JP2016192969A - 電子ビームの照射によりリグノセルロース物質を処理する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】処理することが難しいリグノセルロース物質、例えば作物残渣及び草地を利用する、商業的規模にて、経済的に実行可能な様式で、いくつかの例では、別の方法では廃棄物として捨てられうるフィードストック物質として使用することで、簡単に実施可能である燃料を製造する方法の提供。
【解決手段】リグノセルロース物質に、３ＭｅＶより低い電圧および６０ｋＷより低い出力で動作する電子ビームを照射すること、および前記照射したリグノセルロース物質を、酵素及び／又は微生物と混合することで、前記酵素および／または微生物が前記照射したリグノセルロース物質を利用して産物を産出する方法。
【選択図】図３

Description

（関連明細書）
本明細書は、２０１０年１０月２０日に申請された、米国特許仮出願第６１／３９４，８５１号明細書の優先権を主張する。本仮出願明細書の完全な開示物が、本明細書で参考文献によって組み込まれている。

セルロースおよびリグノセルロール物質が、産出され、処理され、多くの適用において、大量に使用される。しばしばそのような物質は一旦使用されると、ついで廃棄物として捨てられるか、または単に廃棄物質、例えば下水、バガス、おがくず、まぐさであると認識される。

一般に、本発明は、バイオマス、例えばセルロースおよびリグノセルロース物質を用いて燃料および他の製品を製造する方法に関し、とりわけ、処理が難しいリグノセルロース物質、例えば作物残渣および草地に関する。本明細書で開示した方法は、他の方法では廃棄物として廃棄されるうるフォードストック物資として用いて、経済的に実行可能な様式で、商業的規模にて簡単に実施可能である。

本明細書で開示された方法は、物質処理の４つの観点、（１）フィードストックの機械的処置、（２）照射によるフィードストックの反抗の減少、（３）糖化による、照射したフィードストックの糖への変換、および（４）糖を、固体、液体または気体燃料、例えば可燃燃料、または本明細書で記述した任意の他の製品、例えばエタノール、イソブタノールまたはｎ−ブタノールのようなアルコール、エリスリトールのような糖アルコール、アミノ酸、クエン酸、乳酸またはグルタミン酸のような有機酸、またはそれらの混合物へ変換するための糖の発酵、に関しての増強を特徴とする。任意の組み合わせで、本明細書で記述した２つまたはそれ以上の増強を組み合わせることにより、いくつかの場合さらに処理を増強可能である。

いくつかの実施において、本明細書で開示した方法には、セルロースまたはリグノセルロース物質に、比較的低電圧、高出力電子ビーム放射を照射することによって、物質を処理して、物質の構造を変化させることが含まれる。

１つの様態において、本発明には、３ＭｅＶより低い、例えば２ＭｅＶより低い、１ＭｅＶより低い、または０．８ＭｅＶより低いまたはそれより低い電圧、および少なくとも２５ｋＷ、例えば少なくとも３０、４０、５０、６０、６５、７０、８０、１００、１２５または１５０ｋＷの出力で動作している電子ビームで、セルロースまたはリグノセルロース物質を照射すること、および照射したセルロースまたはリグノセルロース物質を酵素および／または微生物と混合することが含まれ、酵素および／または微生物は、固体、液体または気体燃料、または他の製品、例えばエタノール、イソブタノールまたはｎ−ブタノールのようなアルコール、エリスリトールのような糖アルコールまたは有機酸を産出するために、照射したセルロースまたはリグノセルロース物質を使用する。

いくつかの実施には、１つまたはそれ以上の以下の特徴が含まれる。方法にはさらに、照射したセルロースまたはリグノセルロース物質を酵素および／または微生物と混合する前に、少なくとも４０℃、例えば６０〜７０℃、７０〜８０℃または９０〜９５℃の温度にて、照射したセルロースまたはリグノセルロース物質を水中に浸すことが含まれうる。照射は、少なくとも０．５Ｍｒａｄ／秒の線量率にて実施可能である。セルロースまたはリグノセルロース物質には例えば、トウモロコシ穂軸、またはトウモロコシ穂軸、コーンカーネルおよびコーン茎の混合物が含まれうる。いくつかの場合にて、物質には、全トウモロコシ植物が含まれる。

他の様態において、本発明は、セルロースまたはリグノセルロース物質に電子ビームを照射すること、少なくとも４０℃の温度にて、照射したセルロースまたはリグノセルロース物質を水中に浸すこと、および照射したセルロースまたはリグノセルロース物質を酵素および／または微生物と混合することが含まれ、酵素および／または微生物は、燃料または他の製品、例えばエタノール、イソブタノールまたはｎ−ブタノールのようなアルコール、エリスリトールのような糖アルコールまたは有機酸を産出するために、照射したセルロースまたはリグノセルロース物質を使用する、方法を特徴とする。

いくつかの実施には、１つまたはそれ以上の以下の特徴が含まれる。いくつかの場合、電子ビームは、３ＭｅＶより低い、例えば２ＭｅＶより低い、または１ＭｅＶより低い電圧、および少なくとも２５ｋＷ、例えば少なくとも３０、４０、５０、６０、６５、７０、８０、１００、１２５または１５０ｋＷの出力で動作する。照射は、少なくとも０．５Ｍｒａｄ／秒の線量率にて実施可能である。セルロースまたはリグノセルロース物質には例えば、トウモロコシ穂軸、またはトウモロコシ穂軸、コーンカーネルおよびコーン茎の混合物が含まれうる。いくつかの場合にて、物質には、全トウモロコシ植物が含まれる。

他の様態において、本発明は、少なくとも０．５Ｍｒａｄ／秒の線量率にて電子ビームをセルロースまたはリグノセルロース物質に照射することで、電子ビームは、１．０ＭｅＶより低い電圧にて動作している、および照射したセルロースまたはリグノセルロース物質を、酵素および／または微生物と混合することで、酵素および／または微生物は、燃料または他の製品、例えばエタノール、イソブタノールまたはｎ−ブタノールのようなアルコール、エリスリトールのような糖アルコールまたは有機酸を産出するために、放射したセルロースまたはリグノセルロース物質を使用する、を含む方法を特徴とする。

いくつかの実施には、１つまたはそれ以上の以下の特徴が含まれる。方法にはさらに、照射したセルロースまたはリグノセルロース物質を酵素および／または微生物と混合する前に、少なくとも４０℃、例えば６０〜７０℃、７０〜８０℃または９０〜９５℃の温度にて、照射したセルロースまたはリグノセルロース物質を水中に浸すことが含まれうる。いくつかの場合、電子ビームは、少なくとも２５ｋＷ、例えば少なくとも３０、４０、５０、６０、６５、７０、８０、１００、１２５または１５０ｋＷの出力で動作する。セルロースまたはリグノセルロース物質には例えば、トウモロコシ穂軸、またはトウモロコシ穂軸、コーンカーネルおよびコーン茎の混合物が含まれうる。いくつかの場合にて、物質には、全トウモロコシ植物が含まれる。

さらなる様態において、本発明は、セルロースまたはリグノセルロース物質に電子ビームを照射すること、セルロースまたはリグノセルロース物質は、トウモロコシ穂軸、コーンカーネルおよびコーン茎を含む、および照射したセルロースまたはリグノセルロース物質を酵素および／または微生物と混合すること、酵素および／または微生物は、燃料または他の製品、例えばエタノール、イソブタノールまたはｎ−ブタノールのようなアルコール、エリスリトールのような糖アルコールまたは有機酸を産出するために、放射したセルロースまたはリグノセルロース物質を使用する、を含む方法を特徴とする。

いくつかの実施には、１つまたはそれ以上の以下の特徴が含まれる。方法にはさらに、照射したセルロースまたはリグノセルロース物質を酵素および／または微生物と混合する前に、少なくとも４０℃、例えば６０〜７０℃、７０〜８０℃または９０〜９５℃の温度にて、照射したセルロースまたはリグノセルロース物質を水中に浸すことが含まれうる。いくつかの場合、電子ビームは、３ＭｅＶより低い、例えば２ＭｅＶより低い、または１ＭｅＶより低い電圧、および少なくとも２５ｋＷ、例えば少なくとも３０、４０、５０、６０、６５、７０、８０、１００、１２５または１５０ｋＷの出力で動作する。照射は、少なくとも０．５Ｍｒａｄ／秒の線量率にて実施可能である。いくつかの場合、物質には全トウモロコシ植物が含まれ、方法にはさらに、全トウモロコシ植物を収穫することによって、セルロースまたはリグノセルロース物質を得ることがさらに含まれる。

また他の観点において、本発明は、３ＭｅＶより低い、例えば２ＭｅＶより低い、または１ＭｅＶより低い電圧、および少なくとも２５ｋＷ、例えば少なくとも３０、４０、５０、６０、６５、７０、８０、１００、１２５または１５０ｋＷの出力で動作している電子ビームを、少なくとも０．５Ｍｒａｄ／秒の線量率にてセルロースまたはリグノセルロース物質に照射すること、照射したセルロースまたはリグノセルロース物質をタンクに移すこと、タンク中の水性溶媒中に、セルロースまたはリグノセルロース物質を分散させること、およびジェットミキサーにてタンクの内容物を攪拌しながら、照射したセルロースまたはリグノセルロースを糖化すること、が含まれる方法を特徴とする。

