(57)【要約】リグノセルロース系材料を酸及び／又はアルカリ、次いでポリオールで処理するステップを含む、部分的に加水分解されたリグノセルロース系材料を製造する方法が提供される。また、前記部分的に加水分解されたリグノセルロース系材料から発酵性糖又は発酵生成物を製造する方法も提供される。このような方法によって製造される、部分的に加水分解されたリグノセルロース系材料、発酵性糖及び発酵生成物も提供される。上記方法によるものなど、部分的に加水分解されたリグノセルロース系材料を製造するための装置も提供される。
2017522440.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ｉ）リグノセルロース系材料を、酸及びアルカリのうちの少なくとも一方で処理するステップと；
（ｉｉ）ステップ（ｉ）の前記リグノセルロース系材料を、ポリオールを含んでなるか、それからなるか、又はそれから本質的になる薬剤で処理するステップと
を含み、それによって、部分的に加水分解したリグノセルロース系材料を製造する、部分的に加水分解したリグノセルロース系材料を製造する方法。
【請求項２】
ステップ（ｉ）において、前記リグノセルロース系材料が、（ａ）酸のみによって、（ｂ）アルカリのみによって、（ｃ）酸、及び次いでアルカリによって連続的に、又は（ｄ）アルカリ、及び次いで酸によって連続的に処理される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記酸が、硫酸、塩酸、リン酸、フッ化水素酸、臭化水素酸、硝酸、酸金属塩及びそれらのいずれかの組合せからなる群から選択される、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記酸が硫酸である、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記アルカリが、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化アンモニウム、アルカリ金属塩及びそれらのいずれかの組合せからなる群から選択される、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項６】
前記アルカリが水酸化ナトリウムである、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
ステップ（ｉ）が、前記リグノセルロース系材料の中、及び前記リグノセルロース系材料の上のうちの少なくとも一方に、前記酸及びアルカリのうちの少なくとも一方を含浸するステップを含んでなる、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
（ｉ）前記リグノセルロース系材料の約０．１重量％〜約５重量％の量の前記酸、及び（ｉｉ）前記リグノセルロース系材料の約０．１重量％〜約１５重量％の量の前記アルカリのうちの少なくとも一方が存在する、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記ポリオールが、グリセロール、エチレングリコール及びそれらのいずれかの組合せからなる群から選択される、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記ポリオールがグリセロールである、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
ステップ（ｉ）が約２０℃〜約９９℃、又は好適には約２５℃〜７５℃の温度で実行される、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
ステップ（ｉｉ）が約１２０℃〜約２００℃の温度で実行される、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
ステップ（ｉｉ）が約１６０℃の温度で実行される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
ステップ（ｉ）が約５分〜約３０分の時間で実行される、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
ステップ（ｉｉ）が約１５分〜約６０分の時間で実行される、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
ステップ（ｉｉ）が約３０分の時間で実行される、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
ステップ（ｉ）が、前記酸及びアルカリのうちの少なくとも一方による処理の後、ステップ（ｉｉ）の開始前に前記酸及びアルカリのうちの少なくとも一方を少なくとも部分的に除去するために、前記リグノセルロース系材料に洗浄、排液、及び圧縮のうちの少なくとも１つを行うステップをさらに含んでなる、請求項１〜１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
前記ポリオールが、前記リグノセルロース系材料の約１０重量％〜約２００重量％の量で存在する、請求項１〜１７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
発酵性糖の製造方法において、請求項１〜１８のいずれか一項に記載の方法によって製造された部分的に加水分解されたリグノセルロース系材料を酵素的に加水分解して、発酵性糖を製造するステップを備える、発酵性糖の製造方法。
【請求項２０】
前記部分的に加水分解されたリグノセルロース系材料を酵素的に加水分解するステップが、その少なくとも一部において、前記部分的に加水分解されたリグノセルロース系材料を、セルラーゼ、リグニナーゼ、ヘミセルラーゼ、キシラナーゼ、リパーゼ、ペクチナーゼ、アミラーゼ、プロテイナーゼ及びそれらのいずれかの組合せからなる群から選択される１種以上の酵素と接触させることによって実行される、請求項１９に記載の発酵性糖の製造方法。
【請求項２１】
前記発酵性糖が、グルコース、キシロース、アラビノース、ガラクトース、マンノース、ラムノース、スクロース、フルクトース及びそれらのいずれかの組合せからなる群から選択される、請求項１９又は２０に記載の発酵性糖の製造方法。
【請求項２２】
前記部分的に加水分解されたリグノセルロース系材料を酵素的に加水分解する前記ステップが、約２％〜約３０％の固体対液体比において実行される、請求項１９〜２１のいずれか一項に記載の発酵性糖の製造方法。
【請求項２３】
前記部分的に加水分解されたリグノセルロース系材料が、低濃度の前記１種以上の酵素と接触させられる、請求項２０〜２２のいずれか一項に記載の発酵性糖の製造方法。
【請求項２４】
発酵生成物の製造方法において、請求項１９〜２３のいずれか一項に記載の発酵性糖の製造方法によって製造された発酵性糖を処理して、それにより前記発酵生成物を製造するステップを含む、発酵生成物の製造方法。
【請求項２５】
前記発酵生成物が、エタノール及びブタノールからなる群から選択される、請求項２４に記載の発酵生成物の製造方法。
【請求項２６】
前記発酵生成物が、１種以上の微生物脂質であるか、又はそれを含んでなる、請求項２４に記載の発酵生成物の製造方法。
【請求項２７】
請求項１〜１８のいずれか一項に記載の方法によって製造された部分的に加水分解されたリグノセルロース系材料。
【請求項２８】
請求項１９〜２３のいずれか一項に記載の方法によって製造された発酵性糖。
【請求項２９】
請求項２４〜２６のいずれか一項に記載の方法によって製造された発酵生成物。
【請求項３０】
リグノセルロース系材料を酸及びアルカリのうちの少なくとも一方で処理するための処理チャンバーにおいて、前記リグノセルロース系材料を、ポリオールを含んでなるか、それからなるか、又はそれから本質的になる薬剤で処理するための消化チャンバーと連通している、処理チャンバーを含んでなる、部分的に加水分解されたリグノセルロース系材料を製造する装置。
【請求項３１】
前記処理チャンバーが、前記リグノセルロース系材料に前記酸及び前記アルカリのうちの少なくとも一方に含浸させることができる、請求項３０に記載の装置。
【請求項３２】
前記リグノセルロース系材料を浸潤及び予熱のうちの少なくとも一方をするためなど、前記リグノセルロース系材料を蒸気処理することができる前処理チャンバーをさらに含んでなる、請求項３０又は３１に記載の装置。
【請求項３３】
液体フラクションから、前記部分的に加水分解されたリグノセルロース系材料をその少なくとも一部において分離するための分離器をさらに含んでなる、請求項３０〜３２のいずれか一項に記載の装置。
【請求項３４】
前記部分的に加水分解されたリグノセルロース系材料を、それからの前記酸、アルカリ及びポリオールのうちの少なくとも１つの少なくとも部分的な除去を促進するように洗浄することができる洗浄デバイスをさらに含んでなる、請求項３０〜３３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項３５】
前記洗浄デバイスが、前記部分的に加水分解されたリグノセルロース系材料の連続向流洗浄を促進するために適合されたベルト真空フィルター又は歩行重力洗浄テーブルである、請求項３４に記載の装置。
【請求項３６】
請求項１〜１８のいずれか一項に記載の方法において使用するための、請求項３０〜３５のいずれか一項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、後に発酵性糖などの有用な製品を製造するために使用することができる少なくとも部分的に加水分解されたリグノセルロース系材料を製造するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
リグノセルロース系材料は、とりわけ、バイオ燃料（例えば、バイオエタノール）及び生化学物質を製造するために使用することが可能であり、そのため、化石燃料の代替物である。リグノセルロース系材料からの効率的なバイオ燃料製造のために、リグノセルロース系材料のセルロース及び／又はヘミセルロース成分は、エタノール又はブタノールへと発酵させることができる単糖類（すなわち、単糖）に変換される必要がある。この分野における従来技術では、リグノセルロース系材料の天然構造を崩壊させるための化学的及び／又は物理的前処理と、それに続いて、セルロース及びヘミセルロース成分を単糖にさせる酵素加水分解を伴うリグノセルロース系材料からの発酵性糖の製造とのためのプロセスが提案されている。単糖は、次いで、エタノールもしくはブタノール、ならびに／又は有機酸及び／もしくは他のアルコールなどの他の発酵生成物を含むバイオ燃料を製造するために、発酵させることができる。さらに、単糖は、例えば、大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）又は従属栄養性藻類（ｈｅｔｅｒｏｔｒｏｐｈｉｃ  ａｌｇａｅ）からの微生物脂質など、他の有用な分子への微生物変換のための炭素源として使用することができる。しかしながら、これらのプロセスは、現時点で、高い費用、低い効率、不利な反応条件及び前処理プロセスに関連する他の問題のために商業化されていない。加えて、これらのプロセスは環境上好ましくなく、及び有効かつ効率的な加水分解を達成するために、酵素の大量添加が必要とされ、それによってさらに費用が増加する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
したがって、下流用途において発酵性糖を製造するために使用することができる部分的に加水分解されたリグノセルロース系材料を製造するための改善された方法が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、部分的には、リグノセルロース系材料を酸及び／又はアルカリ、次いでポリオール、特にグリセロールで連続的に処理することにより、酸及び／又はアルカリとポリオールとの両方を含んでなる溶液による単一ステッププロセスと比較して、リグノセルロース系材料のより効率的かつ改善された加水分解又は液化が得られるという驚くべき発見に基づくものである。
【０００５】
第１の態様において、本発明は、
（ｉ）リグノセルロース系材料を酸及び／又はアルカリで処理するステップと；
（ｉｉ）ステップ（ｉ）のリグノセルロース系材料を、ポリオールを含んでなるか、それからなるか、又はそれから本質的になる薬剤で処理するステップと
を含み、それによって、部分的に加水分解されたリグノセルロース系材料を製造する、少なくとも部分的に加水分解されたリグノセルロース系材料を製造する方法を提供する。
【０００６】
特定の実施形態において、ステップ（ｉ）において、リグノセルロース系材料は、（ａ）酸のみによって、（ｂ）アルカリのみによって、（ｃ）酸、及び次いでアルカリによって連続的に、又は（ｄ）アルカリ、及び次いで酸によって連続的に処理される。
【０００７】
適切には、酸は、硫酸、塩酸、リン酸、フッ化水素酸、臭化水素酸、硝酸、酸金属塩及びそれらのいずれかの組合せからなる群から選択される。
好適には、酸は硫酸である。
【０００８】
適切には、アルカリは、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化アンモニウム、アルカリ金属塩及びそれらのいずれかの組合せからなる群から選択される。
