Спосіб одержання потоку цукрового продукту з целюлозної біомаси
Формула / Реферат
1. Спосіб одержання потоку цукрового продукту з целюлозної біомаси, який відрізняється тим, що включає:
a) попередню обробку целюлозної біомаси при рН від приблизно 0,4 до приблизно 2,0 з додаванням однієї або більше, ніж однієї кислоти до целюлозної біомаси для гідролізу частини целюлози і, як мінімум, частини геміцелюлози в целюлозній біомасі, з утворенням попередньо обробленої целюлозної біомаси, що включає глюкозу, оцтову кислоту і мономерний цукор, вибраний з групи, що складається з ксилози, арабінози, манози, галактози і комбінації вказаних компонентів;
b) додавання однієї або більше, ніж однієї основи до попередньо обробленої целюлозної біомаси для доведення рН попередньо обробленої целюлозної біомаси до приблизно 4,0-6,0, з метою утворення нейтралізованої целюлозної біомаси, що включає неорганічну сіль і ацетатну сіль;
c) гідроліз нейтралізованої целюлозної біомаси целюлазними ферментами для утворення сирого цукрового потоку;
d) відокремлення нерозчинного залишку вид сирого цукрового потоку для утворення просвітленого цукрового потоку;
e) обробку просвітленого цукрового потоку шляхом використання хроматографії виключення іона з катіонообмінною смолою при рН від приблизно 5,0 до приблизно 10,0 для утворення одного або більше, ніж одного потоку рафінату, що включає неорганічну сіль і ацетатну сіль, а також потоку цукрового продукту; що включає цукор; причому сумарна концентрація оцтової кислоти та ацетату в просвітленому цукровому потоку, який подається на стадію хроматографії виключення іона, перевищує приблизно 5 г/л; і
f) добування потоку цукрового продукту.
2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що на стадії обробки (стадія е), хроматографія виключення іона здійснюється при рН від приблизно 6 до приблизно 10.
3. Спосіб за п. 2, який відрізняється тим, що додатково включає стадію добування одного або більш, ніж одного потоку рафінату.
4. Спосіб за п. 2, який відрізняється тим, що в ході стадії обробки (стадія е) хроматографію виключення іона здійснюють з використанням системи симуляції рухомого шару (SMB) або системи удосконаленої симуляції рухомого шару (ISMB).
5. Спосіб за п. 2, який відрізняється тим, що просвітлений потік цукру характеризується вмістом лігносульфонату від приблизно 0 до приблизно 4 % загального вмісту твердих речовин в просвітленому потоці цукру.
6. Спосіб за п. 2, який відрізняється тим, що целюлозну біомасу одержують з сировини, вибраної з сільськогосподарських відходів, кукурудзяної соломи, соломи пшениці, соломи ячменю, соломи каноли, рисової соломи і соєвого корму для худоби; трави, проса, трави місканта, болотної трави (cord grass), очеретяної канаркової трави, відходів лісового господарства, осикової деревини і тирси, залишків виробництва цукру, жому і м'якоті буряка.
7. Спосіб за п. 2, який відрізняється тим, що кислота являє собою сірчану кислоту, і неорганічна сіль включає сульфатну сіль.
8. Спосіб за п. 2, який відрізняється тим, що дози целюлазних ферментів становлять від приблизно 5 до приблизно 50 МО на грам целюлози.
9. Спосіб за п. 2, який відрізняється тим, що попередня обробка вибрана з групи, що складається з парового вибуху і попереднього гідролізу розбавленою кислотою.
10. Спосіб за п. 2, який відрізняється тим, що целюлозну біомасу пресують або вилуговують перед стадією попередньої обробки (стадія а)).
11. Спосіб за п. 4, який відрізняється тим, що система SMB або система ISMB працює з 4-16 переміщеннями положень вхідного потоку і збирання за цикл.
12. Спосіб за п. 11, який відрізняється тим, що система SMB або система ISMB працює з 4-12 переміщеннями положень вхідного потоку і збирання за цикл.
13. Спосіб за п. 3, який відрізняється тим, що потік рафінату добувають для застосування у вигляді добрива.
14. Спосіб за п. 2, який відрізняється тим, що на стадії додавання (стадія b) одна або більш, ніж одна основа являє собою розчинну основу.
15. Спосіб за п. 14, який відрізняється тим, що розчинна основа вибрана з групи, що складається з гідроксиду натрію, гідроксиду калію, аміаку та гідроксиду амонію.
16. Спосіб за п. 2, який відрізняється тим, що на стадії відокремлення (стадія d), нерозчинний залишок відокремлюють від сирого цукрового потоку мікрофільтрацією, фільтрацією крізь пластинчастий та рамковий фільтр, перехресно-токовою фільтрацією, фільтрацією під тиском, вакуумною фільтрацією або центрифугуванням.
17. Спосіб за п. 2, який відрізняється тим, що хроматографію виключення іона здійснюють при рН від приблизно 6,5 до приблизно 10.
18. Спосіб за п. 2, який відрізняється тим, що стадію виключення іона здійснюють при рН від приблизно 6 до приблизно 8.
19. Спосіб за п. 2, який відрізняється тим, що просвітлений цукровий потік, утворений на стадії d), концентрують до або в ході стадії обробки (стадія е).
20. Спосіб за п. 2, який відрізняється тим, що потік цукрового продукту, утворений на стадії е), концентрують.
21. Спосіб за п. 2, який відрізняється тим, що на стадії обробки (стадія е), утворюється один потік рафінату, що включає неорганічну сіль і ацетатну сіль.
22. Спосіб одержання етанолу, який відрізняється тим, що включає:
а) одержання целюлозної біомаси з сировини, вибраної з групи, що складається з сільськогосподарських відходів, кукурудзяної соломи, соломи пшениці, соломи ячменю, соломи каноли, рисової соломи і соєвого корму для худоби; трави, проса, трави місканта, болотної трави (cord grass), очеретяної канаркової трави, відходів лісового господарства, осикової деревини і тирси, залишків виробництва цукру, жому і м'якоті буряка;
b) попередню обробку целюлозної біомаси при рН від приблизно 0,4 до приблизно 2,0 з додаванням однієї або більше, ніж однієї кислоти до целюлозної біомаси для гідролізу частини целюлози і, як мінімум, частини геміцелюлози в целюлозній біомасі, з утворенням попередньо обробленої целюлозної біомаси, що включає глюкозу, оцтову кислоту і мономерний цукор, вибраний з групи, що складається з ксилози, арабінози, манози, галактози і комбінації вказаних компонентів;
c) додавання однієї або більше, ніж однієї основи до попередньо обробленої целюлозної біомаси для доведення рН попередньо обробленої целюлозної біомаси до приблизно 4,0-6,0, з метою утворення нейтралізованої целюлозної біомаси, що включає неорганічну сіль і ацетатну сіль;
d) гідроліз нейтралізованої целюлозної біомаси целюлазними ферментами для утворення сирого цукрового потоку;
e) відокремлення нерозчинного залишку від сирого цукрового потоку для утворення просвітленого цукрового потоку;
f) обробку просвітленого цукрового потоку шляхом використання хроматографії виключення іона з катіонообмінною смолою при рН від приблизно 5,0 до приблизно 10,0 для утворення одного або більше, ніж одного потоку рафінату, що включає неорганічну сіль і ацетатну сіль, а також потоку цукрового продукту, що включає цукор, причому сумарна концентрація оцтової кислоти та ацетату в просвітленому цукровому потоку, який подається на стадію хроматографії виключення іона перевищує приблизно 5 г/л;
g) добування потоку цукрового продукту, а також одного або більш, ніж одного потоку рафінату; і
h) ферментацію цукру в потоці цукрового продукту до етанолу або молочної кислоти.
23. Спосіб за п. 22, який відрізняється тим, що на стадії обробки (стадія е) хроматографію виключення іона здійснюють при рН від приблизно 6 до приблизно 10.
24. Спосіб за п. 23, який відрізняється тим, що на стадії гідролізу (стадія d) дози целюлазних ферментів становлять від приблизно 5 до приблизно 50 МО на грам целюлози.
25. Спосіб за п. 23, який відрізняється тим, що на стадії попередньої обробки (стадія b) попередня обробка вибрана з групи, що складається з парового вибуху і попереднього гідролізу розбавленою кислотою.
26. Спосіб за п. 23, який відрізняється тим, що кислота являє собою сірчану кислоту, і неорганічна сіль включає сульфатну сіль.
27. Спосіб за п. 23, який відрізняється тим, що на стадії відокремлення (стадія е), нерозчинний залишок відокремлюють від сирого цукрового потоку мікрофільтрацією, фільтрацією крізь пластинчастий та рамковий фільтр, перехресно-токовою фільтрацією, фільтрацією під тиском, вакуумною фільтрацією або центрифугуванням.
28. Спосіб за п. 23, який відрізняється тим, що на стадії попередньої обробки (стадія b) просвітлений потік цукру характеризується вмістом лігносульфонату від приблизно 0 до приблизно 4 % загального вмісту твердих речовин в просвітленому потоці цукру.
29. Спосіб за п. 23, який відрізняється тим, що перед стадією попередньої обробки (стадія b) целюлозну біомасу пресують або вилуговують.
30. Спосіб за п. 23, який відрізняється тим, що в ході стадії обробки (стадія f) хроматографію виключення іона здійснюють з використанням системи симуляції рухомого шару (SMB) або системи удосконаленої симуляції рухомого шару (ISMB).
31. Спосіб за п. 30, який відрізняється тим, що система SMB або система ISMB працює з 4-16 переміщеннями положень вхідного потоку і збирання за цикл.
32. Спосіб за п. 31, який відрізняється тим, що система SMB або система ISMB працює з 4-12 переміщеннями положень вхідного потоку і збирання за цикл.
33. Спосіб за п. 23, який відрізняється тим, що після стадії добування (стадія g) добувають потік рафінату для застосування у вигляді добрива.
34. Спосіб за п. 23, який відрізняється тим, що на стадії додавання (стадія с) одна або більш, ніж одна основа являє собою розчинну основу.
35. Спосіб за п. 34, який відрізняється тим, що розчинна основа вибрана з групи, що складається з гідроксиду натрію, гідроксиду калію, аміаку та гідроксиду амонію.
36. Спосіб за п. 23, який відрізняється тим, що на стадії відокремлення (стадія f) хроматографію виключення іона здійснюють при рН від приблизно 6 до приблизно 8.
37. Спосіб за п. 23, який відрізняється тим, що на стадії відокремлення (стадія f) хроматографію виключення іона здійснюють при рН від приблизно 6,5 до приблизно 10.
38. Спосіб за п. 23, який відрізняється тим, що просвітлений потік цукру, утворений на стадії е), концентрують до або в ході стадії обробки (стадія f).
39. Спосіб за п. 23, який відрізняється тим, що потік цукрового продукту, утворений на стадії f), концентрують.
40. Спосіб за п. 23, який відрізняється тим, що на стадії обробки (стадія f) утворюється один потік рафінату, що включає неорганічну сіль і ацетатну сіль.
41. Спосіб одержання потоку цукрового продукту з сирого цукрового потоку, де сирий цукровий потік утворений в результаті перетворення целюлозної біомаси на цукор, який включає:
а) відокремлення нерозчинного залишку від сирого цукрового потоку з утворенням просвітленого цукрового потоку;
b) обробку сирого цукрового потоку шляхом використання хроматографії виключення іона при рН від приблизно 5,0 до приблизно 10,0 для утворення одного або більше, ніж одного потоку рафінату, що включає сульфатні і ацетатні солі, і потоку продукту, що включає цукор, причому сумарна концентрація оцтової кислоти та ацетату в просвітленому цукровому потоку, який подається на стадію хроматографії виключення іона, перевищує приблизно 5 г/л; і
c) одержання потоку цукрового продукту.
42. Спосіб за п. 41, який відрізняється тим, що після стадії відокремлення (стадія а) та перед стадією обробки (стадія b) цукор в потоці цукрового продукту ферментують.
43. Спосіб за п. 42, який відрізняється тим, що цукор в потоці цукрового продукту ферментують для утворення етанолу або молочної кислоти.
44. Спосіб за п. 41, який відрізняється тим, що в ході стадії одержання (стадія с) добувають один або більше, ніж один потік рафінату.
45. Спосіб за п. 41, який відрізняється тим, що в ході стадії обробки (стадія b) хроматографію виключення іона здійснюють з використанням системи симуляції рухомого шару (SMB) або системи удосконаленої симуляції рухомого шару (ISMB).
46. Спосіб за п. 41, який відрізняється тим, що в ході стадії обробки (стадія b) хроматографію виключення іона здійснюють при рН від приблизно 6 до приблизно 10.