いくつかの実施には、１つまたはそれ以上の以下の特徴が含まれる。方法にはさらに、糖化の後、タンクの内容物から糖を単離すること、および／またはいくつかの場合、タンクからの内容物を取り除くことなしに、タンクの内容物を発酵させて、燃料または他の製品、例えばエタノール、イソブタノールまたはｎ−ブタノールのようなアルコール、エリスリトールのような糖アルコールまたは有機酸を産出することが含まれうる。方法にはさらに、照射の前に、セルロースまたはリグノセルロース物質をハンマー製粉することが含まれる。セルロースまたはリグノセルロース物質には、トウモロコシ穂軸が含まれうる。照射には、セルロースまたはリグノセルロース物質に、約２５〜３５Ｍｒａｄｓの総線量を伝達することが含まれる。照射はいくつかの場合、照射多重パスが含まれえ、各パスは、２０Ｍｔａｄｓまたはそれより少ない、例えば１０Ｍｒａｄｓまたはそれより少ない、または５Ｍｒａｄｓまたはそれより少ない線量を伝達する。方法にはさらに、照射したセルロースまたはリグノセルロースを微生物と混合する前に、少なくとも４０℃の温度にて、照射したセルロースまたはリグノセルロース物質を水中に浸すことが含まれてよい。

さらなる様態において、本発明には、リグノセルロース物質に電子ビームを照射すること、リグノセルロース物質にトウモロコシ穂軸が含まれ、１ｍｍより小さな粒子サイズを持つ、および照射したリグノセルロース物質を酵素および／または微生物と混合すること、酵素および／微生物が、燃料または他の製品、例えばエタノール、イソブタノールまたはｎ−ブタノールのようなアルコール、エリスリトールのような糖アルコールまたは有機酸を産出するために、放射したセルロースまたはリグノセルロース物質を使用する、を含む方法を特徴とする。

いくつかの場合に、リグノセルロース物質には、例えば木材、草地、例えばスイッチグラス、穀物残渣、例えばもみ殻、バガス、ジュート、***、亜麻、竹、サイザルアサ、アバカアサ、麦わら、トウモロコシ穂軸、ココナッツヘア、藻類、海草、任意のこれらの混合物が含まれうる。セルロース物質には例えば、紙、紙製品、紙パルプ、木綿のような高いα−セルロース含量を持つ物質、および任意のこれらの混合物が含まれる。任意の本明細書で記述した方法は、セルロースおよびリグノセルロース物質の混合物で実施可能である。

他に定義しない限り、本明細書で使用するすべての技術的および科学的語句は、本発明が属する技術分野の当業者によって一般に理解されるのと同一の意味を持つ。本明細書で記述したものと同様の、または等価の方法および物質が、本発明の実施または試験で使用可能であるけれども、好適な方法および物質を以下に記述する。本明細書で言及されたすべての発行物、特許明細書、特許および他の参考文献が、その全てが参考文献によって組み込まれている。矛盾する場合、定義を含む本明細書が制御する。さらに、物質、方法および実施例は、例示のみであり、制限している意図はない。

本発明の他の特徴および利点は、以下の詳細な記述から、および請求項から理解されるであろう。

その反抗を減少させるための、照射の前の、リグノセルロース物質のダイアグラム描写である。 照射後の図１で示した物質のダイアグラム描写である。 製品および副産物へのバイオマスの変換を図示しているブロックダイアグラムである。 バイオマスの処理と発酵工程における処理したバイオマスの利用を図示しているブラックダイアグラムである。 電子エネルギー沈着（ＭｅＶ ｃｍ２／ｇ）対厚さ×密度（ｇ／ｃｍ２）のグラフである。 電子エネルギー沈着（ＭｅＶ ｃｍ２／ｇ）対厚さ×密度（ｇ／ｃｍ２）のグラフである。 電子エネルギー沈着（ＭｅＶ ｃｍ２／ｇ）対厚さ×密度（ｇ／ｃｍ２）のグラフである。

本明細書で記述した方法を用いて、リグノセルロースバイオマスを、燃料および他の製品、例えば本明細書で記述した任意の製品を産出するために処理可能である。システムおよび工程を、以下で記述しており、簡単に入手可能なリグノセルロース物質をフィードストックとして使用可能であるが、発酵のような工程によって処理することが難しい可能性がある。例えば、いくつかの場合、フィードストックには、トウモロコシ穂軸が含まれ、収穫の簡便さのために、コーン茎、コーンカーネル、葉および根を含む全トウモロコシ植物が含まれうる。そのような物質を燃料に処理可能にするために、図１および２にて略図的に示したように、物質を照射して、その反抗を減少させる。図２にて略図的に示したように、照射によって、「破砕」が物質内で発生し、セルロースを酵素的な攻撃から保護するリグニン、セルロースおよびヘミセルロース間の結合を妨害する。

本明細書で開示した方法において、本照射段階には、しばしば比較的高い線量率にて、比較的低電圧、高出力電子ビーム照射にて、リグノセルロース物質を照射することが含まれる。有利に、そして理想的に、放射装置は、自己遮蔽され（コンクリート保護容器によってではなく、スチール版によって遮蔽される）、信頼でき、電子効率的であり、市販されている。いくつかの場合、照射装置は、５０％より大きく電子効率的であり、例えば６０％、７０％、８０％より大きく、または９０％より大きな電子効率的である。

方法にはさらに、開始物質、いくつかの場合照射した物質を機械的に処理することが含まれる。物質を機械的に処理することによって、照射に対して、本質的に均一な厚さの薄層に分配可能な、比較的均質で、微細な物質が提供される。機械的処理はまた、いくつかの場合で、酵素的な攻撃に対するその感受性を増強するために物質を「開放する」ために働き、照射後に実施する場合、物質の破砕を増加し、したがってその反抗をさらに減少可能である。

照射後および糖化前に、物質を沸騰させること、料理することまたは浸漬することを含む、糖化および発酵工程に対する増強もまた本明細書で開示されている。

バイオマスを処理するためのシステム
図３は、バイオマス、とりわけ相当のセルロースおよびリグノセルロース成分を持つバイオマスを、有用な中間体および製品に変換するための工程１０を示している。工程１０には、例えば、フィードストックが、電子ビームによる照射のためのコンベヤー上の、薄く平坦な層中に分散可能であるように、フィードストックの大きさを減少させるために、例えばハンマー製粉によって、フィードストックをまず機械的に処理すること（１２）が含まれる。機械的に処理したフィードストックをついで、例えば物質の結晶質性構造中の結合を弱めること、または破砕することによって、その反抗を減少させるために、比較的低電圧、高出力電子ビーム照射で処理する（１４）。電子ビーム装置には、以下で詳細に記述するように、（しばしばホーンと呼ばれる）多重ヘッドが含まれてよい。次に、照射した物質を任意に、さらなる機械的処理にかける（１６）。本機械的処理は、最初の機械処理と同一であるか、または異なってよい。例えば、初期処理は、サイズ減少（例えば切断）段階と、続く粉砕、例えばハンマー製粉またはせん断段階であってよく、一方さらなる処理は、粉砕または製粉段階でありうる。

さらなる構造変化（例えば、反抗の減少）がさらなる処理の前に望まれる場合、物質をついで、さらなる照射、いくつかの場合さらなる機械的処理にかけることが可能である。

次に、処理した物質を、糖に糖化し、糖を発酵させる（１８）。望む場合、いくつか、またはすべての糖は発酵されず、製品として固体であるか、または製品内に組み込まれることが可能である。

いくつかの場合、段階（１８）のアウトプットは、直接有用であるが、他の場合、燃料、例えばエタノール、イソブタノールまたはｎ−ブタノール、いくつかの場合に、副産物を産出するために、後処理段階（２０）によって提供されるさらなる処理を必要とする。例えば、アルコールの場合、後処理には、蒸留、いくつかの場合変性が含まれてよい。

図４は、アルコールを産出するために、以上で記述した段階を使用するシステム１００を示している。システム１００には、バイオマスフィードストックがまず機械的に処理される（段階１２、上記）モジュール１０２、機械的に処理したフィードストックに照射する（段階１４、上記）電子ビーム装置１０４、および構造的に改変したフィードストックをさらなる機械的処置にかけうる（段階１６、上記）任意のモジュール（示していない）が含まれる。いくつかの実施において、照射したフィードストックが、さらなる機械的処置なしに使用され、一方で他では、別のモジュール中でさらに機械的に処理されるのではなく、さらなる機械的処置のために、モジュール１０２に返される。

望むフィードストック特性を得るために必要なほど多数回繰り返しうる、これらの処置の後、処理したフィードストックが、糖化モジュール１０６中で糖に糖化され、糖が発酵システム１０８に伝達される。いくつかの場合、糖化および発酵は、その完全な開示物が参考文献によって本明細書に組み込まれた、ＵＳＳＮ第６１／２９６，６７３号明細書にて議論されたように、単一タンク内で実施される。混合が発酵中に実施されてよく、その場合、酵素および他の微生物のような感受性の成分を剪断するダメージを最小化するように、比較的穏やか（低剪断）であってよい。いくつかの実施形態において、その完全な開示物が参考文献によって本明細書に組み込まれた完、ＵＳＳＮ第６１／２１８，８３２号明細書、ＵＳＳＮ第６１／１７９，９９５号明細書およびＵＳＳＮ第１２／７８２，６９２号明細書にて記述されたように、ジェット混合が使用される。いくつかの場合、高剪断混合を使用してよい。そのような場合、一般にタンク内容物の温度および／または酵素活性をモニタすることが望ましい。

