述水解產(chǎn)物中萃取酸和水，以得到(a)含有所述萃取溶劑的第一酸性水溶液和(b)含有糖的殘余物；(iii)使所述殘余物發(fā)生低聚糖裂解反應(yīng)，以得到可發(fā)酵糖的水溶液；(iv)使所述可發(fā)酵糖發(fā)酵，并自所產(chǎn)生的發(fā)酵混合物中蒸餾醇；(ν)自所述第一溶液蒸發(fā)所述萃取溶劑，以得到(a)第二酸性水溶液，包含不超過10% 重量，優(yōu)選地不超過5%重量的所述萃取溶劑和(b)氣態(tài)萃取溶劑；(vi)冷凝所述氣態(tài)萃取溶劑供再循環(huán)；及任選地(vii)濃縮所述第二酸性水溶液供再循環(huán)；其中，所述萃取溶劑在步驟(ii)的溫度和壓力下是液體，在1至8巴的壓力下沸點(diǎn)為 25°C至60°C，所述萃取溶劑包括在1巴下沸點(diǎn)低于20°C的溶劑，這樣通過在步驟(ii)中添加所述萃取溶劑使水溶性低聚糖自溶液中沉淀出來。
2.一種自纖維素材料生產(chǎn)可發(fā)酵糖的水溶液的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟(i)用含水酸水解所述纖維素材料以產(chǎn)生水解產(chǎn)物；(ii)用與水混溶的有機(jī)萃取溶劑自所述水解產(chǎn)物中萃取酸和水，以得到(a)含有所述萃取溶劑的第一酸性水溶液和(b)含有糖的殘余物；(ν)自所述第一溶液蒸發(fā)所述萃取溶劑，以得到(a)第二酸性水溶液，包含不超過10% 重量，優(yōu)選地不超過5%重量的所述萃取溶劑，和(b)氣態(tài)萃取溶劑；(vi)冷凝所述氣態(tài)萃取溶劑供再循環(huán)；及任選地(vii)濃縮所述第二酸性水溶液供再循環(huán)；其中，所述萃取溶劑在步驟(ii)的溫度和壓力下是液體，在1至8巴的壓力下沸點(diǎn)為 25°C至60°C，所述萃取溶劑包括在1巴下沸點(diǎn)低于20°C的溶劑，這樣通過在步驟(ii)中添加所述萃取溶劑使水溶性低聚糖自溶液中沉淀出來。
3.一種自纖維素材料生產(chǎn)糖組合物的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟(i)用含水酸水解所述纖維素材料以產(chǎn)生水解產(chǎn)物；(ii)用與水混溶的有機(jī)萃取溶劑自所述水解產(chǎn)物中萃取酸和水，以得到(a)含有所述萃取溶劑的第一酸性水溶液和(b)含有糖的殘余物；(iii)干燥所述殘余物，以得到所述糖組合物；(ν)自所述第一溶液蒸發(fā)所述萃取溶劑，以得到(a)第二酸性水溶液，包含不超過10% 重量，優(yōu)選地不超過5%重量的所述萃取溶劑，和(b)氣態(tài)萃取溶劑；(vi)冷凝所述氣態(tài)萃取溶劑供再循環(huán)；及任選地(vii)濃縮所述第二酸性水溶液供再循環(huán)；其中，所述萃取溶劑在步驟(ii)的溫度和壓力下是液體，在1至8巴的壓力下沸點(diǎn)為 25°C至60°C，所述萃取溶劑包括在1巴下沸點(diǎn)低于20°C的溶劑，這樣通過在步驟(ii)中添加所述萃取溶劑使水溶性低聚糖自溶液中沉淀出來。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述萃取溶劑包括C2_3醚。