Текст
1. Спосіб одержання потоку цукрового продукту з целюлозної біомаси, який відрізняється тим, що включає: a) попередню обробку целюлозної біомаси при рН від приблизно 0,4 до приблизно 2,0 з додаванням однієї або більше, ніж однієї кислоти до целюлозної біомаси для гідролізу частини целюлози і, як мінімум, частини геміцелюлози в целюлозній біомасі, з утворенням попередньо обробленої целюлозної біомаси, що включає глюкозу, оцтову кислоту і мономерний цукор, вибраний з групи, що складається з ксилози, арабінози, манози, галактози і комбінації вказаних компонентів; b) додавання однієї або більше, ніж однієї основи до попередньо обробленої целюлозної біомаси для доведення рН попередньо обробленої целюлозної біомаси до приблизно 4,0-6,0, з метою утворення нейтралізованої целюлозної біомаси, що включає неорганічну сіль і ацетатну сіль; c) гідроліз нейтралізованої целюлозної біомаси целюлазними ферментами для утворення сирого цукрового потоку; d) відокремлення нерозчинного залишку вид сирого цукрового потоку для утворення просвітленого цукрового потоку; e) обробку просвітленого цукрового потоку шляхом використання хроматографії виключення іона з катіонообмінною смолою при рН від приблизно 5,0 2 (19) 1 3 люлозну біомасу пресують або вилуговують перед стадією попередньої обробки (стадія а)). 11. Спосіб за п.4, який відрізняється тим, що система SMB або система ISMB працює з 4-16 переміщеннями положень вхідного потоку і збирання за цикл. 12. Спосіб за п.11, який відрізняється тим, що система SMB або система ISMB працює з 4-12 переміщеннями положень вхідного потоку і збирання за цикл. 13. Спосіб за п.3, який відрізняється тим, що потік рафінату добувають для застосування у вигляді добрива. 14. Спосіб за п.2, який відрізняється тим, що на стадії додавання (стадія b) одна або більш, ніж одна основа являє собою розчинну основу. 15. Спосіб за п.14, який відрізняється тим, що розчинна основа вибрана з групи, що складається з гідроксиду натрію, гідроксиду калію, аміаку та гідроксиду амонію. 16. Спосіб за п.2, який відрізняється тим, що на стадії відокремлення (стадія d), нерозчинний залишок відокремлюють від сирого цукрового потоку мікрофільтрацією, фільтрацією крізь пластинчастий та рамковий фільтр, перехресно-токовою фільтрацією, фільтрацією під тиском, вакуумною фільтрацією або центрифугуванням. 17. Спосіб за п.2, який відрізняється тим, що хроматографію виключення іона здійснюють при рН від приблизно 6,5 до приблизно 10. 18. Спосіб за п.2, який відрізняється тим, що стадію виключення іона здійснюють при рН від приблизно 6 до приблизно 8. 19. Спосіб за п.2, який відрізняється тим, що просвітлений цукровий потік, утворений на стадії d), концентрують до або в ході стадії обробки (стадія е). 20. Спосіб за п.2, який відрізняється тим, що потік цукрового продукту, утворений на стадії е), концентрують. 21. Спосіб за п.2, який відрізняється тим, що на стадії обробки (стадія е), утворюється один потік рафінату, що включає неорганічну сіль і ацетатну сіль. 22. Спосіб одержання етанолу, який відрізняється тим, що включає: а) одержання целюлозної біомаси з сировини, вибраної з групи, що складається з сільськогосподарських відходів, кукурудзяної соломи, соломи пшениці, соломи ячменю, соломи каноли, рисової соломи і соєвого корму для худоби; трави, проса, трави місканта, болотної трави (cord grass), очеретяної канаркової трави, відходів лісового господарства, осикової деревини і тирси, залишків виробництва цукру, жому і м'якоті буряка; b) попередню обробку целюлозної біомаси при рН від приблизно 0,4 до приблизно 2,0 з додаванням однієї або більше, ніж однієї кислоти до целюлозної біомаси для гідролізу частини целюлози і, як мінімум, частини геміцелюлози в целюлозній біомасі, з утворенням попередньо обробленої целюлозної біомаси, що включає глюкозу, оцтову кислоту і мономерний цукор, вибраний з групи, що складається з ксилози, арабінози, манози, галактози і комбінації вказаних компонентів; 88474 4 c) додавання однієї або більше, ніж однієї основи до попередньо обробленої целюлозної біомаси для доведення рН попередньо обробленої целюлозної біомаси до приблизно 4,0-6,0, з метою утворення нейтралізованої целюлозної біомаси, що включає неорганічну сіль і ацетатну сіль; d) гідроліз нейтралізованої целюлозної біомаси целюлазними ферментами для утворення сирого цукрового потоку; e) відокремлення нерозчинного залишку від сирого цукрового потоку для утворення просвітленого цукрового потоку; f) обробку просвітленого цукрового потоку шляхом використання хроматографії виключення іона з катіонообмінною смолою при рН від приблизно 5,0 до приблизно 10,0 для утворення одного або більше, ніж одного потоку рафінату, що включає неорганічну сіль і ацетатну сіль, а також потоку цукрового продукту, що включає цукор, причому сумарна концентрація оцтової кислоти та ацетату в просвітленому цукровому потоку, який подається на стадію хроматографії виключення іона перевищує приблизно 5 г/л; g) добування потоку цукрового продукту, а також одного або більш, ніж одного потоку рафінату; і h) ферментацію цукру в потоці цукрового продукту до етанолу або молочної кислоти. 23. Спосіб за п.22, який відрізняється тим, що на стадії обробки (стадія е) хроматографію виключення іона здійснюють при рН від приблизно 6 до приблизно 10. 24. Спосіб за п.23, який відрізняється тим, що на стадії гідролізу (стадія d) дози целюлазних ферментів становлять від приблизно 5 до приблизно 50 МО на грам целюлози. 25. Спосіб за п.23, який відрізняється тим, що на стадії попередньої обробки (стадія b) попередня обробка вибрана з групи, що складається з парового вибуху і попереднього гідролізу розбавленою кислотою. 26. Спосіб за п.23, який відрізняється тим, що кислота являє собою сірчану кислоту, і неорганічна сіль включає сульфатну сіль. 27. Спосіб за п.23, який відрізняється тим, що на стадії відокремлення (стадія е), нерозчинний залишок відокремлюють від сирого цукрового потоку мікрофільтрацією, фільтрацією крізь пластинчастий та рамковий фільтр, перехресно-токовою фільтрацією, фільтрацією під тиском, вакуумною фільтрацією або центрифугуванням. 28. Спосіб за п.23, який відрізняється тим, що на стадії попередньої обробки (стадія b) просвітлений потік цукру характеризується вмістом лігносульфонату від приблизно 0 до приблизно 4 % загального вмісту твердих речовин в просвітленому потоці цукру. 29. Спосіб за п.23, який відрізняється тим, що перед стадією попередньої обробки (стадія b) целюлозну біомасу пресують або вилуговують. 30. Спосіб за п.23, який відрізняється тим, що в ході стадії обробки (стадія f) хроматографію виключення іона здійснюють з використанням системи симуляції рухомого шару (SMB) або системи удосконаленої симуляції рухомого шару (ISMB). 31. Спосіб за п.30, який відрізняється тим, що 5 88474 6 система SMB або система ISMB працює з 4-16 переміщеннями положень вхідного потоку і збирання за цикл. 32. Спосіб за п.31, який відрізняється тим, що система SMB або система ISMB працює з 4-12 переміщеннями положень вхідного потоку і збирання за цикл. 33. Спосіб за п.23, який відрізняється тим, що після стадії добування (стадія g) добувають потік рафінату для застосування у вигляді добрива. 34. Спосіб за п.23, який відрізняється тим, що на стадії додавання (стадія с) одна або більш, ніж одна основа являє собою розчинну основу. 35. Спосіб за п.34, який відрізняється тим, що розчинна основа вибрана з групи, що складається з гідроксиду натрію, гідроксиду калію, аміаку та гідроксиду амонію. 36. Спосіб за п.23, який відрізняється тим, що на стадії відокремлення (стадія f) хроматографію виключення іона здійснюють при рН від приблизно 6 до приблизно 8. 37. Спосіб за п.23, який відрізняється тим, що на стадії відокремлення (стадія f) хроматографію виключення іона здійснюють при рН від приблизно 6,5 до приблизно 10. 38. Спосіб за п.23, який відрізняється тим, що просвітлений потік цукру, утворений на стадії е), концентрують до або в ході стадії обробки (стадія f). 39. Спосіб за п.23, який відрізняється тим, що потік цукрового продукту, утворений на стадії f), концентрують. 40. Спосіб за п.23, який відрізняється тим, що на стадії обробки (стадія f) утворюється один потік рафінату, що включає неорганічну сіль і ацетатну сіль. 41. Спосіб одержання потоку цукрового продукту з сирого цукрового потоку, де сирий цукровий потік утворений в результаті перетворення целюлозної біомаси на цукор, який включає: а) відокремлення нерозчинного залишку від сирого цукрового потоку з утворенням просвітленого цукрового потоку; b) обробку сирого цукрового потоку шляхом використання хроматографії виключення іона при рН від приблизно 5,0 до приблизно 10,0 для утворення одного або більше, ніж одного потоку рафінату, що включає сульфатні і ацетатні солі, і потоку продукту, що включає цукор, причому сумарна концентрація оцтової кислоти та ацетату в просвітленому цукровому потоку, який подається на стадію хроматографії виключення іона, перевищує приблизно 5 г/л; і c) одержання потоку цукрового продукту. 42. Спосіб за п.41, який відрізняється тим, що після стадії відокремлення (стадія а) та перед стадією обробки (стадія b) цукор в потоці цукрового продукту ферментують. 43. Спосібза п.42, який відрізняється тим, що цукор в потоці цукрового продукту ферментують для утворення етанолу або молочної кислоти. 44. Спосіб за п.41, який відрізняється тим, що в ході стадії одержання (стадія с) добувають один або більше, ніж один потік рафінату. 45. Спосіб за п.41, який відрізняється тим, що в ході стадії обробки (стадія b) хроматографію виключення іона здійснюють з використанням системи симуляції рухомого шару (SMB) або системи удосконаленої симуляції рухомого шару (ISMB). 46. Спосіб за п.41, який відрізняється тим, що в ході стадії обробки (стадія b) хроматографію виключення іона здійснюють при рН від приблизно 6 до приблизно 10. Даний винахід стосується способу одержання потоку цукрового продукту з целюлозної біомаси, більш конкретно, способу одержання потоку цукрового продукту в результаті ферментного перетворення целюлозної біомаси на цукор. Паливний етанол на цей час одержують з такої сировини, як кукурудзяний крохмаль, цукрова тростина та цукровий буряк. Однак, виробництво етанолу з вказаних джерел не може істотно збільшуватися внаслідок обмежених сільськогосподарських угідь, придатних для вирощування таких урожаїв, а також внаслідок конкурування з харчовим ланцюгом людини і тварин. Кінець кінцем, використання скам'янілого пального з супутнім вивільненням вуглекислоти та інших продуктів в процесі перетворення спричиняє негативні наслідки використання вказаної сировини для навколишнього середовища. Можливість виробництва паливного етанолу з сировини, що містить целюлозу, наприклад, сільськогосподарських відходів, трави, відходів лісового господарства, і залишків виробництва цукру представляє інтерес за рахунок доступності великих кількостей вказаної недорогої сировини, бажання уникнути спалювання або заповнювання території відходами целюлозних матеріалів, а також чистоти етанолу як пального в порівнянні з бензином. Крім того, побічний продукт целюлозного процесу перетворення, лігнін, може використовуватися як пальне з метою підсилення процесу перетворення целюлози, що, таким чином, дозволяє уникнути використання скам'янілого пального. Дослідження показали, що, з урахуванням повного циклу, використання виробленого з целюлози етанолу призводить до практично нульового утворення газів, що сприяють тепличному ефекту. Целюлозна сировина, яка може бути використана для виробництва етанолу, включає (1) сільськогосподарські відходи, наприклад кукурудзяна солома, солома пшениці, солома ячменю, солома каноли, рисова солома, і соєвий корм для худоби; (2) трави, як наприклад просо, трава місканта, болотна трава (cord grass), і очеретяна канаркова трава; (3) відходи лісового господарства, наприклад осикова деревина і тирса, і (4) залишки виробництва цукру, як, наприклад, жом і м'якоть буряка. Целюлоза має кристалічну структуру, дуже стійку до руйнування, оскільки містить геміцелюлозу, другий найбільш поширений компонент. Пе 7 ретворення целюлозних волокон на етанол вимагає: 1) звільнення целюлози і геміцелюлози від лігніну або збільшення доступності целюлози і геміцелюлози в целюлозній сировині для целюлазних ферментів; 2) деполімеризації геміцелюлози і вуглеводних целюлозних полімерів до вільних цукрів; і 3) ферментації суміші гексозних та пентозних цукрів до етанолу. Сировина подається на установку і частинки сировини звичайно подрібнюють до бажаного розміру, придатного для обробки в ході подальших стадій перероблення. Серед відомих способів, що використовуються для перетворення целюлози на цукор, - процес кислотного гідролізу, що включає використання пари і кислоти за умов температури, концентрації кислоти, а також тривалості, достатніх для гідролізу целюлози до глюкози (Grethlein, J. Appl. Chem. Biotechnol, 1978, 28: 296-308). Глюкозу далі ферментують до етанолу з використанням дріжджів; етанол добувають та очищують дистиляцією. Кислотний гідроліз досліджували протягом багатьох років, але він не мав комерційного успіху внаслідок низького виходу цукру за жорстких умов гідролізу. Альтернативний спосіб целюлозного гідролізу являє собою попередній гідроліз кислотою (або попередня обробка), з наступним ферментним гідролізом. В такій послідовності целюлозний матеріал спершу попередньо обробляється за допомогою процесу, аналогічного описаному вище кислотному гідролізу, але з використанням нижчих температур, концентрацій кислоти та коротшого часу обробки, або комбінації вказаних факторів. Такий процес попередньої обробки збільшує доступність целюлози всередині целюлозних волокон для подальших стадій перетворення, але сам по собі дає низький ступінь перетворення. В наступній стадії температуру і рН попередньо обробленої сировини доводять до відповідних значень, звичайно 50°С, рН5, і далі подають на ферментне перетворення целюлазними ферментами. Температуру пари, концентрацію сірчаної кислоти і тривалість обробки в процесі попередньої обробки вибирають таким чином, щоб вони створили умови, істотною мірою м'якші, ніж в процесі кислотного гідролізу, таким чином, щоб значно збільшити поверхню контакту целюлози в результаті набуття сировиною мулистої текстури. Велика