(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部混合チャンバーへのバイオマス入口から第２チャンバー区画へ向って拡大する断面積を有する第１チャンバー区画と、該第１チャンバー区画の反対端から混合チャンバーの排出端まで実質的に均一の内部断面積を有する第２チャンバー区画とを含む内部混合チャンバー；
第１チャンバー区画の上部狭小領域に設けられ、反応容器外の前処理バイオマスの供給源に連結されたバイオマス入口；および
内部混合チャンバー内にあって、第１チャンバー区画の軸と同軸の回転混合装置を含み、
第１チャンバー区画内において、前記回転混合装置が、第１チャンバー区画の断面積が増加するにつれてその長さが増加する複数のアームを有する
ことを特徴とする反応装置。
【請求項２】
第１チャンバー区画が円錐形であり、その断面積が第２チャンバー区画に向けて直線的に増加する、請求項１に記載の反応装置。
【請求項３】
第２チャンバー区画が円筒形である、請求項１又は２に記載の反応装置。
【請求項４】
第１チャンバー及び第２チャンバーが、単一の反応容器内に存在し、第１チャンバーは第２チャンバーの上に存在する、請求項１〜３のいずれかに記載の反応装置。
【請求項５】
混合装置が、軸と同軸の回転シャフトから半径方向外側に延びているアームを含む、請求項１〜４のいずれかに記載の反応装置。
【請求項６】
内部混合チャンバーが、少なくとも５０ｍ３の容積を有する、請求項１〜５のいずれかに記載の反応装置。
【請求項７】
内部混合チャンバーが、１５分から８時間の保持時間を有する、請求項１〜６のいずれかに記載の反応装置。
【請求項８】
反応装置が、酵素、好熱性バクテリアあるいはその他のセルロース分解生物またはバイオ触媒の供給源に連結した入口を含む、請求項１〜７のいずれかに記載の反応装置。
【請求項９】
酵素の供給源に連結した入口が、バイオマスと酵素を混合物として受け入れるバイオマス入口である、請求項８に記載の反応装置。
【請求項１０】
装置の軸が垂直であり、バイオマス入口が装置の上部の高さの位置にあり、排出端が装置の下部の高さの位置にある、請求項１〜９のいずれかに記載の反応装置。
【請求項１１】
混合反応装置内でバイオマスと酵素を混合するための方法であって、
入口が装置の第１内部混合チャンバーの上部狭小端と位置合わせされている装置の入口にバイオマスと酵素を供給する工程；
バイオマスと酵素の第１内部混合チャンバーでの移動方向に沿って断面が拡大している第１内部混合チャンバーの上部狭小端から広幅端に向けてバイオマスを流動させながら、第１内部混合チャンバー内に設けられた、第１内部混合チャンバーの断面が拡大するにつれてその長さが増加する複数のアームによりバイオマスと酵素を移動混合させる工程；
第１内部混合チャンバーから、移動方向に実質的に均一な断面積を有する第２内部混合チャンバーへ向けてバイオマスと酵素の混合物を移動させ、さらに混合する工程；
装置から、バイオマスと酵素の混合物を第２内部混合区画の排出口から排出する工程
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１２】
バイオマスと酵素の混合物が第１内部混合チャンバーを移動するにつれて、混合物の粘度が、装置に供給されたバイオマスの粘度の少なくとも５０パーセントだけ減少する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
バイオマスと酵素の混合物が第１内部混合チャンバーを移動するにつれて、混合物の粘度が、装置に供給されたバイオマスの粘度の少なくとも２５パーセントだけ減少する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
第１チャンバー区画が円錐形であり、その断面積がバイオマスの移動方向に直線的に増加する、請求項１１〜１３のいずれかに記載の方法。
【請求項１５】
第２チャンバー区画が円筒形である、請求項１１〜１４のいずれかに記載の方法。
【請求項１６】
混合装置が、反応装置の軸と同軸の回転シャフトから半径方向外側に延びているアームを含む、請求項１１〜１５のいずれかに記載の方法。
【請求項１７】
