(57)【要約】  バイオマス分別装置は、処理室と、バイオマスを処理室の中に受け入れるように構成された入口と、処理済みのバイオマスを処理室から排出するように構成された出口とを有する容器を備える。ベッドプレートは、処理室内に移動可能に配置され、実質的に平行に離れた関係でそこから外側に延びる複数の細長いフィン部を備える。円筒形のロータは、ベッドプレートに対して隣接すると共に離れた関係で処理室内に回転可能に取り付けられる。ロータは、円周方向に離れた関係でそこから半径方向外側に延びる複数の細長いブレード部を有する。ブレード部は、ロータが回転すると、処理室内のバイオマスをベッドプレートのフィン部に対して加速させ、かつベッドプレートをロータに対して脈動させるように構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理室、バイオマスを前記処理室の中に受け入れるように構成された入口、及び処理済みのバイオマスを前記処理室から排出するように構成された出口を有する容器と、
前記処理室内にて移動可能に配置されたベッドプレートと、
該ベッドプレートに対して隣接すると共に離れた関係で前記処理室内にて回転可能に取り付けられた円筒形のロータであって、互いに円周方向に離れた関係でそこから半径方向外側に延びる複数の細長いブレード部を有し、円筒形のロータの回転時に、前記ブレード部が、前記処理室を通じて流れるバイオマスを前記ベッドプレートに対して加速させるように構成された円筒形のロータと、
前記バイオマスが前記処理室を通じて流れることによって引き起こされる反対方向の力に逆らって前記ベッドプレートを前記ロータに向かって押すように構成された付勢機構と
を備えているバイオマス分別装置。
【請求項２】
前記ロータに動作可能に接続されると共に前記ロータを回転させるように構成されたモータをさらに備えている請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記容器の入口に流体連通したポンプをさらに備え、
該ポンプが、前記バイオマスを前記処理室の中に送り出すように構成されており、
前記処理室を通じた前記バイオマスの流れ及び前記ロータの回転が、前記ベッドプレートを前記ロータに対してそれらの間における前記バイオマスと一緒に脈動させるようになっており、
脈動周波数がバイオマスの流量の減少に従って増加するようになっている、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記ポンプが、バイオマスを約１０ガロン毎分（ｇｐｍ）から約２０ｇｐｍまでの間の流量にて前記処理室の中に送り出すように構成されている、請求項２に記載の装置。
【請求項５】
前記ベッドプレートが、実質的に平行に離れた関係でそこから外側に延びる複数の細長いフィン部を有している、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記ベッドプレートのフィン部に対して前記ロータのブレード部が回転する際に、前記容器内の前記バイオマスを約４フィート毎秒（ｆｐｓ）から約４０ｆｐｓまで加速させるように構成されている請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記付勢機構が、前記容器の外側に位置する釣合い重りを有しており、
該釣合い重りが、１つ又は複数の関節式リンク部を介して前記ベッドプレートに接続されている、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記付勢機構が、少なくとも１つの空気圧シリンダを有している、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
各ロータのブレード部は、実質的に矩形の断面構成を有している、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
各ロータのブレード部は、約０．３７５インチの幅を有すると共に、前記ロータから約０．５０インチ間隔を空けて配置される先端側自由端を有している、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
各ベッドプレートのフィン部によって定められる長手方向は、前記ベッドプレートのフィン部と前記ロータのブレード部とが噛み合うことができないように各ロータのブレード部によって定められた長手方向に対して斜めになっている、請求項５に記載の装置。
【請求項１２】