5.一種自纖維素材料生產(chǎn)醇的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟(i)用含水酸水解所述纖維素材料以產(chǎn)生水解產(chǎn)物；( )用包括C2-3醚的與水混溶的有機(jī)萃取溶劑自所述水解產(chǎn)物中萃取酸和水，以得到 (a)含有所述萃取溶劑的第一酸性水溶液和(b)含有糖的殘余物；(iii)使所述殘余物發(fā)生低聚糖裂解反應(yīng)，以得到可發(fā)酵糖的水溶液；(iv)使所述可發(fā)酵糖發(fā)酵，并自所產(chǎn)生的發(fā)酵混合物中蒸餾醇；(ν)自所述第一溶液蒸發(fā)所述萃取溶劑，以得到(a)第二酸性水溶液，包含不超過10% 重量，優(yōu)選地不超過5%重量的所述萃取溶劑，和(b)氣態(tài)萃取溶劑；(vi)冷凝所述氣態(tài)萃取溶劑供再循環(huán)；及任選地(vii)濃縮所述第二酸性水溶液供再循環(huán)；其中，所述萃取溶劑在步驟(ii)的溫度和壓力下是液體，這樣通過在步驟(ii)中添加所述萃取溶劑使水溶性低聚糖自溶液中沉淀出來。
6.一種自纖維素材料生產(chǎn)可發(fā)酵糖的水溶液的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟(i)用含水酸水解所述纖維素材料以產(chǎn)生水解產(chǎn)物；(ii)用包括C2-3醚的與水混溶的有機(jī)萃取溶劑自所述水解產(chǎn)物中萃取酸和水，以得到 (a)含有所述萃取溶劑的第一酸性水溶液和(b)含有糖的殘余物；(ν)自所述第一溶液蒸發(fā)所述萃取溶劑，以得到(a)第二酸性水溶液，包含不超過10% 重量，優(yōu)選地不超過5%重量的所述萃取溶劑，和(b)氣態(tài)萃取溶劑；(vi)冷凝所述氣態(tài)萃取溶劑供再循環(huán)；及任選地(vii)濃縮所述第二酸性水溶液供再循環(huán)；其中，所述萃取溶劑在步驟(ii)的溫度和壓力下是液體，這樣通過在步驟(ii)中添加所述萃取溶劑使水溶性低聚糖自溶液中沉淀出來。
7.一種自纖維素材料生產(chǎn)糖組合物的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟(i)用含水酸水解所述纖維素材料以產(chǎn)生水解產(chǎn)物；(ii)用包括C2-3醚的與水混溶的有機(jī)萃取溶劑自所述水解產(chǎn)物中萃取酸和水，以得到 (a)含有所述萃取溶劑的第一酸性水溶液和(b)含有糖的殘余物；(iii)干燥所述殘余物，以得到所述糖組合物；(ν)自所述第一溶液蒸發(fā)所述萃取溶劑，以得到(a)第二酸性水溶液，包含不超過10% 重量，優(yōu)選地不超過5%重量的所述萃取溶劑，和(b)氣態(tài)萃取溶劑；(vi)冷凝所述氣態(tài)萃取溶劑供再循環(huán)；及任選地(vii)濃縮所述第二酸性水溶液供再循環(huán)；其中，所述萃取溶劑在步驟(ii)的溫度和壓力下是液體，這樣通過在步驟(ii)中添加所述萃取溶劑使水溶性低聚糖自溶液中沉淀出來。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，萃取步驟(ii)在水解步驟(i)中溫度的15°C范圍內(nèi)的溫度及水解步驟(i)中壓力的1巴范圍內(nèi)的壓力下進(jìn)行。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，蒸發(fā)步驟(ν)在萃取步驟(ii)中溫度的15°C范圍內(nèi)的溫度及萃取步驟(ii)中壓力的5巴范圍內(nèi)的壓力下進(jìn)行。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，冷凝步驟(vi)在萃取步驟 (ii)中溫度的15°C范圍內(nèi)的溫度及萃取步驟(ii)中壓力的1巴范圍內(nèi)的壓力下進(jìn)行。