好適には、アルカリは水酸化ナトリウムである。
【０００９】
好適な実施形態において、ステップ（ｉ）は、リグノセルロース系材料中に、及び／又はリグノセルロース系材料上に、酸及び／又はアルカリを蒸気含浸するステップを含む。
好適な実施形態において、酸は、リグノセルロース系材料の約０．１重量％〜約５重量％の量で存在する。
【００１０】
好適な実施形態において、アルカリは、リグノセルロース系材料の約０．１重量％〜約１５重量％の量で存在する。
適切には、ポリオールは、グリセロール、エチレングリコール及びそれらのいずれかの組合せからなる群から選択される。
【００１１】
好適には、ポリオールはグリセロールである。
一実施形態において、グリセロールは、粗製グリセロールであるか、又はそれを含んでなる。
【００１２】
適切には、ステップ（ｉ）は、約２０℃〜約９９℃、又は好適には、約２５℃〜約７５℃の温度で実行される。
適切には、ステップ（ｉｉ）は、約１２０℃〜約２００℃の温度で実行される。
【００１３】
好適には、ステップ（ｉｉ）は、約１６０℃の温度で実行される。
適切には、ステップ（ｉ）は、約５分〜約３０分の時間で実行される。
適切には、ステップ（ｉｉ）は、約１５分〜約６０分の時間で実行される。
【００１４】
好適には、ステップ（ｉｉ）は、約３０分の時間で実行される。
特定の実施形態において、ステップ（ｉ）は、酸及び／又はアルカリによる処理の後、ステップ（ｉｉ）の開始前に酸及び／又はアルカリを少なくとも部分的に除去するために、リグノセルロース系材料を洗浄、排液、及び／又は圧縮するステップをさらに含んでなる。
【００１５】
適切には、ポリオールは、リグノセルロース系材料の約１０重量％〜約２００重量％の量で存在する。
第２の態様において、本発明は、第１の態様の方法によって製造された部分的に加水分解したリグノセルロース系材料を提供する。
【００１６】
第３の態様において、本発明は、発酵性糖を製造する方法であって、第１の態様によって製造された部分的に加水分解されたリグノセルロース系材料を酵素的に加水分解して、発酵性糖を製造するステップを含む、方法を提供する。
【００１７】
好適には、部分的に加水分解されたリグノセルロース系材料を酵素的に加水分解するステップは、その少なくとも一部において、部分的に加水分解されたリグノセルロース系材料を、セルラーゼ、リグニナーゼ、ヘミセルラーゼ、キシラナーゼ、リパーゼ、ペクチナーゼ、アミラーゼ、プロテイナーゼ及びそれらのいずれかの組合せからなる群から選択される１種以上の酵素と接触させることによって実行される。
【００１８】
第４の態様において、本発明は、第３の態様の方法によって製造された発酵性糖を提供する。
好適には、第３及び第４の態様によれば、発酵性糖は、グルコース、キシロース、アラビノース、ガラクトース、マンノース、ラムノース、スクロース、フルクトース及びそれらのいずれかの組合せからなる群から選択される。
【００１９】
一実施形態において、部分的に加水分解されたリグノセルロース系材料を酵素的に加水分解するステップは、約２％〜約３０％の固体対液体比において実行される。
特定の実施形態において、部分的に加水分解されたリグノセルロース系材料は、低濃度の１種以上の酵素と接触させられる。
【００２０】
第５の態様において、本発明は、発酵生成物を製造する方法であって、第３の態様によって製造された発酵性糖を処理して、それにより発酵生成物を製造するステップを含む、方法を提供する。
【００２１】
第６の態様において、本発明は、第５の態様の方法によって製造された発酵生成物を提供する。
好適には、第５及び第６の態様によれば、発酵生成物は、エタノール及びブタノールからなる群から選択される。
【００２２】
第７の態様において、本発明は、リグノセルロース系材料を酸及び／又はアルカリで処理するための処理チャンバーであって、リグノセルロース系材料を、ポリオールを含んでなるか、それからなるか、又はそれから本質的になる薬剤で処理するための消化チャンバーと連通している、処理チャンバーを含んでなる、部分的に加水分解されたリグノセルロース系材料を製造する装置を提供する。
【００２３】
適切には、処理チャンバーは、リグノセルロース系材料を酸及び／又はアルカリで含浸させることができる。
特定の実施形態において、この装置は、リグノセルロース系材料を浸潤及び／又は予熱するためなど、リグノセルロース系材料を蒸気処理することができる前処理チャンバーをさらに含んでなる。
【００２４】
いくつかの実施形態において、この装置は、液体フラクションから、部分的に加水分解されたリグノセルロース系材料をその少なくとも一部において分離するための分離器をさらに含んでなる。
【００２５】
特定の実施形態において、この装置は、部分的に加水分解されたリグノセルロース系材料を、それからの酸、アルカリ及び／又はポリオールの少なくとも部分的な除去を促進するように洗浄することができる洗浄デバイスをさらに含んでなる。好適には、洗浄デバイスは、部分的に加水分解されたリグノセルロース系材料の連続向流洗浄を促進するために適合されたベルト真空フィルター又は歩行重力洗浄テーブルである。
【００２６】
適切には、この装置は、第１の態様の方法における使用に適切である。
本明細書を通して、他に明記されない限り、「含んでなる（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」、「含んでなる、からなる（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ及びｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、排他的ではなく包括的に使用され、そのため、明記された整数又は整数の群は、１つ以上の他の明記されていない整数又は整数の群を含む。「から本質的になる」という句は、明記された整数又は整数の群が必要とされるか、又は義務的であるが、明記された整数又は整数の群の活性又は作用を妨害しないか、又はそれに寄与しない他の要素が任意であることを示す
。
【００２７】
不定冠詞「１つの（ａ）」及び「１つの（ａｎ）」は、単数不定冠詞として解釈されず、又は２つ以上もしくは不定冠詞が指す単一の主題より多くを排除するものとして解釈されない。例えば、「１つの」タンパク質は、１種のタンパク質、１種以上のタンパク質又は複数のタンパク質を含む。
【００２８】
例としてのみ、添付の図面を参照にして、以下に本発明の実施形態をより詳細に記載する。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の好適な実施形態による装置の概略図である。
【図２】本発明の好適な実施形態による洗浄デバイスの概略図である。
【図３】ユーカリ木片の酸含浸及び消化前のアルカリ脱アセチルを含む、実施例３の前処理方法を概説する。
【図４−１】ユーカリ木片の酸含浸及び消化前のアルカリ脱アセチルを含む、実施例３の前処理方法を概説する。
【図４−２】ユーカリ木片の酸含浸及び消化前のアルカリ脱アセチルを含む、実施例３の前処理方法を概説する。
【図５】アルカリ脱アセチルを含む前処理方法の種々のステップ後の実施例３からのユーカリ木片の像を提供する。
【図６】（Ａ）ピキア・ホルスティ（Ｐｉｃｈｉａ  ｈｏｌｓｔｉｉ）、（Ｂ）出芽酵母（Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ  ｃｅｒｅｖｉｓｉａｅ）及び（Ｃ）大腸菌（Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ  ｃｏｌｉ）による発酵に関して、それぞれ以下に示されるグルコース濃度減少及び対応する細胞密度増加を実証する。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
本発明は、部分的には、発酵性糖及び最終生化学物質を製造するために下流用途において使用され得る、部分的に加水分解されたリグノセルロース系材料を製造する新規方法の特定から生じる。特に、これらの新規方法では、さらなる液化又は加水分解のために実証可能である、改善された部分的に加水分解されたリグノセルロース系材料が提供される。さらに、本明細書に記載される方法は、典型的に、より低い資本及び運転費用を有し、かつ当該技術分野において以前に記載された方法より効率的である。
【００３１】
本明細書に開示されるプロセスは、より多くの糖を迅速に製造する能力を提供し、これは、次いで未加工の再生可能なバイオベース製品の製造のベースとして使用することができる糖へとバイオマスを変換する経済的側面のために重要である。本明細書に開示されたプロセスは、有意な消化時間を節約することができ、かつ達成された結果に基づき、最大糖類をより迅速に製造することができる。これらの結果は、プロセスの経済的利益を有意に増加させる。プロセスの重要な特徴としては、単段連続プロセス、短いレゾナンス時間、低い温度及び低い圧力、低費用のリサイクル可能な薬剤、高消化性炭水化物流、拡大縮小可能であり、かつ有効な処理の実行、ならびに非木質及び木質工業原料の両方が含まれる。例えば、本明細書に開示されたプロセスは、サトウキビバガスから６時間で理論的収率の９９％及びユーカリノキ（Ｅｕｃａｌｙｐｔｕｓ  ｇｌｏｂｕｌｕｓ）から２４時間で理論的収率の９８％のグルコースを製造することができる。フルフラール及びＨＭＦなどの無視できる分解生成物が製造される。
【００３２】
一態様において、本発明は、
（ｉ）リグノセルロース系材料を酸及び／又はアルカリで処理するステップと；
（ｉｉ）ステップ（ｉ）のリグノセルロース系材料を、ポリオールを含んでなるか、そ
れからなるか、又はそれから本質的になる薬剤で処理するステップと
を含み、それによって、部分的に加水分解されたリグノセルロース系材料を製造する、部分的に加水分解されたリグノセルロース系材料を製造する方法を提供する。
【００３３】
「リグノセルロース系」又は「リグノセルロース」という用語は、本明細書で使用される場合、リグニン及び／又はセルロースを含んでなる材料を意味する。リグノセルロース系材料は、ヘミセルロース、キシラン、タンパク質、脂質、炭水化物、例えば、デンプン及び／もしくは糖、又はそれらのいずれかの組合せなども含んでなることができる。リグノセルロース系材料は、生きている植物又は以前に生きていた植物材料（例えば、リグノセルロース系バイオマス）から誘導することができる。「バイオマス」は、本明細書で使用される場合、いずれのリグノセルロース系材料も意味し、エネルギー源として使用することができる。
【００３４】
リグノセルロース系材料（例えば、リグノセルロース系バイオマス）は、単一材料又は材料の組合せから誘導可能であり、かつ／又は未変性及び／もしくは変性可能である。リグノセルロース系材料は、トランスジェニック（すなわち、遺伝子組換え型）であることができる。リグノセルロースは、一般に、例えば、植物の繊維、パルプ、茎（ｓｔｅｍｓ）、葉、外皮（ｈｕｌｌｓ）、茎（ｃａｎｅｓ）、外皮（ｈｕｓｋｓ）及び／もしくは穂軸（ｃｏｂｓ）、又は木もしくは低木の繊維、葉、枝、樹皮及び／もしくは木質において見出される。リグノセルロース系材料の例としては、限定されないが、農業バイオマス、例えば、農業及び／又は林業材料及び／又は残渣、枝、低木、茎、森林、穀物、草、短期輪作木質作物、草質茎作物及び／又は葉物；果物を取り出した後の房やヤシの幹などのヤシ油繊維残渣；柳やユーカリのコピス（萌芽更新）；エネルギー作物、例えば、トウモロコシ、キビ及び／又は大豆；エネルギー作物残渣；ペーパミル残渣；製材所残渣；地方自治体の紙廃物；果樹園剪定；低木の茂み；木屑；木片、伐採廃棄物；森林間引；短期輪作木質作物；サトウキビバガス及び／又はモロコシバガスなどのバガス、ウキクサ；小麦わら；オート麦わら；米わら；大麦わら；ライ麦わら；生茎；大豆殻；もみ殻；米わら；タバコ；トウモロコシグルテン供給物；オート麦殻；トウモロコシカーネル；カーネルからの繊維；トウモロコシわら；トウモロコシ茎；トウモロコシ穂軸；トウモロコシ外皮；キャノーラ；ススキ；エネルギー茎；大草原の草；ガマグラス；フォックステール；サトウダイコンパルプ；柑橘系果物のパルプ；種子外皮；芝生刈り込み；綿、海草；木；潅木；小麦；小麦わら；穀物の湿潤又は乾燥ミルからの製品又は副産物；草木ゴミ；植物及び／又は木廃棄物；草質茎材料及び／又は作物；森林；果物；花；針状葉；丸太；根；苗木；潅木；スイッチグラス；野菜；果物皮；つる；小麦ミドリング；オート麦外皮；硬質及び軟質木材；あるいはそれらのいずれかの組合せが含まれる。
【００３５】
本発明に関して、リグノセルロース系材料は、乾燥粉砕エタノール製造設備、紙パルプ化設備、木伐採事業、サトウキビ工場又はそれらのいずれかの組合せからなる群から選択される加工業者によって処理されてよい。
【００３６】
いくつかの実施形態において、リグノセルロース系材料は、バガスである。
さらなる実施形態において、リグノセルロース系材料は、好適にはユーカリノキ（Ｅｕｃａｌｙｐｔｕｓ  ｇｌｏｂｕｌｕｓ）、トウヒ（Ｓｐｒｕｃｅ  ｓｐｐ）、アフリカアブラヤシ（Elaeis guineensis ）、又はこれらの組み合わせからの木片、材料及び／又は残渣を含んでなる。
【００３７】