図３を再び参照して、発酵により、未精製エタノール混合物が産出され、維持タンク１１０内に流れる。水または他の溶媒、および他の非エタノール成分を、ストリッピングカラム１１２を用いて、未精製エタノール混合物からストリップし、エタノールをついで、蒸留ユニット１１４、例えば整流器を用いて蒸留する。蒸留は、真空蒸留によってであってよい。最後に、エタノールを、モレキュラーシーブス１１６を用いて乾燥、および／または変性可能であり、必要であれば、望むシッピング方法に対して出力する。

いくつかの場合において、本明細書で記述したシステム、またはその成分は、携帯可能であってよく、それによってシステムを１つの場所から他へ（例えばレール、トラックまたは船舶によって）輸送可能である。本明細書で記述した方法段階は、１つまたはそれ以上の場所で実施可能であり、いくつかの場合で、１つまたはそれ以上の段階を運送中に実施可能である。そのような移動処理は、その完全な開示物が参考文献によって本明細書に組み込まれている、米国特許第１１２／３７４，５４９号明細書および国際特許明細書第２００８／０１１５９８号パンフレットにて記述されている。

本明細書で記述した任意またはすべての方法段階は、室温にて実施可能である。望むならば、冷却および／または加熱を、特定の段階の間に使用してよい。例えば、フィードストックを、機械的処理の間に冷却して、その脆弱性を増加してよい。いくつかの実施形態において、冷却を、初期機械的処理および／または続く機械的処理の前、間または後でｓｈいようする。冷却は、その完全な開示物が参考文献によって組み込まれた、第１２／５０２，６２９号明細書にて記述したように実施してよい。さらに、発酵システム１０８における温度を、糖化および／または発酵を増強するために制御してよい。

以上で記述した方法の個々の段階、ならびに使用した物質をここで、さらに詳細に記述する。

機械的処理
フィードストックの機械的処理には、例えば切断、製粉、例えばハンマー製粉、粉砕、プレス、剪断またはチョッピングが含まれうる。好適なハンマー製粉が、例えば、商標ＥＬＩＭＩＮＯＡＴＯＲＴＭ ＨａｍｍｅｒｍｉｌｌおよびＳｃｈｕｔｔｅ−Ｂｕｆｆａｌｏ Ｈａｍｍｅｒｍｉｌｌにて、Ｂｌｉｓｓ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ から入手可能である。

初期機械的処理段階には、いくつかの実施において、フィードストックの大きさを減少させることが含まれる。いくつかの場合、束ねられていないフィードストック（例えばリサイクル紙またはスイッチグラス）をまず、切断、剪断および／または破砕によって調製する。この初期調製段階においてスクリーンおよび／またはマグネットを、例えばフィードストリームからのロックまたがネイルのような、オーバーサイズまたは望まない対象を除去するために使用可能である。

処理の間最初におよび／または後ほど実施可能な、このサイズ減少に加えて、機械的処理はまた、フィードストック物質を「開放すること」、「ストレスを加えること」、破壊することまたは粉砕すること、物質のセルロースを、構造改変処理の間、鎖切断および／または結晶質構造の崩壊に対してより影響を受けやすくすることに関して有利でありうる。オープン物質はまた、照射した時に酸化に対してより影響を受けやすくてよい。

フィードストックを機械的に処理する方法には、例えば、製粉または粉砕が含まれる。製粉は、例えばハンマーミル、ボールミル、コロイドミル、円錐またはコーンミル、ディスクミル、エッジミル、Ｗｉｌｅｙミルまたはグリストミルを用いて実施してよい。粉砕は、例えば、切断／衝突型グラインダーを用いて実施してよい。グラインダーの特定の例には、ストーングラインダー、ピングラインダー、コーヒーグラインダーおよびバリグラインダーが含まれる。粉砕または製粉は例えば、ピンミルでの場合のように、往復ピンまたは他の要素によって提供されてよい。他の機械的処理方法には、機械的リッピングまたは引き裂き、繊維に圧力を適用する他の方法および空気摩擦粉砕が含まれる。好適な機械的処理にはさらに、先の処理段階によって開始された物質の内部構造の崩壊を継続する任意の他の技術が含まれる。

好適な切断／衝突型グラインダーには、商標Ａ１０ Ａｎａｌｙｓｉｓ ＧｒｉｎｄｅｒおよびＭ１０ Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｇｒｉｎｄｅｒにて、ＩＫＡ Ｗｏｒｋｓから市販されているものが含まれる。そのようなグラインダーには、粉砕チャンバー内で高速（例えば３０ｍ／ｓより速い、または５０ｍ／ｓより速い）にて回転する金属攪拌機または刃が含まれる。粉砕チャンバーは、操作の間室温であってよく、または例えば水またはドライアイスによって冷却してよい。

いくつかの実施において、構造改変の前または後いずれかで、フィードストックを、例えば回転ナイフカッターにて剪断する。フィードストックはまた、選別してもよい。いくつかの実施形態において、フィードストックの剪断およびスクリーンを通した金属のパスが同時に実施される。

処理条件
フィードストックは、乾燥状態、水和状態（例えば、１０吸収水重量パーセントまでを持つ）、または例えば約１０水重量パーセント〜約７５水重量パーセントを持つ湿潤状態で、機械的に処理可能である。いくつかの場合において、フィードストックを、（スチームまたは空気以外の気体状態のような）気体、例えば酸素または窒素またはスチーム下で、機械的に処理可能である。

いくつかの場合、フィードストックを、その中で糖化される反応器内に導入されるように処理可能であるが、例えばスチームを、反応器内に供給するように物質内に、または物質と通して注入する。

一般に、乾燥繊維として、本質的に乾燥状態、例えば１０吸収水重量パーセント、好ましくは５吸収水重量パーセントより少ない状態中で機械的に処理されたフィードストックは、より脆弱であり、したがって構造的に簡単に破壊される傾向にある。好ましい実施形態において、本質的に乾燥した、構造的に改変されたフィードストックは、切断／衝突型グラインダーを用いて細かくする。

しかしながら、いくつかの実施形態において、フィードストックを、液体虫に分散し、湿潤製粉可能である。液体は、好ましくは、その中で処理したフィードストックをさらに処理する、例えば糖化する、液体培地である。一般に、湿潤製粉が一般に比較的高い剪断工程であるので、湿潤製粉を、酵素および栄養素のような、任意の剪断または熱感受性成分を液体培地に加える前に実施することが好ましい。湿潤製粉は、しかしながら、製粉時間を最小に維持する限り、および／または温度および／または酵素活性をモニタする限り長く、熱感受性成分とで実施可能である。いくつかの実施形態において、湿潤製粉装置には、ローター／スターター配置が含まれる。湿潤製粉機械には、ＩＫＡ Ｗｏｒｋｓ、Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，ＮＣ（ｗｗｗ．ｉｋａｕｓａ．ｃｏｍ）から市販されている、コロイドおよびコーンミルが含まれる。湿潤製粉はとりわけ、本明細書で記述した浸漬処理との組み合わせで使用した時に有益である。

望む場合、リグニンを、リグニンを含む任意のフィードストックから除去可能である。また、フィードストックの分解を助けるために、いくつかの実施形態において、フィードストックを、その完全な開示物が参考文献によって本明細書に組み込まれている、第１２／５０２，６２９号明細書にて記述されたような、照射および／または機械的処理の前、間、または後に冷却可能である。さらに、またはあるいは、フィードストックを、熱、化学物質（ミネラル酸、塩基または次亜塩素酸ナトリウムのような強力な酸化剤）および／または酵素で処理可能である。しかしながら、多くの実施様態において、そのようなさらなる処理は、機械的および構造改変処理の組み合わせによって提供される、反抗の効果的な減少のために、不必要である。

機械的に処理されたフィードストックの特徴
機械的処置システムを、例えば特定のバルク密度、最大サイズ、繊維長対幅比または表面積比のような、特定の特徴を持つフィードストリームを産出するために設定可能である。フィードストックの１つの望む特徴は、一般に、大きさが均質であり、フィードストックが約２０ｍｍより小さい、例えば１５ｍｍより小さい、１０より小さい、５より小さい、または２ｍｍより小さい、好ましくは、約１〜１０ｍｍの本質的に均一の厚さの層中、電子ビームを通して伝達可能であるように十分小さな大きさであることである。電圧が３〜１９ＭｅＶである場合、層の厚さの標準偏差は、約５０％より小さい、例えば１０〜５０％であることが好ましい。電圧が約１〜３ＭｅＶである場合、厚さの標準偏差が、２５％より小さい、例えば１０〜２５％であることが好ましく、電圧が１ＭｅＶより小さい場合、標準偏差は１０％より小さいことが好ましい。図５〜５Ｂ中のデータから由来する、これらの最大標準偏差内で試料厚を維持することは、試料中の線量均一性を促進する傾向にある。

一般に、粉末状になったフィードストックの粒子サイズは、特定の形状である場合、比較的小さいことが好ましい。例えば、好ましくは、フィードストックの約７５％、８０％、８５％、９０％または９５％より多くが約１．０ｍｍより小さい粒子サイズを持つ。また、粒子サイズは過度に微細でないことが望ましい。例えば、いくつかの場合、約１５％、１０％、５％または２％より少ないフィードストックが、約０．１ｍｍより小さい粒子サイズを持つ。いくつかの実施において、７５％、８０％、８５％、９０％または９５％のフィードストックの粒子サイズが、約０．２５ｍｍ〜２．５ｍｍまたは約０．３ｍｍ〜１．０ｍｍである。一般に、粒子は、望む厚さの均一の層を形成することが難しいほど大きくはなく、フィードストック物質を粉末状にすることにおける非現実的な量のエネルギーを拡大する必要があるほど微細ではないことが望ましい。