11.一種自纖維素材料生產(chǎn)醇的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟(i)用含水酸水解所述纖維素材料以產(chǎn)生水解產(chǎn)物；( )用與水混溶的有機(jī)萃取溶劑自所述水解產(chǎn)物中萃取酸和水，以得到(a)含有所述萃取溶劑的第一酸性水溶液和(b)含有糖的殘余物；(iii)使所述殘余物發(fā)生低聚糖裂解反應(yīng)，以得到可發(fā)酵糖的水溶液；(iv)使所述可發(fā)酵糖發(fā)酵，并自所產(chǎn)生的發(fā)酵混合物中蒸餾醇；(ν)自所述第一溶液蒸發(fā)所述萃取溶劑，以得到(a)第二酸性水溶液，包含不超過10% 重量，優(yōu)選地不超過5%重量的所述萃取溶劑，和(b)氣態(tài)萃取溶劑；(vi)冷凝所述氣態(tài)萃取溶劑供再循環(huán)；及任選地(vii)濃縮所述第二酸性水溶液供再循環(huán)；其中，所述萃取溶劑在步驟(ii)的溫度和壓力下是液體，在1至8巴的壓力下沸點(diǎn)為 25°C至60°C，這樣通過在步驟(ii)中添加所述萃取溶劑使水溶性低聚糖自溶液中沉淀出來，其中，萃取步驟(ii)在水解步驟(i)中溫度的15°C范圍內(nèi)的溫度及水解步驟(i)中壓力的1巴范圍內(nèi)的壓力下進(jìn)行，蒸發(fā)步驟(ν)在萃取步驟(ii)中溫度的15°C范圍內(nèi)的溫度及萃取步驟(ii)中壓力的5巴范圍內(nèi)的壓力下進(jìn)行，且冷凝步驟(vi)在萃取步驟(ii)中溫度的15°C范圍內(nèi)的溫度及萃取步驟(ii)中壓力的1巴范圍內(nèi)的壓力下進(jìn)行。
12.—種自纖維素材料生產(chǎn)可發(fā)酵糖的水溶液的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟(i)用含水酸水解所述纖維素材料以產(chǎn)生水解產(chǎn)物；(ii)用與水混溶的有機(jī)萃取溶劑自所述水解產(chǎn)物中萃取酸和水，以得到(a)含有所述萃取溶劑的第一酸性水溶液和(b)含有糖的殘余物；(ν)自所述第一溶液蒸發(fā)所述萃取溶劑，以得到(a)第二酸性水溶液，包含不超過10% 重量，優(yōu)選地不超過5%重量的所述萃取溶劑，和(b)氣態(tài)萃取溶劑；(vi)冷凝所述氣態(tài)萃取溶劑供再循環(huán)；及任選地(vii)濃縮所述第二酸性水溶液供再循環(huán)；其中，所述萃取溶劑在步驟(ii)的溫度和壓力下是液體，在1至8巴的壓力下沸點(diǎn)為 25°C至60°C，這樣通過在步驟(ii)中添加所述萃取溶劑使水溶性低聚糖自溶液中沉淀出來，其中，萃取步驟(ii)在水解步驟(i)中溫度的15°C范圍內(nèi)的溫度及水解步驟(i)中壓力的1巴范圍內(nèi)的壓力下進(jìn)行，蒸發(fā)步驟(ν)在萃取步驟(ii)中溫度的15°C范圍內(nèi)的溫度及萃取步驟(ii)中壓力的5巴范圍內(nèi)的壓力下進(jìn)行，且冷凝步驟(vi)在萃取步驟(ii)中溫度的15°C范圍內(nèi)的溫度及萃取步驟(ii)中壓力的1巴范圍內(nèi)的壓力下進(jìn)行。