кількість геміцелюлози гідролізується, але ступінь перетворення целюлози до глюкози є незначним. Целюлоза гідролізується до глюкози в наступній стадії, де використовують целюлазні ферменти, і обробка паром/кислотою в даному випадку відома як попередня обробка. Після гідролізу целюлози кислотою або целюлазними ферментами слідує ферментація цукру до етанолу, який далі добувають дистиляцією. Ефективне перетворення целюлози з целюлозного матеріалу на цукри і подальша ферментація цукру до етанолу представляють основну проблему для промисловості. Зокрема, в цукровому потоці після попередньої обробки присутня велика кількість домішок, в тому числі сіль, продукти розкладу цукру, органічні кислоти, розчинні фенольні сполуки та інші сполуки. Вказані сполуки є резуль 88474 8 татом розкладу сировини або, у випадку солей, походять з кислот і лугів, доданих в процесі обробки. Присутність вказаних домішок великою мірою інгібує ферментацію цукру дріжджами. За відсутності ефективної ферментації цукру з високим виходом, виробництво етанолу з біомаси є нежиттєздатним з комерційної точки зору. Крім того, нездатність вилучати оцтову кислоту і сіль з потоків цукру представляє потенційну втрату доходу в ході процесу за рахунок великої кількості домішок. Видалення отруйних інгібіторів, сірчаної кислоти і сульфатів, а також оцтової кислоти та ацетатів з потоків цукру до ферментації було темою значної кількості досліджень. Процеси, що вивчалися, включають додавання вапна, обмін іона та виключення іона. При додаванні вапна, вапно (гідроксид кальцію), що є нерозчинним, додають до цукрового потоку з метою осадження домішок. Вилужений вапном розчин цукру має лужний рН і його нейтралізують кислотою, звичайно фосфорною кислотою, сірчистою кислотою, вуглецевою кислотою або сумішшю вказаних компонентів. Необов'язково, коржа вапна відокремлюють від цукру фільтрацією. Другим варіантом є відфільтровувати корж вапна при лужному рН і здійснювати другу фільтрацію з метою видалення матеріалу, що осаджується в ході стадій підкислення. Обробка вапном зменшує токсичність цукрового потоку для дріжджів та інших мікроорганізмів. Однак, будь-яка обробка коржа вапна є складною і коштовною. Крім того, введення кальцію в потік збільшує вірогідність того, що кальцій буде істотною мірою відкладатися на випарниках, дистиляційних колонах та іншому устаткуванні. Очищення та уникнення відкладання збільшує вартість переробки цукру. Крім того, введення вапна ускладнює добування солі та оцтової кислоти. В ході іонного обміну потік цукру витікає крізь колони, заповнені іонообмінними смолами. Смоли являють собою катіонообмінні або аніонообмінні смоли, або комбінації двох видів. Загалом, катіонообмінні смоли видаляють катіони, такі як натрій або калій, тоді як аніонообмінні смоли видаляють аніони, такі як сульфат і ацетат. Наприклад, Nilvebrant з співавт. (App. Biochem. Biotech, 2001, 91-93:35-49) досліджували іонний обмін, в ході якого упоряджений гідролізат обробляли з метою видалення інгібіторів ферментації, таких як фенольні сполуки, фуранові альдегіди та аліфатичні кислоти. Відокремлення здійснювали з використанням аніонообмінної, катіонообмінної смоли, а також смоли без заряджених груп.Дослідники знайшли, що обробка при рН10,0 з використанням аніонообмінної смоли видаляє фенольні інгібітори, оскільки при таких значеннях рН більшість фенольних груп була іонізована. На практиці, ефективність обробки іонним обміном з метою видалення інгібіторів обмежується кількома чинниками. По-перше, багатокомпонентна природа потоків приводить до неефективного видалення деяких видів за будь-якого єдиного набору умов. По-друге, високе іонне навантаження вимагає дуже частого і коштовного відновлення смоли. Кінець кінцем, не всі інгібітори мають іонну 9 природу, і іонний обмін є неефективним з точки зору видалення з цукру неіонних сполук. У виключенні іона використовується іонообмінна смола, але замість того, щоб зв'язувати цільові іони в розчині, заряд на смолі відповідає заряду цільових іонів в розчині, таким чином виключаючи їх із смоли. Виключені сполуки далі легко елююються з колони, тоді як незаряджені сполуки поглинаються смолою і елююють з колони повільніше. Наприклад, концентрований розчин сірчаної кислоти і глюкози містить водень як первинний катіон. Катіонообмінна смола у водневій формі виключить кислоту, спричиняючи її швидку елюацію. Глюкоза, що є незарядженою, не виключається із смоли та абсорбується в незайняту смолу, і таким чином, елююється з колони повільніше, ніж кислота. Застосування виключення іона для детоксикації цукру з потоків біомаси описане різними групами авторів. Наприклад, Wooley із співавт. (Ind. Eng. Chem. Res., 1998, 37: 3699-3709) описує видалення оцтової кислоти і сірчаної кислоти з цукрів біомаси шляхом прокачування потоку продукту над шаром катіонообмінної смоли, що знаходиться у водневій формі. Позитивний заряд на смолі відштовхує водневий іон в сірчаній кислоті, і таким чином, спричиняє дуже швидку елюацію сірчаної кислоти з колони. Незаряджені молекули цукру поглинаються в порожній простір смоли та елююють з колони повільніше, ніж сірчана кислота. Повністю асоційована оцтова кислота (неіонна форма) являє собою молекулу меншого розміру, ніж цукор або сірчана кислота, тому вона елююється з колони повільніше, ніж сірчана кислота або цукор. Також описана система симуляції рухомого шару (SMB) для одержання вільного від сірчаної кислоти та оцтової кислоти потоку глюкози. Недолік процесу Wooley полягає в тому, що добування глюкози становить тільки 92%. Втрати 8% глюкози представляють істотні витрати в системі. Виключення іона здійснювалося при рН в інтервалі 1-2, тоді як при таких низьких значеннях рН ймовірним є істотний розклад ксилози. Патенти США 5,560,827 і 5,628,907 (Hester із співавт.) розкривають процес відокремлення іонного компоненту (кислоти) від неіонного компоненту (цукру) з використанням системи SMB, в тому числі множинних колон виключення іона, розташованих в 4 зонах. Відокремлення здійснюється при низьких значеннях рН з використанням катіонної (або катіонообмінної) смоли у водневій формі. Способи за Hester об'єднують різні системи з метою мінімізувати дисперсію та ефекти утворення каналів. Розчин цукру/кислоти завантажують на колону, причому кислота елююється одразу, тоді як цукор елююється пізніше з використанням води. Патент США 5,407,580 (Hester із співавт.) розкриває процес відокремлення іонного компоненту (кислоти) від неіонного компоненту (цукру) з використанням системи виключення іона препаративної категорії. Система включає пластинку розподілу плаваючої головки для попередження розгортання шару розбавлення, спричиненого скороченням шару смоли. Колони можуть працювати в інтервалі умов процесу з метою утворення 88474 10 окремих відмінних профілів елюювання для кислоти і цукру. Прийнятні умови здійснення процесу являють собою концентрацію сірчаної кислоти 1,020,0%, об'єм постачання 1,0-5,0, швидкість потоку 0,1-2,0 та використання дивінілбензольної смоли з відсотком поперечного зшивання від 1,0 до 15. Патенти США 5,580,389 і 5,820,687 (Farone із співавт.) розкривають спосіб виробництва і відокремлення цукру. Двохстадійний спосіб включає декристалізацію та гідроліз біомаси з використанням кислоти, подальшу обробку гідролізату під тиском та збирання рідини, що містить кислоту і цукор. Рідину завантажують на катіонообмінну смолу інтенсивної дії та здійснюють процес при низьких значеннях рН, де цукор адсорбується на смолі. Смолу очищують з використанням газу, виштовхуючи кислоту із смоли; смолу далі промивають водою з утворенням цукрового потоку. Патент США 5,968,362 (Russo із співавт.) розкриває спосіб відокремлення цукру і кислоти хроматографією виключення іона з використанням аніонообмінної смоли. Цукор елююється крізь колону і може містити залишкову кислоту і важкі метали. Важкі метали можуть бути видалені і кислота може бути нейтралізована шляхом обробки вапном. Кислота адсорбується на смолі і утримується; вона елююється із смоли при використанні води. Nanguneri із співавт. (Sep. Sci. Tech., 1990, 25(13-15): 1829-1842) імітували відокремлення цукру від кислот з використанням модифікованої математичної моделі і порівнювали одержані результати з експериментальними даними. Далі аналізували ефективність відокремлення за різних параметрів процесу з метою визначення оптимальних умов обробки. Імітований процес приводив до елюювання спершу багатого на кислоту потоку, після чого елюювався розбавлений потік кислоти/цукру, а потім багатий на цукор потік. Nanguneri із співавт. здійснювали аналіз господарської діяльності при оптимальних умовах обробки і дійшли висновку, що виключення іона є надзвичайно придатним для обробки лігноцелюлозної сировини з метою вироблення етанолу. Однак, недоліком способу Nanguneri із співавт. є те, що розбавлений потік кислоти/цукру є дорогим з точки зору відокремлення і відновлювання. Патент США 6,663,780 (Heikkila із співавт.) розкриває спосіб, в якому фракції продукту, такі як сахароза, бетаїн і ксилоза, відокремлюють від меляси, одержаної з різноманітних джерел, в тому числі бурякової і тростинної меляси, а також від одержаних з біомаси гідролізатів. Процес включає обробку меляси карбонатом натрію (рН9) для осадження кальцію з наступним видаленням одержаного осаду. Фільтрат далі подають на симуляції рухомого шару (SMB), яку здійснюють з використанням як мінімум двох систем SMB, заповнених сильно кислою катіонообмінною смолою. Сахароза добувається в першій системі, і бетаїн добувається в другій системі. Сахароза, одержана з першої системи, може бути кристалізована і вихідний потік з кристалізації поданий до другої системи. Також описаний процес добування ксилози з вареної сульфітної рідини з використанням двох систем. Перед фракціонуванням в першій системі варену 11 сульфітну рідину, що має рН3,5, фільтрують і розбавляють до концентрації 47% (мас/мас). Ксилозні фракції, одержані з першої системи, кристалізують і, після корекції рН до 3,6 за допомогою МgО, вихідний потік подають до другої системи. У другій системі використовується послідовний SMB з метою відокремлення ксилози від вихідного потоку зі стадії кристалізації. Недолік техніки відокремлення, розкритої в Патенті США 6,663,780 (Heikkila із співавт.), полягає в тому, що включення двох систем SMB є дороге і ускладнює процес. Крім того, цукри, присутні в одержаному шляхом обробки лігноцелюлозної біомаси гідролізаті, набагато важче кристалізувати, ніж сахарозу в ході переробки буряка. Початкове очищення сахарози кристалізацією в Патенті США 6,663, 780 є неуспішним у випадку глюкози в системах біомаси. Різні групи дослідників описували відокремлення сахарози від меляси, одержаної з цукрової тростини, з використанням хроматографії виключення іона або іонного обміну. Наприклад, Патент США 4,359,430 (Heikkila із співавт.) розкриває спосіб відновлення бетаїну з інвертованої меляси. Мелясу спершу розбавляють водою до концентрації 35-40%, після чого подають на колону, що містить катіонообмінну смолу. При елююванні з водою спершу одержують фракцію нецукрових відходів, після чого одержують другу фракцію, що містить цукор, і третю фракцію, що містить бетаїн. Бетаїн добувають випаровуванням і кристалізацією. Хоча добуваються високі рівні бетаїну, патент не описує добування сахарози з фракції, що містить цукор. Патент США 6,482,268 (Hyóky et al.) також розкриває спосіб відокремлення сахарози і бетаїну з бурякової меляси за допомогою процесу симуляції рухомого шару (SMB). Подібно до Патенту США 6,663,780, спосіб Hyóky із співавт. включає початкове осадження кальцію з бурякової меляси шляхом додавання натрію карбонату з відокремленням одержаного кальцію карбонату фільтрацією. Далі бурякову мелясу подають на колону, заповнену катіонообмінною смолою інтенсивної дії з дивінілбензольною основою. Фракція сахарози елююється першою, далі елююється фракція бетаїну, яку далі концентрують і додатково фракціонують з метою одержання другої фракції сахарози і другої фракції бетаїну, що містить невелику кількість сахарози. Другі фракції сахарози і бетаїну об'єднують з фракціями сахарози і бетаїну, одержаними при початковому фракціонуванні. Хоча Hyóky із співавт. описують відокремлення сахарози і бетаїну від меляси буряка, вказані компоненти не можуть бути застосовані в процесі перетворення біомаси. Спосіб відокремлення цукру від меляси з використанням хроматографії виключення іона викладений в Патенті Великобританії 1,483,327 (Munir із співавт.). Колона для виключення іона включає два види катіонообмінної смоли, які використовують у формі солі з метою попередження скорочення шару колони. Цукор адсорбується на колоні та елююється з використанням вильної від діоксиду вуглецю води з рН вище 9. 