物質の厚さと密度および電子ビームの浸透深間の関係のために、層が比較的均一の厚さであること、および物質それ自身が、比較的均一な粒子サイズおよび密度であること、が重要である。この関係は、照射した物質内の電子ビームの浸透が、電子の投射エネルギーとともに直線的に増加するので、比較的低電圧電子ビームを使用する時に、とりわけ重要である。結果として、１ＭｅＶまたはそれ以下の加速電圧にて、浸透深の増加を伴って、線量の著しい降下が存在する。５００ｋｅＶより大きな線量にて、線量は、物質内の深さに伴って、最大電子範囲の約半分まで増加し、ついで電子がほとんどのそれらの速度論的エネルギーを消散するより大きな深度にて、ゼロ近くまで減少する傾向にある。試料の厚さを通した線量均一性は、以上で議論したような、比較的薄い試料を提供すること、試料の密度を制御すること（より低い密度が好ましい）、および以下でさらに議論するように、単一のパスよりも多数のパスにて、照射を適用すること、によって増加可能である。

０．４〜１０ＭｅＶの範囲の試料中の深さ−線量分布を図５−５Ｂに示している。これらの深さ−線量曲線の形状は、種々の有用な範囲パラメータによって定義可能である。Ｒ（ｏｐｔ）は、出口線量が入口線量と等しい最適厚である。Ｒ（５０）は、出口線量が最大線量の半分である厚さである。Ｒ（５０ｅ）は、出口線量が入り口線量の半分である厚さである。これらのパラメータは、以下の直接方程式
Ｒ（ｏｐｔ）＝０．４０４Ｅ−０．１６１
Ｒ（５０）＝０．４３５Ｅ−０．１５２
Ｒ（５０ｅ）＝０．４５８Ｅ−０．１５２
式中電子範囲値はｇ／ｃｍ２によってであり、電子エネルギー値はＭｅＶによってである、
を用いることによる産業上用途のために十分な精度を持つ投射電子エネルギーＥと相関可能である。

線量均一性に影響を与える他の重要なパラメータは、物質の密度である。与えられたエネルギーの電子は、密度の高いものよりも、密度の低い物質内により深く浸透する。本明細書で議論した機械的処理は、フィードストック物質のバルク密度を減少する傾向にある場合有益である。例えば、機械的に処理した物質のバルク密度は、約０．６５ｇ／ｃｍ３より小さい、例えば０．６ｇ／ｃｍ３より小さい、０．５ｇ／ｃｍ３より小さい、０．３５ｇ／ｃｍ３より小さい、または０．２０ｇ／ｃｍ３より小さくてよい。いくつかの実施において、バルク密度は、約０．２５〜０．６５ｇ／ｃｍ３である。バルク密度は、ＡＳＴＭ Ｄ１８９５Ｂを用いて決定される。

機械的処置をまた、ＢＥＴ表面積と、物質の多孔率を増加するために使用可能でもあり、物質を、酵素的攻撃に対してより影響を受けやすくする。

いくつかの実施形態において、機械的に処理したバイオマス物質のＢＥＴ表面積は、０．１ｍ２／ｇより大きく、例えば、０．２５ｍ２／ｇより大きく、０．５ｍ２／ｇより大きく、１．０ｍ２／ｇより大きく、１．５ｍ２／ｇより大きく、１．７５ｍ２／ｇより大きく、５．０ｍ２／ｇより大きく、１０ｍ２／ｇより大きく、２５ｍ２／ｇより大きく、３５ｍ２／ｇより大きく、５０ｍ２／ｇより大きく、６０ｍ２／ｇより大きく、７５ｍ２／ｇより大きく、１００ｍ２／ｇより大きく、１５０ｍ２／ｇより大きく、２００ｍ２／ｇより大きく、または２５０ｍ２／ｇより大きい。

構造改変の前および後での、機械的に処理したフィードストックの多孔率は、例えば、２０パーセントより大きく、２５パーセントより大きく、３５パーセントより大きく、５０パーセントより大きく、６０パーセントより大きく、７０パーセントより大きく、８０パーセントより大きく、８５パーセントより大きく、９０パーセントより大きく、９２パーセントより大きく、９４パーセントより大きく、９５パーセントより大きく、９７．５パーセントより大きく、９０パーセントより大きく、または９９．５パーセントより大きくてよい。

物質の多孔率およびＢＥＴ表面積は一般に、各機械的処理の後、および構造的改変の後増加する。

電子ビーム処理
以上で議論したように、フィードストックを、その構造を改変し、それによってその反抗を減少させるために照射する。照射は、例えば、フィードストックの平均分子量を減少させてよく、（例えば回析法によって測定されたような、結晶性を変化させてよいか、またはさせなくてよい構造内で微小破壊することによって）フィードストックの結晶性構造を変化させてよく、および／またはフィードストックの表面積および／または多孔率を増加させてよい。いくつかの実施形態において、構造的改変は、フィードストックの分子量を減少させ、および／またはフィードストックの酸化のレベルを増加させる。

電子ビーム照射によって、非常に高いスループットが提供され、一方、比較的低電圧／高出力電子ビームデバイスの利用によって、高価なボールト遮蔽の必要性を除去し（そのようなデバイスは「自己遮蔽」である）、安全で、効果的な工程を提供する。「自己遮蔽」デバイスが、遮蔽（例えば金属版遮蔽）を含む一方で、コンクリートボールトの構築を必要とせず、設備投資を大きく減少させ、しばしば、実際の不動産の価値を減少する傾向がありうる高価な改変なしに、既存の製造設備を使用可能にする。

照射は、１０ＭｅＶより小さな、例えば７ＭｅＶより小さな、５ＭｅＶより小さな、２ＭｅＶより小さな、例えば約０．５〜１．５ＭｅＶ、約０．８〜１．８ＭｅＶ、または約０．７〜１ＭｅＶの名目エネルギーを持つ電子ビームデバイスを用いて実施する。いくつかの実施において、名目エネルギーは約５００〜８００ｋｅＶである。

電子ビームは比較的高い総ビーム出力（すべての加速ヘッドの、または多数の加速器を使用する場合、全ての加速器および全てのヘッドの混合ビーム出力）、例えば少なくとも２５ｋＷ、例えば少なくとも３０、４０、５０、６０、６５、７０、８０、１００、１２５または１５０ｋＷを持つ。いくつかの例において、出力は、５００ｋＷ、７５０ｋＷまたは１０００ｋＷまたはそれ以上でさえある。いくつかの場合で、電子ビームは、１２００ｋＷまたはそれ以上のビーム出力を持つ。

この高い総ビーム出力は通常、多数の加速ヘッドを使用することによって達成される。例えば、電子ビームデバイスには、２、４またはそれ以上の加速ヘッドが含まれてよい。１つの例として、電子ビームデバイスには、４つの加速ヘッドが含まれ、それぞれは、３００ｋＷのビーム出力を持ち、総ビーム出力は１２００ｋＷである。それぞれが比較的低いビーム出力を持つ、多数のヘッドの利用によって、物質中の過剰な温度上昇を防止し、それによって物質の燃焼が防止され、また物質の層の厚さを通して線量の均一性を増加させる。

照射の間の温度増加は、以下の式によって管理される。
△Ｔ＝Ｄ（ａｖｅ）／ｃ
式中、△Ｔは断熱温度上昇であり、
Ｄ（ａｖｅ）はｋＧｙ（Ｊ／ｇ）での平均線量であり、
ｃはＪ／ｇ℃での温度キャパシティである。

したがって、反抗の良好な減少を提供する、高線量で照射すること、および物質から得ることが可能な製品の収率に悪影響を与える、物質の燃焼を避けることの間にバランスが存在する。多数のヘッドを使用することによって、熱が物質から消散するパス間の時間、比較的低線量／パスを物質に照射可能である一方で、比較的高い総線量の照射を受領する。

線量率は、照射工程における他の重要な因子である。吸収された線量Ｄは、以下の式によって表されるように、Ｇ値（吸収されたイオン化エネルギー１００ｅＶあたり産出されるか、破壊される分子またはイオンの数）と、照射されている物質の分子量Ｍｒに相関する。
Ｄ＝Ｎａ（１００／Ｇ）ｅ／Ｍｒ
式中Ｎａは、アボガドロ定数（分子数／モル）であり、
１００／Ｇは反応性分子あたりの吸収された電子電圧の数であり、
ｅは、コロンブスでの電子電荷（また電子電圧からジュールへの変換因子）であり、
Ｍｒはグラムでの質量／モルを表している。