各ベッドプレートのフィン部が、弓形の構成を有する先端側自由端を含んでおり、
各ベッドプレートのフィン部の先端側自由端と各ロータのブレード部の先端側自由端との間における間隙が実質的に同じになっている、請求項５に記載の装置。
【請求項１３】
前記容器の入口が、前記ロータの上方に位置し、かつ前記ロータの回転軸を横切る角度にて配向されている、請求項１に記載の装置。
【請求項１４】
前記処理室の内面が、炭素鋼及び合金鋼、ステンレス鋼、鋳鉄、真鍮、銅、並びにポリマー材料から成る群から選択された材料によって構成されており、
前記ロータ及び該ロータのブレード部が、炭素鋼及び合金鋼、ステンレス鋼、鋳鉄、真鍮、銅、並びにポリマー材料から成る群から選択された材料によって構成されており、
前記ベッドプレート及び該ベッドプレートのフィン部が、炭素鋼及び合金鋼、ステンレス鋼、鋳鉄、真鍮、銅、並びにポリマー材料から成る群から選択された材料によって構成されている、請求項１に記載の装置。
【請求項１５】
流動化されたバイオマスを生産するためにバイオマスを前処理するステップと、
処理室内で前記流動化されたバイオマスにせん断力及び脈動を与えて、第１の画分及び分別されたバイオマスを生産するステップであって、前記処理室が、円周方向に離れた関係でそこから半径方向外側に延びる複数の細長いブレード部を有する円筒形のロータ、及び該ロータに隣接して前記処理室内に移動可能に配置されているベッドプレートを備えており、前記ベッドプレートが、実質的に平行に離れた関係でそこから外側に延びる複数の細長いフィン部を備えており、前記ロータが、前記バイオマスを前記ベッドプレートのフィン部に対して加速させると共に、前記ベッドプレートを前記ロータに対してそれらの間における前記バイオマスと一緒に脈動させるように回転するように構成されている、ステップと
を含むバイオマスを分別する方法。
【請求項１６】
前記バイオマスを前処理するステップが、前記バイオマスを溶媒と接触させることを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記分別されたバイオマスに追加の溶媒と接触させながら圧縮力を付与して、前記前もって分別されたバイオマスから分離された第２の画分をもたらすステップと、
前記第１の画分及び前記第２の画分を一緒に組み合わせるステップと
をさらに含む請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記第１の画分及び前記第２の画分の前記組合せをフィルタ処理して、任意の固形物を除去するステップをさらに含む請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記ステップの各々が周囲温度で行われる、請求項１５に記載の方法。
【請求項２０】
前記溶媒は、短鎖アルコール、グリセリン、及び水、又はそれらの任意の組合せの共溶媒混合物からなる群から選択される、請求項１５に記載の方法。
【請求項２１】
前記溶媒がエタノール又は水性エタノールである、請求項１５に記載の方法。
【請求項２２】
前記溶媒が水である、請求項１５に記載の方法。
【請求項２３】
前記バイオマスが、前記ロータに対して毎秒少なくとも１０００個のパルスを含んだ前記ベッドプレートの脈動を受ける、請求項１５に記載の方法。
【請求項２４】
前記画分は、リグニン、抽出物、セルロース、ペクチン、糖、ヘミセルロース、タンパク質、繊維、及び植物の葉、茎、花、芽、根、塊茎、種、果実等、又はそれらの任意の組合せから得られる他の成分から成る群から選択される成分を含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項２５】
前記バイオマスが薬用植物材料である、請求項１５に記載の方法。
【請求項２６】
前記薬用植物材料が、カバカバ、エキナセア、セントジョーンズワート、カノコソウ根、オオアザミ種子、エゾウコギ、ネトルリーフ、イチョウ、ゴツコラ、レンゲソウ、ヒドラスチス、ドンクアイ、薬用人参、コケモモ、緑茶、サンザシ、ショウガ、ウコン、ブラックコホッシュ、キャッツクロー、カモミール、タンポポ、セイヨウニンジンボク、ナツシロギク、ニンニク、セイヨウトチノキ、カンゾウ、コゴメグサ、ヨヒンビン、及びカノコソウケシから成る群から選択される、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
バイオマス繊維分解ステーションと、