「加水分解」は、リグノセルロース系材料を一緒に保持する化学結合の分裂又は切断を意味する。例えば、加水分離には、限定されないが、糖類（すなわち、糖）を一緒に連結するグリコシド結合の切断又は分裂が含まれ、これは糖化としても知られている。リグノセルロース系材料は、いくつかの実施形態において、セルロース及び／又はヘミセルロー
スを含んでなることができる。セルロースは、多糖類のグルカンである。多糖類は、グリコシド結合によって一緒に連結された糖類（例えば、単糖類又は二糖類）の繰り返し単位から構成される重合体化合物である。糖類の繰り返し単位は、同一であり（すなわち均質であり）、ホモ多糖類が得られることが可能であるか、又は異なり（すなわち不均質であり）、ヘテロ多糖類が得られることが可能である。セルロースは加水分解を受けて、セロデキストリン（すなわち、加水分離反応前の多糖体単位と比較して、より短い多糖類単位）及び／又はグルコース（すなわち、単糖類）を形成することができる。ヘミセルロースはヘテロ多糖類であり、限定されないが、キシラン、グルクロノキシラン、アラビノキシラン、グルコマンナン及びキシログルカンを含む多糖類を含むことができる。ヘミセルロースは加水分解を受けて、より短い多糖類単位及び／又は単糖類を形成することができ、これらとしては、限定されないが、キシロース、マンノース、グルコース、ガラクトース、ラムノース、アラビノース又はそれらのいずれかの組合せが含まれる。
【００３８】
好適には、本発明の方法は、リグノセルロース系材料を部分的に加水分解する。「部分的な加水分解」又は「部分的加水分解」及びそれらのいずれかの文法的な変形は、本明細書で使用される場合、リグノセルロース系材料を一緒に保持する化学結合の１００％未満を分裂又は切断する加水分解反応を意味する。
【００３９】
本発明の他の実施形態において、加水分解反応は、リグノセルロース系材料に存在するセルロース及び／又はヘミセルロースのグリコシド結合の１００％未満を分裂又は切断する。いくつかの実施形態において、部分的な加水分解反応は、セルロースの約２０％、１５％、１０％又は５％をグルコースへと変換することができる。本発明のさらなる実施形態において、部分的な加水分解反応は、ヘミセルロースの約２０％、１５％、１０％又は５％を単糖類へと変換することができる。単糖類の例としては、限定されないが、キシロース、グルコース、マンノース、ガラクトース、ラムノース及びアラビノースが含まれる。加えて、部分的な加水分解反応は、本明細書に記載の方法で処理される前のリグノセルロース系材料に存在するグルカンの量と比較して、部分的に加水分解したリグノセルロース系材料に存在するグルカンの約８０％、８５％、９０％又は９５％より多い回収をもたらし得る。
【００４０】
本発明のいくつかの実施形態において、部分的な加水分解反応は、本明細書に記載の方法で処理される前のリグノセルロース系材料に存在するキシランの量と比較して、部分的に加水分解したリグノセルロース系材料に存在するキシランの約４０％、３５％、３０％、２５％、２０％、１５％、１０％又は５％より多い回収をもたらすことができる。さらに、部分的な加水分解反応は、リグノセルロース系材料に存在するヘミセルロース中のウロン酸モノマーのアセチル化物からアセテートを除去することができる。
【００４１】
当業者によって容易に理解されるであろう通り、本明細書に記載される方法は、リグノセルロース系材料に存在するリグニンを分解及び／又は除去し得る。リグニンは、リグノセルロース系材料を一緒に保持する化学結合の加水分解によって、リグノセルロース系材料から除去され得る。したがって、本発明のいくつかの実施形態において、この方法によって、本方法で処理される前のリグノセルロース系材料に存在するリグニンの量と比較して、部分的に加水分解したリグノセルロース系材料中のリグニンの約８０％以下（例えば、約８０％、７５％、７０％、６５％、６０％、５５％、５０％、４５％、４０％、３５％、３０％、２５％、２０％など）又はそのうちのいずれかの範囲の除去がもたらされる。いくつかの実施形態において、この方法によって、本態様の方法で処理される前のリグノセルロース系材料に存在するリグニンの量と比較して、処理したリグノセルロース系材料中のリグニンの約２０％以上（例えば、約２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％など）又はそのうちのいずれかの範囲の除去がもたらされる。
【００４２】
さらに、本明細書に記載の方法は、リグノセルロース系材料の構造に影響を及ぼし得る。例えば、この方法は、リグノセルロース系材料中の繊維の分離をもたらし得、リグノセルロース系材料の気孔率を増加し得、リグノセルロース系材料の比表面積を増加し得、又はそれらのいずれかの組合せが生じ得る。いくつかの実施形態において、この方法は、例えば、結晶状態から非晶状態へとセルロースの一部を変換することによって、セルロース構造の結晶度を低下させる。
【００４３】
本明細書で使用される場合、「処理する」又は「処理」は、例えば、接触、浸漬、蒸気含浸、噴霧、懸濁、含浸、飽和、ディップ、湿潤、リンス、洗浄、沈没及び／又はそれらのいずれかの変形及び／又は組合せを意味し得る。
【００４４】
適切には、ステップ（ｉ）に関して、リグノセルロース系材料は酸で処理される。
当業者は、本明細書で使用される場合、「酸」という用語が、アルカリと反応して塩を形成することができる７未満のｐＨを有する様々な水溶性化合物を意味することを容易に理解するであろう。酸の例は、一プロトン性又は多プロトン性であることが可能であり、かつ１個、２個、３個又はそれを超える官能基を含んでなることができる。酸の例としては、限定されないが、鉱酸、ルイス酸、酸金属塩、有機酸、固体酸、無機酸又はそれらの組合せが含まれる。特定の酸としては、限定されないが、塩酸、硫酸、リン酸、フッ化水素酸、臭化水素酸、ヨウ化水素酸、硝酸、ギ酸、酢酸、メタンスルホン酸、トルエンスルホン酸、三フッ化ホウ素ジエチルエーテレート、スカンジウム（ＩＩＩ）トリフルオロメタンスルホネート、チタン（ＩＶ）イソプロポキシド、塩化スズ（ＩＶ）、臭化亜鉛（ＩＩ）、塩化鉄（ＩＩ）、塩化鉄（ＩＩＩ）、塩化亜鉛（ＩＩ）、塩化銅（Ｉ）、臭化銅（Ｉ）、塩化銅（ＩＩ）、臭化銅（ＩＩ）、塩化アルミニウム、塩化クロム（ＩＩ）、塩化クロム（ＩＩＩ）、塩化バナジウム（ＩＩＩ）、塩化モリブデン（ＩＩＩ）、塩化パラジウム（ＩＩ）、塩化プラチナ（ＩＩ）、塩化プラチナ（ＩＶ）、塩化ルテニウム（ＩＩＩ）、塩化ロジウム（ＩＩＩ）、ゼオライト、活性化ゼオライト又はそれらのいずれかの組合せが含まれる。
【００４５】
好適には、酸は、硫酸、塩酸、リン酸、フッ化水素酸、臭化水素酸、硝酸、酸金属塩及びそれらのいずれかの組合せからなる群から選択される。
さらにいっそう好適には、酸は硫酸である。
【００４６】
適切には、ステップ（ｉ）に関して、リグノセルロース系材料はアルカリ処理される。
当業者によって容易に理解されるであろう通り、本明細書で使用される場合、「アルカリ」は、酸と反応して塩を形成することができる７より高いｐＨを有する様々な水溶性化合物を意味する。例として、アルカリには、限定されないが、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化アンモニウム、水酸化マグネシウム及びアルカリ金属塩、例えば、限定されないが、炭酸ナトリウム及び炭酸カリウムが含まれる。
【００４７】
好適には、アルカリは、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化アンモニウム、アルカリ金属塩及びそれらのいずれかの組合せからなる群から選択される。
さらにいっそう好適には、アルカリは水酸化ナトリウムである。
【００４８】
特定の一実施形態において、ステップ（ｉ）は、リグノセルロース系材料を、酸、及び次いでアルカリによって連続的に、又はアルカリ、及び次いで酸によって連続的に、処理される。
【００４９】
特に好適な実施形態において、ステップ（ｉ）は、リグノセルロース系材料中に、及び／又はリグノセルロース系材料上に、酸及び／又はアルカリを蒸気含浸するステップを含
む。いくつかの実施形態において、リグノセルロース系材料は、最初に、酸及び／又はアルカリを含浸するステップの前に、それが蒸気によって湿潤及び予熱されるように、事前に蒸気で処理される。この点に関して、事前に蒸気で処理するステップによって、典型的に、木片中の毛管などのリグノセルロース系材料中の空洞を生じ、これには少なくとも部分的に液体が満たされる。蒸気処理は、さらに、リグノセルロース系材料中の空気を膨張させて、かつ少なくとも部分的にそれから排出させ得る。事前に蒸気処理されたリグノセルロース系材料のその後の蒸気含浸によって、次いで、リグノセルロース系材料の空洞内の液体が酸及び／又はアルカリによって置き換えられるという結果がもたらされ得る。あるいは、酸及び／又はアルカリの含浸は、最初にリグノセルロース系材料を事前に蒸気処理することなく実行されてもよい。
【００５０】
ステップ（ｉ）はリグノセルロース材料を酸及び／又はアルカリ浴の通過から単純になるということを当業者は把握することができる。他の実施形態では、ステップ（ｉ）はリグノセルロース材料を、バッチ容器を通過させることからなり、バッチ容器は酸及び／又はアルカリを再生させる。
【００５１】
他の実施形態において、リグノセルロース系材料は、ステップ（ｉ）で１種以上の酸及び／又はアルカリで処理されてもよい。例えば、リグノセルロース系材料は、１種、２種、３種、４種、５種又はそれを超える酸及び／又はアルカリで処理されてもよい。
【００５２】
ステップ（ｉ）に関して、酸は、リグノセルロース系材料の約０．１重量％〜５重量％又はそのうちのいずれかの範囲、例えば、限定されないが、約０．３重量％〜約３重量％、又は約０．５重量％〜約１重量％の量で存在し得る。本発明の特定の実施形態において、酸及び／又はアルカリは、ステップ（ｉ）において、リグノセルロース系材料の約０．１重量％、０．２重量％、０．３重量％、０．４重量％、０．５重量％、０．６重量％、０．７重量％、０．８重量％、０．９重量％、１重量％、１．２重量％、１．５重量％、１．７５重量％、２重量％、２．２５重量％、２．５重量％、２．７５重量％、３重量％、３．２５重量％、３．５重量％、３．７５重量％、４重量％、４．２５重量％、４．５重量％、４．７５重量％、５重量％又はそのうちのいずれかの範囲の量で存在する。本発明の特定の実施形態において、酸及び／又はアルカリは、ステップ（ｉ）において、リグノセルロース系材料の約０．５重量％〜約２重量％の量で存在する。
【００５３】
ステップ（ｉ）に関して、アルカリは、リグノセルロース系材料の約０．１重量％〜約１５重量％又はそのうちのいずれかの範囲、例えば、限定されないが、約０．３重量％〜約１３重量％、又は約１重量％〜約１０重量％の量で存在し得る。本発明の特定の実施形態において、酸及び／又はアルカリは、ステップ（ｉ）において、リグノセルロース系材料の約０．１重量％、０．２重量％、０．３重量％、０．４重量％、０．５重量％、０．６重量％、０．７重量％、０．８重量％、０．９重量％、１重量％、１．２重量％、１．５重量％、１．７５重量％、２重量％、２．２５重量％、２．５重量％、２．７５重量％、３重量％、３．２５重量％、３．５重量％、３．７５重量％、４重量％、４．２５重量％、４．５重量％、４．７５重量％、５重量％、５．２５重量％、５．５重量％、５．７５重量％、６重量％、６．２５重量％、６．５重量％、６．７５重量％、７重量％、７．２５重量％、７．５重量％、７．７５重量％、８重量％、８．２５重量％、８．５重量％、８．７５重量％、９重量％、９．２５重量％、９．５重量％、９．７５重量％、１０重量％、１０．２５重量％、１０．５重量％、１０．７５重量％、１１重量％、１１．２５重量％、１１．５重量％、１１．７５重量％、１２重量％、１２．２５重量％、１２．５重量％、１２．７５重量％、１３重量％、１３．２５重量％、１３．５重量％、１３．７５重量％、１４重量％、１４．２５重量％、１４．５重量％、１４．７５重量％、１５重量％又はそのうちのいずれかの範囲の量で存在する。本発明の特定の実施形態において、アルカリは、ステップ（ｉ）において、リグノセルロース系材料の約５重量％〜約１５重
量％の量で存在する。
【００５４】
当業者には明らかであるように、この実施形態の方法に係る１つ以上のステップ、又はステップの部分は、加圧して実施することができる。一例として、本発明の方法に係る１つ以上のステップ、又はステップの部分は、約２０ｐｓｉ〜約１００ｐｓｉのうちのいかなる範囲、例えば、約２５ｐｓｉ〜約７５ｐｓｉ、又は約４０ｐｓｉ〜約６０ｐｓｉなど、しかしこれらに限定されない範囲の圧力で実施することができる。本発明の特定の実施形態において、１つ以上のステップ、又はステップの部分は、２０，２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７，２８，２９，３０，３１，３２，３３，３４，３５，３６，３７，３８，３９，４０，４１，４２，４３，４４，４５，４６，４７，４８，４９，５０，５１，５２，５３，５４，５５，５６，５７，５８，５９，６０，６１，６２，６３，６４，６５，６６，６７，６８，６９，７０，７１，７２，７３，７４，７５，７６，７７，７８，７９，８０，８１，８２，８３，８４，８５，８６，８７，８８，８９，９０，９１，９２，９３，９４，９５，９６，９７，９８，９９，１００ｐｓｉ又はこのうちのいかなる範囲の圧力で行うことができる。一実施形態において、ステップ（ｉ）、又はその一部は、約２５ｐｓｉの圧力で行う。一実施形態において、ステップ（ｉｉ）、又はその一部は、約７５ｐｓｉの圧力で行う。