Ｎａ＝６．０２２×１０２３
および
ｅ＝１．６０２×１０−１９、およびしたがって上記式は
Ｄ−９．６５×１０６（ＭｒＧ）
として書き換え可能である。

分子量が、照射の結果として減少するので、そして物質が照射されたような時間にわたり、以上で示したように、吸収された線量が、分子量と反比例するので、照射エネルギーのレベルの増加が、分子量におけるさらなる漸進的な減少を産出するために必要である。したがって、反抗減少工程によって必要とされるエネルギーを減少させるために、可能な限り迅速に照射することが望ましい。一般に、照射が、約０．２５Ｍｒａｄ／秒より速い、例えば約０．５、０．７５、１、１．５、２、５、７、１０、１２、１５より速い、または約２０Ｍｒａｄ／秒より速い、例えば約０．２５〜２Ｍｒａｄ／秒の線量率にて実施されることが好ましい）。より速い線量率は一般に、物質の温度分解を避けるために、より高いラインスピードを必要とする。１つの実施において、加速器が、（０．５ｇ／ｃｍ３のバルク密度を持つ粉末状となったトウモロコシ穂軸物質）約２０ｍｍの試料厚に対して、３ＭｅＶ、５０ｍＡｍｐビーム電流で設定され、ラインスピードが２４フィート／分である。

いくつかの実施において、照射の間に物質を冷却することが望ましい。例えばスクリュー押出機または他の運搬器具によって、運搬している一方で、物質を冷却可能である。

いくつかの実施形態において、照射は、物質が少なくとも５Ｍｒａｄ、例えば少なくとも１０、２０、３０または少なくとも４０Ｍｒａｄの総線量を受領するまで実施する。いくつかの実施形態において、照射は、物質が、約１０Ｍｒａｄ〜約５０Ｍｒａｄ、例えば約２０Ｍｒａｄ〜４０Ｍｒａｄ、または約２５Ｍｒａｄ〜約３０Ｍｒａｄの線量を受領するまで実施する。いくつかの実施形態において、２５〜３５Ｍｒａｄの総線量が好ましく、理想的には数秒間にわたり、例えば約１秒間に適用される各パスにて、５Ｍｒａｄ／パスで適用される。７〜８Ｍｒａｄ／パスより大きな線量を適用することにより、いくつかの場合で、フィードストック物質の温度分解を引き起こしうる。

以上で議論したような多数のヘッドを用いて、照射を、多数のパス、例えば２秒間のクールダウンで分離された１０〜２０Ｍｒａｄ／パス、例えば１２〜１８Ｍｒａｄ／パスにて２つのパス、または７〜１２Ｍｒａｄ／パス、例えば９〜１１Ｍｒａｄ／パスの３つのパスで適用可能である。以上で議論したように、１回の高線量ではなく、数個の比較的低い線量での照射を適用することが、物質の過剰加熱を防止し、物質の厚さを通した線量均一性を増加する傾向にある。いくつかの実施において、物質を各パスの間または後に攪拌するか、または混合し、ついで次のパスの前に再び均一な層へ滑らかにし、さらに線量均一化を増強する。

いくつかの実施形態において、電子は、例えば７５光速パーセントより速い、例えば８５、９０、９５または９９光速パーセントより速い速度まで加速される。

いくつかの実施形態において、本明細書で記述した任意の処理は、例えば熱およびまたは減圧を用いて、獲得したように乾燥したままであるか、または乾燥したリグノセルロース物質上で実施する。例えば、いくつかの実施形態において、セルロースおよび／またはリグノセルロース物質は、２５℃、および５０パーセント相対湿度にて測定して、約５重量保持水パーセントより少ない。

セルロースおよび／またはリグノセルロース物質が空気、酸素濃縮空気または酸素それ自身に曝露される、または窒素、アルゴンまたはヘリウムのような不活性気体によって覆われる一方で、照射を適用可能である。最大酸化が望まれる場合、空気または酸素のような酸化環境が利用され、照射源からの距離は、反応性気体処方、例えばオゾンおよび／または窒素の酸化物を最大化するように最適化される。

電子ビーム加速器は、例えばＩＢＡ、ベルギーおよびＮＨＶ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ日本より利用可能である。

電子ビームは、例えば静電気発生器、カスケード発生器、トランスフォーマー発生器、スキャニングシステムを備える低エネルギー加速器、直線陰極を備える低エネルギー加速器、直線加速器およびパルス加速器によって産出可能である。

より効果的な脱ポリマー化工程を提供するために、電子ビーム照射の二重パスを提供することが有利でありうる。例えば、フィードストック輸送デバイスが、下部に、そしてその初期輸送方向と反対の方向で、（乾燥またはスラリー形態で）フィードストックを指向しうる。多重パスシステムにより、物質のより厚い層が処理可能であり、層の厚さを通してより均一な照射を提供可能である。

電子ビーム照射デバイスは、固定ビームまたはスキャニングビームいずれかを産出可能である。スキャニングビームは、大きな、固定ビーム幅を効果的に置換しうるので、大きなスキャン掃引長さおよび高スキャンスピードをもって有利でありうる。さらに、０．５ｍ、１ｍ、２ｍまたはそれ以上の利用可能な掃引幅が利用可能である。

超音波処理、ピロール化、酸化、スチーム爆発
望むならば、１つまたはそれ以上の超音波処理、ピロール化、酸化またはスチーム爆発処理を、機械的に処理したフィードストックをさらに構造的に改変するために、照射に加えて使用可能である。これらの工程は、その完全な開示物が参考文献によって本明細書に組み込まれている、米国特許第１２／４２９，０４５号明細書にて詳細に記述されている。

糖化および発酵
糖化
処理したフィードストックを、簡単に発酵可能な形態に変換するために、いくつかの実施において、フィードストック中のセルロースをまず、糖化試薬、例えば酵素、糖化として呼ばれる工程によって、糖のような低分子量炭水化物に加水分解する。セルロースを含む照射したリグノセルロース物質を、例えば培地中、例えば水溶液中で物質と酵素を混合することによって、酵素で処理する。以上で議論したように、好ましくはジェット混合を使用して、リグノセルロース物質、培地および酵素の混合物を、糖化の間に攪拌する。

いくつかの場合、糖化の前に、照射した物質を熱水中で、煮沸し、浸し、料理する。好ましくは、照射した物質を、約５０℃〜１００℃、好ましくは約７０℃〜１００℃の温度にて水に浸す。浸すこと（例えば沸騰させることまたは浸漬）は、任意の望む期間、例えば約１０分間〜２時間、好ましくは３０分間〜１．５時間、例えば４５分間〜７５分間実施可能である。いくつかの実施において、浸す時間は、少なくとも２時間、または少なくとも６時間である。一般に、時間がより短ければ、水温はより高い。

任意の膨張剤または他の添加物を水に加えることは必要ではなく、事実、そのようにすることによってコストが上昇し、いくつかの場合、添加物が糖化および／または発酵にて使用する微生物に対して有害である時、さらなる処理における有害な効果を持ちうる。

一般に、浸すことは、処理を単純化するために、大気圧で実施する。しかしながら、望む場合、水と照射した物質の混合物を、高い圧力、例えば圧力クッカー状態下処理してよい。

浸した後、発酵のために好適な温度に達するまで、例えば酵母に対して約３０℃、または細菌に対して約３７℃まで混合物を冷却するか、または冷却を許容する。

発酵
糖化の後、糖化工程によって産出された糖を、例えばアルコール（類）、エリスリトールのような糖アルコール、または乳酸、グルタミン酸またはクエン酸またはアミノ酸のような有機酸を産出するために発酵させる。例えば、酵母およびＺｙｍｏｍｏｎａｓ細菌を発酵のために使用可能である。他の微生物が以下の材料項目にて議論されている。

酵母に対して最適なｐＨは、約ｐＨ４〜５であり、一方Ｚｙｍｏｍｏｎａｓに対する最適なｐＨは、約ｐＨ５〜６である。典型的な発酵時間は、２６℃〜４０℃の範囲での温度にて、約２４〜９６時間であるが、高熱性微生物はより高温を好む。

以上で議論したように、ジェット混合を発酵の間に使用してよく、いくつかの場合、糖化および発酵を同一のタンク中で実施する。

例えばその完全な開示物が参考文献によって本明細書に記述されている、第ＵＳＳＮ６１／３５６，４９３号明細書にて記述された、食物ベースの栄養素パッケージのような栄養素を、糖化および／または発酵の間に加えてよい。

可動式発酵槽を、米国特許第１２／３７５，５４９号明細書および国際特許第ＷＯ２００８／０１１５９８号パンフレット中に記述されたように使用可能である。同様に、糖化装置も移動可能であってよい。さらに糖化および／または発酵を、部分的にまたは完全に移動中に実施してよい。

後処理
蒸留
発酵後、得られた流体を、例えば「ビールカラム」を用いて蒸留して、エタノールおよび他のアルコールを、主要な水および残余固体から分離可能である。ビールカラムを出て行く蒸気は、例えば３５重量エタノール％であってよく、清流カラムにかけてよい。清流カラムからのほぼ共沸（９２．５％）のエタノールと水の混合液を、蒸気相モレキュラーシーブスを用いて、純粋な（９９．５％）エタノールまで精製可能である。ビールカラムボトムを、三効果エバポレーターの第一効果に送ってよい。清流カラム還流濃縮器によって、この第一効果に対して熱が提供可能である。第一効果の後、固体を、遠心を用いて分離し、回転ドライヤー中で乾燥可能である。遠心流出液の一部（２５％）を発酵に再利用可能であり、残りを、第二および第三エバポレーター効果に送る。ほとんどのエバポレーター濃縮物を、低沸点化合物の増大を防止するために、水処理を無駄遣いする分離した小さな部分を持つ極めて無菌の濃縮物として、工程に戻すことが可能である。