88474 12 WO 95/17517 (Chieffalo із співавт.) розкриває спосіб обробки міських твердих відходів з метою відновлення матеріалів, що використовуються повторно, і виготовлення етанолу. Целюлозний матеріал ріжуть на клаптики і попередньо обробляють кислотою і вапном для видалення важких металів, після чого обробляють концентрованою кислотою (сірчаною) для утворення цукру. Цукри і кислоту відокремлюють на сильно кислій катіонообмінній смолі. Патент США 4,101,338 (Rapaport із співавт.) розкриває спосіб відокремлення солей і сахарози, присутніх в дешевій мелясі, одержаній з цукрової тростини, хроматографією виключення іона. Перед хроматографією виключення іона, мелясу обробляють шляхом видалення органічних нецукрових домішок і барвників. Для видалення вказаних домішок запропоновані різні способи, в тому числі переважний спосіб, в якому використовують осадження із солями заліза, такими як хлорид заліза (III) або сульфат заліза (III) для утворення флокуляту. Нерозчинні пластівці далі видаляють з потоку меляси і розчинні солі заліза видаляють шляхом додавання вапна і фосфорної кислоти або неорганічних фосфатів, які збільшують рН вище 7,0. Потік меляси далі подають на колону іонного обміну для утворення фракцій, що містять сахарозу і відокремлені солі. Недолік цього процесу полягає в тому, що при додаванні іонів заліза меляса має рН в інтервалі 2,0-3,0. При таких низьких значеннях рН може відбуватися розклад ксилози. Крім того, Rapaport із співавт. не описують відокремлення оцтової кислоти від цукрів. Органічні невуглеводні домішки в лігноцелюлозній системі не можуть бути видалені за способами Rapaport із співавт. Згідно способу Rapaport, кількість твердих речовин, які осаджуються солями заліза або етанолом, є помірною, і тверді речовини не видаляються центрифугуванням. І навпаки, цукрові потоки, що утворюються в ході обробки лігноцелюлозної сировини, мають набагато вищий рівень органічних невуглеводних домішок та неорганічних солей. Rapaport із співавт. не описують обробку таких концентрованих потоків. Патент США №6,709,527 (Fechter із співавт.) розкриває процес обробки забрудненого цукрового соку, одержаного з тростини, для утворення білого цукру і стрічок білої меляси. Процес включає піддавання цукрового соку мікрофільтрації з метою зменшення рівнів домішок. Цукровий сік далі піддають іонному обміну з використанням сильно кислої катіонообмінної смоли у водневій формі, і далі піддають іонному обміну з використанням аніонообмінної смоли у формі гідроксиду. Після іонного обміну одержаний розчин цукру концентрують до утворення сиропу, що далі кристалізується з утворенням забрудненого цукру, який кристалізують, і стрічок білої меляси. Хоча процес приводить до видалення домішок з розчину сахарози, він буде мати обмеження, пов'язані з хроматографією іонного обміну, описаною вище. Патент США 4,631, 129 (Heikkila із співавт.) розкриває спосіб очищення цукру з сульфітного рідкого потоку виснаженої пульпи. Процес включає дві стадії, де в ході першої стадії, рН виснаженої 13 сульфітної рідини доводять до рівня нижче 3,5, і потік пропускають крізь сильно кислу смолу виключення іона з метою добування двох багатих на лігносульфонат фракцій рафінату і потоку продукту, що містить цукор і складається з 7,8%-55% лігносульфонату. На другій стадії, рН потоку продукту доводять до 5,5-6,5. Потік продукту далі фільтрують і подають на другу колону виключення іона для додаткового очищення цукру відокремленням його від великої кількості лігносульфонатів у вказаному потоці. Проблемою зазначеного процесу є те, що використання двох систем виключення іона коштовне і ускладнює процес. Крім того, Heikkila із співавт. не здійснювали кількісного визначення або не описували відокремлення сполук, присутніх в ході обробки біомаси, таких як неорганічні солі, в тому числі солі сульфати, а також оцтової кислоти та інших органічних кислот. Вірр із співавт. (Fresenius J. Anal. Chem., 1997, 357: 321-325) описують аналітичне виявлення і кількісне визначення цукрових кислот та органічних кислот з гідролізату порошку сироватки хроматографією виключення іона. Здійснювали елюювання 0,005Μ сірчаною кислотою (рН2,3) при температурі 45°С і 0,05Μ (рН1,30) при температурі 10°С. Хоча аналіз продемонстрував, що спосіб придатний для виявлення і кількісного визначення органічних кислот, в тому числі цукрових кислот і оцтової кислоти, необхідні для відокремлення значення температури не є промислово придатними. Крім того, такі низькі значення рН, ймовірно, приведуть до утворення продуктів розкладу. Існує потреба в економічній системі детоксикації цукрових потоки перед мікробною ферментацією цукру. При створенні такої системи залишається критична вимога для процесу в цілому щодо перетворення лігноцелюлозної сировини на глюкозу і згодом на етанол або інші продукти. Даний винахід стосується способу одержання потоку цукрового продукту з целюлозної біомаси, більш конкретно, способу одержання потоку цукрового продукту, утвореного в результаті ферментного перетворення целюлозної біомаси на цукор. Об'єктом даного винаходу є запропонувати спосіб перетворення біомаси з покращеною ефективністю. Даний винахід пропонує процес (А) одержання потоку цукрового продукту з целюлозної біомаси, причому вказаний процес включає: a) попередню обробку целюлозної біомаси при рН від приблизно 0,4 до приблизно 2,0 з додаванням однієї або більше, ніж однієї кислоти до целюлозної біомаси для гідролізу частини целюлози і, як мінімум, частини геміцелюлози в целюлозній біомасі, з утворенням попередньо обробленої целюлозної біомаси, що включає глюкозу, оцтову кислоту і мономерний цукор, вибраний з групи, що складається з ксилози, арабінози, манози, галактози і комбінації вказаних компонентів; b) додавання однієї або більше, ніж однієї основи до попередньо обробленої целюлозної біомаси для доведення рН попередньо обробленої целюлозної біомаси до приблизно 4,0-6,0, таким чином утворюючи нейтралізовану целюлозну біомасу, що включає неорганічну сіль і ацетатну сіль; 88474 14 c) гідроліз нейтралізованої целюлозної біомаси целюлазними ферментами для утворення сирого цукрового потоку; d) відокремлення нерозчинного залишку вид сирого цукрового потоку для утворення просвітленого цукрового потоку; e) обробку просвітленого цукрового потоку, з використанням хроматографії виключення іона та катіонообмінної смоли при рН від приблизно 5,0 до приблизно 10,0 для утворення одного або більше, ніж одного потоку рафінату, що включає неорганічну сіль і ацетатну сіль, а також потоку цукрового продукту; що включає цукор; f) добування потоку цукрового продукту. Даний винахід також стосується процесу (А), визначеного вище, де на стадії обробки (стадія є)) хроматографію виключення іона здійснюють при рН від приблизно 6 до приблизно 10. Хроматографія виключення іона також може здійснюватися при рН від приблизно 6,5 до приблизно 10, або від приблизно 6 до приблизно 8. Даний винахід також стосується процесу (А), визначеного вище, де просвітлений потік цукру, що утворюється на стадії d), концентрують перед або в ході стадії обробки (стадія e)). Потік цукрового продукту, утворений на стадії e), також можна концентрувати. Після стадії добування (стадія f), цукор в потоці цукрового продукту може піддаватися ферментації. Крім того, цукор в потоці цукрового продукту може піддаватися ферментації для утворення етанолу або молочної кислоти. Даний винахід також спрямований на спосіб, описаний вище, який додатково включає стадії добування одного або більш, ніж одного потоку рафінату. Даний винахід також стосується процесу (А), визначеного вище, де в ході стадії обробки (стадія є» хроматографія виключення іона здійснюється з використанням системи симуляції рухомого шару (SMB) або удосконаленої системи симуляції рухомого шару (ISMB). Система SMB або ISMB може працювати з 4-16, 8-12 або, переважно, 4-12 зсувами положень вхідного потоку і збирання за цикл. Даний винахід також пропонує процес (А), визначений вище, де целюлозна біомаса одержана з сировини, вибраної з групи, що складається з сільськогосподарських відходів, кукурудзяної соломи, соломи пшениці, соломи ячменю, соломи каноли, рисової соломи і соєвого корму для худоби; трави, проса, трави місканта, болотної трави (cord grass), очеретяної канаркової трави, відходів лісового господарства, осикової деревини і тирси, залишків виробництва цукру, жому і м'якоті буряка. Переважно, кислота являє собою сірчану кислоту, а неорганічна сіль включає сульфат (в тому числі бісульфат). Просвітлений потік цукру може характеризуватися вмістом лігносульфонату від приблизно 0 до приблизно 4% загального вмісту твердих речовин (в перерахунку на суху речовину) просвітленого цукрового потоку. Попередня обробка може бути вибрана з групи, що складається з парового вибуху і попереднього гідролізу розбавленою кислотою. Сировина у вигляді целюлозної біомаси також може бути пресованою або вилуже 15 ною перед стадією попередньої обробки (стадія а)). Здійснюють ферментний гідроліз неперетвореної целюлози з використанням целюлазних ферментів. Дози целюлазних ферментів можуть становити від приблизно 5 до приблизно 50 МО на грам целюлози. Даний винахід також стосується процесу (А), визначеного вище, де на стадії додавання (стадія b) одна або більш, ніж одна основа являє собою розчинну основу. Розчинна основа може бути вибрана з групи, що складається з гідроксиду натрію, гідроксиду калію, аміаку та гідроксиду амонію. Даний винахід також стосується процесу (А), визначеного вище, де нерозчинний залишок відокремлюють з сирого цукрового потоку мікрофільтрацією, фільтрацією з використанням пластинчатих і рамкових фільтрів, перехресно-токовою фільтрацією, фільтрацією з використанням пресфільтрів, вакуумною фільтрацією або центрифугуванням. Даний винахід також пропонує процес (В) для виробництва етанолу, що включає: a) одержання целюлозної біомаси з сировини, вибраної з групи, що складається з сільськогосподарських відходів, кукурудзяної соломи, соломи пшениці, соломи ячменю, соломи каноли, рисової соломи і соєвого корму для худоби; трави, проса, трави місканта, болотної трави (cord grass), очеретяної канаркової трави, відходів лісового господарства, осикової деревини і тирси, залишків виробництва цукру, жому і м'якоті буряка.; b) попередню обробку целюлозної біомаси при рН від приблизно 0,4 до приблизно 2,0 з додаванням однієї або більше, ніж однієї кислоти до целюлозної біомаси для гідролізу частини целюлози і, як мінімум, частини геміцелюлози в целюлозній біомасі, з утворенням попередньо обробленої целюлозної біомаси, що включає глюкозу, оцтову кислоту і мономерний цукор, вибраний з групи, що складається з ксилози, арабінози, манози, галактози і комбінації вказаних компонентів; c) додавання однієї або більше, ніж однієї основи до попередньо обробленої целюлозної біомаси для доведення рН попередньо обробленої целюлозної біомаси до приблизно 4,0-6,0, таким чином утворюючи нейтралізовану целюлозну біомасу, що включає неорганічну сіль і ацетатну сіль; d) гідроліз нейтралізованої целюлозної біомаси целюлазними ферментами для утворення сирого цукрового потоку; e) відокремлення нерозчинного залишку вид сирого цукрового потоку для утворення просвітленого цукрового потоку; f) обробку просвітленого цукрового потоку, з використанням хроматографії виключення іона та катіонообмінної смоли при рН від приблизно 5,0 до приблизно 10,0 для утворення одного або більше, ніж одного потоку рафінату, що включає неорганічну сіль і ацетатну сіль, а також потоку цукрового продукту; що включає цукор; g) добування потоку цукрового продукту, а також одного або більш ніж одного потоку рафінату; і h) ферментацію цукру в потоці цукрового продукту до етанолу або молочної кислоти. 88474 16 Даний винахід також стосується процесу (В), визначеного вище, де на стадії обробки (стадія f)) хроматографію виключення іона здійснюють при рН від приблизно 6 до приблизно 11. Переважно, хроматографію виключення іона здійснюють при рН від приблизно 6,5 до приблизно 10 або від приблизно 6 до приблизно 8. Даний винахід також стосується процесу (В), визначеного вище, де просвітлений потік цукру, утворений на стадії e), концентрують перед або в ході стадії обробки (стадія f)). Потік цукрового продукту, утворений на стадії f), також можна концентрувати. На стадії попередньої обробки (стадія b)) попередня обробка вибрана з групи, що складається з парового вибуху і попереднього гідролізу розбавленою кислотою. Переважно кислота являє собою сірчану кислоту і неорганічна сіль включає сульфат (в тому числі бісульфат). Дози целюлазних ферментів можуть становити від приблизно 5 до приблизно 50 МО на грам целюлози. На стадії' відокремлення (стадія є)) нерозчинний залишок може бути відокремлений від сирого цукрового потоку мікрофільтрацією, фільтрацією з використанням пластинчатих і рамкових фільтрів, перехресно-токовою фільтрацією, фільтрацією з використанням прес-фільтрів, вакуумною фільтрацією або центрифугуванням. Просвітлений потік цукру може характеризуватися вмістом лігносульфонату від приблизно 0 до приблизно 4% загального вмісту твердих речовин (в перерахунку на суху речовину) просвітленого цукрового потоку. Крім того, перед стадією попередньої обробки (стадія b)) сировина у вигляді целюлозної біомаси може бути пресованою або вилуженою. Даний винахід стосується процесу (В), визначеного вище, де на стадії обробки (стадія f)) хроматографію виключення іона здійснюють з використанням системи симуляції рухомого шару (SMB) або системи удосконаленої симуляції рухомого шару (ISMB). Хроматографія виключення іона може здійснюватися при рН від приблизно б до приблизно 8. Крім того, система SMB або ISMB може працювати з 4-16, 8-12 або, переважно, 4-12 зсувами положень вхідного потоку і збирання за цикл. Даний винахід також стосується процесу (В), визначеного вище, де на стадії відновлення (стадія д), добувають потік рафінату як добриво. Даний винахід також пропонує процес (С) для одержання потоку цукрового продукту з сирого цукрового потоку, сирого цукрового потоку, утвореного в результаті перетворення целюлозної біомаси на цукор, який включає: a) обробку сирого цукрового потоку, з використанням хроматографію виключення іона при рН від приблизно 5,0 до приблизно 10,0 для утворення одного або більше, ніж одного потоку рафінату, що включає сульфатні та ацетатні солі, а також потоку продукту, що містить цукор; і b) одержання потоку цукрового продукту. Даний винахід включає процес (С), визначений вище, де після стадії одержання (стадія Ь)) цукор в потоці цукрового продукту ферментується. Наприклад, цукор в потоці цукрового продукту фермен 17 тується з утворенням етанолу або молочної кислоти. Даний винахід також стосується процесу (С), визначеного вище, де в ході стадії одержання (стадія b)) добувають один або більш ніж один потік рафінату. Даний винахід включає процес (С), визначений вище, де в ході стадії обробки (стадія а)) хроматографію виключення іона здійснюють з використанням системи симуляції рухомого шару (SMB) або системи удосконаленої симуляції рухомого шару (ISMB). Даний винахід додатково включає процес (С), визначений вище, де сирий потік цукру характеризується вмістом лігносульфонату від приблизно 0 до приблизно 10% від загальної кількості твердих речовин (в перерахунку на суху речовину) в сирому потоці цукру. Крім того, целюлозна біомаса, яку використовують в межах процесу (С), визначеного вище, може бути одержана з сировини, вибраної з групи, що складається з сільськогосподарських відходів, кукурудзяної соломи, соломи пшениці, соломи ячменю, соломи каноли, рисової соломи і соєвого корму для худоби; трави, проса, трави місканта, болотної трави (cord grass), очеретяної канаркової трави, відходів лісового господарства, осикової деревини і тирси, залишків виробництва цукру, жому і м'якоті буряка. Сировину переважно попередньо