【００５５】
特定の実施形態において、ステップ（ｉ）は、酸及び／又はアルカリを少なくとも部分的に除去するために、酸及び／又はアルカリによる処理の後、リグノセルロース系材料を洗浄するステップ、例えば、（ａ）酸又はアルカリでの連続したさらなる処理、又は、（ｂ）ステップ（ｉｉ）の開始を、さらに含んでなる。好適な一実施形態において、ステップ（ｉ）において、リグノセルロース材料はアルカリ、次いで酸によって連続的に処理され、ここでステップ（ｉ）は、アルカリでの処理の後、かつ酸での処理の前にリグノセルロース材料を洗浄することを含んでなる。他の好適な実施形態において、ステップ（ｉ）では、リグノセルロース材料は、酸、次いでアルカリで連続処理され、ステップ（ｉ）は、酸での処理の後、かつアルカリでの処理の前にリグノセルロース材料を洗浄することを含んでなる。
【００５６】
この点に関して、洗浄は、洗浄溶液及び／又は水で実行されてよい。リグノセルロース系材料は、１回以上、例えば、２回、３回、４回又はそれを超える回数にわたって水及び／又は洗浄溶液で洗浄されてよい。好適には、リグノセルロース系材料がステップ（ｉ）において酸で処理された場合、それは次いで、アルカリ性洗浄溶液（すなわち、ｐＨが７より高いもの）及び／又は水でその後洗浄される。好適には、リグノセルロース系材料がステップ（ｉ）においてアルカリで処理された場合、それは次いで、酸性洗浄溶液（すなわち、ｐＨが７より低いもの）及び／又は水でその後洗浄される。加えて、リグノセルロース系材料は、ステップ（ｉ）において酸及び／又はアルカリで処理された後、１回以上にわたって水で洗浄されてもよく、次いで、リグノセルロース系材料は、それぞれ、アルカリ性又は酸性洗浄溶液で１回以上洗浄され、続いて任意選択的に、リグノセルロース系材料を水で１回以上にわたって再度洗浄する。１回以上の水及び／又は洗浄溶液による洗浄の後、本明細書に記載の方法のステップ（ｉｉ）において薬剤で処理する前に、限定されないが、真空ろ過、膜ろ過、ふるいろ過、部分的もしくは粗ろ過、又はそれらのいずれかの組合せなどの方法によって、リグノセルロース系材料を水及び／又は洗浄溶液から分離することができる。
【００５７】
「ポリオール」という用語は、本明細書で使用される場合、複数のヒドロキシル基を含有するアルコールを意味する。本発明のポリオールの例としては、限定されないが、１，２−プロパンジオール、１，３−プロパンジオール、グリセロール、２，３−ブタンジオール、１，３−ブタンジオール、２−メチル−１，３−プロパンジオール、１，２−ペンタンジオール、１，３−ペンタンジオール、１，４−ペンタンジオール、１，５−ペンタ
ンジオール、２，２−ジメチル−１，３−プロパンジオール、２−メチル−１，４−ブタンジオール、２−メチル−１，３−ブタンジオール、１，１，１−トリメチルメタン、３−メチル−１，５−ペンタンジオール、１，１，１−トリメチロールプロパン、１，７−ヘプタンジオール、２−エチル−１，６−ヘキサンジオール、１，９−ノナンジオール、１，１１−ウンデカンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、オリゴエチレングリコール、２，２’−チオジグリコール、１，２−プロピレンオキシドから調製したジグリコール又はポリグリコール、プロピレングリコール、エチレングリコール、ソルビトール、ジブチレングリコール、トリブチレングリコール、テトラブチレングリコール、ジヘキシレンエーテルグリコール、トリヘキシレンエーテルグリコール、テトラヘキシレンエーテルグリコール、１，４−シクロヘキサンジオール、１，３−シクロヘキサンジオール、又はそれらのいずれかの組合せが含まれる。
【００５８】
好適には、ポリオールは、グリセロール、エチレングリコール及びそれらのいずれかの組合せからなる群から選択される。
さらにいっそう好適には、ポリオールはグリセロールである。
【００５９】
ポリオールは、純粋（例えば、精製されたか、又は技術グレード）、又は不純（例えば、粗製又は精製粗製）の形態で存在することができる。本発明の特定の実施形態において、ポリオールは、約７０％〜約９９．９％又はそのうちのいずれかの範囲、例えば、限定されないが、約８０％〜約９９．９％又は約８０％〜約９７％の純度を有する。本発明の特定の実施形態において、ポリオールの純度は、約７０％、７１％、７２％、７３％、７４％、７５％、７６％、７７％、７８％、７９％、８０％、８１％、８２％、８３％、８４％、８５％、８６％、８７％、８８％、８９％、９０％、９１％、９２％、９３％、９４％、９５％、９６％、９７％、９８％、９９％、９９．１％、９９．２％、９９．３％、９９．４％、９９．５％、９９．６％、９９．７％、９９．８％、９９．９％又はそのうちのいずれかの範囲である。ポリオールの純度形態又はグレード（例えば、精製、粗製又は精製粗製）は、限定されないが、バイオディーゼル製造プロセスからの副産物として製造された純度グレードであり得る。本発明の特定の実施形態において、ポリオールは、純粋形態（例えば、９９％以上の純度を有する）又は粗製形態（例えば、約７０％〜約９８％の純度を有する）である。
【００６０】
さらなる実施形態において、ポリオールは、本明細書に記載したようなリグノセルロース材料をとポリオールの混合物から回収又は再生されてきた。これに関して、回収又は再生したポリオールは、部分的に精製、又は純化した形態にあることが可能である。この目的のために、ポリオールは、リグノセルロース材料をとポリオールの混合物から、当業者に公知のあらゆる方法又は手段によって、回収又は再生することができる。部分的に精製したポリオールの回収方法には、汚染源を除去するための、ろ過、クロマトグラフィ分離、抽出、蒸発、吸着などの方法、例えば、活性炭素又は珪藻土又は他の吸着材料を含んだカラムを通すろ過、あるいはこれらの組み合わせが含まれるが、これらに限定されない。好適にはポリオールは、ろ過、クロマトグラフィ分離、及び／又は蒸発によって回収又はリサイクルされる。
【００６１】
一実施形態において、グリセロールは、粗製グリセロールであるか、又はそれを含んでなる。粗製グリセロールは、典型的に、グリセロール、メタノール、無機塩、水、油又は油脂、石鹸及び他の「汚染物質」を含有する。粗製グリセロールは、様々な天然及び合成プロセスによって製造され得る。例えば、粗製グリセロールは、バイオディーゼル製造のプロセスの間に製造可能である。さらに、粗製グリセロールは、鹸化のプロセス（例えば、油又は油脂からの石鹸製造）の間に製造され得る。バイオディーゼル製造の副産物として製造される粗製グリセロールは、典型的に、約４０〜９０％のグリセロール含有量を有し、かつメタノール、水、塩及び石鹸などの不純物を取り除くか、又は減少させるために
部分的に精製されることができる。部分的精製によって、グリセロール含有量を約９０％グリセロールまで、より特に約９５％グリセロールまで、及び特定の場合、約９７％グリセロールまで増加させることができ、これによって、技術グレードグリセロールに関連する純度まで達する。本発明の特定の実施形態において、粗製グリセロールのグリセロール含有量は、約４０％、４１％、４２％、４３％、４４％、４５％、４６％、４７％、４８％、４９％、５０％、５１％、５２％、５３％、５４％、５５％、５６％、５７％、５８％、５９％、６０％、６１％、６２％、６３％、６４％、６５％、６６％、６７％、６８％、６９％、７０％、７１％、７２％、７３％、７４％、７５％、７６％、７７％、７８％、７９％、８０％、８１％、８２％、８３％、８４％、８５％、８６％、８７％、８８％、８９％、９０％、９１％、９２％、９３％、９４％、９５％、９６％、９７％又はそのうちのいずれかの範囲である。
【００６２】
さらに、本発明の粗製グリセロール（上記の回収又はリサイクルしたグリセロールを含む）は、それを「純粋」又は技術グレード／精製（例えば、＞９７％純度）グリセロールに変換することなく、本発明での使用のためにそれをより適切に、かつ／又は有利にするために１つ以上のプロセスを受けてもよい。例えば、本発明の方法での使用のための粗製グリセロールは、固体及び他の大きい物質を取り除くために、ろ過ステップを受けてもよい。
【００６３】
当業者は、本発明の方法において使用されるグリセロールが粗製及び精製（例えば、＞９７％純度）グリセロールの混合物、例えば上記の回収又はリサイクルしたグリセロールなどの、部分的に精製又は純化したグリセロールを含んでもよいことを認識するであろう。特定の実施形態によると、粗製グリセロールの量は、粗製及び技術グレードグリセロールの全混合物の重量に基づき、少なくとも５重量％、より特に少なくとも２５重量％、なおより特に少なくとも５０重量％、さらになおより特に少なくとも７５重量％、又はなおさらにより特に少なくとも９５重量％であってよい。他の実施形態によると、グリセロールは実質的に１００％粗製グリセロールを含んでなる。
【００６４】
好適には、１種又は以上のポリオールが、薬剤に存在してもよい。例えば、１種、２種、３種、４種、５種又はそれを超えるポリオールが、薬剤に存在することが可能である。ポリオールは、薬剤の約１重量％〜約９９重量％又はそのうちのいずれかの範囲の量で、例えば、限定されないが、薬剤の約１重量％〜約８０重量％、約１０重量％〜約５０重量％、約１５重量％〜約３５重量％、約２０重量％〜約９９重量％、約４０重量％〜約９９重量％又は約８０重量％〜約９７重量％の量で薬剤に存在することが可能である。本発明の特定の実施形態において、ポリオールは、薬剤の約１重量％、２重量％、３重量％、４重量％、５重量％、６重量％、７重量％、８重量％、９重量％、１０重量％、１１重量％、１２重量％、１３重量％、１４重量％、１５重量％、１６重量％、１７重量％、１８重量％、１９重量％、２０重量％、２１重量％、２２重量％、２３重量％、２４重量％、２５重量％、２６重量％、２７重量％、２８重量％、２９重量％、３０重量％、３１重量％、３２重量％、３３重量％、３４重量％、３５重量％、３６重量％、３７重量％、３８重量％、３９重量％、４０重量％、４１重量％、４２重量％、４３重量％、４４重量％、４５重量％、４６重量％、４７重量％、４８重量％、４９重量％、５０重量％、５１重量％、５２重量％、５３重量％、５４重量％、５５重量％、５６重量％、５７重量％、５８重量％、５９重量％、６０重量％、６１重量％、６２重量％、６３重量％、６４重量％、６５重量％、６６重量％、６７重量％、６８重量％、６９重量％、７０重量％、７１重量％、７２重量％、７３重量％、７４重量％、７５重量％、７６重量％、７７重量％、７８重量％、７９重量％、８０重量％、８１重量％、８２重量％、８３重量％、８４重量％、８５重量％、８６重量％、８７重量％、８８重量％、８９重量％、９０重量％、９１重量％、９２重量％、９３重量％、９４重量％、９５重量％、９６重量％、９７重量％、９８重量％、９９重量％、１００重量％又はそのうちのいずれかの範囲の量で薬剤に存在する。
本発明の特に好適な実施形態において、ポリオールは、薬剤の約８０重量％〜約１００重量％の量で存在する。
【００６５】
ステップ（ｉｉ）の薬剤が９９．９重量％未満のポリオールを含んでなる実施形態に関して、薬剤は、例えば、水、酸又はアルカリをさらに含んでなり得る。しかしながら、薬剤が酸をさらに含んでなる場合、酸は、薬剤の約０．１重量％以下の量で存在するべきである。当業者によって認識されるであろう通り、薬剤の約０．１重量％以下のこの酸の量は、後にステップ（ｉｉ）において薬剤と混合され得る、ステップ（ｉ）における酸による処理に続いてリグノセルロース系材料中及び／又は上に残存するいずれの残留酸も含まないであろう。
【００６６】
ステップ（ｉｉ）に関して、薬剤は、好適には、リグノセルロース系材料の約１０重量％〜約２００重量％又はそのうちのいずれかの範囲の量で、例えば、限定されないが、約２０重量％〜約１５０重量％、約３０重量％〜約１００重量％、又は約５０重量％〜約７０重量％の量で存在する（すなわち、薬剤対リグノセルロース系材料比）。特定の実施形態において、薬剤は、リグノセルロース系材料の約１０重量％、１１重量％、１２重量％、１３重量％、１４重量％、１５重量％、１６重量％、１７重量％、１８重量％、１９重量％、２０重量％、２１重量％、２２重量％、２３重量％、２４重量％、２５重量％、２６重量％、２７重量％、２８重量％、２９重量％、３０重量％、３１重量％、３２重量％、３３重量％、３４重量％、３５重量％、３６重量％、３７重量％、３８重量％、３９重量％、４０重量％、４１重量％、４２重量％、４３重量％、４４重量％、４５重量％、４６重量％、４７重量％、４８重量％、４９重量％、５０重量％、５１重量％、５２重量％、５３重量％、５４重量％、５５重量％、５６重量％、５７重量％、５８重量％、５９重量％、６０重量％、６１重量％、６２重量％、６３重量％、６４重量％、６５重量％、６６重量％、６７重量％、６８重量％、６９重量％、７０重量％、７１重量％、７２重量％、７３重量％、７４重量％、７５重量％、７６重量％、７７重量％、７８重量％、７９重量％、８０重量％、８１重量％、８２重量％、８３重量％、８４重量％、８５重量％、８６重量％、８７重量％、８８重量％、８９重量％、９０重量％、９１重量％、９２重量％、９３重量％、９４重量％、９５重量％、９６重量％、９７重量％、９８重量％、９９重量％、１００重量％、１０１重量％、１０２重量％、１０３重量％、１０４重量％、１０５重量％、１０６重量％、１０７重量％、１０８重量％、１０９重量％、１１０重量％、１１１重量％、１１２重量％、１１３重量％、１１４重量％、１１５重量％、１１６重量％、１１７重量％、１１８重量％、１１９重量％、１２０重量％、１２１重量％、１２２重量％、１２３重量％、１２４重量％、１２５重量％、１２６重量％、１２７重量％、１２８重量％、１２９重量％、１３０重量％、１３１重量％、１３２重量％、１３３重量％、１３４重量％、１３５重量％、１３６重量％、１３７重量％、１３８重量％、１３９重量％、１４０重量％、１４１重量％、１４２重量％、１４３重量％、１４４重量％、１４５重量％、１４６重量％、１４７重量％、１４８重量％、１４９重量％、１５０重量％、１５１重量％、１５２重量％、１５３重量％、１５４重量％、１５５重量％、１５６重量％、１５７重量％、１５８重量％、１５９重量％、１６０重量％、１６１重量％、１６２重量％、１６３重量％、１６４重量％、１６５重量％、１６６重量％、１６７重量％、１６８重量％、１６９重量％、１７０重量％、１７１重量％、１７２重量％、１７３重量％、１７４重量％、１７５重量％、１７６重量％、１７７重量％、１７８重量％、１７９重量％、１８０重量％、１８１重量％、１８２重量％、１８３重量％、１８４重量％、１８５重量％、１８６重量％、１８７重量％、１８８重量％、１８９重量％、１９０重量％、１９１重量％、１９２重量％、１９３重量％、１９４重量％、１９５重量％、１９６重量％、１９７重量％、１９８重量％、１９９重量％、２００重量％又はそのうちのいずれかの範囲の量で存在する。