中間体および製品
本明細書で開示した工程を用いて産出しうる製品の特定の例には、水素、アルコール（例えば、エタノール、ｎ−プロパノールまたはｎ−ブタノールのような一価アルコールまたは二価アルコール）、例えばグルコース、キシロース、アラビノース、マンノース、ガラクトースおよびこれらの混合物のような糖、バイオディーゼル、有機酸（たとえば酢酸、クエン酸、グルタミン酸および／または乳酸）、炭化水素、副産物（例えばセルロース分解性タンパク質（酵素）または単独細胞タンパク質のようなタンパク質）、および任意のこれらの混合物が含まれるが、これらに限定はされない。他の例には、酢酸または酪酸のようなカルボン酸、カルボン酸の塩、カルボン酸とカルボン酸の混合物、カルボン酸のエステル（例えばメチル、エチルおよびｎ−プロピルエステル）、ケトン、アルデヒド、アクリル酸のようなアルファ、ベータ不飽和酸、エチレンのようなオルフェンが含まれる。他のアルコールおよびアルコール誘導体には、プロパノール、プロピレングリコール、１，４−ブタンジオール、１，３−プロパンジオール、任意のこれらのアルコールのメチルまたはエチルエステルが含まれる。他の製品には、例えばエリスチトールのような糖アルコール、メチルアクリレート、メチルメタクリレート、乳酸、プロピオン酸、酪酸、コハク酸、３−ヒドロキシプロピオン酸、任意の酸の塩、任意の酸と相当する塩の混合物が含まれる。

互いに異なる以上の製品と、および／または上記製品と他の製品の任意の組み合わせを、一緒にパッケージしてよく、製品として販売されてよく、ここで他の製品は本明細書で記述された工程によって、またはそれ以外で作製されてよい。製品は、混合（Ｃｏｍｂｉｎｅｄ）、例えば混合（ｍｉｘｅｄ）、混合（ｂｌｅｎｄｅｄ）、または共溶解してよく、または単に一緒にパッケージするか、または販売されてよい。

本明細書に記述した任意の製品または製品の混合物を、製品を売る前に、例えば精製または単離の後、またはパッケージングの前でさえ、例えば製品（類）を消毒するまたは滅菌するために、および／または１つまたはそれ以上の、製品（類）内に存在しうる本質的に望まれない夾雑物を中和するために、照射してよい。そのような照射は、例えば、約２０Ｍｒａｄより小さい、例えば約０．１〜１５Ｍｒａｄ、約０．５〜７Ｍｒａｄ、または約１〜３Ｍｒａｄの線量であってよい。

本明細書で記述した工程は、工場の他の部分にて使用されうる（熱電併給）、またはオープンマーケットにて販売されうる、スチームおよび電気を産出するために有用な種々の副産物ストリームを産出可能である。例えば、副産物ストリームを燃焼させることから発生するスチームを、蒸留工程にて使用可能である。他の例として、副産物ストリームを燃焼させることから発生する電気を、前処理にて使用する電子ビーム発生器に出力を与えるために使用可能である。

スチームおよび電気を産出するために使用する副産物は、工程のいたるところで、多数の供給源から由来する。例えば、汚水の嫌気性消化によって、メタンが豊富なバイオガスおよび少量の廃棄バイオマス（泥）が産出されうる。他の例として、糖化後および／または蒸留後固体’例えば未変換リグニン、セルロースおよび前処理および初期工程から残ったヘミセルロース）を、燃料として使用、例えば燃焼可能である。

材料
フィードストック材料
本明細書で記述した工程がまたセルロース物質、例えば紙、紙製品、紙パルプ、木綿および任意のこれらの混合物、および他の型のバイオマスにて使用してよいけれども、フィードストックは、好ましくはリグノセルロース物質である。本明細書で記述した工程はとりわけ、これらの工程がとりわけリグノセルロース物質の反抗を減少させること、およびそのような物質を、経済的に実施可能な様式にて、製品および中間体への処理を可能にすることにおいて効果的であるので、リグノセルロース物質にて有用である。

いくつかの場合、リグノセルロース物質には、例えば、木材、草地、例えばスイッチガラス、穀物残渣、例えばもみ殻、バガス、ジュート、***、亜麻、竹、サイザルアサ、アバカアサ、麦わら、トウモロコシ穂軸、ココナッツヘア、藻類、海草、任意のこれらの混合物が含まれうる。

いくつかの場合、リグノセルロース物質には、トウモロコシ穂軸が含まれる。粉砕またはハンマー製粉したトウモロコシ穂軸を、照射のために比較的均一な厚さの層中に広げることが可能であり、照射の後、さらなる処理のために培地中に分散させることが容易である。収穫および回収を促進するために、いくつかの場合、コーン茎、コーンカーネル、およびいくつかの場合、植物の根システムさえ含む全トウモロコシ植物が使用される。

有利に、追加の栄養素（窒素供給源、例えば尿素またはアンモニア以外）は、トウモロコシ穂軸またはかなりの量のトウモロコシ穂軸を含むフィードストックの発酵の間には必要とされない。

粉砕の前後、トウモロコシ穂軸はまた、運搬および分散がより簡単でもあり、干し草および草地のような他のフィードストックよりも、空中で爆発性の混合物を形成する傾向がより少ない。

他のバイオマスフィードストックには、デンプン質物質および微生物物質が含まれる。

いくつかの実施形態において、バイオマス物質には、１つまたはそれ以上のβ−１，４−結合を持ち、約３，０００〜５０，０００の平均分子量を持つ物質であるか、または含む炭水化物が含まれる。そのような炭水化物は、β（１，４）−グリコシド結合の濃縮を通して（β−グルコース１）から誘導される、セルロース（Ｉ）であるか、または含む。この結合は、デンプンおよび他の炭水化物中に存在するα（１，４）−グリコシド結合に対するものとそれ自身を対比する。

デンプン質物質には、デンプンそれ自身、例えばトウモロコシデンプン、麦デンプン、ジャガイモデンプンまたは米デンプン、デンプンの誘導体、または食用食品または農作物のようなデンプンを含む物質が含まれる。例えば、デンプン質物質は、アラカチャ、そば、バナナ、オオムギ、キャッサバ、葛、アンデスカタバミ、サゴ、ソルガム、一般家庭ジャガイモ、スイートポテト、タロイモ、ヤム、またはソラマメ、レンチルマメまたはエンドウのような１つまたはそれ以上の豆でありうる。任意の２つまたはそれ以上のデンプン質物質の混合もまたデンプン質物質である。

いくつかの場合、バイオマスは、微生物物質である。微生物供給源には、炭水化物（例えばセルロース）を含むか、供給可能な、任意の天然に存在する、または遺伝的に改変された微生物または有機体、例えば原生生物、たとえば動物性原生生物（例えば、鞭毛虫、アメーバ、繊毛虫類および胞子虫類のような原虫）および植物性原生生物（例えば、ハチの巣、クロララクニオン藻、クリプト植物、ユーグレナ植物、灰色藻、ハプト藻、赤色藻、黄色植物および緑色植物亜界のような藻類）が含まれるが、これらに限定はされない。他の例には、海草、プランクトン（例えばマクロプランクトン、メソプランクトン、マイクロプランクトン、ナノプランクトン、ピコプランクトンおよびフェムトプランクトン）、植物性プランクトン、細菌（例えばグラム陽性細菌、グラム陰性細菌および極限性微生物）、酵母および／またはこれらの混合物が含まれる。いくつかの例において、微生物バイオマスは、天然の供給源、例えば海洋、湖、水域、例えば塩水または新鮮な水から、または大地上で得ることが可能である。あるいは、または加えて、微生物バイオマスは、培養システム、例えば大規模乾燥および湿潤培養システムから得ることができる。

本明細書で記述した任意のバイオマス物質の混合を、本明細書で記述した任意の中間体または製品を作製するために使用可能である。例えば、セルロース物質とデンプン質物質の混合を、本明細書で記述した任意の製品を作製するために利用可能である。