обробляють кислотою для перетворення целюлози, частини целюлози, геміцелюлози, частини геміцелюлози або комбінації вказаних компонентів на цукор з утворенням сирого потоку. Вид попередньої обробки целюлозної біомаси може бути вибраний з групи, що складається з парового вибуху, гідролізу розбавленою кислотою і обробки водою під тиском. Сировина у вигляді целюлозної біомаси також може бути пресована або вилужена перед стадією попередньої обробки. Видалення домішок полегшує ферментування потоків цукру. Це дозволяє підвищити вихід етанолу або інших продуктів, які досягнуті. Альтернативно, подібний вихід може бути досягнутий за коротший час або з використанням ферментаційної ємності меншого розміру, ніж потрібен в інших випадках. Неорганічні солі, ацетатні солі та інші домішки можуть бути добуті і спрямовані на продаж як побічні продукти, що потенційно збільшує доходи від процесу. Цей процес долає недоліки рівня техніки шляхом здійснення виключенням іона в інтервалі набагато більш високих значень рН, ніж ті, про які повідомлялося раніше для систем одержання цукру з біомаси. При такому інтервалі високих значень рН оцтова кислота, що утворюється в ході попередньої обробки, існує у вигляді ацетатної солі, і кислоти, введені в ході попередньої обробки, присутні у формі відповідних солей. Наприклад, в ході попередньої обробки використовується сірчана кислота. Підвищення рН одержаного цукрового потоку збільшує концентрацію неорганічних солей сульфату. Аналогічні неорганічні солі утворюються із застосуванням інших кислот. При значеннях рН приблизно 5-10 неорганічні солі і ацетатні солі виключаються смолою для виклю 88474 18 чення катіонів. Це приводить до подібного елюювання неорганічних і ацетатних солей при рН5-10, таким чином, усуваючи потребу у використанні трьох потоків для добування неорганічної кислоти, оцтової кислоти і цукру, які потрібні за більш кислих умов. Це, в свою чергу, збільшує добування цукру і зменшує складність системи. Спосіб за винаходу може давати вихід цукру до 98,5% або вище, що являє собою істотне покращення в порівнянні з виходом 92%, про який повідомлялося в рівні техніки при кислих значеннях РН. Таким чином, винахід пропонує значне удосконалення очищення цукру і добування неорганічних та ацетатних солей і кислот в ході перетворення лігноцелюлозної сировини. Викладений короткий опис винаходу не обов'язково описує всі необхідні ознаки винаходу. Наведені та інші ознаки винаходу стануть більш зрозумілими з наступного опису, в якому наведені посилання на додані фігури, де: Фіг.1 представляє зони і рідкі потоки в системі симуляції рухомого шару (SMB). Фіг.2 показує відокремлення глюкози, сульфату натрію та ацетату натрію звикористанням хроматографії виключення іона при різних значеннях рН. Фіг.2А показує елюювання сульфату натрію, ацетату натрію і глюкози при рН8. Фіг.2В показує елюювання бісульфату натрію, оцтової кислоти і глюкози при рН3. Фіг.3 показує відокремлення цукру (глюкоза, ксилоза та арабіноза), сульфату натрію та ацетату натрію з проясненого цукрового потоку, одержаного в ході перетворенні біомаси, з використанням хроматографії виключення іона, що здійснюється при рН8. Фіг.4 показує елюювання ксилози і солей в потоці процесу перетворення біомаси з використанням хроматографії виключення іона, що здійснюється при рН7. Фіг.5 показує відокремлення ксилози від солей в процесі перетворення біомаси з використанням хроматографії виключення іона, що здійснюється при рН5. Фіг.5А показує елюювання сульфату амонію і ксилози. Фіг.5В показує елюювання іонів сульфату, іонів амонію та ксилози. Фіг.5С показує елюювання сульфату амонію, ксилози та оцтової кислоти. Даний винахід стосується способу одержання потоку цукрового продукту з целюлозної біомаси, більш конкретно, способу одержання потоку цукрового продукту, що утворюється в результаті ферментного перетворення целюлозної біомаси на цукор. Наступний опис являє собою переважний варіант. Процес даного винаходу дозволяє видалення сірчаної кислоти, оцтової кислоти, солей та інших домішок з сирих потоків цукру, які утворюються в ході перетворення лігноцелюлозної сировини на цукор. Нерозчинний залишок в сирому потоці цукру видаляють для утворення просвітленого потоку цукру, який піддають хроматографії виключення іона при рН від приблизно 5,0 до лужних значень рН, наприклад рН від приблизно 5 до приблизно 10, або будь-яке значення в цьому інтервалі. При 19 роботі у вказаному інтервалі рН цукри збирають у потоці цукрового продукту з високим ступенем зв'язування, та інші домішки збирають в один або більше, ніж один потік рафінату з низьким ступенем зв'язування. Потік цукрового продукту може далі піддаватися ферментації мікроорганізмами для утворення етанолу, молочної кислоти або інших продуктів ферментації. Даний винахід передбачає спосіб очищення сирого цукрового потоку, який може бути придатний для подальшої обробки, наприклад, не обмежуючись ними, для ферментації сировини, як середовища для росту або інші види застосування. Спосіб включає: a) попередню обробку целюлозної біомаси при рН від приблизно 0,4 до приблизно 2,0 з додаванням однієї або більше, ніж однієї кислоти до целюлозної біомаси для гідролізу частини целюлози і, як мінімум, частини геміцелюлози в целюлозній біомасі, з утворенням попередньо обробленої целюлозної біомаси, що включає глюкозу, оцтову кислоту і мономерний цукор, вибраний з групи, що складається з ксилози, арабінози, манози, галактози і комбінації вказаних компонентів; b) додавання однієї або більше, ніж однієї основи до попередньо обробленої целюлозної біомаси для доведення рН попередньо обробленої целюлозної біомаси до приблизно 4,0-6,0, таким чином утворюючи нейтралізовану целюлозну біомасу, що включає неорганічну сіль і ацетатну сіль; c) гідроліз нейтралізованої целюлозної біомаси целюлазними ферментами для утворення сирого цукрового потоку; d) відокремлення нерозчинного залишку вид сирого цукрового потоку для утворення просвітленого цукрового потоку; e) обробку просвітленого цукрового потоку, з використанням хроматографії виключення іона та катіонообмінної смоли при рН від приблизно 5,0 до приблизно 10,0 для утворення одного або більше, ніж одного потоку рафінату, що включає неорганічну сіль, і ацетатну сіль, а також потоку цукрового продукту; що включає цукор; f) добування потоку цукрового продукту. Даний винахід також передбачає спосіб виробництва етанолу, що включає: a) одержання целюлозної біомаси з сировини, вибраної з групи, що складається з сільськогосподарських відходів, кукурудзяної соломи, соломи пшениці, соломи ячменю, соломи каноли, рисової соломи і соєвого корму для худоби; трави, проса, трави місканта, болотної трави (cord grass), очеретяної канаркової трави, відходів лісового господарства, осикової деревини і тирси, залишків виробництва цукру, жому і м'якоті буряка.; b) попередню обробку целюлозної біомаси при рН від приблизно 0,4 до приблизно 2,0 з додаванням однієї або більше, ніж однієї кислоти до целюлозної біомаси для гідролізу частини целюлози і, як мінімум, частини геміцелюлози в целюлозній біомасі, з утворенням попередньо обробленої целюлозної біомаси, що включає глюкозу, оцтову кислоту і мономерний цукор, вибраний з групи, що складається з ксилози, арабінози, манози, галактози і комбінації вказаних компонентів; 88474 20 c) додавання однієї або більше, ніж однієї основи до попередньо обробленої целюлозної біомаси для доведення рН попередньо обробленої целюлозної біомаси до приблизно 4,0-6,0, таким чином утворюючи нейтралізовану целюлозну біомасу, що включає неорганічну сіль і ацетатну сіль; d) гідроліз нейтралізованої целюлозної біомаси целюлазними ферментами для утворення сирого цукрового потоку; e) відокремлення нерозчинного залишку від сирого цукрового потоку для утворення просвітленого цукрового потоку; f) обробку просвітленого цукрового потоку з використанням хроматографії виключення іона та катіонообмінної смоли при рН від приблизно 5,0 до приблизно 10,0 для утворення одного або більше, ніж одного потоку рафінату, що включає неорганічну сіль і ацетатну сіль, а також потоку цукрового продукту; що включає цукор; g) добування потоку цукрового продукту, а також одного або більш ніж одного потоку рафінату; і h) ферментацію цукру в потоці цукрового продукту до етанолу або молочної кислоти. Даний винахід також пропонує спосіб одержання потоку цукрового продукту з сирого цукрового потоку, сирого цукрового потоку, що утворюється в результаті перетворення целюлозної біомаси на цукор, який включає: a) обробку сирого цукрового потоку, з використанням хроматографії виключення іона при рН від приблизно 5,0 до приблизно 10,0 для утворення одного або більше, ніж одного потоку рафінату, що включає сульфатні та ацетатні солі, а також потоку продукту, що містить цукор; і b) одержання потоку цукрового продукту. Цукор в потоці цукрового продукту може бути підданий ферментації, наприклад, для утворення етанолу або молочної кислоти. Сирий потік цукру являє собою продукт перетворення лігноцелюлозної сировини на цукор шляхом гідролізу. Терміни "лігноцелюлозна сировина", "лігноцелюлозна біомаса", "целюлозна біомаса" або "сировина у вигляді біомаси" означають будь-який вид біомаси, що включає целюлозу. Целюлозна біомаса може складатися з рослин цілком або їх частин, або суміші рослин або їх частин, що може бути джерелом сирого цукру для процесу. Спосіб винаходу ефективний для різноманітних видів сировини у вигляді біомаси, в тому числі: (1) сільськогосподарські відходи, наприклад кукурудзяна солома, солома пшениці, солома ячменю, солома каноли, рисова солома, і соєвий корм для худоби; (2) трави, як наприклад просо, трава місканта, болотна трава (cord grass), і очеретяна канаркова трава, (3) відходи лісового господарства, наприклад осикова деревина і тирса, і (4) залишки виробництва цукру, як, наприклад, жом і м'якоть буряка, а також будь-яка комбінація вказаних компонентів. Целюлозна біомаса містить целюлозу в кількості, вищій ніж приблизно 20%, переважно вищій, ніж приблизно 30%, більш переважно вищій, ніж приблизно 40% (мас/мас), ще більш переважно вищій, ніж 50% (мас/мас). Наприклад, лігноцелюлозний матеріал може включати від приблизно 21 20% до приблизно 50% (мас/мас.) целюлози, або більше, або будь-яку кількість в цьому інтервалі. Переважні потоки цукру, що використовуються у способі за даним винаходом, є результатом перетворення целюлозної сировини. Також переважно, щоб вказана сировина не включала мелясу або виснажену сульфітну рідину. Більше, ніж приблизно 80%, переважно більше, ніж приблизно 85% або 90% цукру в потоці цукру є результатом гідролізу целюлози і геміцелюлози в целюлозній сировині. Наприклад, 80, 82, 85, 87, 90, 92, 95, 97, або 100% цукру в потоці цукру, може походити з целюлози і геміцелюлози. Крім того, переважно, як мінімум 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85 або 90% (мас.) целюлози в біомасі перетворюється на глюкозу. Цукор, може бути утворений будь-яким способом, відомим з рівня техніки, наприклад, не обмежуючись ним, кислотним гідролізом сировини (наприклад, як розкрито в Brennan із співавт., Biotech,. Bioeng. Symp. No 17, 1986, що включена до даного опису шляхом посилання). Кислотний гідроліз, може здійснюватися для перетворення целюлози на глюкозу, перетворення частини целюлози на глюкозу, перетворення геміцелюлози на складові мономерні цукри ксилозу, арабінозу, галактозу, манозу, перетворення частини геміцелюлози на складові мономерні цукри, або комбінації вказаних цілей. Кислота, яку використовують для гідролізу, може являти собою будь-який придатний вид кислоти, відомий з рівня техніки, в тому числі, не обмежуючись нею, сірчана кислота. Сірчана кислота може використовуватися в розбавленій формі в концентрації від приблизно 0,1% до приблизно 5% по масі сировини або будь-яка концентрація в цьому інтервалі, або сірчана кислота може використовуватися в концентрованій формі, наприклад, для занурювання сировини, тобто розчин кислоти від приблизно 30% до приблизно 80%, або будь-яка кількість в цьому інтервалі, по масі. Переважно, сирий потік цукру характеризується вмістом лігносульфонату менше 10% від загального вмісту твердих речовин (в перерахунку на суху речовину) в сирому цукровому потоці. Наприклад, в процесі, описаному в даному описі, можуть використовуватися сирі потоки цукру, що характеризуються вмістом лігносульфонату від приблизно 0 до приблизно 10% від загального вмісту твердих речовин (в перерахунку на суху речовину) в сирому цукровому потоці, або приблизно 10, 8, 6, 4, 2, 1 або 0% від загального вмісту твердих речовин (в перерахунку на суху речовину) в сирому цукровому потоці. Альтернативно, сировина біомаси, може бути піддана попередній обробці для перетворення геміцелюлози, частини целюлози, частини геміцелюлози, або будь-якої комбінації вказаних компонентів, на цукор, і целюлоза, що залишається, може далі бути перетворена на глюкозу шляхом ферментного гідролізу з використанням целюлазних ферментів. Стадія попередньої обробки збільшує чутливість целюлозної біомаси до гідролізу целюлазними ферментами. Попередня обробка здійснюється для перетворення як мінімум частини геміцелюлози на ксилозу, арабінозу, галактозу, манозу і невеликої частини целюлози на глюкозу; 88474 22 та целюлоза, що залишається, далі перетворюється на глюкозу шляхом ферментного гідролізу з використанням целюлазних ферментів. Необмежуючий приклад такої обробки включає паровий вибух, як описано в Патенті США 4,461,648 (Foody; включений до даного опису шляхом посилання). Загалом, умови попередньої обробки для лігноцелюлозної сировини включають температуру в інтервалі від приблизно 170°С до приблизно 260°С, або будь-яке значення в цьому інтервалі, тривалість періоду від приблизно 0,1 до приблизно 30 хвилин або будь-яку тривалість в цьому інтервалі, та рН від приблизно 0,4 до приблизно 2,0 або будь-яке значення в цьому інтервалі. Приклади інших процесів попередньої обробки, придатних за даним винаходом, що не повинні вважатися обмежуючими, включають описані в Патенті США 5,536,325; Патенті США 4,237,226 і роботі Grethlein, J Appl. Chem. Biotechnol, 1978, 28:296-308; які включені до даного опису шляхом посилання. Після попередньої обробки рН матеріалу доводять до відповідного інтервалу для ферментного гідролізу. Низькі