【００６７】
適切には、ステップ（ｉ）は、約２０〜９９℃又はそのうちのいずれかの範囲、例えば
、限定されないが、約２０℃〜約９０℃又は約２５℃〜約８０℃の温度で実行される。特定の実施形態において、ステップ（ｉ）は、約２１℃、２２℃、２３℃、２４℃、２５℃、２６℃、２７℃、２８℃、２９℃、３０℃、３１℃、３２℃、３３℃、３４℃、３５℃、３６℃、３７℃、３８℃、３９℃、４０℃、４１℃、４２℃、４３℃、４４℃、４５℃、４６℃、４７℃、４８℃、４９℃、５０℃、５１℃、５２℃、５３℃、５４℃、５５℃、５６℃、５７℃、５８℃、５９℃、６０℃、６１℃、６２℃、６３℃、６４℃、６５℃、６６℃、６７℃、６８℃、６９℃、７０℃、７１℃、７２℃、７３℃、７４℃、７５℃、７６℃、７７℃、７８℃、７９℃、８０℃、８１℃、８２℃、８３℃、８４℃、８５℃、８６℃、８７℃、８８℃、８９℃、９０℃、９１℃、９２℃、９３℃、９４℃、９５℃、９６℃、９７℃、９８℃及び９９℃の温度で実行される。ステップ（ｉ）は好適には、約２５℃〜約７５℃の温度で行われる。
【００６８】
適切には、ステップ（ｉｉ）は、約１００〜約２２０℃又はそのうちのいずれかの範囲、例えば、限定されないが、約１２０℃〜約２００℃、約１４０℃〜約１８０℃又は約１５０℃〜約１７０℃の温度で実行される。特定の実施形態において、ステップ（ｉｉ）は、約１００℃、１０１℃、１０２℃、１０３℃、１０４℃、１０５℃、１０６℃、１０７℃、１０８℃、１０９℃、１１０℃、１１１℃、１１２℃、１１３℃、１１４℃、１１５℃、１１６℃、１１７℃、１１８℃、１１９℃、１２０℃、１２１℃、１２２℃、１２３℃、１２４℃、１２５℃、１２６℃、１２７℃、１２８℃、１２９℃、１３０℃、１３１℃、１３２℃、１３３℃、１３４℃、１３５℃、１３６℃、１３７℃、１３８℃、１３９℃、１４０℃、１４１℃、１４２℃、１４３℃、１４４℃、１４５℃、１４６℃、１４７℃、１４８℃、１４９℃、１５０℃、１５１℃、１５２℃、１５３℃、１５４℃、１５５℃、１５６℃、１５７℃、１５８℃、１５９℃、１６０℃、１６１℃、１６２℃、１６３℃、１６４℃、１６５℃、１６６℃、１６７℃、１６８℃、１６９℃、１７０℃、１７１℃、１７２℃、１７３℃、１７４℃、１７５℃、１７６℃、１７７℃、１７８℃、１７９℃、１８０℃、１８１℃、１８２℃、１８３℃、１８４℃、１８５℃、１８６℃、１８７℃、１８８℃、１８９℃、１９０℃、１９１℃、１９２℃、１９３℃、１９４℃、１９５℃、１９６℃、１９７℃、１９８℃、１９９℃、２００℃、２０１℃、２０２℃、２０３℃、２０４℃、２０５℃、２０６℃、２０７℃、２０８℃、２０９℃、２１０℃、２１１℃、２１２℃、２１３℃、２１４℃、２１５℃、２１６℃、２１７℃、２１８℃、２１９℃、２２０℃又はそのうちのいずれかの範囲の温度で実行される。特定の好適な実施形態において、ステップ（ｉｉ）は、約１６０℃の温度で実行される。当業者によって十分理解されるであろう通り、ステップ（ｉ）及び（ｉｉ）は、異なる温度で実行されてもよい。
【００６９】
ステップ（ｉ）は、好適には、約５分〜約３０分又はそのうちのいずれかの範囲、例えば、限定されないが、約５分〜約２５分又は約１０分〜約１５分の時間で実行される。特定の実施形態において、ステップ（ｉ）は、約１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８、２９、３０分又はそのうちのいずれかの範囲の時間で実行される。特に好適な実施形態において、ステップ（ｉ）は、約１０分の時間で実行される。
【００７０】
ステップ（ｉｉ）は、好適には、約５〜約１２０分又はそのうちのいずれかの範囲、例えば、限定されないが、約１５分〜約６０分又は約２０分〜約４０分の時間で実行される。特定の実施形態において、ステップ（ｉｉ）は、約１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８、２９、３０、３１、３２、３３、３４、３５、３６、３７、３８、３９、４０、４１、４２、４３、４４、４５、４６、４７、４８、４９、５０、５１、５２、５３、５４、５５、５６、５７、５８、５９、６０、６１、６２
、６３、６４、６５、６６、６７、６８、６９、７０、７１、７２、７３、７４、７５、７６、７７、７８、７９、８０、８１、８２、８３、８４、８５、８６、８７、８８、８９、９０、９１、９２、９３、９４、９５、９６、９７、９８、９９、１００、１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６、１０７、１０８、１０９、１１０、１１１、１１２、１１３、１１４、１１５、１１６、１１７、１１８、１１９、１２０分又はそのうちのいずれかの範囲の時間で実行される。特に好適な実施形態において、ステップ（ｉｉ）は、約３０分の時間で実行される。
【００７１】
本明細書に記載の方法によるリグノセルロース系材料の処理後、リグノセルロース系材料は、当業者に既知のいずれかの手段によって、液体フラクションから分離され得る。液体フラクションからリグノセルロース系材料を分離する方法としては、限定されないが、真空ろ過、膜ろ過、ふるいろ過、部分的又は粗ろ過、あるいはそれらのいずれかの組合せが含まれ得る。分離ステップによって、液体フラクション（すなわち、ろ液又は水可溶化液）及び固体残渣フラクション（すなわち、部分的に加水分解されたリグノセルロース系材料）を生じることができる。本発明のいくつかの実施形態において、分離の前、間及び／又は後に、処理されたリグノセルロース系材料に水及び／又は洗浄溶液が添加される。洗浄溶液は、それらに限定されないが、水、酸性溶液、アルカリ性溶液及び／又は有機溶媒であり得るか、又はそれを含んでなり得る。さらに、いくつかの連続分離プロセスにおいて、水及び／又は洗浄溶液は、リグノセルロース系材料の動きの流れに並流又は向流を加え得る。例えば、真空ろ過ベルト又は重力洗浄テーブルにおいて、洗浄溶液はベルトの動きに対して向流に流れてリグノセルロース系材料中を数回循環し得、このようにしてリグノセルロース系材料を効果的に洗浄するために必要とされる洗浄溶液の量を制限し得る。したがって、処理されたリグノセルロース系材料は、処理プロセスからの薬剤、残留酸、残留アルカリ及び／又は副産物、例えば、限定されないが、ポリオール、グリセロール残渣、ならびに処理ステップから製造された生成物を含み得る。
【００７２】
任意選択的に、本明細書に記載の方法によるリグノセルロース系材料の処理後、部分的に加水分解されたリグノセルロース系材料は洗浄溶液で洗浄されてもよい。洗浄溶液は、限定されないが、酸性溶液、アルカリ性溶液及び／又は有機溶媒を含んでなってよい。
【００７３】
このように、部分的に加水分解されたリグノセルロース系材料は、当該技術分野において既知のいずれかの手段又は方法によって洗浄されてもよい。特定の実施形態において、部分的に加水分解されたリグノセルロース系材料は、本明細書に記載されるようなベルト真空ろ過機又は歩行重力洗浄テーブルによって、少なくとも部分的に洗浄される。
【００７４】
さらなる態様において、本発明は、上記方法によって製造された部分的に加水分解されたリグノセルロース系材料を提供する。
なおさらなる態様において、本発明は、発酵性糖を製造する方法であって、上記方法によって製造された部分的に加水分解されたリグノセルロース系材料を酵素的に加水分解して、発酵性糖を製造するステップを含む、方法を提供する。
【００７５】
当業者によって容易に理解されるであろう通り、上記方法は、この方法を受けなかったリグノセルロース系材料と比較して、リグノセルロース系材料を酵素的消化又は加水分解を受けやすい材料にさせ得る。したがって、部分的に加水分解されたリグノセルロース系材料の同一酵素量における酵素加水分解は、本明細書に記載される方法によって処理されていないリグノセルロース系材料の酵素消化と比較して、２倍、３倍、４倍、５倍、６倍、７倍又は８倍以上増加され得る。あるいは、より低い費用で効果的な速度及び収率を得るために、酵素のより少ない量を使用することができる。
【００７６】
酵素は、微生物によって製造可能であり、及び／又は植物によって製造可能であり、限
定されないが、セルラーゼ、ヘミセルラーゼ、キシラナーゼ、リグニナーゼ、ペクチナーゼ、プロテアーゼ、アミラーゼ、カタラーゼ、クチナーゼ、グルカナーゼ、グルコアミラーゼ、グルコースイソメラーゼ、リパーゼ、ラッカーゼ、フィターゼ、プルラナーゼ、キシロースイソメラーゼ又はそれらのいずれかの組合せが含まれる。酵素組成物は、液体、スラリー、固体又はゲルとして調製され得る。
【００７７】
「セルラーゼ」は、本明細書で使用される場合、セルロースをグルコースへと加水分解することができる酵素を意味する。セルラーゼの非限定的な例としては、マンナンエンド１，４−β−マンノシダーゼ、１，３−β−Ｄ−グルカングルカノヒドロラーゼ、１，３−β−グルカングルコヒドラーゼ、１，３−１，４−β−Ｄ−グルカングルカノヒドロラーゼ及び１，６−β−Ｄ−グルカングルカノヒドロラーゼが含まれる。
【００７８】
「キシラナーゼ」は、本明細書で使用される場合、キシランをキシロビオーゼ及びキシロトリオーゼに少なくとも加水分解することができる酵素を意味する。キシラナーゼの例は、限定されないが、ディクチオグロムス・サーモフィラム（Ｄｉｃｔｙｏｇｌｏｍｕｓ
ｔｈｅｒｍｏｐｈｉｌｕｍ）Ｒｔ４６Ｂ．１を含むディクチオグロムス種（Ｄｉｃｔｙｏｇｌｏｍｕｓ  ｓｐ）からであることができる（例えば、ギブス（Ｇｉｂｂｓ）ら著、１９９５年、アプライ・アンド・エンバイロメンタル・ミクロバイオロジー（ＡｐｐＬ  Ｅｎｖｉｒｏｎ．ＭｉｃｒｏｂｉｏＬ）、第６１巻、ｐ．４４０３〜４４０８を参照のこと）。
【００７９】
酵素の追加の非限定的な例としては、α−Ｌ−アラビノスラノシダーゼ、α−グルクロニダーゼ、アセチルマンナンエステラーゼ、アセチルキシランエステラーゼ、α−ガラクトシダーゼ、β−グルコシダーゼ、エクソキシラナーゼ、β−１，４−キシロシダーゼ、エンド−１，４−β−キシラナーゼ、エンド−ガラクタナーゼ、エンド−β−１，４−マンナンアーゼ、１，４−β−Ｄ−グルカンセロビオヒドロラーゼ、エンド−１，４−β−Ｄ−グルカナーゼ、β−グルコシダーゼ、エンド−α−１，５−アラビナナーゼ、エクソ−β−１，４−マンノシダーゼ、セロビオヒドロラーゼ、エンドグルカナーゼ、エクソ−β−１，４−キシロシダーゼ、フェルロイルエステラーゼ、フェルラ酸エステラーゼ、ｐ−クミン酸エステラーゼ、グルクロノキシランキシラノヒドロラーゼ、キシログルカンエンドトランスグリコシラーゼ、ジアリールプロパンペルオキシダーゼ、グルコースオキシダーゼ、グリオキサルオキシダーゼ、リグニンペルオキシダーゼ（ＬｉＰ）、マンナンペルオキシダーゼ、メタノールオキシダーゼ、メタノールオキシドレダクターゼ、フェノールオキシダーゼ（ラッカーゼ）、フェノールペルオキシダーゼ、ベラトリルアルコールオキシダーゼ、ペクトリアーゼ、ペクトザイム、ポリガラクツロナーゼ、アスクレパイン、ブロメライン、カリカイン、キモパパイン、コラゲナーゼ、グリシルエンドペプチダーゼ、ペプシン、プロナーゼ、サブチリシン、サーモリシン又はそれらの組合せが含まれる。
【００８０】
さらに、酵素加水分解には、キシラナーゼ及びセルラーゼ活性の両方を有する酵素などの二重活性酵素であり得る１種以上の酵素が関与し得る。
好適には、部分的に加水分解されたリグノセルロース系材料を酵素的に加水分解するステップは、その少なくとも一部において、部分的に加水分解されたリグノセルロース系材料を、セルラーゼ、リグニナーゼ、ヘミセルラーゼ、キシラナーゼ、リパーゼ、ペクチナーゼ、アミラーゼ、プロテイナーゼ及びそれらのいずれかの組合せからなる群から選択される１種以上の酵素と接触させることによって実行される。
【００８１】