糖化薬剤
セルラーゼは、バイオマスを分解可能であり、酵母または細菌起源のものでありうる。好適な酵素には、属バチルス（Ｂａｃｉｌｌｕｓ）、シュードモナス（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ）、フミコラ（Ｈｕｍｉｃｏｌａ）、フサリウム（Ｆｕｓａｒｉｕｍ）、チエラビア（Ｔｈｉｅｌａｖｉａ）、アクレモニウム（Ａｃｒｅｍｏｎｉｕｍ）、クリソスポリウム（Ｃｈｒｙｓｏｓｐｏｒｉｕｍ）およびトリコデルマ（Ｔｒｉｃｈｏｄｅｒｍａ）からのセルラーゼが含まれ、フミコラ、コプリナス（Ｃｏｐｒｉｎｕｓ）、チエラビア、フサリウム、ミセリオフソラ（Ｍｙｃｅｌｉｏｐｈｔｈｏｒａ）、アクレモニウム、セファロスポリウム（Ｃｅｐｈａｌｏｓｐｏｒｉｕｍ）、シタリジウム（Ｓｃｙｔａｌｉｄｉｕｍ）、ペニシリウム（Ｐｅｎｉｃｉｌｌｉｕｍ）またはアスペルギルス（Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ）（例えば欧州特許第４５９１６２号明細書を参照のこと）の種、とりわけ（シタリジウム サーモフィルム（Ｓｃｙｔａｌｉｄｉｕｍ ｔｈｅｒｍｏｐｈｉｌｕｍ）として再分類された、例えば米国特許第４，４３５，３０７号明細書を参照のこと）種Ｈｕｍｉｃｏｌａ ｉｎｓｏｌｅｎｓ、Ｃｏｐｒｉｎｕｓ ｃｉｎｅｒｅｕｓ、Ｆｕｓａｒｉｕｍ ｏｘｙｓｐｏｒｕｍ、Ｍｙｃｅｌｉｏｐｈｔｈｏｒａ ｔｈｅｒｍｏｐｈｉｌａ、Ｍｅｒｉｐｉｌｕｓ ｇｉｇａｎｔｅｕｓ、Ｔｈｉｅｌａｖｉａ ｔｅｒｒｅｓｔｒｉｓ、Ａｃｒｅｍｏｎｉｕｍ ｓｐ．、Ａｃｒｅｍｏｎｉｕｍ ｐｅｒｓｉｃｉｎｕｍ、Ａｃｒｅｍｏｎｉｕｍ ａｃｒｅｍｏｎｉｕｍ、Ａｃｒｅｍｏｎｉｕｍ ｂｒａｃｈｙｐｅｎｉｕｍ、Ａｃｒｅｍｏｎｉｕｍ ｄｉｃｈｒｏｍｏｓｐｏｒｕｍ、Ａｃｒｅｍｏｎｉｕｍ ｏｂｃｌａｖａｔｕｍ、Ａｃｒｅｍｏｎｉｕｍ ｐｉｎｋｅｒｔｏｎｉａｅ、Ａｃｒｅｍｏｎｉｕｍ ｒｏｓｅｏｇｒｉｓｅｕｍ、Ａｃｒｅｍｏｎｉｕｍ ｉｎｃｏｌｏｒａｔｕｍおよびＡｃｒｅｍｏｎｉｕｍ ｆｕｒａｔｕｍから、好ましくは種Ｈｕｍｉｃｏｌａ ｉｎｓｏｌｅｎｓ ＤＳＭ １８００、Ｆｕｓａｒｉｕｍ ｏｘｙｓｐｏｒｕｍ ＤＳＭ ２６７２、Ｍｙｃｅｌｉｏｐｈｔｈｏｒａ ｔｈｅｒｍｏｐｈｉｌａ ＣＢＳ １１７．６５、Ｃｅｐｈａｌｏｓｐｏｒｉｕｍ ｓｐ．ＲＹＭ−２０２、Ａｃｒｅｍｏｎｉｕｍ ｓｐ．ＣＢＳ ４７８．９４、Ａｃｒｅｍｏｎｉｕｍ ｓｐ．ＣＢＳ ２６５．９５、Ａｃｒｅｍｏｎｉｕｍ ｐｅｒｓｉｃｉｎｕｍ ＣＢＳ １６９．６５、Ａｃｒｅｍｏｎｉｕｍ ａｃｒｅｍｏｎｉｕｍ ＡＨＵ ９５１９、Ｃｅｐｈａｌｏｓｐｏｒｉｕｍ ｓｐ．ＣＢＳ ５３５．７１、Ａｃｒｅｍｏｎｉｕｍ ｂｒａｃｈｙｐｅｎｉｕｍ ＣＢＳ ８６６．７３、Ａｃｒｅｍｏｎｉｕｍ ｄｉｃｈｒｏｍｏｓｐｏｒｕｍ ＣＢＳ ６８３．７３、Ａｃｒｅｍｏｎｉｕｍ ｏｂｃｌａｖａｔｕｍ ＣＢＳ ３１１．７４、Ａｃｒｅｍｏｎｉｕｍ ｐｉｎｋｅｒｔｏｎｉａｅ ＣＢＳ １５７．７０、Ａｃｒｅｍｏｎｉｕｍ ｒｏｓｅｏｇｒｉｓｅｕｍ ＣＢＳ １３４．５６、Ａｃｒｅｍｏｎｉｕｍ ｉｎｃｏｌｏｒａｔｕｍ ＣＢＳ １４６．６２、ａｎｄ Ａｃｒｅｍｏｎｉｕｍ ｆｕｒａｔｕｍ ＣＢＳ ２９９．７０Ｈから選択された株によって産出されるものが含まれる。セルロース分解性酵素はまた、クリソスポリウム、好ましくは、Ｃｈｒｙｓｏｓｐｏｒｉｕｍ ｌｕｃｋｎｏｗｅｎｓｅの株からも得られうる。さらに、Ｔｒｉｃｈｏｄｅｒｍａ（とりわけＴｒｉｃｈｏｄｅｒｍａ ｖｉｒｉｄｅ、Ｔｒｉｃｈｏｄｅｒｍａ ｒｅｅｓｅｉ、およびＴｒｉｃｈｏｄｅｒｍａ ｋｏｎｉｎｇｉｉ）、ａｌｋａｌｏｐｈｉｌｉｃ Ｂａｃｉｌｌｕｓ（例えば、米国特許第３，８４４，８９０号明細書および欧州特許第４５８１６２号明細書を参照のこと）、およびＳｔｒｅｐｔｏｍｙｃｅｓ（例えば欧州特許第４５８１６２号明細書を参照のこと）を使用してよい。

発酵薬剤
発酵にて使用する微生物（類）は、天然の微生物および／または人工微生物でありうる。例えば、微生物は、細菌、例えばセルロース分解性細菌、真菌、例えば酵母、植物または原生生物、例えば藻類、原虫、または真菌様原生生物、例えば粘菌でありうる。有機体が適合可能である場合、有機体の混合物を利用可能である。

好適な発酵微生物は、グルコース、キシロース、アラビノース、マンノース、ガラクトース、オリゴサッカライドまたはポリサッカライドのような炭水化物を発酵製品に変換する能力を持つ。発酵微生物には、属サッカロミセスｓｐｐ．、例えばＳａｃｃｈｒｏｍｙｃｅｓ ｃｅｒｅｖｉｓｉａｅ（パン屋の酵母）、Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ ｄｉｓｔａｔｉｃｕｓ、Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ ｕｖａｒｕｍ；属Ｋｌｕｙｖｅｒｏｍｙｃｅｓ、例えば、種Ｋｌｕｙｖｅｒｏｍｙｃｅｓ ｍａｒｘｉａｎｕｓ、Ｋｌｕｙｖｅｒｏｍｙｃｅｓ ｆｒａｇｉｌｉｓ；属Ｃａｎｄｉｄａ、例えば、Ｃａｎｄｉｄａ ｐｓｅｕｄｏｔｒｏｐｉｃａｌｉｓ、ａｎｄ Ｃａｎｄｉｄａ ｂｒａｓｓｉｃａｅ、Ｐｉｃｈｉａ ｓｔｉｐｉｔｉｓ （Ｃａｎｄｉｄａ ｓｈｅｈａｔａｅの相対物、属Ｃｌａｖｉｓｐｏｒａ、例えば、種Ｃｌａｖｉｓｐｏｒａ ｌｕｓｉｔａｎｉａｅおよびＣｌａｖｉｓｐｏｒａ ｏｐｕｎｔｉａｅ属Ｐａｃｈｙｓｏｌｅｎ、例えば、種Ｐａｃｈｙｓｏｌｅｎ ｔａｎｎｏｐｈｉｌｕｓ、属Ｂｒｅｔａｎｎｏｍｙｃｅｓ、例えば、種Ｂｒｅｔａｎｎｏｍｙｃｅｓ ｃｌａｕｓｅｎｉｉ（Ｐｈｉｌｉｐｐｉｄｉｓ、Ｇ． Ｐ．、１９９６、Ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ ｂｉｏｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、ｉｎ Ｈａｎｄｂｏｏｋ ｏｎ Ｂｉｏｅｔｈａｎｏｌ： Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ、Ｗｙｍａｎ、Ｃ．Ｅ．、ｅｄ．、Ｔａｙｌｏｒ ＆ Ｆｒａｎｃｉｓ、Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ、ＤＣ、１７９−２１２）の株が含まれる。

市販されている酵母には、例えばＲｅｄ Ｓｔａｒ（登録商標）／Ｌｅｓａｆｆｒｅ Ｅｔｈａｎｏｌ Ｒｅｄ （Ｒｅｄ Ｓｔａｒ／Ｌｅｓａｆｆｒｅ，ＵＳＡから入手可能）、ＦＡＬＩ（登録商標）（Ｆｌｅｉｓｃｈｍａｎｎ’ｓ Ｙｅａｓｔ，Ｂｕｒｎｓ Ｐｈｉｌｉｐ Ｆｏｏｄ Ｉｎｃ．，ＵＳＡの一部門から入手可能）、ＳＵＰＥＲＳＴＡＲＴ（登録商標）（Ａｌｌｔｅｃｈ， ｎｏｗ Ｌａｌｅｍａｎｄから入手可能）、ＧＥＲＴ ＳＴＲＡＮＤ（登録商標）（Ｇｅｒｔ Ｓｔｒａｎｄ ＡＢ， Ｓｗｅｄｅｎから入手可能）およびＦＥＲＭＯＬ（登録商標）（ＤＳＭ Ｓｐｅｃｉａｌｔｉｅｓから入手可能）が含まれる。Ｍｏｎｉｌｉｅｌｌａ ｐｏｌｌｉｎｉｓのような酵母を、エリスリトールのような糖アルコールを産出するために使用してよい。