第１及び第２内部混合チャンバーが、少なくとも５０ｍ３の合計容積を有する、請求項１１〜１６のいずれかに記載の方法。
【請求項１８】
装置が垂直方向に配置されており、バイオマス入口が装置の上部の高さの位置にあり、排出端が装置の下部の高さの位置にある、請求項１１〜１７のいずれかに記載の方法。
【請求項１９】
バイオマス入口からバイオマス出口へ向けて拡大する断面積を有する第１円錐形混合チャンバー；
第１円錐形混合チャンバーのバイオマス出口からバイオマスを受け入れるものであって、第１チャンバー区画の出口から第２反応チャンバーの排出端まで実質的に均一な内部断面積を有する第２反応チャンバー；
第１円錐形混合チャンバーの上部狭小領域に設けられ、反応容器外の前処理バイオマスの供給源と連結されたバイオマス入口；および
内部混合チャンバー内にあって、第１チャンバー区画の軸と同軸の回転混合装置を含み、
第１円錐形混合チャンバー内において、前記回転混合装置が、第１円錐形混合チャンバーの断面積が増加するにつれてその長さが増加する複数のアームを有する
ことを特徴とする酵素的反応装置。
【請求項２０】
第１円錐形混合チャンバーが、第１装置に存在し、第２反応チャンバーが第２チャンバー内に存在し、第１円錐形混合チャンバー装置と流体的に連通している、請求項１９に記載の酵素的反応装置。
【請求項２１】
第１円錐形混合チャンバーが直線的に増加する断面積を有する、請求項１９又は２０に記載の酵素的反応装置。
【請求項２２】
第２反応チャンバーが円筒形である、請求項１９〜２１のいずれかに記載の酵素的反応装置。
【請求項２３】
第１混合チャンバー及び第２反応チャンバーが、単一の反応容器内に存在し、第１混合チャンバーが第２反応チャンバーの上に存在する、請求項１９〜２２のいずれかに記載の酵素的反応装置。
【請求項２４】
混合装置が、回転シャフトから半径方向外側に延びているアームを含む、請求項１９〜２３のいずれかに記載の酵素的反応装置。
【請求項２５】
第１円錐形混合チャンバーと第２反応チャンバーが、少なくとも５０ｍ３の合計容積を有する、請求項１９〜２４のいずれかに記載の酵素的反応装置。
【請求項２６】
第１円錐形混合チャンバーと第２反応チャンバーが、１５分から８時間の合計保持時間を有する連続流動チャンバーである、請求項１９〜２５のいずれかに記載の酵素的反応装置。
【請求項２７】
第１混合チャンバーが、酵素、好熱性バクテリアあるいはその他のセルロース分解生物またはバイオ触媒の供給源に連結した入口を含む、請求項１９〜２６のいずれかに記載の酵素的反応装置。
【発明の詳細な説明】
【関連出願】
【０００１】
本願は、２０１０年１０月１５日出願の米国仮特許出願６１/３９３７４０号の優先権を主張するものであり、その全文を参照することにより本願と一体化するものである。
【発明の背景】
【０００２】
本発明は一般にバイオマスの単量体状の糖類（monomeric sugars）への酵素的変換の分野に関し、特にバイオマスを酵素と混合して加水分解を促進することに関する。
【０００３】
バイオマス供給原料はリグノセルロース材だけでもよいし、リグノセルロース材とその他の材料の混合物であってもよい。多糖類バイオマスは典型的にはデンプンとリグノセルロース材の混合物である。デンプンは、バイオマス形成のための供給原料として加えられた穀類や精製デンプンに含まれるものであってもよい。バイオマス供給原料は、またポリマーやその他の材料を包含していてもよい。
【０００４】
セルロースのような酵素は、バイオマスと混合され、加水分解を促進する。混合することにより、酵素が連続的かつ繰り返して移動して、バイオマス中の化学反応サイトに接触するようになる。酵素に加えて、あるいは酵素の代わりに、その他のセルロース分解生物およびバイオ触媒、例えば好熱バクテリアや酵母をバイオマスに加えて、バイオマスの加水分解やその他の分解を促進してもよい。
【０００５】
異なる供給原料と酵素（あるいはその他の分解性材料）は、一緒に混合されてバイオマス混合物を形成する。バイオマス混合物は、物質含有量の高いパウダー（high matter content powder）と同様な特徴を有していてもよい。バイオマス混合物に液体を加えて高濃度の液体スラリー（high liquid slurry）を形成してもよい。液体は、バイオマス固体を液化し、その特徴に有意の差がある供給原料と液体により形成される、均一なバイオマスエマルジョンを生成するために加えられる。