酵素は、部分的又は完全に精製された全長酵素として、又はその活性変異形もしくは断片として提供されてもよく、あるいは酵素生成微生物として提供されることができる。さらに、これらの酵素のいずれも、基質の約０．００１重量％〜約５０重量％、約０．０１重量％〜約５０重量％、約０．１重量％〜約５０重量％、約１重量％〜約５０重量％、約
１０重量％〜約５０重量％、約２０重量％〜約５０重量％、約３０重量％〜約５０重量％、約４０重量％〜約５０重量％又はそれを超える量など、酸及び／又はアルカリ、薬剤及び／又はこの方法からの副産物（例えば、限定されないが、ポリオール、グリセロール残渣及び処理プロセスから製造された製品）を任意選択的に含み得る、部分的に加水分解されたリグノセルロース系材料を消化又は加水分解するために有効な量で提供され得る。
【００８２】
一実施形態において、部分的に加水分解されたリグノセルロース系材料を酵素的に加水分解するステップは、約２％〜約３０％又はそのうちのいずれかの範囲、例えば、限定されないが、約３％〜約１２％又は約５％〜約１０％の固体対液体比で実行される。特定の実施形態において、部分的に加水分解されたリグノセルロース系材料を酵素的に加水分解するステップは、約２％、２．５％、３％、３．５％、４％、４．５％、５％、５．５％、６％、６．５％、７％、７．５％、８％、８．５％、９％、９．５％、１０％、１０．５％、１１％、１１．５％、１２％、１２．５％、１３％、１３．５％、１４％、１４．５％、１５％、１６．５％、１７％、１７．５％、１８％、１８．５％、１９％、１９．５％、２０％、２０．５％、２１％、２１．５％、２２％、２２．５％、２３％、２３．５％、２４％、２４．５％、２５％、２５．５％、２６％、２６．５％、２７％、２７．５％、２８％、２８．５％、２９％、２９．５％及び３０％又はそのうちのいずれかの範囲の固体対液体比で実行される。特に好適な実施形態において、部分的に加水分解されたリグノセルロース系材料を酵素的に加水分解するステップは、約１５％の固体対液体比で実行される。
【００８３】
特定の実施形態において、部分的に加水分解されたリグノセルロース系材料は、低濃度の１種以上の酵素のうちの１種以上と接触させられる。「低濃度」とは、糖化において典型的に使用される従来の濃度より低いが、部分的に加水分解されたリグノセルロース系材料の酵素加水分解が有効な速度及び収率でなお生じるか、又は進行する酵素濃度を意味する。当業者は、特定の酵素の適切な低濃度を容易に決定することができる。例として、１種以上の酵素のうちの１種以上の濃度は、糖化において典型的に使用される従来の酵素濃度の１０％以下、好適には２０％以下、より好適には３０％以下、又はさらにより好適には４０％、５０％、６０％、７０％、８０％又は９０％以下であってよい。特定の実施形態において、１種以上の酵素のうちの１種以上の濃度は、グルカン１グラム当たり約２ｍｇ〜約１０ｍｇである。
【００８４】
酵素組成物は、限定されないが、塩素、清浄剤、次亜塩素酸塩、過酸化水素、シュウ酸、過酸、ｐＨ調節剤、リン酸三ナトリウム、亜塩素酸ナトリウム、硝酸ナトリウム、界面活性剤、尿素、緩衝剤及び／又は水を含むリグノセルロース系材料（例えば、バイオマス）の加工における使用に関して当業者に既知のさらなる薬剤を含むことができる。
【００８５】
清浄剤の例としては、限定されないが、アニオン性、カチオン性又は中性洗浄剤、例えば、ノニデット（Ｎｏｎｉｄｅｔ）（Ｎ）Ｐ−４０、ドデシル硫酸ナトリウム（ＳＤＳ）、ラウリル硫酸ナトリウム（ＳＬＳ）、スルホベタイン、ｎ−オクチルグルコシド、デオキシコレート、トリトン（Ｔｒｉｔｏｎ）（登録商標）Ｘ−１００（ダウ・ケミカル・カンパニー（Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．）；ミッドランド、ＭＩ）及び／又はツイーン（Ｔｗｅｅｎ）（登録商標）２０（ＩＣＩアメリカンズ・インコーポレイテッド（ＩＣＩ  Ａｍｅｒｉｃａｓ，Ｉｎｃ．）；ブリッジウォーター、ＮＪ）が含まれる。界面活性剤の非限定的な例としては、第二級アルコールエトキシレート、脂肪アルコールエトキシレート、ノニルフェノールエトキシレート、脂肪アルコールのリン酸エステル、ポリオキシエチレンエーテル、ポリエチレングリコール、ポリオキシエチレン化アルキルフェノール、ステアリン酸及び／又はトリデシルエトキシレートが含まれる。
【００８６】
さらなる試薬のいずれも、部分的又は完全に精製して提供することができる。さらには
、これらのさらなる試薬のいずれも、基質の約０．００１重量％〜約５０重量％、約０．０１重量％〜約５０重量％、約０．１重量％〜約５０重量％、約１重量％〜約５０重量％、約１０重量％〜約５０重量％、約２０重量％〜約５０重量％、約３０重量％〜約５０重量％、約４０重量％〜約５０重量％又はそれを超える量で提供することができる。
【００８７】
本発明の酵素組成物は、リグノセルロース系材料の加工、分裂及び／又は分解を補助することができる菌類又は他の酵素生成微生物、特にエタノール生成及び／又はリグニン可溶化微生物も含んでよい。エタノール生成及び／又はリグニン可溶化微生物の非限定的な例としては、細菌及び酵母が含まれる。一般に、ブルクハルト及びイングラム（Ｂｕｒｃｈｈａｒｄｔ＆Ｉｎｇｒａｍ）著、１９９２年、アプライド・アンド・エンバイロメンタル・ミクロバイオロジー（Ａｐｐｌ．Ｅｎｖｉｒｏｎ．Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ．）、第５８巻、ｐ．１１２８〜１１３３；ジエン（Ｄｉｅｎ）ら著、１９９８年、エンザイム・アンド・ミクロバイアル・テクノロジー（Ｅｎｚｙｍｅ  Ｍｉｃｒｏｂ．Ｔｅｃｈ．）、第２３巻、ｐ．３６６〜３７１；キーティング（Ｋｅａｔｉｎｇ）ら著、２００４年、エンザイム・アンド・ミクロバイアル・テクノロジー（Ｅｎｚｙｍｅ  Ｍｉｃｒｏｂ．Ｔｅｃｈ．）、第３５巻、ｐ．２４２〜２５３；ローフォード及びルソー（Ｌａｗｆｏｒｄ＆Ｒｏｕｓｓｅａｕ）著、１９９７年、アプライド・アンド・エンバイロメンタル・ミクロバイオロジー（Ａｐｐｌ．Ｅｎｖｉｒｏｎ．Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ．）、第６３〜６５巻、ｐ．２２１〜２４１；ハンドブック・オン・バイオエタノール：プロダクション・アンド・ユーティリティ（Ｈａｎｄｂｏｏｋ  ｏｎ  Ｂｉｏｅｔｈａｎｏｌ：Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ
ａｎｄ  Ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ）、ワイマン（Ｗｙｍａｎ）編、ＣＲＣプレス（ＣＲＣ  Ｐｒｅｓｓ）、１９９６年）ならびに米国特許出願公開第２００９／０２４６８４１号明細書及び同第２００９／０２８６２９３号明細書、ならびに米国特許第６，３３３，１８１号明細書を参照のこと。このような微生物は、限定されないが、アルコールデヒドロゲナーゼ、ピルビン酸デカルボキシラーゼ、トランスアルドラーゼ、トランスケトラーゼピルビン酸デカルボキシラーゼ、キシロースレダクタ−ゼ、キシリトールデヒドロゲナーゼ又はキシロースイソメラーゼキシルロキナーゼを含むリグノセルロース系材料の加工を補助する酵素を生成し得る。本発明のいくつかの実施形態において、エタノール生成及び／又はリグニン可溶化微生物としては、限定されないが、カンジダ属（Ｃａｎｄｉｄａ）、エルウィニア属（Ｅｒｗｉｎｉａ）、大腸菌属（Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ）、クレブシエラ属（Ｋｅｂｓｉｅｌｌａ）、ピキア属（Ｐｉｃｈｉａ）、サッカロミセス属（Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ）、ストレプトマイセス属（Ｓｔｒｅｐｔｏｍｙｃｅｓ）及びザイモモナス属（Ｚｙｍｏｍｏｎａｓ）が含まれる。例えば、ジエン（Ｄｉｅｎ）著、１９９８年、上記）；イングラム及びコンウェイ（Ｉｎｇｒａｍ＆Ｃｏｎｗａｙ）著、１９８８年、アプライド・アンド・エンバイロメンタル・ミクロバイオロジー（Ａｐｐｌ．Ｅｎｖｉｒｏｎ．Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ）、第５４巻、ｐ．３９７〜４０４；ジャーボー（Ｊａｒｂｏｅ）ら著、２００７年、アドバンス・イン・バイオケミカル・エンジニアリング／バイオテクノロジー（Ａｄｖ．Ｂｉｏｃｈｅｍ．Ｅｎｇｉｎ．／Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｔ）、第１０８巻、ｐ．２３７〜２６１；キーティング（Ｋｅａｔｉｎｇ）ら著、２００４年、ジャーナル・オブ・インダスタリアル・ミクロバイオロジー・アンド・バイオテクノロジー（Ｊ’Ｉｎｄｕｓｔ．Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ．Ｂｉｏｔｅｃｈ）、第３１巻、ｐ．２３５〜２４４；キーティング（Ｋｅａｔｉｎｇ）ら著、２００６年、バイオテクノロジー・アンド・バイオエンジニアリング（Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ  Ｂｉｏｅｎｇ．）、第９３巻、ｐ．１１９６〜１２０６；パスティ（Ｐａｓｔｉ）ら著、１９９０年、アプライド・アンド・エンバイロメンタル・ミクロバイオロジー（Ａｐｐｌ．Ｅｎｖｉｒｏｎ．Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ）、第５６巻、ｐ．２２１３〜２２１８；及びチャン（Ｚｈａｎｇ）ら著、１９９５年、サイエンス（Ｓｃｉｅｎｃｅ）、第２６７巻、ｐ．２４０１０２４３を参照のこと。
【００８８】
「発酵性糖」は、本明細書で使用される場合、発酵プロセスにおいて微生物によって炭
素源として使用され得るオリゴ糖及び／又は単糖を意味する。発酵性糖の例としては、グルコース、キシロース、アラビノース、ガラクトース、マンノース、ラムノースを含む、スクロース、フルクトース又はそれらのいずれかの組合せが含まれる。
【００８９】
別の態様において、本発明は、本明細書に記載され方法によって製造された発酵性糖を提供する。
好適には上記態様に関して、発酵性糖は、グルコース、キシロース、アラビノース、ガラクトース、マンノース、ラムノース、スクロース、フルクトース及びそれらのいずれかの組合せからなる群から選択される。
【００９０】
さらに別の態様において、本発明は、発酵生成物を製造する方法であって、本明細書に開示された方法によって製造された発酵性糖を処理して、それにより発酵生成物を製造するステップを含む、方法を提供する。
【００９１】
当業者によって容易に理解されるであろう通り、本明細書に記載される方法によって製造された発酵性糖は、次いで、有用な価値が付加された発酵生成物へと変換され得、それらの非限定的な例としては、リシン、メチオニン、トリプトファン、トレオニン及びアスパラギン酸などのアミノ酸；ビタミン；医薬品；動物餌サプリメント；専門的化学物質；化学工業原料；プラスチック；溶媒；燃料又は他の有機ポリマー；乳酸；例としてバイオ燃料の燃料エタノール及び／又は燃料ブタノールを含むブタノール及び／又はエタノール；酢酸、クエン酸、コハク酸及びマレイン酸を含む有機酸；少なくとも部分的にバイオディーゼル製造のために使用され得る微生物脂質又は油；ならびに／あるいはプロテアーゼ、セルラーゼ、アミラーゼ、グルカナーゼ、ラクターゼ、リパーゼ、リアーゼ、オキシドレダクターゼ、トランスフェラーゼ及びキシラナーゼなどの工業用酵素が含まれる。
【００９２】
したがって、この態様の方法は、酸、アルカリ、薬剤及び／又はこの方法からの副産物（例えば、ポリオール、グリセロール残渣及びこの方法から製造された製品）を任意選択的に含む、部分的に加水分解されたリグノセルロース系材料を、限定されないが、エタノール生成細菌、酵母又はそれらの組合せを含む微生物と接触（例えば糖化）させるステップをさらに含んでなってもよい。接触は、約２〜約９の範囲のｐＨで生じ得る。部分的に加水分解されたリグノセルロース系材料は、次いで、発酵性糖及び／又はバイオ燃料（例えば、エタノール及び／又はブタノール）製造のために加工されてもよい。
【００９３】
追加的に、この態様の方法は、酸、アルカリ、薬剤及び／又はこの方法からの副産物（例えば、ポリオール、グリセロール残渣及びこの方法から製造された製品）を任意選択的に含む、部分的に加水分解されたリグノセルロース系材料を、限定されないが、細菌、酵母、真菌類、藻類、カビ又はそれらの組合せを含む微生物、好適には、オイル生成微生物と接触させて、１種以上の微生物脂質を製造するステップをさらに含んでなってもよい。
【００９４】
認識されるであろう通り、真核生物酵母、カビ及び極小藻類は、植物油の組成と同様であるトリアシルグリセロール（ＴＡＧ）などの脂質を合成することができ、原核細菌は特定の脂質を合成することができる。多くのオイル生成微生物は、次いでバイオディーゼル製造を含む様々な下流用途のための材料として使用され得る油、特にＴＡＧを蓄積することができる。
【００９５】
好適には、発酵生成物は、エタノール及びブタノールからなるリストから選択される。
部分的に加水分解されたリグノセルロース系材料の酵素加水分解の後、生成物（例えば、発酵性糖、エタノール、ブタノールなど）は、液体、スラリー、固体あるいはゲルから分離され得る。加えて、ポリオール、アルカリ及び／又は酸は、さらなるリグノセルロース系材料の部分的加水分解及び／又は追加的処理ステップでの再利用（すなわち、ポリオ