значення рН для попередньої обробки вимагають додавання кислоти до сировини. Звичайно, для попередньої обробки використовують розбавлену кислоту, яку додають щоб досягти кінцевої концентрації в сировині від приблизно 0,02% (мас/об.) до приблизно 3% (мас/об.), або будь-якої концентрації в цьому інтервалі. Кислота, яку використовують для попередньої обробки, може являти собою будь-яку придатну кислоту, відому з рівня техніки, в тому числі, не обмежуючись ними, сірчану кислоту або фосфорну кислоту. Сірчана кислота є переважною за рахунок її низької вартості і наступного добування у формі сульфатних солей з використанням у добриві. Термін "сульфатні солі" включає бісульфатні солі, які також присутні, в концентрації, яка залежить від рН. Целюлазні ферменти звичайно можуть переносити інтервал рН приблизно 4-6; таким чином, попередньо оброблену сировину загалом нейтралізують до ферментного гідролізу. Більш сприятливі для целюлазних ферментів значення рН знаходяться, наприклад, в межах інтервалу від приблизно 4,5 до приблизно 5,0, або будь-яке значення в цьому інтервалі. Попередньо оброблена сировина із скорегованим рН далі може піддаватися ферментному гідролізу з використанням целюлазних ферментів. Термін "основа" призначений охоплювати будь-які розчинні види, які при додаванні води утворюють розчин з рН вище 7 та є придатними для нейтралізації попередньо обробленої сировини до значення рН, сумісного з ферментами, що використовуються в ході ферментного гідролізу. Переважно, корекція рН здійснюється з використанням розчинної основи. Термін "розчинна основа" позначає розчинну у воді основу, що утворює розчин з концентрацією як мінімум 0,1Μ при 20°С. Цей термін застосовується для виключення слабко розчинних або нерозчинних солей. Прикладами нерозчинних основ, які виключені з визначення розчинної основи, є СаСО3 і Са(ОН)2. Необмежуючі приклади розчинних основ включа 23 ють гідроксид натрію, гідроксид калію, аміак і гідроксид амонію. Терміни "целюлазні ферменти", "целюлаза" або "ферменти" позначають ферменти, які каталізують гідроліз целюлози до таких продуктів, як глюкоза, целобіоза та інші целоолігосахариди. Целюлаза являє собою загальний термін, що означає поліферментну суміш, яку продукує ряд мікроорганізмів, включаючи екзо-целобіогідролази (СВН), ендоглюканази (EG) та β-глюкозидази (βG). Серед найбільш досліджених, описаних та промислово вироблюваних целюлаз, - целюлази, які одержують з грибів родів Aspergillus, Humicola і Trichoderma, а також з бактерій роду Thermobifida. У необмежуючому прикладі попередньо оброблену сировину, описану вище, можна подавати на гідроліз целюлазними ферментами, виробленими Trichoderma. Дози целюлазних ферментів вибирають таким чином, щоб перетворити целюлозу сировини на глюкозу. Наприклад, відповідна доза целюлази може становити від приблизно 5,0 до приблизно 50,0 Одиниць Ферментної Активності (FPU або МО) на грам целюлози, або будь-яку кількість в цьому інтервалі. Наприклад, доза целюлази може становити приблизно 5, 8, 10, 12, 15, 18, 20, 22, 25, 28, 30, 32, 35, 38, 40, 42, 45, 48, або 50 FPU, або будь-яку кількість в цьому інтервалі. FPU являє собою стандартну одиницю вимірювання, відому фахівцям в даній галузі, яка визначена і вимірюється у відповідності до Ghose (Pure and Appl. Chem., 1987, 59: 257-268). Потреба в кислоті для попередньої обробки може бути зменшена шляхом видалення солей з сировини до попередньої обробки. Солі можуть бути видалені шляхом промивання, вилуговування або комбінації вказаних процесів. Одна з форм процесу вилуговування викладена у WO 02/070753 (Griffin та інш., включена до даного опису шляхом посилання). Вказаний процес включає контакт сировини з водою протягом двох хвилин або довше, з наступним відокремленням твердих речовин від водної фази ("продукт вилуговування") пресуванням або фільтрацією. Після вилуговування водна фаза містить калій та інші солі і слідові елементи. Вказаний процес може не тільки зменшити витрати але може також зменшити розкладання ксилози в процесі попередньої обробки. Сирі цукрові потоки за даним винаходом, одержані в результаті розкладання сировини у вигляді біомаси, як викладено вище, можуть містити воду як основний компонент. Кількість води, присутня в сирих цукрових потоках, може знаходитися інтервалі від приблизно 40% до приблизно 95% (мас/мас), або будь-яка кількість в цьому інтервалі. Переважно, сирий потік цукру може включати від приблизно 50% до приблизно 85% (мас/мас.) води, або будь-яку кількість в цьому інтервалі, що є результатом стадії концентрації. Концентрація сирого цукрового потоку може здійснюватися з використанням будь-якої техніки, відомої фахівцю в даній галузі. Наприклад, необхідної концентрації можна досягти, піддаючи сирий цукровий потік мембранній фільтрації, випаровуванню або комбінації вказаних методів. Не обме 88474 24 жуючись ними, може бути здійснена мікрофільтрація (з розміром пор від 0,05 до 5мкм) для видалення частинок, з наступною ультрафільтрацією (межа молекулярної маси 500-2000) для видалення розчинного лігніну та інших молекул великого розміру та зворотним осмосом для збільшення вмісту твердих речовин до концентрації від приблизно 12 до приблизно 20%, або будьякого значення в цьому інтервалі, з подальшим випаровуванням. Цукровий потік не повинен містити істотної кількості нерозчинних сполук, оскільки нерозчинні сполуки забруднюють систему хроматографії виключення іона. Будь-який придатний спосіб для видалення нерозчинного залишку з сирих цукрових потоків для утворення просвітленого цукрового потоку може бути застосований, якщо він відомий фахівцю в даній галузі. Приклади включають, не обмежуючись ними, мікрофільтрацію, фільтрацію за допомогою пластинчастого або рамкового пресу, перехресно-токовою фільтрацію, фільтрацію під тиском, вакуумну фільтрацію, центрифугування і т.п. Переважно, просвітлений потік цукру характеризується вмістом лігносульфонату менше 4% від загального вмісту твердих речовин (в перерахунку на суху речовину) в просвітленому цукровому потоці. Наприклад, просвітлені цукрові потоки можуть характеризуватися вмістом лігносульфонату від приблизно 0 до приблизно 4% від загального вмісту твердих речовин (в перерахунку на суху речовину) просвітленого цукрового потоку. Розчинні сполуки в просвітленому потоці цукру можуть включаючи мономерні цукри, такі як глюкоза, ксилоза, арабіноза, галактоза, маноза, а також олігомери вказаних цукрів; оцтову кислоту, сірчану кислоту, молочну кислоту, щавлеву кислоту, серед інших органічних кислот, та солі вказаних кислот; катіони, в тому числі натрій, кальцій, калій, амоній, магній та інші; аніони, окрім органічних кислот, названих вище, в тому числі силікат, фосфат і карбонат. Переважно, тверді речовини в просвітленому потоці цукру складаються як мінімум з 30% (мас.) цукру; наприклад, тверді речовини в просвітленому цукровому потоці можуть включати більш ніж 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, або 95 % (мас.) цукру. Також переважно, мінімальна концентрація оцтової кислоти та ацетатних солей в просвітленому потоці цукру становить приблизно 5г/л. Різноманітні інші сполуки присутні в просвітленому потоці цукру, в тому числі продукти розкладу цукру, наприклад, фурфураль і гідроксиметилфурфураль, а також розчинні фенольні сполуки, що походять з лігніну. Також присутні органічні сполуки, що піддаються екстракції, наприклад, різновиди мила і жирні кислоти. Як більш детально описано нижче, просвітлені потоки цукру обробляють хроматографією виключення іона з метою відокремлення цукру та інших неіонних сполук від солей та інших іонних сполук. Хроматографію виключення іона переважно здійснюють при нейтральних або лужних значеннях рН. Наприклад, рН може знаходитися в інтервалі від приблизно 5,0 до приблизно 10,0, або будь-яке значення в цьому інтервалі рН, наприклад, при рН 25 від приблизно 6,0 до приблизно 10,0, рН від приблизно 6,5 до приблизно 10, рН від приблизно 6 до приблизно 8, або при рН приблизно 5,0, 5,2, 5,5, 5,7, 6,0, 6,2, 6,5, 6,7, 7,0, 7,2, 7,5, 7,7, 8,0, 8,2, 8,5, 8,7, 9,0, 9,2, 9,5, 9,7, 10,0. Щоб підтримувати бажаний інтервал рН5-10, значення рН просвітленого потоку сировини може корегуватися до вказаного інтервалу рН. Фахівцям в даній галузі відомі хімічні засоби, придатні для регулювання рН просвітленого цукрового потоку, наприклад, не обмежуючись ними, гідроксид амонію, гідроксид натрію, гідроксид калію, аміак або сірчана кислота. Відокремлення цукру від сульфату натрію і ацетату натрію при лужних значеннях рН у відповідності до наступних способів за даним винаходом показане на Фіг.2А (Приклад 1). Крім того, відокремлення цукру від бісульфату натрію і оцтової кислоти, які можуть бути присутні в цукровому потоці як результат перетворення біомаси, здійснювалося при рН3 у відповідності до способів з Прикладу 2. З посиланням на Фіг.2В, відокремлення цукру від бісульфату натрію та оцтової кислоти при рН 3 призводить до небажаної ефективності відокремлення за вказаних умов, оскільки оцтова кислота спів-елююеться з цукровим продуктом. Система виключення іона за даним винаходом може працювати в інтервалі температури від приблизно 20°С до приблизно 90°С, переважно при температурі від приблизно 45°С до приблизно 80°С, або будь-якому значенні в цьому інтервалі, наприклад, при температурі від приблизно 60°С до приблизно 70°С, або приблизно 45, 47, 50, 52, 55, 57, 60, 62, 65, 67, 70, 72, 75, 77, 80°С. Процес хроматографії виключення іона може включати використання однієї, або більш ніж однієї колони, наповненої іонообмінною смолою, як це відомо фахівцю в даній галузі. Задля простоти буде проілюстрована робота однієї колони, але використання більш ніж однієї колони також розглядається в межах даного винаходу. Іонообмінна смола являє собою катіонообміну смолу. Переважно, смола являє собою катіонообмінну смолу інтенсивної дії, наприклад, не обмежуючись нею, з полістироловою основою та 4-8% поперечного зшивання за допомогою дивінілбензолу. Вказані смоли містять сульфонатні функціональні групи і комерційно доступні у натрієвій формі, або, менш переважно, у водній, калієвій або амонієвій формі. Смоли переважно мають діаметр від приблизно 0,1 до приблизно 1,0мм. Катіонообмінні смоли доступні від декількох продавців, в тому числі Dow або Mitsubishi. Колона може бути підготовлена до здійснення відокремлення шляхом перетворення її на бажану катіонообмінну форму. Це може включати промивання колони об'ємом просвітленого цукрового потоку. Об'єм може дорівнювати від приблизно 2 до приблизно 5 разів об'єму смоли в колоні, або промивання може здійснюватися до тих пір, поки рН вихідного потоку не буде відповідати рН просвітленого цукрового потоку. Альтернативно, колона може бути підготовлена шляхом промивання об'ємом розчину, що містить катіони, відповідні тим, які можуть бути присутні в просвітленому цукровому потоці. 88474 26 Як тільки колона знаходиться у відповідній для катіонного обміну формі на колону подають просвітлений цукровий потік ("потік сировини"). Наприклад, не обмежуючись наведеним, кількість просвітленого цукрового потоку дорівнює від приблизно 0,05 до приблизно 0,3 разів від об'єму колони, або будь-якій кількості у вказаному інтервалі. Однак, кількість просвітленого цукрового потоку, який подається, може відрізнятися від щойно вказаного, і це може бути легко визначено на базі експериментів з метою визначення ємності колони і відокремлення. Також вибирається бажана швидкість потоку рідини, яка може бути легко визначена фахівцем в даній галузі, наприклад, не обмежуючись наведеним, швидкість потоку рідини становить від приблизно 5% до приблизно 70% об'єму колони за годину, або будь-якій кількості в цьому інтервалі. При надходженні просвітленого цукрового потоку, заряджені іони в солях і інших заряджених сполуках виключаються із смоли і потоку крізь колону. Цукор та інші неіонні сполуки не відштовхуються зарядженою смолою і проникають у пори смоли. Таким чином, цукор та інші неіонні сполуки утримуються смолою і елююються з колони повільніше, ніж іонні сполуки. Після інжекції бажаного об'єму просвітленого цукрового потоку вхідний потік замінюють на воду, яка може бути попередньо пом'якшена з метою зменшення концентрації багатовалентних катіонів. Іонні сполуки містять неорганічні солі, такі як неорганічні солі основи, яку використовували для корекції рН, і неорганічні солі кислоти, яку використовували для попередньої обробки, а також оцтову кислоту та інші органічні кислоти, що походять з целюлозної біомаси. Іонні сполуки витікають крізь колони та їх збирають в один або більше, ніж один потік. Вказаний один або більше, ніж один потік позначений як "рафінат" (або один або більше, ніж один рафінат) і містить більшість неорганічних і ацетатних солей, а також слідові кількості цукру. Після одного або більш, ніж одного потоку рафінату елююються цукри, утворені в результаті обробки целюлозної біомаси і неіонних сполук, які зібрані окремо від одного або більш, ніж одного рафінату. Потік цукрового продукту (потік продукту) містить більшу частину цукру і невелику кількість солі та інших іонних компонентів. У переважному варіанті, хроматографія виключення іона здійснюється шляхом симуляції рухомого шару (SMB). Система SMB містить іонообміну смолу, подібну смолі в системі виключення іона, описаній вище, і здійснює такий же вид відокремлення цукру і неіонних сполук в потоці продукту та солей і інших іонних сполук в потоці рафінату. Для даного потоку сировини SMB здійснюють при таких же значеннях рН і температури, як у випадку системи виключення іона. Однак, система SMB має інше розташування для подавання просвітленого потоку цукру, подавання води для розбавлення, а також видалення цукрового продукту і одного або більш, ніж одного потоку рафінату. Наприклад, не обмежуючись наведеним, чотири місцеположення потоку, розміщені на однакових відстанях, можуть використову 27 ватися на одній або більше, ніж одній колоні. Порядок розташування є довільним, починаючи від вхідного отвору для сировини, 1) надходження просвітленого цукрового потоку, 2) видалення рафінату, 3) надходження води для розбавлення і 4) видалення продукту. Якщо використовується одна колона, вихід з верхньої частини колони може використовуватися для подавання до нижньої частини, таким чином, завершуючи цикл. Якщо використовується більш ніж одна колона, що є типовим, вихід кожної колони є вхідним потоком для наступної колони, знову утворюючи цикл потоку. Таким чином, SMB набагато більшим чином задовольняє умовам безперервного виробництва, ніж система виключення іона з однією колоною. Додаткові місцеположення потоку можуть бути включені, якщо необхідно збирати більш, ніж один потік рафінату. Інша відмінність між SMB і системою виключення іона з однією колоною полягає в тому, що SMB включає рециркуляційний потік, який існує одночасно з усіма іншими потоками в системі. Вказаний рециркуляційний потік ретельно вибирається, разом з іншими потоками, таким чином, щоб забезпечити оптимальне відокремлення між цукровими потоками і потоками солі. Додатково, система SMB імітує рух шару смоли в напрямі, протилежному напряму руху потоку рідини. З посиланням на Фіг.1, імітація руху здійснюється шляхом періодичного переміщення чотирьох положень потоку певною фракцією загального шару. Наприклад, якщо систему SMB уявляти як кругову систему, то 10, наприклад, відзначає час, то рідина 20 витікає проти годинникової стрілки в цій системі. 