【０００６】
混合器、一定撹拌反応器およびその他のそのような混合あるいは撹拌装置を使用して、供給原料と酵素を混合液化し、バイオマス混合物を形成してもよい。これらの装置は、従来、垂直に配置され、半径方向のアームと羽根を有する撹拌機のような、機械的混合装置を有する円筒形の容器である。これらの混合装置は、一般に垂直軸の周りを回転し、バイオマス内を移動する。バイオマス混合物のために必要な混合時間は、バイオマスを形成するために使用された供給原料に依存する。
【０００７】
リグノセルロース系バイオマスの酵素的液化には、数時間の混合が必要である。この混合プロセスにより、バイオマスが一般的に固体の組成物から液化されたスラリーに変換するにつれて、バイオマスの粘度が減少する。単量体状の糖類への酵素的変換のために前処理されたバイオマスは、典型的には、繊維状あるいは泥状のコンシステンシーを有する混合プロセスを開始する。バイオマスに加えられた酵素は、典型的には、バイオマスに対して比較的に低い濃度を有する。バイオマスと酵素の混合物は、一つ以上の加水分解反応容器を含む混合−前処理反応装置に入るときに、高度に粘稠である傾向がある。
【０００８】
加水分解反応容器に入るバイオマスが高粘度であるために、混合装置を回転し、酵素をバイオマスと適切に混合するためには、大きな力（トルク）が必要である。混合チャンバーにおける混合アームやその他の混合構成部品の混合速度は、典型的には、１分あたり３００回転（ｒｐｍ）未満である。混合に必要な力のために、混合容器の大きさは慣例的に制限される。従来の混合装置は、直径の小さい容器であるという傾向がある。その理由は、混合アームを回転するのに必要なトルクが混合アームの半径方向の長さとともに指数関数的に増加するからである。バイオマスの粘度が高いので、アームの半径方向の長さを慣例的に短くして、アームがバイオマス内を移動するようにしている。同様に、混合アームを回転させるモータは、最大のパワーに限度があり、混合アームの長さを最長にすることを制限している。モータの制限や混合構成部品の機械的強度のために、高度に粘調な前処理されたバイオマスを混合するための容器は、従来かなり小さく、容量の少ないものであった。
【０００９】
さらに、リグノセルロース系バイオマスの酵素的液化のための混合容器は、慣例的に、連続方式というよりむしろバッチ方式で運転されてきた。バッチ方式は、いくつかのより小さな混合容器から、蒸解釜やその他の反応容器のような、下流のより大きな容器へ供給するような状況に、よりよく適合するものである。
【００１０】
粘度を減少させ、混合を改善するために、液化された供給材料を再循環させて供給される前処理バイオマスを希釈することが提案された。再循環には、容器内における望ましい保持時間を確保するために追加の混合容量が必要であるという点で不利益がある。バッチ処理では、容器を満たし、かつ空にするために時間が必要となるので、装置への容量が増加する。
【００１１】
高度に粘調なバイオマスを酵素と混合することが可能な、大きな混合容器に対する要望がある。これら混合容器は、好ましくは、バイオマスが連続して容器に流入し、容器を通過し、容器から流出する、連続流動容器である。大きな容器は、バイオマスと酵素を混合するための効率的な高流量能力を提供するはずである。
【発明の簡単な記述】
【００１２】
バイオマスの混合、例えば液化のための新規な装置及び方法がここに開示される。この装置及び方法は、１０％w/w（重量／重量）を超える乾燥物質（dry matter）含有量を有するバイオマスを含む多糖類の液化及び糖化に使用されてもよい。この装置及び方法は、酵素的加水分解と、剪断力や引裂力のような機械的な力にバイオマスをさらすことを確実にするための、重力や遠心力のような物理的な力による混合処理とを結合させるものである。
【００１３】