ール及び／又は酸の再利用）のために、分離後に回収されてもよい。
【００９６】
別の態様において、本発明は、上記された方法によって製造された発酵生成物を提供する。
別の態様において、本発明は、リグノセルロース系材料を酸及び／又はアルカリで処理するための処理チャンバーであって、リグノセルロース系材料を、ポリオールを含んでなるか、それからなるか、又はそれから本質的になる薬剤で処理するための消化チャンバーと連通している、処理チャンバーを含んでなる、部分的に加水分解されたリグノセルロース系材料を製造する装置を提供する。
【００９７】
適切には、処理チャンバーは、リグノセルロース系材料を酸及び／又はアルカリで含浸させることができる。
特定の実施形態において、この装置は、リグノセルロース系材料を浸潤及び／又は予熱するためなど、リグノセルロース系材料を蒸気処理することができる前処理チャンバーをさらに含んでなる。
【００９８】
いくつかの実施形態において、この装置は、液体フラクションから、部分的に加水分解されたリグノセルロース系材料をその少なくとも一部において分離するための分離器をさらに含んでなる。
【００９９】
特定の実施形態において、この装置は、部分的に加水分解されたリグノセルロース系材料を、それからの酸、アルカリ及び／又はポリオールの少なくとも部分的な除去を促進するように洗浄することができる洗浄デバイスをさらに含んでなる。好適には、洗浄デバイスは、部分的に加水分解されたリグノセルロース系材料の連続向流洗浄を促進するために適合されたベルト真空フィルター又は歩行重力洗浄テーブルである。
【０１００】
適切には、この装置は、上記方法における使用のためのものである。
装置の好適な実施形態は図１に示される。図１を参照すると、装置１０は、処理されるか、又は消化されるリグノセルロース系材料を受け取るためのインレット１１を含んでなる。インレット１１から、リグノセルロース系材料は、前処理チャンバー１２に入る。前処理チャンバーは、それによってリグノセルロース系材料を事前に湿潤させ、かつ予熱するために低圧力蒸気が適用されるように設計されている。事前に湿潤させ、かつ予熱されたリグノセルロース系材料は、次いで、導管１７を介して典型的に重力供給方式によって処理チャンバー１４に輸送され、その後、そこで高圧蒸気によって酸及び／又はアルカリで含浸させる。代わりに、リグノセルロース系材料は、回転弁１３によって装置１０に入ってもよく、それによって前処理チャンバー１２の前蒸気処理／前湿潤プロセスが回避される。
【０１０１】
装置１０は、ポリオール、特にグリセロールを含んでなる薬剤でリグノセルロース系材料を処理又は消化するための消化チャンバー１６を含んでなる。消化チャンバー１６は、使用者の規定温度及び／又は圧力下で導管１９を介して処理チェンバー１４から重力供給された酸及び／又はアルカリ処理されたリグノセルロース系材料を消化又は処理するように設計されている。好適には、消化チャンバー１６は、低い液体対固体比においてリグノセルロース系材料を消化又は処理するために適合され、かつ緩衝剤を有する回転ドラムを含んでもよい。この点に関して、消化チャンバー１６は、リグノセルロース系材料にグリセロールなどの液体を噴霧するための複数のノズルを含み得る。別の実施形態において、導管１７及び／又は１９は、上記のリグノセルロース系材料の移動を容易にするベルトコンベヤなどのコンベヤ又はスクリューオーガを含んでなるか、又はそれによって置き換えられ得ることも理解されるであろう。
【０１０２】
図１から分かるように、装置１０は、物理的に、部分的に加水分解されたリグノセルロース系材料（すなわち、固体フラクション）をプレスすることなどによって、いずれかの残留液体フラクションからの消化リグノセルロース系材料の分離を促進するために配置された分離器１８をさらに含む。分離器１８を通過した後、消化されたリグノセルロース系材料は、消化チャンバー１６でリグノセルロース系材料に添加されるグリセロールなどのいずれかの薬剤、特に液体薬剤から少なくとも部分的に分離され得る。
【０１０３】
図１に示されないが、コンベヤは、前処理チャンバー１２、蒸気処理チャンバー１４、消化チャンバー１６及び分離器１８を含む装置１０の蒸気チャンバーを通って、及びその間を望ましい速度でリグノセルロース系材料を移動させるために使用される。さらに、コンベヤは、リグノセルロース系材料を次のチャンバー上に移動させる前に、それぞれのチャンバーで必要とされる滞留時間を達成するように、使用者が決定した速度で操業され得る。
【０１０４】
分離器１８での分離後、固体フラクションは、洗浄デバイス１００によってさらに洗浄されてもよく、その実施形態は図２に提供される。図２を参照すると、部分的に加水分解されたリグノセルロース系材料は、最初に、洗浄デバイス１００を通して望ましい速度で上記材料を移動させるコンベヤ１０５上に供給される。好適には、洗浄デバイス１００を通過後、部分的に加水分解されたリグノセルロース系材料は、上記材料の下流糖化に適切な固体：液体比を含んでなる。
【０１０５】
洗浄デバイス１００を通って移動すると、部分的に加水分解されたリグノセルロース系材料は、スプレー１１１、１１２、１１３、１１４、１１５、１１６によって進歩的にコンベヤ１０５上で洗浄される。スプレー１１１、１１２、１１３、１１４、１１５、１１６は、部分的に加水分解されたリグノセルロース系材料上に水又は洗浄溶液を送達し、その後、水又は洗浄溶液はその上から排水され、重力又は真空によって（真空ポンプは示さず）それらのそれぞれの回収トレイ１２１、１２２、１２３、１２４、１２５、１２６中へ回収される。図２で観察されるように、「新鮮な」水及び／又は洗浄溶液がスプレー１１１によって提供され、その後、それは最終回収トレイ１２１に入り、部分的に加水分解されたリグノセルロース系材料の洗浄デバイス１００を通した移動をフローカウントする。
【０１０６】
この点に関して、回収トレイ１２１、１２２、１２３、１２４、１２５で回収された水及び／又は洗浄溶液は、次いで、パイプ又は導管１３１、１３２、１３３、１３４、１３５を通ってそれぞれのスプレーに１１２、１１３、１１４、１１５、１１６にポンプで戻される。このように、洗浄デバイス１００は、部分的に加水分解されたリグノセルロース系材料の連続向流洗浄によって、最小の水及び／又は洗浄溶液の使用によって、酸、アルカリ、ポリオール及び／又は溶質をリグノセルロース系材料から部分的又は完全に除去することを可能にする。回収トレイ１２６に回収された水及び／又は洗浄溶液は、典型的に、部分的に加水分解されたリグノセルロース系材料から洗浄されたポリオール、酸、アルカリ、溶質などの最高濃度を含有し、これはその後、パイプ１３６によって除去される。したがって、最もクリーンな又は最も新鮮な水及び／又は洗浄溶液は、「最もクリーンな」部分的に加水分解されたリグノセルロース系材料と接触し、より汚染された水及び／又は洗浄溶液は、部分的に加水分解されたリグノセルロース系材料と、それが洗浄デバイス１００に入った直後に接触する。水及び／又は洗浄溶液のこの再利用方法は、全ての洗浄段階でクリーンな水及び／又は洗浄溶液が供給される従来の洗浄方法とは反対である。
【０１０７】
本発明が容易に理解及び実施され得るように、以下に特定の好適な実施形態が非限定的な例として記載される。
（実施例）
実施例１
実施例１の目的は、以前に記載されたグリセロール及び硫酸の組合せでリグノセルロース系材料を前処理する方法（例えば、チャン（Ｚｈａｎｇ）ら、バイオリソーステクノロジー（Ｂｉｏｒｅｓｏｕｒｃｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）、２０１３年）を評価することであった。
材料及び方法
連続水平消化器（アンドリッツ（Ａｎｄｒｉｔｚ）４１８気密式水平消化器／コンベヤ）においてサトウキビバガスを前処理した。異なるグリセロール：「そのままのバガス（ａｓ  ｉｓ  ｂａｇａｓｓｅ）」の比率ならびに消化器温度及び圧力を評価した。グリセロール及び硫酸の組合せを含む溶液による消化の後、バガスは、前処理されたバガスの固体及び液体相（加水分解物）の分離のためにスクリュープレス（アンドリッツ（Ａｎｄｒｉｔｚ）モデル５６０プレサファイナー（Ｐｒｅｓｓａｆｉｎｅｒ））を通して脱水された。
【０１０８】
簡単には、原料バガスが最初に計量され、次に圧力下で４１８消化器システムに供給された。システムに入ると、バガス上に斜めにグリセロール及び硫酸を噴霧するために２つの射出ノズルがあった。望ましい製造速度の確立のため、液体の流れは、所望のグリコール対「そのままの」バガス比を達成するために望ましいフロー速度でポンプ供給された。タンクに添加された硫酸の重量は、必要に応じてＯ．Ｄ．バガス上で約１％〜１．１％の適用を得るように調整された。次いで、バガスは、消化器で必要とされる滞留時間を達成するために望ましい速度で消化器を通してコンベヤベルト上で移動された。消化後、前処理されたバガスは、次いで８：１の体積測定圧縮比において５６０プレサファイナー（Ｐｒｅｓｓａｆｉｎｅｒ）に移動された。プレサファイナー（Ｐｒｅｓｓａｆｉｎｅｒ）は、その全ての含有量が脱水され、全ての加水分解物が回収されるまで操作された。さらなる分析及びそれに続く酵素消化（加水分解）のため、それぞれの試験品からの固体及び液体フラクションを回収した。前処理された固体（洗浄された）は、アルファセルロース、カッパ価、灰分％、炭水化物含有量、酸不溶解性リグニン含有量及び酵素糖化に関して試験された。加水分解物試料は、炭水化物含有量、酸溶解性リグニン含有量、灰分％及び分解生成物に関して試験された。
【０１０９】
４１８消化器システムにおける６つの個々の前処理条件をバガス上で試験し、これらを以下の表１で概説する。特に、表１は、Ａ１〜Ａ６に関するグリセロール：「そのままのバガス」比、硫酸適用、消化器滞留時間及び操作圧力を提供する。消化器スループット及び平均繊維長さも、それぞれ表１及び３に含まれる。
【０１１０】
【表１】
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結果
蒸気試験の実行時、以前に記載された前処理方法における多くの問題が明らかになった。特に、上記チャン（Ｚｈａｎｇ）らにおいて記載された１３０℃の消化器温度は、適切な繊維破壊を供給しなかった。１６０℃のより高い消化器温度は、この点に関して繊維反応性の改善を提供した。さらに、相対的に低い製造速度が、主としてその低い密度に起因するバガスによって達成された。そのようなものとして、バガスの材料取り扱いは、商業的製造の規模まで拡大するために重要な障害を表す。
【０１１１】
【表２】
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【０１１２】
【表３】
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【０１１３】
【表４】
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【０１１４】
【表５】
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【０１１５】
【表６】
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実施例２
この試験の目的は、以前に記載されたリグノセルロース系材料のためのそれらの前処理方法を改善する試みにおいて、３種の異なる基質、バガス、ベイモミ木片及びユーカリノキ（Ｅｕｃａｌｙｐｔｕｓ  ｇｌｏｂｕｌｕｓ）木片に適用された異なるグリセロール及び硫酸処理を評価することであった。
材料及び方法
バガスを含む試験品について、バガスは、プラグスクリュー供給機を使用して、直接、
４１８水平気密式消化器に供給され、その中にグリセロール及び硫酸の両方がインレットにおいて消化器に添加された。このプロセスは、実施例１に記載されたものと同様であった。この試験では、蒸気含浸はバガス上では実行しなかった。しかしながら、後の試験結果では、バガスの三での消化前の有効な含浸を示した。
【０１１６】
モミ木片及びユーカリ木片を含む試験品について、４１８水平気密式消化器に供給される前に、木片は初めに圧縮され、脱構造化され、アンドリッツ（Ａｎｄｒｉｔｚ）５６０ＧＳインプレサファイナー（Ｉｍｐｒｅｓｓａｆｉｎｅｒ）において水又は硫酸のいずれかによって含浸された。次いで、グリセロールは、硫酸の有無にかかわらず、それから消化器にインレットにおいて含浸木材チップに添加された。初期チップ脱構造化及び含浸は、前処理プロセスの間により良好にそれらの繊維構造を浸透させる試みにおいて、木材基質上で実行された。
【０１１７】
表７は、バガス、モミ及びユーカリ材料の前処理試験のそれぞれの反応パラメーターを提供する。全ての試験品に関して４１８消化器における反応時間は３０分であった。
【０１１８】
【表７】
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Ａ６〜Ａ１１がその中でさらなる硫酸を受け取らなかったことを除いて、４１８消化器での消化は、実施例１に記載されたものと同様に実行された。消化後、固体及び液体フラクションがさらなる分析及びその後の酵素消化（加水分解）のために回収されることができるように、特定の試験品（Ａ１〜Ａ５、Ａ８〜Ａ１１）からの前処理された試料を５６０プレサファイナー（Ｐｒｅｓｓａｆｉｎｅｒ）に移した。前処理された固体（洗浄された）は、アルファセルロース、カッパ価、灰分％（表１０）、炭水化物含有量、酸不溶解性リグニン含有量（表１１）及び酵素糖化（表１３）に関して試験された。加水分解物試料は、炭水化物含有量及び酸溶解性リグニン含有量に関して試験された（表１２）。全てのパルプは、カナダ標準ろ水度、Ｌ＆Ｗ繊維試験、バルク密度及び固体含有量を含む標準Ｔａｐｐｉ手順によってさらに試験された。