例えばＺｙｍｏｍｏｎａｓ ｍｏｂｉｌｉｓおよびＣｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ ｔｈｅｒｍｏｃｅｌｌｕｍ（上記、Ｐｈｉｌｉｐｐｉｄｉｓ，１９９６）のような細菌をまた発酵で使用してよい。

他の実施形態
本発明の多数の実施形態が記述されてきた。それにもかかわらず、種々の改変を、本発明の精神および範囲から逸脱せずに実施してよいことが理解されるであろう。

例えば、本明細書で議論した任意の処理段階の工程パラメータを、例えばその完全な開示物が参考文献によって本明細書にて組み込まれている、米国仮出願第６１／１５１，７２４号明細書および米国特許第１２／７０４５１９号明細書にて開示されたような、フィードストックのリグニン含量に基づいて調節可能である。

また、本明細書で記述した工程を、糖およびアルコールに加えて、または代わりに、広く種々の製品および中間体を製造するために使用可能である。本明細書で記述した工程を用いて製造可能な中間体または製品には、エネルギー、燃料、食料および物質が含まれる。製品の特定の例には、水素、アルコール（例えば、エタノール、ｎ−プロパノール、またはｎ−ブタノールのような、一価アルコールまたは二価アルコール）、例えば、１０％、２０％、３０％より多くの、または４０％より多くの水を含む、水和または含水アルコール、キシリトール、糖、バイオディーゼル、有機酸（例えば酢酸および／または酪酸）、炭化水素、副産物（例えば、セルロース分解性タンパク質（酵素）または単独細胞タンパク質のようタンパク質）、および任意の組み合わせ、または相対濃度での、任意に添加物、例えば燃料添加物との組み合わせでのこれらの任意の混合物が含まれるが、これらに限定はされない。他の例には、酢酸または酪酸のようなカルボン酸、カルボン酸の塩、カルボン酸とカルボン酸の塩の混合物、カルボン酸のエステル（例えばメチル、エチルおよびｎ−プロピルエステル）、ケトン（例えばアセトン）、アルデヒド（例えばアセトアルデヒド）、アクリル酸のようなアルファ、ベータ不飽和酸、エチレンのようなオルフェンが含まれる。他のアルコールおよびアルコール誘導体には、プロパノール、プロピレングリコール、１，４−ブタンジオール、１，３−プロパンジオール、任意のこれらのアルコールのメチルまたはエチルエステルが含まれる。他の製品には、メチルアクリレート、メチルメタクリレート、酪酸、プロピオン酸、酪酸、コハク酸、３−ヒドロキシプロピオン酸、任意の酸の塩、および任意の酸と相当する塩の混合物が含まれる。

食物および薬理学的製品を含む、他の中間体および製品が、その完全な開示物が本明細書にて組み込まれている、米国特許第１２／４１７，９００号明細書にて記述されている。

したがって、他の実施形態は、以下の請求項の範囲内である。

Claims (33)

1. リグノセルロース物質に、３ＭｅＶより低い電圧および６０ｋＷより低い出力で動作する電子ビームを照射すること、および
   前記照射したリグノセルロース物質を、酵素および／または微生物と混合することで、前記酵素および／または微生物が前記照射したリグノセルロース物質を利用して産物を産出すること、
   を含む方法。
2. 前記電子ビームが、１ＭｅＶより低い電圧で動作する、請求項１に記載の方法。
3. さらに、前記照射したリグノセルロース物質を、酵素および／または微生物と混合する前に、少なくとも４０℃の温度にて、前記照射したリグノセルロース物質を水中に浸すことを含む、請求項１または２のいずれかに記載の方法。
4. 照射を、少なくとも０．５Ｍｒａｄ／秒の線量率にて実施する、以上のいずれか１項に記載の方法。
5. 前記リグノセルロース物質がトウモロコシ穂軸を含む、以上のいずれか１項に記載の方法。
6. 前記リグノセルロース物質が、トウモロコシ穂軸、コーンカーネルおよびコーン茎の混合物を含む、以上のいずれか１項に記載の方法。
7. リグノセルロース物質に電子ビームを照射すること、
   少なくとも４０℃の温度にて、前記照射したリグノセルロース物質を水中に浸すこと、および
   照射したリグノセルロース物質を、酵素および／または微生物と混合することで、前記酵素および／または微生物が前記照射したリグノセルロース物質を利用して産物を産出する、
   を含む方法。
8. 前記電子ビームが、３ＭｅＶより低い電圧および少なくとも１５０ｋＷの出力にて動作する、請求項７に記載の方法。
9. 照射が、少なくとも０．５Ｍｒａｄ／秒の線量率にて実施される、請求項７または８に記載の方法。
10. 前記リグノセルロース物質がトウモロコシ穂軸を含む、請求項７〜９のいずれか１項に記載の方法。
11. 前記リグノセルロース物質が、トウモロコシ穂軸、コーンカーネルおよびコーン茎の混合物を含む、請求項７〜１０のいずれか１項に記載の方法。
12. 浸すことが、すくなくとも２時間実施される、請求項７〜１１のいずれか１項に記載の方法。
13. 浸すことが、少なくとも６時間実施される、請求項１２に記載の方法。
14. さらに、浸す前、間または後に、前記リグノセルロース物質を湿式製粉することを含む、請求項７〜１３のいずれか１項に記載の方法。
15. リグノセルロース物質に、少なくとも０．５Ｍｒａｄ／秒の線量率で電子ビームを照射することで、前記電子ビームが、１ＭｅＶより低い電圧で動作すること、および
    照射したリグノセルロース物質を、酵素および／または微生物と混合することで、前記酵素および／または微生物が前記照射したリグノセルロース物質を利用して産物を産出する、
    ことを含む方法。
16. 前記照射したリグノセルロース物質を、酵素および／または微生物と混合する前に、少なくとも４０℃の温度にて、前記照射したリグノセルロース物質を水中に浸すことを含む、請求項１５に記載の方法。
17. 前記電子ビームが、少なくとも１５０ｋＷの出力で動作する、請求項１５または１６に記載の方法。
18. 前記リグノセルロース物質がトウモロコシ穂軸を含む、請求項１５〜１７のいずれか１項に記載の方法。
19. 前記リグノセルロース物質が、トウモロコシ穂軸、コーンカーネルおよびコーン茎の混合物を含む、請求項１５〜１８のいずれか１項に記載の方法。
20. リグノセルロース物質に、電子ビームを照射することであって、前記リグノセルロース物質がトウモロコシ穂軸、コーンカーネルおよびコーン茎の混合物を含むこと、および
    照射したリグノセルロース物質を、酵素および／または微生物と混合することで、前記酵素および／または微生物が前記照射したリグノセルロース物質を利用して産物を産出すること、
    を含む方法。
21. 全トウモロコシ植物を収穫することによって、リグノセルロース物質を得ることをさらに含む、請求項２０に記載の方法。
22. さらに、前記照射したリグノセルロース物質を、酵素および／または微生物と混合する前に、少なくとも４０℃の温度にて、前記照射したリグノセルロース物質を水中に浸すことを含む、請求項２０または２１に記載の方法。
23. 前記電子ビームが、３ＭｅＶより低い電圧、および少なくとも１５０ｋＷの出力で動作する、請求項２０〜２２のいずれか１項に記載の方法。
24. 照射することが、少なくとも０．５Ｍｒａｄ／秒の線量率にて実施される、請求項２０〜２３のいずれか１項に記載の方法。
25. リグノセルロース物質に、３ＭｅＶより低い電圧、および少なくとも１５０ｋＷの出力で動作する電子ビームを、少なくとも０．５Ｍｒａｄ／秒の線量率にて照射すること、
    照射したリグノセルロース物質をタンクに移し、前記リグノセルロース物質を前記タンク中の水性媒体中に分散させること、および
    ジェットミキサーにてタンクの内容物を攪拌しながら、前記照射したリグノセルロース物質を糖化すること、
    を含む方法。
26. さらに、糖化後、前記タンクから内容物を除去することなしに、前記タンクの内容物を発酵させ、アルコールを産出することを含む、請求項２５に記載の方法。
27. さらに、糖化後、前記タンクの内容物から糖を単離することを含む、請求項２５または２６に記載の方法。
28. さらに、照射する前に、前記リグノセルロース物質をハンマー製粉することを含む、請求項２５〜２７のいずれか１項に記載の方法。
29. 前記リグノセルロース物質がトウモロコシ穂軸を含む、請求項２５〜２８のいずれか１項に記載の方法。
30. 放射することに、約２５〜３５Ｍｒａｄからの総線量を、リグノセルロース物質に伝達することが含まれる、請求項２５〜２９のいずれか１項に記載の方法。
31. 放射することに、照射多重パスが含まれ、それぞれのパスが、２０Ｍａｒａｄまたはそれ以下の線量を伝達する、請求項２５〜３０のいずれか１項に記載の方法。
32. さらに、前記照射したリグノセルロース物質を微生物と混合する前に、少なくとも４０℃の温度にて、前記照射したリグノセルロース物質を水中に浸すことが含まれる、請求項２５〜３１のいずれか１項に記載の方法。
33. リグノセルロース物質に電子ビームを照射することで、前記リグノセルロース物質がコーン穂軸を含み、１ｍｍより小さな粒子サイズを持つ、および
    前記照射したリグノセルロース物質を、酵素および／または微生物と混合することで、前記酵素および／または微生物が前記照射したリグノセルロース物質を利用して産物を産出する、
    を含む方法。