ここに開示された装置及び方法は、バイオマスの処理、例えばバイオマスのエタノールやブタノールのようなバイオアルコールへの発酵、バイオガスの形成、食糧や飼料のための特殊炭水化物の形成、炭水化物供給原料の形成およびバイオマスによるプラスチックや化学物質の処理に応用される。
【００１４】
混合反応容器がここに開示され、該混合反応容器は、
内部混合チャンバーへのバイオマス入口から第２チャンバー区画へ向って拡大する断面積を有する第１チャンバー区画と、該第１チャンバー区画の反対端から混合チャンバーの排出端まで実質的に均一の内部断面積を有する第２チャンバー区画とを含む内部混合チャンバー；
反応容器外の前処理バイオマスの供給源に連結されたバイオマス入口；および
内部混合チャンバー内にあって、反応容器の軸と同軸の回転混合装置を含むものである。
【００１５】
混合反応容器内でバイオマスと酵素を混合するための方法がここに開示され、該方法は、
容器の第１内部混合チャンバーの狭小端と位置合わせされている入口へバイオマスと酵素を供給する工程；
バイオマスと酵素のチャンバー内での移動方向に沿って断面が拡大している第１内部混合チャンバーの狭小端から広幅端に向けてバイオマスと酵素を流動させながらバイオマスと酵素を移動混合させる工程；
第１内部混合チャンバーから、移動方向に実質的に均一の断面積を有する第２内部混合チャンバーへ向けてバイオマスと酵素の混合物を移動させ、さらに混合する工程；
上記容器から、バイオマスと酵素の混合物を第２内部混合チャンバー区画の排出口から排出する工程を含むものである。バイオマスと酵素の混合物は、セルロースのような酵素、好熱性バクテリア、あるいはその他のセルロース分解生物またはバイオ触媒であってもよい。
【００１６】
第１内部混合チャンバーは、容器内において異なる高さに複数のゾーンを有していてもよい。これらのゾーンは、バイオマス固体のスラリーへの段階的な変換を最適化するため、容器内において、例えばじゃま板やトレーのような、任意の調整可能な底部によって分割されていてもよい。これら中間の底部は、好ましくは水平であり、プラットフォームが位置している高さで、容器の実質的に全断面に延びている。また、底部は、水平方向に対してわずかに傾斜していてもよい。中間の底部には、底部を通る、ひとつのゾーンから次のゾーンへの流量を変動させるために調整可能な開口が設けられていてもよい。関与する乾燥物質供給原料や混合スラリー（酵素混合物）に依存して、容器内に中間の底部を存在させずに、バイオマス混合物の下方への移動が反応容器に供給された物質の重力やプラグ流の下方流動のみに依存するようにしてもよい。
【００１７】
予めコンディショニングされた（液化された）スラリーは混合容器の下部ゾーン（あるいは底部）から流出する。スラリー流の一部は、容器の上部の高さにあるバイオマス供給原料の粘度をゆっくりと変化させるために、容器内の上部ゾーンへポンプ輸送したり、循環させてもよい。
【００１８】
円錐形の最上部は、材料が混合装置内を流動するときに、ほぼ一定のトルクを与えるものであってもよい。円錐の角度は、直径が増加するにつれて、変化し、粘度減少は初めは早く、その後遅くなる。容器の最上部は、頂部から底部へと直径が増加する、いくつかの重ね合せられた同軸円筒体からなるものでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
図１は、バイオマスに対する垂直型配列の混合加水分解反応容器の断面を示す概略図である。
【００２０】
図２は、図１に示す反応容器内のバイオマスの期待される粘度を、その容器内の
バイオマスの保持時間の関数として示すチャートである。
【００２１】
図３は、円筒形混合加水分解反応容器に接続した円錐形混合加水分解容器の断面
を示す概略図である。
【発明の詳細な説明】
【００２２】
図１に、円錐形上部区画１２及び円筒形下部区画１４を有する混合反応容器１０を概略的に示す。これらの区画１２、１４は、バイオマスが酵素と混合され加水分解される内部反応チャンバーを規定する。内部反応チャンバーは、５０ｍ３から２，５００ｍ３の範囲の容積を有している。２００ｍ３から１，２００ｍ３あるいは４００ｍ３から８００ｍ３のより狭い容積範囲も、混合反応プロセスの具体的適用次第では適切である。反応チャンバーは，高度に粘調なバイオマスを混合するのに従来利用されるバッチ式混合／反応容器よりも、容積が実質的に大きくてもよい。