12 щогодинних положень на годиннику можуть символізувати SMB з 12 зонами, з набором живлення 30, довільно розташованим о 12 годині. По мірі того, як рідина протікає по кругу, рафінат 40, який має низьку спорідненість до смоли 50, видаляється о 9 годині. Вода для розбавлення 60 додається о б годині із швидкістю потоку, що становить від близько 1,0 до близько 4,0 разів в порівнянні із швидкістю надходження сировини. В переважному варіанті, потік води для розбавлення подається із швидкістю, що становить від приблизно 1,0 до приблизно 1,5 разів від швидкості потоку сировини. Зв'язані сполуки не мають достатньо високої спорідненості для збереження зв'язку за наявності високих швидкостей потоку після додавання води розбавлення 60. Вказані сполуки вимиваються із смоли 50 в потоці продукту 70, що видаляється з системи і розташований о 3 годині. Після видалення продукту 70, відносно чисті потоки повертаються назад аж до 12 години для продовження циклу. У вибраному інтервалі, що може становити від 10 хвилин до 4 годин, переважно від 15 хвилин до 2 годин, положення потоку (розташування потоку) переміщують за годинниковою стрілкою для імітації руху шару. Якщо положення зсувають на 1 годину в розташуванні, потік сировини 30 знаходиться о 1 годині, продукт 70 о 4 годині, вода для розбавлення о 7 годині і рафінат 40 о 10 годині, і вказана система зсунута в положення 1/12. Положення шару зсуваються з вибраною частотою і до вибраної міри, щоб оптимізувати відо 88474 28 кремлення цільових речовин, яке залежить від спорідненості цукру і солі до смоли, швидкостей потоку рідини і вартості такої системи перемикання. Типово SMB обертається в положення від приблизно 1/16 до приблизно 1/4 протяжності циклу, що, таким чином, визначає від приблизно 16 до приблизно 4 зон, відповідно. Від 4 до 16 зон можуть бути утворені на одній колоні. В переважному варіанті використовується одна колона. Це спрощує розмежування зон і дозволяє проводити очищення або обслуговування даної колони без надмірного порушення її роботи. Наприклад, не обмежуючись наведеним, може використовуватися від приблизно 4 до приблизно 16 колон. У більш переважному варіанті використовуються від приблизно 4 до приблизно 8 колон. Однак, кількість колон може бути скорегована відповідно до вимог процесу. Удосконалені системи (доступні, наприклад, від Eurodia Industrie S.A., Wissous, Франція; Appiexion S.A., Еропе, Франція; або Amalgamated Research Inc., Twin Falls, Айдахо) SMB ("ISMB") також можуть бути використані, як описано в даному описі. Системи ISMB включають варіюючі швидкості вхідного потоку, води для розбавлення, продукту, рафінату або комбінації вказаних компонентів, або послідовні періоди блокування одного або більше потоків, з рециркуляцією рідини в колонах або без неї, або комбінацію двох або більше з вказаних ознак. Даний винахід може бути втілений з використанням ISMB або SMB. Просвітлений потік цукру, потік цукрового продукту, утворений після хроматографії виключення іона, або обидва потоки можуть бути концентровані. Будь-який придатний спосіб може використовуватися для упарювання потоку цукрового продукту або просвітленого цукрового потоку. Вказане включає описані вище способи упарювання сирого потоку цукру. Потік цукрового продукту, одержаний після хроматографії виключення іона, легко ферментується. До ферментації, рН потоку цукрового продукту може бути доведений до рН від приблизно 4 до приблизно 6, у відповідності до вимог специфічного процесу ферментації. Потік цукрового продукту може бути концентрований випаровуванням, фільтрацією або іншими способами, відомими фахівцям в даній галузі, перед ферментацією. В переважному варіанті цукор в потоці цукрового продукту ферментується до етанолу. Ферментація може здійснюватися дріжджами, бактеріями або іншими мікроорганізмами, здатними до ферментації потоку продукту до бажаної ефективності і виходу. В переважному варіанті ферментація здійснюється з використанням генетично сконструйованих дріжджів, наприклад, не обмежуючись наведеним, Saccharomyces або Pichia, або бактерій, наприклад, не обмежуючись наведеним, Zymomonas або Е. соlі, здатних до ферментації пентозних цукрів ксилози, арабінози або комбінації вказаних компонентів, на додаток до гексозних цукрів глюкози, манози, галактози або комбінації вказаних компонентів. Альтернативно, цукор в потоці цукрового продукту ферментується до молочної кислоти. Фахівці в даній галузі знайомі з 29 вимогами ферментації цукру для утворення етанолу, молочної кислоти або інших продуктів. Неорганічна сіль в потоці рафінату може піддаватися кристалізації, сушці або електродіалізу або агломерації та грануляції, і використовуватися за бажанням, наприклад, як тверде добриво. Альтернативно, неорганічна сіль може бути концентрована у вигляді вологої рідкої суспензії і використана в рідкій формі, наприклад, як рідке добриво. Обробка неорганічного потоку солі може здійснюватися, як описано в патентній заявці США, що розглядається на цей час, під назвою "Добування неорганічної солі в ході обробки лігноцелюлозної сировини", яка включена до даного опису шляхом посилання. Типово мають значення амонієві, калієві, сульфатні і фосфатні солі в потоці рафінату. Інші присутні сполуки, в тому числі солі натрію і сульфітні солі, можуть мати менше значення в добриві. Однак, вказані солі можуть бути перетворені на більш важливі форми. Наприклад, не обмежуючись наведеним, солі натрію можуть бути перетворені на солі амонію або калієві солі з використанням іонного обміну, відомого фахівцям в даній галузі. У цьому прикладі гідроксид натрію може бути використаний для часткової або повної нейтралізації сірчаної кислоти в ході обробки лігноцелюлозної сировини, а іон натрію може бути обміняний на амоній або калій з використанням катіонообмінної смоли. Одержана амонієва або калієва сіль може в подальшому мати більше значення як добриво. Додатково, сульфітні солі можуть бути перетворені на сульфатні солі окисненням з використанням повітря або іншого окислювального засобу, наприклад, сірчистої кислоти або двоокису сірки. Даний винахід додатково проілюстрований наступними прикладами. Приклади Приклад 1: Відокремлення сульфату натрію, ацетату натрію і глюкози виключенням іона Даний приклад ілюструє ефективність виключення іона при рН8 як способу відокремлення солей ацетату натрію і сульфату натрію від глюкози. Нерухомий шар колони виключення іона наповнювали Хімічною смолою Mitsubishi #UBK530. Перед заповненням колони 135мл смоли суспендували в 1 літрі води деіонізованої і дозволяли врівноважитись. Супернатант декантували і цю процедуру здійснювали тричі, що було достатнім для видалення всіх видимих тонких частинок. Після декантації третього супернатанту до смоли додавали два об'єми води деіонізованої і суспензію виливали на колону об'ємом 127мл. Колона містить кожух для гарячої води, але кожух не використовувався в даній методиці навантаження смоли. Верх колони був закупорений гумовою пробкою, приєднаною до насоса з водою. Приділялася увага забезпеченню герметичного закупорення. Заповнену колону промивали 300мл дегазованої води деіонізованої. Таким чином видаляли розчинені газоподібні речовини і мінімізували утворення каналів в смолі. Якщо колона була переобтяжена повітряними міхурцями, смолу знову промивали і колону наповнювали знову. 88474 30 Як тільки колона була дегазована задовільно, розпочинали циркуляцію води з температурою 70°С за допомогою водного кожуха. Колону промивали водою до тих пір, поки температура водної бані не досягала 70°С. У цей момент смолу готували з використанням вхідного розчину (просвітлений потік цукру). Для даного експерименту вхідний розчин являв собою синтетичний цукровий потік, що містив 1% оцтової кислоти, 10% сульфату натрію і 2,5% глюкози (мас/мас), розчинені у воді деіонізованій з рН, доведеним до 8,0 за допомогою 10н розчину гідроксиду натрію. Одержана концентрація іонів натрію становила 32,4г/л. 200мл вхідного розчину подавали на колону із швидкістю потоку 1мл/хв. Потік з колони збирали і відкидали. Якщо у вхідному потоку утворювалися суспендовані тверді речовини, вхідний потік фільтрували і подавали знову. Як тільки об'єм вхідного потоку 200мл був досягнутий, колону промивали водою деіонізованою. Провідність елюенту вимірювали і промивання водою вважали завершеним, коли провідність елюенту відповідала провідності води з вхідного потоку. В цій точці будь-який надлишок води, присутній на верхній частині колони, видаляли з використанням піпетки. Далі наважку сировини 6,4г додавали до верхньої частини шару, і колону закупорювали пробкою, як і раніше. Насос починав подавати воду із швидкістю 1мл/хв. Відкривали замочний кран в основі колони і 4мл фракції збирали протягом 4 хвилин. Подавання води і збирання фракції продовжували до збирання 30 фракцій. Після збирання 30-ої фракції колону промивали 300мл води деіонізованої до наступного циклу. Приділяли увагу запобіганню висихання смоли в ході нічного зберігання. Фракції продукту аналізували щодо сульфату натрію, ацетату натрію і глюкози. Для визначення ацетату рН зразків доводили до 3-3,5 розбавленою сірчаною кислотою до інжекції в газовий хроматограф і визначення у вигляді оцтової кислоти. Результати елюювання показані на Фіг.2А. Сульфат натрію і ацетат натрію елююються з істотним ступенем перекриття, після чого елююється глюкоза. Відокремлення було ефективним, тобто в сольовій фракції була присутня невелика кількість глюкози, а у фракції глюкози - невелика кількість солей. Приклад 2: Порівняльний приклад - відокремлення глюкози від оцтової кислоти при рН3 Даний приклад ілюструє використання виключення іона для відокремлення цукру від оцтової кислоти і бісульфату натрію при рН 3. Відокремлення оцтової кислоти від глюкози при рН3,0 є неефективним, оскільки два вказаних компоненти елююються сумісно (див. Фіг.2В). Використання способів, описаних в даному описі, забезпечує краще відокремлення оцтової кислоти і цукру. Нерухомий шар колони виключення іона наповнювали Хімічною смолою Mitsubishi #UBK530. Перед заповненням колони 135мл смоли суспендували в 1 літрі води деіонізованої і дозволяли відстоятися. Супернатант декантували і цю процедуру здійснювали тричі, що було достатнім для видалення всіх видимих тонких частинок. Після 31 декантації третього супернатанту до смоли додавали два об'єми води деіонізованої і суспензію виливали на колонку об'ємом 122мл. Колона містить кожух для гарячої води, але кожух не використовувався в даній методиці навантаження смоли. Верх колони був закупорений гумовою пробкою, приєднаною до насоса з водою. Приділялася увага забезпеченню герметичного закупорення. Заповнену колону промивали 300мл дегазованої води деіонізованої. Таким чином видаляли розчинені газоподібні речовини і мінімізували утворення каналів смоли. Якщо колона була переобтяжена повітряними міхурцями, смолу знову промивали і колону наповнювали знову. Як тільки колона була дегазована задовільно, розпочинали циркуляцію води з температурою 70°С за допомогою водного кожуха. Колону промивали водою до тих пір, поки температура водної бані не досягала 70°С. В цій точці смолу врівноважували з використанням вхідного розчину. Для даного експерименту вхідний розчин являв собою синтетичний цукровий потік, що містив 25г/л оцтової кислоти, 150г/л сірчаної кислоти і 75г/л глюкози, розчинені у воді деіонізованій з рН, доведеним до 3,0 за допомогою 10н розчину гідроксиду натрію. Одержана концентрація натрію бісульфату становила приблизно 190г/л. 200мл вхідного розчину подавали на колону із швидкістю потоку 1,6мл/хв. Потік з колони збирали і відкидали. Якщо у вхідному потоку утворювалися суспендовані тверді речовини, вхідний потік фільтрували і подавали знову. Як тільки об'єм вхідного потоку 200мл був досягнутий, колону промивали водою деіонізованою. Провідність елюенту вимірювали і промивання водою вважали завершеним, коли провідність елюенту відповідала провідності води з вхідного потоку. В цій точці будь-який надлишок води, присутній на верхній частині колони, видаляли з використанням піпетки. Далі наважку сировини 6,4г додавали до верхньої частини шару, і колону закупорювали пробкою, як і раніше. Насос починав подавати воду із швидкістю 1,6мл/хв. Відкривали замочний кран в основі колони і 4,8мл фракції збирали протягом 3 хвилин. Подавання води і збирання фракції продовжували до збирання 30 фракцій. Після збирання 30-ої фракції колону промивали 300мл води деіонізованої до наступного циклу. Приділяли увагу запобіганню висихання смоли в ході нічного зберігання. Фракції продукту аналізували щодо концентрації бісульфату натрію, оцтової кислоти, глюкози і сухого залишку. Для визначення оцтової кислоти рН зразків доводили до 3-3,5 розбавленою сірчаною кислотою перед інжекцією в газовий хроматограф. Результати елюювання показані на Фіг.2В. Більша частина бісульфату натрію елюювапася до виходу глюкози. Однак, частина бісульфату натрію елюювалася сумісно і була присутня в зразках, що містили глюкозу. Крім того, відокремлення глюкози і оцтової кислоти було неефективним, і значна частина оцтової кислоти елюювалася сумісно з глюкозою. Це віднесено до неіонної природи