13.—種自纖維素材料生產(chǎn)糖組合物的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟(i)用含水酸水解所述纖維素材料以產(chǎn)生水解產(chǎn)物；(ii)用與水混溶的有機(jī)萃取溶劑自所述水解產(chǎn)物中萃取酸和水，以得到(a)含有所述萃取溶劑的第一酸性水溶液和(b)含有糖的殘余物；(iii)干燥所述殘余物，以得到所述糖組合物；(ν)自所述第一溶液蒸發(fā)所述萃取溶劑，以得到(a)第二酸性水溶液，包含不超過10% 重量，優(yōu)選地不超過5%重量的所述萃取溶劑，和(b)氣態(tài)萃取溶劑；(vi)冷凝所述氣態(tài)萃取溶劑供再循環(huán)；及任選地(vii)濃縮所述第二酸性水溶液供再循環(huán)；其中，所述萃取溶劑在步驟(ii)的溫度和壓力下是液體，在1至8巴的壓力下沸點(diǎn)為 25°C至60°C，這樣通過在步驟(ii)中添加所述萃取溶劑使水溶性低聚糖自溶液中沉淀出來，其中，萃取步驟(ii)在水解步驟(i)中溫度的15°C范圍內(nèi)的溫度及水解步驟(i)中壓力的1巴范圍內(nèi)的壓力下進(jìn)行，蒸發(fā)步驟(ν)在萃取步驟(ii)中溫度的15°C范圍內(nèi)的溫度及萃取步驟(ii)中壓力的5巴范圍內(nèi)的壓力下進(jìn)行，且冷凝步驟(vi)在萃取步驟(ii)中溫度的15°C范圍內(nèi)的溫度及萃取步驟(ii)中壓力的1巴范圍內(nèi)的壓力下進(jìn)行。
14.根據(jù)權(quán)利要求11至13中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述萃取步驟(ii)在水解步驟(i)中溫度的10°C范圍內(nèi)的溫度下進(jìn)行，蒸發(fā)步驟(ν)在萃取步驟(ii)中溫度的 10°C范圍內(nèi)的溫度下進(jìn)行，且冷凝步驟(vi)在萃取步驟(ii)中溫度的10°C范圍內(nèi)的溫度下進(jìn)行。
15.根據(jù)權(quán)利要求1至14中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述方法用于生產(chǎn)乙醇。
16.根據(jù)權(quán)利要求1至15中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述萃取溶劑包括二甲醚。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，所述萃取溶劑進(jìn)一步包括乙醇。
全文摘要
本發(fā)明提供一種自纖維素材料生產(chǎn)醇的方法，所述方法包括以下步驟(i)用含水酸水解所述纖維素材料以產(chǎn)生水解產(chǎn)物；(ii)用與水混溶的有機(jī)萃取溶劑自所述水解產(chǎn)物中萃取酸和水，以得到(a)含有所述萃取溶劑的第一酸性水溶液和(b)含有糖的殘余物；(iii)使所述殘余物發(fā)生低聚糖裂解反應(yīng)，以得到可發(fā)酵糖的水溶液；(iv)使所述可發(fā)酵糖發(fā)酵，并自所產(chǎn)生的發(fā)酵混合物中蒸餾醇；(v)自所述第一溶液蒸發(fā)所述萃取溶劑，以得到(a)第二酸性水溶液，包含不超過10％重量，優(yōu)選地不超過5％重量的所述萃取溶劑和(b)氣態(tài)萃取溶劑；(vi)冷凝所述氣態(tài)萃取溶劑供再循環(huán)；及任選地(vii)濃縮所述第二酸性水溶液供再循環(huán)；其中，所述萃取溶劑在步驟(ii)的溫度和壓力下是液體，在1至8巴的壓力下沸點(diǎn)為25℃至60℃，這樣通過在步驟(ii)中添加所述萃取溶劑使水溶性低聚糖自溶液中沉淀出來。
文檔編號C13K1/02GK102203297SQ200980141864
公開日2011年9月28日 申請日期2009年10月2日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月22日
發(fā)明者K·R·韋戴爾 申請人:韋蘭公司