【００２３】
容器は、容器の垂直軸に沿って伸びる回転シャフト１６を含む。このシャフトは、容器の頂部または底部に取り付けられたモーターギアボックスドライブアセンブリ１８によって駆動（回転）される。シャフト１６は、容器の垂直軸と同軸であり、容器の高さに延びている。シャフトは、容器内のバイオマス内を移動し撹拌する混合装置２８、例えば、混合アームとパドルを回転させる。
【００２４】
供給源２０のバイオマスと酵素は、容器１０の上部入口２２に連続的に供給される。バイオマスと酵素は、混合物として容器に供給されてもよいし、別々に容器に供給されてもよい。供給源２０は、短い保持時間の水平混合装置を含んでいてもよく、ここで、バイオマスと酵素が互いに最初の接触をすることになる。望むならば、再循環した低粘度加水分解済み材料２１を、供給源２０あるいは容器の上部入口２２へ導入してもよい。
【００２５】
バイオマスは、入口２２から円錐形上部区画１２の狭小領域へ供給される。上部区画１２の断面積は上部狭小領域から上部区画１２と下部区画１４間の遷移部２４へと拡大している。下部区画１４の断面積は、その全高に亘って均一である。下部区画の底部は、加水分解済みバイオマスが連続的に容器１０からその他の処理ユニット、例えば蒸解釜、発酵器あるいは連続酵素的加水分解容器へ流出するための排出口２６に隣接している。下部区画の底部は、下部区画の底部の全断面積からの均一な排出を提供するために傾斜していてもよい。
【００２６】
混合装置２８（図１では回転するアーム３０の木によって概略的に示されている）は、シャフト１６に取り付けられて、容器の上部区画１２から下部区画１４へと下方へ移動するバイオマスと酵素内を回転する。混合装置２８は、容器内の種々の高さにおいて、半径方向に延びるアームあるいはスポーク３０を含んでいる。アームは水平方向に延びていてもよく、また、水平方向に対して斜めになっていてもよい。アーム３０は、シャフトから延びるスポークとして配置されていてもよい。アームは、混合パドル、羽根あるいはフィンガー３２を有していてもよく、これらはアームの半径方向の末端に配置され、また所望により各アームの半径方向の長さに沿った種々の位置に配置される。
【００２７】
アーム３０は、容器内の種々の高さや位置に配置されるように調整されてもよい。同様に、パドル、羽根又はフィンガー３２は、各アーム上に調整可能に取り付けてもよい。この調整は、例えばアームの回転方向に対して、パドル、羽根又はフィンガーが向く角度を変更させる。バイオマスを容器の断面積を通って均等に分配するために、バイオマスにわずかに半径方向外側への流れを与えるように、パドル、羽根又はフィンガーの向きをセットしてもよい。ひとつ以上の高さあるいは半径にあるパドル、羽根又はフィンガーを有するアームの回転は、容器を上部から下部へ流動するバイオマスの短絡を抑えるために、バイオマスのわずかな隆起を提供し、あるいはまた利用してもよい。
【００２８】
アームは、容器内のバイオマスの中を円形回転パターンで回転する。アームは、回転シャフト１６によって回転する。アームと混合パドル、羽根あるいはフィンガーが動作することによって、酵素がバイオマス中に混合され、これにより、酵素がバイオマスの反応サイトに接触することになる。酵素とバイオマスの反応は、容器内のバイオマスの加水分解を促進する。
【００２９】
混合じゃま板３２は、下部区画１４の内側容器壁及び任意に上部区画１２の内側容器壁に取り付けてもよい。下部区画を流動するバイオマスは、容器入口での粘度に比べて比較的低い粘度を有する。混合じゃま板は、混合容器を通る低粘度流のために最も適している。トレーやじゃま板は、またバイオマス材料の分配を促進するために、混合アーム間に取り付けることも可能である。
【００３０】
シャフト及び混合アームは、例えばアームにおける冷却あるいは加熱管路によって、バイオマスに間接的な冷却あるいは加熱を提供する。
同様に、容器の内部壁は、ジャケットで覆ってもよく、あるいは、冷却又は加熱コイル３４を装備していてもよい。
【００３１】
