JP2018148902A - 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
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Abstract
Description
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。
、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。
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。
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。
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。
eV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、12
5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。
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。
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。
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0.5
Mrad/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。
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、1.0Me
V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。
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、5
0、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。
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。
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1
MeV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。
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、5
0、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。
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。
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。
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。
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。
であろう。
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。
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6
0%、70%、80%より大きく、または90%より大きな電子効率的である。
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。
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。
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。
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。
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。
、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。
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。
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12/782,69
2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。
10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。
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。
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s
h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12/5
02,629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。
する。
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E
LIMINOATORTM HammermillおよびSchutte−Buffal
o Hammermillにて、Bliss Industries から入手可能であ
る。
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。
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。
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。
r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。
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。
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。
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。
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。
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、W
ilmington,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。
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10〜5
0%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。
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。
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。
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。
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、0.3
5g/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、AS
TM D1895Bを用いて決定される。
、物質を、酵素的攻撃に対してより影響を受けやすくする。
.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。
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、5
0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。
増加する。
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。
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。
MeV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。
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、12
5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、120
0kWまたはそれ以上のビーム出力を持つ。
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、3
00kW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。
△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。
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
。
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。
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/cm
3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。
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。
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。
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。
5、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。
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。
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。
日本より利用可能である。
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。
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。
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、0.5
m、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。
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
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
化および発酵を同一のタンク中で実施する。
1/356,493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。
08/011598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。
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。
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。
、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(Combi
ned)、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。
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2
0Mrad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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
−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。
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。
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。
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。
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(Pseudomo
nas)、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(Aspergil
lus)(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Hum
icola insolens、Coprinus cinereus、Fusariu
m oxysporum、Myceliophthora thermophila、M
eripilus giganteus、Thielavia terrestris、
Acremonium sp.、Acremonium persicinum、Acr
emonium acremonium、Acremonium brachypeni
um、Acremonium dichromosporum、Acremonium
obclavatum、Acremonium pinkertoniae、Acrem
onium roseogriseum、Acremonium incoloratu
m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、Acremon
ium acremonium AHU 9519、Cephalosporium s
p.CBS 535.71、Acremonium brachypenium CBS
866.73、Acremonium dichromosporum CBS 68
3.73、Acremonium obclavatum CBS 311.74、Ac
remonium pinkertoniae CBS 157.70、Acremon
ium roseogriseum CBS 134.56、Acremonium i
ncoloratum CBS 146.62、and Acremonium fur
atum 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、Chrysospor
ium lucknowenseの株からも得られうる。さらに、Trichoderm
a(とりわけTrichoderma viride、Trichoderma ree
sei、およびTrichoderma koningii)、alkalophili
c 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。
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Sacchromy
ces cerevisiae(パン屋の酵母)、Saccharomyces dis
taticus、Saccharomyces uvarum;属Kluyveromy
ces、例えば、種Kluyveromyces marxianus、Kluyver
omyces fragilis;属Candida、例えば、Candida pse
udotropicalis、and Candida brassicae、Pich
ia stipitis (Candida shehataeの相対物、属Clavi
spora、例えば、種Clavispora lusitaniaeおよびClavi
spora opuntiae属Pachysolen、例えば、種Pachysole
n tannophilus、属Bretannomyces、例えば、種Bretan
nomyces clausenii(Philippidis、G. P.、1996
、Cellulose bioconversion technology、in H
andbook on Bioethanol: Production and Ut
ilization、Wyman、C.E.、ed.、Taylor & Franci
s、Washington、DC、179−212)の株が含まれる。
Ethanol Red (Red Star/Lesaffre,USAから入手可能
)、FALI(登録商標)(Fleischmann’s Yeast,Burns P
hilip Food Inc.,USAの一部門から入手可能)、SUPERSTAR
T(登録商標)(Alltech, now Lalemandから入手可能)、GER
T 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。
mocellum(上記、Philippidis,1996)のような細菌をまた発酵
で使用してよい。
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。
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61/151,7
24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。
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。
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
。
Claims (33)
- 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。 - 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。
- 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。
- 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。
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- 2019-06-12 US US16/439,305 patent/US20190292726A1/en not_active Abandoned
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