оцтової кислоти при рН3, що робить складним відокре 88474 32 млення від глюкози при таких значеннях рН. На протилежність цьому, в Прикладах 1 і 3 показано істотною мірою покращене відокремлення сульфату натрію і ацетату натрію від глюкози при лужних значеннях рН, наприклад, не обмежуючись наведеним, при рН8,0. Приклад 3: Елюювання цукрів біомаси Зразок вхідного потоку цукрів біомаси виготовляли, піддаючи солому пшениці попередній обробці сірчаною кислотою в умовах, описаних в Патенті США 4,461,648. Значення рН в ході попередньої обробки становило 1,4, і рН одержаної попередньо обробленої біомаси було доведено до 5 за допомогою гідроксиду натрію. Нейтралізовану целюлозну біомасу піддавали ферментному гідролізу за допомогою целюлазних ферментів, продукованих грибом Trichoderma, для утворення сирого цукрового потоку. Сирий цукровий потік відокремлювали від нерозчинного залишку, головним чином, лігніну, з використанням пластинчастого та рамкового фільтру. Просвітлений потік цукру упарювали до загального вмісту твердих речовин 44%, з концентрацією сульфатів натрію і калію 109г/л, глюкози 300г/л, ксилози 44г/л, арабінози 5,3г/л, ацетату натрію 10,9г/л (виміряний у вигляді оцтової кислоти), а також різних слідових металів. Просвітлений потік цукру упарювали, рН доводили до 8, а потім подавали на колону та елюювали, як описано в Прикладі 1. Результати показані на Фіг.3. Система виключення іона забезпечує ефективне відокремлення цукру від ацетату натрію і сульфату натрію. Майже весь цукор знаходиться в цукровому потоці, і майже вся сіль знаходиться у потоці солі. Це відбувається навіть тоді, коли цукровий потік утворений в результаті перетворення біомаси. Приклад 4: Великомасштабне очищення цукру від целюлози і Ферментація з утворенням етанолу Вхідний потік цукрів з целюлози готували з використанням методик з Прикладу 2 з концентрацією сульфатів натрію і калію 145г/л, глюкози 153г/л, ксилози 49г/л, арабінози 7,3г/л, ацетату натрію 9,1г/л (виміряний у вигляді оцтової кислоти), різних слідових металів та істотної кількості не ідентифікованих домішок. Вказаний вхідний потік поділяли на дві частини. Першу частину розбавляли 1:3 у воді і залишали для ферментації, з концентрацією сульфату натрію і калію 48,4г/л, глюкози 51г/л, ксилози 16г/л, арабінози 2,6г/л, ацетату натрію 3,1г/л. Другу частину піддавали великомасштабній хроматографії виключення іона. Хроматографію здійснювали на системі удосконаленої симуляції рухомого шару (ISMB) (Eurodia Industrie S. A. Wissous, Франція, доступній від Ameridia, Somerset, Нью Джерсі) об'ємом 6700 літрів, наповненій катіонообмінною смолою від Mitsubishi Chemical, смола #UBK530. Система ISMB складається з 4 колон з 4 переміщеннями ліжка за цикл і працює з рН вхідного потоку, що підтримується в інтервалі 7,5-8,0. Температуру системи підтримували на рівні 70°С, як і температуру вхідного цукрового потоку та води для розбавлення. Потік цукру подавали із швидкістю в середньому 4 л на хвилину і воду для розбавлення 33 88474 додавали у співвідношенні 4:1 з вхідним цукровим потоком. Потоки продукту і рафінату збирали, причому потік продукту містив сульфатні солі 1,6г/л, глюкозу 66г/л, ксилозу 22г/л, арабінозу 3,3г/л та ацетат 0,09г/л (виміряний у вигляді оцтової кислоти). Як розбавлений вхідний потік, так і потік продукту нагнітали до ферментаційних судин в об' 34 ємах рідини 100 літрів із загальним об'ємом 200 літрів. Ферментер засівали 4г/л дріжджами, штам 1400-LNHST, одержаний з Університету Пурдюе. Вказаний штам був створений для ферментації глюкози і ксилози до етанолу, як описано в Патенті США 5,789,210. Вихід етанолу з потоків обробленого та необробленого продукту наведений в Таблиці 1. Таблиця Вихід етанолу з оброблених та необроблених цукрових потоків Цукровий потік Розбавлені, необроблені Цукри, оброблені виключенням іона Етанол (г/л) після проходження Вихід етанолу (г/г початкової глю48год. кози і ксилози) 12,2 0,182 37,9 0,431 Даний цукровий потік, оброблений виключенням іона, по суті повністю ферментувався дріжджами. Без зв'язку з теорією, зменшений вихід утвореного етанолу, виробленого з використанням необробленого цукрового потоку, може бути результатом наявності інгібіторів в даному вхідному потоці. Оброблений виключенням іона вхідний потік давав набагато вищий вихід етанолу, як показано в Таблиці, можливо за рахунок зменшення кількості інгібіторів в даному потоці, обробленому виключенням іона. Наведене є демонстрацією детоксикації цукрового потоку і видалення ацетатних солей, та, можливо, інших інгібіторів, обробкою виключенням іона. Приклад 5: Відокремлення солей від ксилози при рН7 Солому пшениці вилуговували у відповідності до способів, описаних у WO 02/070753 (Griffin et al.) для видалення неорганічних солей. Далі виготовляли зразок сировини у вигляді цукрів біомаси, піддаючи вилужену солому пшениці попередній обробці сірчаною кислотою в умовах, описаних в Патенті США 4,461,648 (Foody). Попередню обробку здійснювали при рН 1,4, і рН доводили до 4,55,0 за допомогою гідроксиду амонію. Попередньо оброблену сировину піддавали ферментному гідролізу целюлазними ферментами, продукованими грибом Trichoderma для утворення сирого цукрового потоку. Одержаний сирий цукровий потік відокремлювали від негідролізованого залишку, що являв собою в основному лігнін, з використанням пластинчастого і рамкового фільтру. Після фільтрації просвітлений потік цукру упарювали під вакуумом при температурі від 65 до 75°С з метою збільшення вмісту твердих речовин в 3-4 рази. Далі концентрований гідролізат фільтрували крізь пластинчастий і рамковий фільтри. Глюкоза в просвітленому потоці цукру ферментувалася до етанолу дріжджами Saccharomyces cerevisiae. Якщо глюкоза легко піддається бродінню, присутні в гідролізаті ксилозні цукри ферментуються важче. Після ферментації ферментаційну рідину фільтрували, а потім центрифугували для видалення клітин дріжджів. Далі рН доводили до 7,0 за допомогою гідроксиду амонію. Ферментаційну рідину піддавали дистиляції для утворення етанолу па ливної категорії і кубових залишків, які далі упарювали до загального вмісту твердих речовин 13% (мас/мас). Концентровані кубові залишки містили 44г/л сульфатів натрію, калію і амонію, 0,4г/л глюкози, 12,1г/л ксилози, 0,3г/л арабінози, 9,3г/л оцтової кислоти і різні слідові метали. Значення рН кубових залишків далі доводили до 7 за допомогою невеликого об'єму 1Μ NaOH і фільтрували. Здійснювали хроматографію виключення іона для концентрованих кубових залишків, як описано в Прикладі 1, за винятком того, що з метою перетворення смоли на амонійну форму сульфат амонію пропускали крізь колону перед додаванням цукрового потоку. Загальний вміст твердих речовин вимірювали для кожної фракції, вміщуючи по 1мл кожної фракції на попередньо зважений алюмінієвий піднос і дозволяючи випаровуватись в духовці при температурі 100°С як мінімум протягом години. Підносам дозволяли охолонути протягом короткого часу перед повторним зважуванням, і різницю маси поділяли на об'єм для одержання концентрації твердих речовин (г/л) в розчині. Для аналізу ксилози здійснювали кількісне визначення для аліквоти кожної фракції, яка містила розчинені тверді речовини, щодо відновлюючих цукрів з використанням способу DNS (3,5динітросаліцилова кислота), описаного Miller, G.L. (Anal. Chem., 1959, 31: 426). Результати елюювання показані на Фіг.4. Сіль елюювалася першою, після чого відбувалося елюювання ксилози. Відокремлення було ефективним, тобто з сіллю елюювалася тільки невелика кількість ксилози, а з ксилозою елюювалася невелика кількість солі. Очищену ксилозу далі ферментували до етанолу за допомогою штаму дріжджів, здатного перетворити ксилозу на етанол. Приклад такого штаму описаний в Патенті США 5,789,210 (Ho et al.). Приклад 6: Відокремлення солей від ксилози при рН5 Вхідний потік цукрів з целюлозної біомаси одержували з використанням методики Прикладу 5, за винятком того, що рН потоку цукру підтримували на рівні 5 до подавання на колону виключення іона. 35 Концентрації сульфату вимірювали за допомогою хроматографії іонного обміну і концентраці амонію вимірювали за допомогою колориметричного аналізу. Загальний вміст твердих речовин вимірювали, як описано в Прикладі 5. Результати елюювання при рН5 показані на Фігурах 5А, 5В і 5С. Як показано на Фіг.5А, сульфат амонію елюювався першим, далі елюювалася ксилоза. Відокремлення було ефективним, тобто дуже малі кількості солей потрапляли в пік ксилози, як з точки зору концентрації сульфату амонію, так і з точки зору концентрації ксилози, яка між двома піками наближалася до нуля. На Фіг.5В показано вміст сульфат-іонів, іонів амонію і ксилози у вибраних пульсових досліджуваних фракціях при рН 5. Піки елюювання сульфату та аміаку частково перекривалися з наступним піком елюювання ксилози. 88474 36 На Фіг.5С порівнюється елюювання сульфату амонію, ксилози та оцтової кислоти при рН 5. При таких значеннях рН "оцтова кислота" включає 1/3 кислоти і 2/3 ацетатних солей. Як можна побачити з Фігури 5С, оцтова кислота елюювалася в кінці піку сульфату амонію, але без перекривання з піком ксилози. Видалення оцтової кислоти з ксилози є прийнятним. Більшого проникнення оцтової кислоти в потік ксилози слід очікувати при нижчих значеннях рН, як це спостерігалося при рН3 в Прикладі 2В. Всі цитати, таким чином, включені шляхом посилання. Даний винахід описаний з точки зору одного або більше варіантів. Однак, фахівцям в даній галузі має бути зрозуміло, що цілий ряд варіацій і модифікацій може бути здійснений без виходу за межі винаходу, як визначається у формулі винаходу. 37 Комп’ютерна верстка Т. Чепелева 88474 Підписне 38 Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601
ДивитисяДодаткова інформація
Назва патенту англійськоюProcess for preparation a product sugar stream from cellulosic biomass
Автори англійськоюFoody Brian, Tolan Jeffrey S.
Назва патенту російськоюСпособ получения потока сахарного продукта из целлюлозной биомассы
Автори російськоюФуди Брайан, Толан Джеффри С.
МПК / Мітки
МПК: C12P 7/10, B01D 15/08, C12P 19/00
Мітки: біомаси, одержання, продукту, цукрового, потоку, целюлозної, спосіб
Код посилання
<a href="https://ua.patents.su/19-88474-sposib-oderzhannya-potoku-cukrovogo-produktu-z-celyulozno-biomasi.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб одержання потоку цукрового продукту з целюлозної біомаси</a>
Спосіб одержання біологічно активної добавки з біомаси женьшеню
Номер патенту: 47785
Опубліковано: 15.07.2002
Автор: Захаріна Зінаїда Василівна
МПК: A61K 36/258, A61K 8/97
Мітки: біомаси, біологічно, спосіб, одержання, активної, женьшеню, добавки
Формула / Реферат:
1. Спосіб одержання біологічно активної добавки з біомаси женьшеню шляхом обробляння сировини біомаси женьшеню до отримання цільового продукту, який відрізняється тим, що як сировину використовують сиру біомасу женьшеню, а обробляння її здійснюють шляхом здрібнювання до ступеня руйнації клітин не менше 95 мас.%.2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що здрібнювання сирої біомаси женьшеню здійснюють шляхом дезінтеграції при...
Спосіб одержання спиртовмісної рідини з використанням потужностей цукрового виробництва
Номер патенту: 30320
Опубліковано: 25.02.2008
Автори: Гораєвський Ігор Леонідович, Гораєвський Леонід Юліксович
Мітки: виробництва, одержання, використанням, рідини, потужностей, цукрового, спосіб, спиртовмісної
Формула / Реферат:
1. Спосіб одержання спиртовмісної рідини з використанням потужностей цукрового виробництва, що включає використання тракту подачі та очистки цукрового буряку, відділення генерації тепла, дифузивного відділення та накопичувальних ємностей виробництва, який відрізняється тим, що в накопичувальних ємностях здійснюють розсироплення, до 36 % сухої речовини від основної маси, соку цукрових буряків і зеленої та кормової меляси з наступним бродінням...
Спосіб одержання біомаси кормових дріжджів
Номер патенту: 36278
Опубліковано: 15.01.2004
Автори: Янчевський Віктор Казимирович, Завадовський Володимир Адамович, Сосницький Віталій Володимирович, Воловодівський Володимир Пилипович, Осовик Анатолій Миколайович
Мітки: дріжджів, одержання, кормових, біомаси, спосіб
Формула / Реферат:
1. Спосіб одержання біомаси кормових дріжджів, що передбачає вирощування дріжджеподібних грибів в аеробних умовах на живильному середовищі із зернової післяспиртової барди, що містить джерела вуглецю, з додаванням джерела азоту, та наступне виділення біомаси із культурального середовища, який відрізняється тим, що в вихідне живильне середовище додатково вводять джерело вуглецю у вигляді вуглеводів або етанолу, а як продуцент біомаси...
Спосіб одержання колоїдного розчину біомаси водорості dunaliella salina
Номер патенту: 86170
Опубліковано: 25.03.2009
Автор: Бідусенко Олексій Олександрович
МПК: C01D 3/00, A23L 1/22, A61K 36/02
Мітки: dunaliella, колоїдного, одержання, salina, спосіб, водорості, біомаси, розчину
Формула / Реферат:
Спосіб одержання колоїдного розчину біомаси водорості Dunaliella salina, що містить морську ропу та біомасу водорості Dunaliella salina, у структуру якої входить бета-каротин, пептизатор - аскорбат натрію, імуноукріплюючу добавку - аскорбінову кислоту та інгібітор окислення бета-каротинової біомаси водорості Dunaliella salina - двоокис вуглецю у такому співвідношенні інгредієнтів, мас. %: ...
Спосіб одержання біомаси лактобактерій
Номер патенту: 75233
Опубліковано: 15.03.2006
Автори: Бочагова Ольга Павлівна, Ахмедова Тетяна Михайлівна, Діденко Наталія Юріївна, Курищук Костянтин Васильович
Мітки: лактобактерій, одержання, біомаси, спосіб
Формула / Реферат:
1. Спосіб одержання біомаси лактобактерій, що включає внесення до живильного середовища інокуляту, культивування біомаси у живильному середовищі при коригуванні рН, який відрізняється тим, що як інокулят використовують культуру другої генерації маточної культури Lactobacillus plantarum, як живильне середовище використовують казеїново-дріжджове середовище КД-5, культивування біомаси проводять при тиску не більш як 0,3 атм та додаванні глюкози,...
Попередній патент: Двороторний інтегруючий гіроскопічний гравіметр з контрольованими параметрами
Наступний патент: Кришка, що має засіб, який свідчить про відкривання, та контейнер, що має цю кришку
Випадковий патент: Цівкова передача