一例として、１日につき１２００トンのバイオマスを加水分解するためには、バイオマスが２５％の固体含量（solids loading）を有しているとして、反応容器のサイズは、２４時間の容器内保持時間中に、およそ５０００ｍ３のバイオマスを処理するものでなければならない。バイオマス保持時間が例えば７２〜１２０時間と長くなれば、容器も大型にしなければならない。例えば、１２００トン/日と多量のバイオマスを加水分解するときに、バイオマス連続流に長い保持時間を与えるには、内部チャンバー容積１５，０００ｍ３〜２５，０００ｍ３を有する容器が必要となる。
【００３２】
容器の直径、高さ及びその他の寸法は、バイオマス流および容器内のバイオマスの保持時間に依存する。例として、２５パーセント固体含量、６時間保持時間で、１日当たり１２００トンのバイオマスを処理するために、反応容器１０は、約１２００ｍ３の有効内部容積が必要である。容器のアスペクト比（高さ／直径）を６と仮定したとき、容器の直径は５．４メートル、高さは３３メートルより大きくなる。
【００３３】
円錐形上部区画１２は、容器に入る高度に粘調なバイオマスを受け入れる上部入口において最も狭い。バイオマスの粘度は、容器の上端入口において最大である。高粘度は、混合装置を回転させるに必要な始動トルクを増加させるが、トルクは、狭い頂部での短い混合アームのために小さくなる。バイオマスは、酵素と混合され、容器を下降するにつれて、粘調さが減少するようになる。粘度が減少すると、シャフトの回転に必要なトルクを増加させることなく、混合アームを長くすることが可能になる。上部円錐形区画の下部のアームは、ほとんどの、あるいは全ての上部アーム３０より長い。バイオマスの粘度が一定のままであると仮定すれば、より長いアームは、バイオマス中で回転されるために、より大きいトルクを必要とする。バイオマスの粘度の減少と、より長いアームとの結合された効果により、上部円錐形区画における混合装置に対するトルク要件が許容されるものとなる。
【００３４】
上部区画の円錐形形態は、始動トルク要件を減少させる。混合に必要なパワーが減少し、バイオマスがより完全に混合され、下降するバイオマスが容器内でチャンネリング（偏流）しにくくなる。円錐形形状は、また、容器の入口近くでの比較的に周期的かつ堅調な混合をもたらし、そこでの混合は加水分解を促進するのに最も有益である。
【００３５】
トルクは、直径の２乗に比例して増加する。流体を円形に移動（混合）するのに必要なトルクは、流体を移動するのに必要な力と、回転中心からのその力の半径を掛けたものの関数である。流体を移動させるのに必要な力は、流体の粘度、移動速度及び流体の移動すべき距離の関数である。
【００３６】
一定の流体粘度と混合装置の一定の回転を仮定して、混合装置を回転するのに必要なトルクは、容器の半径の２乗に依存する。トルクと容器直径間の２乗の関係性のために、容器直径を減少させると、トルクの量が劇的に減少し、同じ量のトルクで高度に粘調なバイオマス流の混合が可能となる。
【００３７】
円錐形上部区画１２は、粘度の高い容器の上部領域における短い混合アームのために適している。最小の長さの混合アームは、バイオマス粘度が最大で、バイオマスの機械的混合に対する抵抗の高い容器の頂部にある。上部区画をバイオマスが下降するにつれて、バイオマスの粘度は減少し、混合に対する抵抗は減少し、容器の円錐形部分の直径が増大することを考慮して、より長い混合アームが使用される。
【００３８】
上部区画１２内の種々の高さにおけるバイオマスの粘度を知ることにより、各高さのアームにかかるトルクが均一になる割合で混合アームの半径が増加するように、上部区画の円錐の角度が選択される。従って、円錐形区画の直径が下方方向に増加しているとしても、各混合アームは、材料を混合するために同一のトルクを必要とする。
【００３９】
中間の底部、棚板あるいはじゃま板３８を取り付け調整して、上部区画１２を複数のゾーンに分割して、バイオマス混合物を元のバイオマスより高い液体含有量のスラリーへ段階的に変換することを最適化してもよい。これらのゾーンは、容器内に一般的には垂直方向に配置される。これらの中間の調整可能な底部は、容器内で水平であるか又は水平方向に対してわずかに傾斜している。さらに、中間の底部における調整可能な開口が、底部によって規定されるゾーン間の流れを変動させるために利用される。同様に、中間の底部、棚板あるいはじゃま板３９は、複数のゾーン分割される下部区画１４に配置してもよい。