【０１１９】
酵素糖化に関して、ＮＲＥＬエンザイマティック・サッカリフィケーション・オブ・リグノセルローシック・バイオマス・ラボラトリー・アナリティカル・プロシージャ（ＮＲＥＬ  Ｅｎｚｙｍａｔｉｃ  Ｓａｃｃｈａｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｌｉｇｎｏｃｅ
ｌｌｕｌｏｓｉｃ  Ｂｉｏｍａｓｓ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ  Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ  Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ）、Ｍ．セリグ（Ｍ．Ｓｅｌｉｇ）、Ｎ．ウェイス（Ｎ．Ｗｅｉｓｓ）及びＹ．ジ（Ｙ．Ｊｉ）著、ＮＲＥＬ／ＴＰ−５１０−４２６２９、２００８年３月に記載されるものと同様の実験条件が適用された。この手順によって、最大の酵素装填に基づく所定の前処理の有効性を測定し、理論的収量の百分比として報告される。使用されたセルラーゼ酵素カクテルは、表１３で報告された初期試料に適用された２％セルロース重量装填において２０ＦＰＵ／ｇセルロースのセリック（Ｃｅｌｌｉｃ）（登録商標）ＣＴｅｃ３（セリック（Ｃｅｌｌｉｃ）（登録商標）ＣＴｅｃ３は、ノボザイムス（Ｎｏｖｏｚｙｍｅｓ）の登録商標である）である。
【０１２０】
試料Ａ２（バガス前処理バイオマス）及びＡ８（ユーカリ（Ｅｕｃａｌｙｐｔ）前処理バイオマス）として作成された材料は、酵素加水分解に対するバイオマス固体装填の増加の効果を観察するためにさらに評価された。５．０のｐＨ及び５０℃の温度が最適反応条件であった。２０ｍｇ／グルカン酵素量が試験された。
結果
３種のリグノセルロース系基質における上記の試験から、消化又は反応の程度は主として添加された硫酸の割合によって影響を受けた。したがって、リグノセルロース系基質に対するグリセロールの量は、視覚評価に従って、消化された材料におけるいずれの明白な影響もなく有意に減少させることができた。したがって、前処理反応は、消化器内に液体がわずかにあるか、又は全くないように、極めて低い液体対固体比において問題なく行なわれた。例えば、ユーカリ木片は、木片上酸０．７％及び０．３ｋｇ／ｋｇグリセロール／木片において極めて良好に反応し、これは、０．２４：１のみの消化のための液体対固体比を表す。
【０１２１】
バガスに関して、２．４％酸において１３０℃は、１６０℃で消化されたバガスと比較して、依然として繊維を完全に反応させず、実施例１で見られたものを強化する。１６０℃及び２．４％酸におけるバガスの消化は、プレスができない泥状材料をもたらし、基質が完全に反応したことを示す。消化器中の酸を減少させることによって、いくらかの繊維が保持されたが、消化されたバガスはいっそう容易にプレスされた。
【０１２２】
興味深いことに、木片がインプレサファイナー（Ｉｍｐｒｅｓｓａｆｉｎｅｒ）によって硫酸で含浸されたモミ試験品（Ａ６：１．５％酸、０．６グリセロール比）に関して、硫酸が消化器に添加されたモミ試験品（Ａ７：１．５％酸、０．６グリセロール比）に関するより低いろ水度が観察された（表９）。これは、グリセロールによる消化及び処理前に酸で含浸された木片が、酸によって含浸されていないが、酸及びグリセロールの組み合わせた溶液で消化されたものよりも良好に反応したことを示唆する。そのようなものとして、消化ステップにおけるグリセロールの添加前に硫酸によるリグノセルロース系材料の含浸は、消化器へグリセロールと同時に酸を添加することより優れていた。
【０１２３】
ユーカリ試験品は、グリセロール適用における有意な減少が、リグノセルロース系基質の消化に影響を及ぼさずに可能であることを示唆する。しかしながら、前処理反応から完全にグリセロールを排除すること（Ａ１１：０．５％酸）は、最も高いろ水度を示し、これは、より低い消化反応度を示す。類似の酸濃度で、しかしグリセロールを用いて行なわれたユーカリ試験品（Ａ１０：０．５％酸、０．３グリセロール比）は、有意により低いろ水度（１５９ｍＬ対４６７ｍＬ）を有し、これは、より高い反応度を示している。さらに、Ａ１０材料のＡ１１材料に比較した酵素消化は、連続するプロセスにおけるグリセロールの影響を支持し、７２時間でのグルコース収率に７．０８％の差を示した（Ａ１０＝９４．８２％  ＳＴＤｅ０．４６％；Ａ１１＝８７．７４％  ＳＴＤｅ０．８０％）
酵素加水分解に対する増加したバイオマス固体の影響に関しては、２％から１０％への固体充填は、消化率と、グルカンからグルコースへの転換率（表１５）とに悪影響は及ぼ
さなかった。このことは、結果的に生じるバイオマス及びそれらの発酵性糖への転換の工業的要素の面で重要な特徴である。
【０１２４】
【表８】
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【０１２５】
【表９】
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【０１２６】
【表１０】
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【０１２７】
【表１１】
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【０１２８】
【表１２】
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【０１２９】
【表１３】
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【０１３０】
【表１４】
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【０１３１】
【表１５】
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実施例３
本試験の目的は、以前に記載されたリグノセルロース系材料の前処理方法を改善しようとする試みにおける、グリセロールによるユーカリ木片の酸含浸及び消化前のアルカリ脱アセチルを評価することであった。
材料及び方法
酸含浸前に脱アセチルを含む試験は、実施例２と類似の方法で行われたが、図３及び図４による脱アセチル前消化のステップを有した。脱アセチルは、蒸気噴射を有する再循環バッチ反応器で行なわれた。脱アセチルは、水酸化物と、リグノセルロース系材料のヘミセルロース成分に共有結合したアセテート基との化学量論的反応である。したがって、必要とされる水酸化物イオンの量は、次の方法の滴定によって決定された。ユーカリ木片を、２．８３ｍｍ（Ｎｏ．７）スクリーンを通過するように粉砕した。約２５０ｍｌの水及び数滴のフェノールフタレインを含むビーカーに、２０ｇの粉砕された木材（約５０％は湿分）を入れた。この混合物を攪拌して、約９０℃まで加熱し、及び完全な脱アセチル化を確認するために９０分かけて終点まで０．５％の水酸化ナトリウムで滴定した。再循環バッチ反応器への水酸化ナトリウムの最大量を、この滴定から計算した。これによって次々に水酸化物の完了反応が確認され、及びステップ（ｉ）酸含浸ステップにおける適切な反応条件を達成するために必要とされる酸の量が最小化された。
結果
図５から分かるように、視覚的にＡ１（水対照）及びＡ２（グリセロールによる）の両方が良好に反応した。Ｉ２含浸後の木片からのろ液は約１．４ｐＨであった。Ａ２（グリセロールによる）試料は、視覚的により暗色であり、対照Ａ１試料より多く消化しているように見えた。
実施例４
本試験の目的は、本明細書に記載される処理方法から製造された部分的に加水分解されたリグノセルロース系材料からのヘキソースが豊富な糖シロップを調製することであり、そのために、部分的に加水分解されたリグノセルロース系材料から糖への酵素触媒糖化又は加水分解を実証することであった。本試験のさらなる目的は、ヘキソースが豊富な糖シロップに、４種の異なる微生物による発酵を受けさせることであり、そのために、ヘキソースが豊富な糖シロップが、微生物生育のために適切な炭素源であること（すなわち、本明細書に記載される方法以外の方法によってリグノセルロース系材料から調製された糖シロップにおいて見出され得る、成長に対する阻害剤を含んでいないこと）を実証することであった。
材料及び方法
４１８水平気密式消化器に供給する前に、ポプラ木片を直接蒸気噴射によって最初に蒸気処理し、及び次いで、圧縮されて、脱構造化され、アンドリッツ（Ａｎｄｒｉｔｚ）５６０  ＧＳインプレサファイナー（Ｉｍｐｒｅｓｓａｆｉｎｅｒ）において硫酸で含浸させた。次いでグリセロールを、消化器へのインレットにおいて、含浸された材料に添加した。最初の木片脱構造化及び含浸は、前処理プロセスの間により良好にそれらの繊維構造を浸透させようとする試みにおいて、木材基質上で行なわれた。４１８水平気密式温浸器での消化後、１６０℃で３０分間、消化されたリグノセルロース系材料をドラムに回収した。
【０１３２】
残留グリセロール及び溶質を除去するために、３０ｋｇの消化されたリグノセルロース系材料を１４０Ｌの精製水で洗浄した。洗浄された材料は、ステンレス鋼混合容器ＭＶ−１１に添加され、かつ精製水中で懸濁され、ｐＨを１Ｍ  ＮａＯＨによって４．５に調節した。精製水を、１１０Ｌの最終体積まで添加した。懸濁液は、７１℃まで加熱することによって低温殺菌され、次いで６３℃まで冷却され、そこで３０分間保持した。１２．５Ｌの商業的に入手可能なセルロース酵素カクテルを懸濁液に添加し、反応器を攪拌しながら５０℃で維持した。グルコース製造を経時的に監視した。
【０１３３】
糖化プロセスが完了したとみなされた時間後に、混合物を１．５ｂａｒの圧力下でファインメッシュフィルターでろ過し、液体成分はパル・スプラディスク（Ｐａｌｌ  Ｓｕｐｒａｄｉｓｃ）ＩＩデプスフィルターを使用して研磨し、次いで６７．６ｇ／１００ｇの粘稠度のシロップまで濃縮した。
【０１３４】
この糖シロップの一部を水及び以下の表１６に示される媒体成分で希釈し、ピキア・ホルスティ（Ｐｉｃｈｉａ  ｈｏｌｓｔｉｉ）、出芽酵母（Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ  ｃｅｒｅｖｉｓｉａｅ）及び大腸菌（Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ  ｃｏｌｉ）の培養物を接種させた。
結果
それぞれの発酵体に関して表１７〜表１９及び図６に示されるグルコース濃度減少及び対応する細胞密度増加は、本明細書に記載される方法によって製造されたグルコース溶液が炭素源として利用可能であることを実証する。
【０１３５】
【表１６】
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【０１３６】
【表１７】
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【０１３７】
【表１８】
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【０１３８】
【表１９】
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実施例５
酵素加水分解に対するバイオマス固体装填増加及び酵素量減少の影響を観察するために、上記実施例４と同様の方法で調製されたグリセル（Ｇｌｙｃｅｌｌ、登録商標）前処理ポプラ木片を評価した。
材料及び方法
２つの試料が比較された。
・実施例４によるグリセル（Ｇｌｙｃｅｌｌ）処理プロセス（すなわち、連続的な酸及びグリセロール処理）  −  バイオマスｄｂ上１．１５％酸、５５％グリセロール
・希釈酸のみ  −  バイオマスｄｂ上１．０７％酸、グリセロールなしの酵素加水分解条件
・１２ｍｇ／セルロース１ｇにおいて１５％固体、ｐＨ５．５、ＣＴＥＣ３（装填によって４０％より少ない酵素）
結果
グリセル（Ｇｌｙｃｅｌｌ）前処理バイオマスの最初のセルロース糖化速度は、希釈酸前処理の速度の３．０倍であった。グリセル（Ｇｌｙｃｅｌｌ）前処理バイオマスからの単糖の最終収率は、希釈酸前処理の収率の１６６．６％であった。したがって、本明細書に記載される方法によって部分的に加水分解されたリグノセルロース系材料の高い固体濃縮物は、有意により低い濃度の酵素によって問題なく酵素的に加水分解され得る。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４−１】
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【図４−２】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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