【００４０】
図２は、容器１０内のバイオマスの粘度を時間の関数として示したチャート４０を含む。チャートは図示を目的として、水蒸気爆破処理した実除去トウモロコシ（steam exploded corn stover）を２０ｒｐｍで回転する混合装置を有する容器でセ氏５０度の温度で混合してなるバイオマスの粘度を示す。チャートは、糖化を行っているバイオマスのミリパスカル−秒（ｍＰａs）での粘度数値の範囲を示す。その範囲は、バイオマスのために使用した二つの異なる出発混合パターンに起因している。
【００４１】
チャート４０に示すように、バイオマスの粘度は、容器内での反応６時間後に粘度が半分以上減少してしまうほどに急速に減少する。容器内においてわずか約６時間の反応時間（あるいはそれより多少長い反応時間）が、粘調なバイオマス流を流動性のあるシロップ状コンシステンシーに変換するのに必要であることが判る。この初期反応時間（例えば１５分から８時間、好ましくは１時間から６時間、最も好ましくは２時間から４時間）の間に、酵素がバイオマスの高分子状の糖類をより小さな分子鎖に分解するので、バイオマスの見かけの粘度は急速に減少する。
【００４２】
容器内でのバイオマスの下方への流動速度は、従来の手段で計算あるいは予測することができる。図２に示すように、連続流動容器１０内のバイオマスの反応時間は、容器内でのバイオマスの下方への移動と相関している。容器は、図１に示すように、混合装置、加熱コイル及び中間の底部を有していてもよい。容器内のバイオマスの連続流は、容器の図中に示した対角線ダッシュによって示されている。
【００４３】
バイオマスの粘度をあるレベル、例えば５０％以下の粘度に減少させるために容器内の流動速度や反応時間を利用して、容器内で下方への垂直距離が計算されて、どの高さ/反応時間４２でバイオマスが容器に入るバイオマスの粘度の半分の粘度を有することになるかを決定することができる。円錐形上部区画１２は、下部円筒形区画１４への遷移部２４がバイオマスの粘度が半分だけ減少するのと同じ高さで生ずるように設計してもよい。
【００４４】
図３は、円筒形混合加水分解反応容器５２に接続した円錐形混合加水分解容器５０の断面を示す概略図である。これら容器を流動するバイオマスは、対角線ダッシュによって示されている。円錐形混合加水分解容器５０は、構成要素が図１及び図３で共通の参照番号で表示しているように、多くの点で図１に示した容器１０の円錐形部分と同様である。
【００４５】
バイオマスと酵素は、供給源２０から円錐形混合反応チャンバー５０の狭小端の上部入口２２へ供給される。混合装置２８は、円錐形混合容器の直径が増加するにつれて長さが増加するアーム３６を有している。例えば、じゃま板、トレーあるいはその他の板３８のような中間の底部が、容器内におけるバイオマスの下方への流動を調整するために円錐形容器内に配置される。バイオマスが容器５０内で混合され反応するにつれて、バイオマスの粘度は低下し、粘度は、バイオマスが容器からポート５４で排出されるときに、容器に入るバイオマス２０の粘度に比べて半分だけ減少する。テ―パ状あるいは傾斜状の底部５０によってバイオマスをポート５４へ指向させてもよい。
【００４６】
例えばパイプのような移送導管５８とポンプ６０を利用して、液化されたバイオマスを円筒形容器５２の上部入口ポート６２へ移送してもよい。円筒形容器は、混合装置６４と任意のじゃま板３２を含む。混合装置は、駆動ギアアセンブリ６８によって駆動されるシャフト６６に接続される。加水分解されたバイオマスは、円筒形容器からポート７０において排出される。
【００４７】
本発明を明瞭化と理解を目的として詳細に記載したが、本発明の開示した態様に対する変更や修正が添付した特許請求の範囲内で実施されてもよいことは理解されるであろう。
【図１】
0005562490.tif 000002
【図２】
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【図３】
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