前記バイオマス繊維分解ステーションを離れると共に分解されたバイオマス繊維に、第１の画分及び分別されたバイオマスを生産するように、処理室内でせん断力及びパルスを付与する構成である分別装置であって、前記処理室が、円周方向に離れた関係でそこから半径方向外側に延びる複数の細長いブレード部を有する円筒形のロータ、及び該ロータに隣接して前記処理室内に移動可能に配置されているベッドプレートを含んでおり、前記ベッドプレートが実質的に平行に離れた関係でそこから外側に延びる複数の細長いフィン部を有しており、前記ロータが、前記バイオマスを前記ベッドプレートのフィン部に対して加速させると共に、前記ベッドプレートを前記ロータに対してそれらの間における前記バイオマスと一緒に脈動させるように回転する構成である、分別装置と、
前記前もって分別されたバイオマスから分離された第２の画分をもたらすように、前記分別されたバイオマスに追加の溶媒と接触させながら圧縮力を付与する構成であるプレス部と、
任意の固形物を除去するように前記第１の画分及び前記第２の画分の組合せをフィルタ処理する構成であるスクリーンと
を備えているバイオマス分別システム。
【請求項２８】
前記分別されたバイオマスを２つ以上の製品流に分離するように構成されたセパレータをさらに備えている請求項２７に記載のシステム。
【請求項２９】
前記２つ以上の製品流が、リグニン／抽出物の製品流と、糖／ヘミセルロースの製品流とを含んでいる、請求項２８に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願］
本出願は、２０１３年８月１２日に出願された米国仮特許出願第６１／８６４，８５３号、及び２０１３年１１月２７日に出願された米国仮特許出願第６１／９０９，４１８号の利益及び優先権を主張するものであり、それらの開示内容は、それらを参照することによって、それらの全体が記載されているかのように本明細書に組み込まれるものとする。
【０００２】
［発明分野］
本発明は、典型的にはバイオマスに関し、より詳細にはバイオマス処理に関する。
【背景技術】
【０００３】
天然セルロース原料は、一般的に「バイオマス」と呼ばれている。木材、紙、農業残渣、草本作物、及びリグノセルロース系都市産業固形廃棄物等のような多くのタイプのバイオマスが、多種多様な物品を製造及び調製するための原料とみなされてきている。植物バイオマス材料は、所定量の抽出物、ペクチン、タンパク質、及び灰と併せて、複合ゲル状構造において共に結び付けられたセルロース、ヘミセルロース、他の糖、及びリグニンによって主に構成されている。そのため、バイオマスを原料又はその成分として首尾よく商業的に使用することは、様々な構成成分の分離に直接寄与するものとなっている。
【０００４】
有益な製品を生み出すためには、バイオマスの生産、収穫、貯蔵、輸送、及び処理において、多くのステップがしばし必要とされる。処理ステップの１つには、バイオマスを、抽出物、ヘミセルロース、リグニン、他の糖、及びセルロースといったその主要成分に分離又は分別することがある。そこで、複合体構造をほぐすために、多くの手法が研究されており、このような分離が実現された場合には、各成分を市場性のある製品へとさらに処理するために様々な道が開かれることとなる。例えば、バイオ燃料、ポリマー、及びラテックスの代替品等のような製品をバイオマスから製造する可能性について、最近多くの注目が集まっている。この注目は、大量のセルロース原料の利用可能性、廃セルロース材料の焼却又は埋立てを減少させる必要性、及び油性製品の代わりになる原材料としての糖及びセルロースの有用性による。さらに、バイオマスから単離した抽出物及びリグニン等のような他のバイオマス構成成分もまた、潜在的な市場価値を有する可能性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
成分を効率的にかつ環境に優しいやり方で互いから分離することは難しいため、環境問題やエネルギー問題等の要因、効率、及び費用対効果を考慮に入れた固体バイオマスをその構成要素である成分に分離するシステム及び方法を改良することを続けることが必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本概要は、簡略化した形式にて選択対象となる概念を導入するために設けられており、この概念は、詳細な説明の中で以下さらに説明されることを理解されたい。このような概要は、本開示の重要な特徴又は本質的な特徴を特定することが意図されるものではなく、本発明の範囲を限定することが意図されるものでもない。
【０００７】
本発明のいくつかの実施形態によれば、バイオマス分別装置は、処理室、バイオマスを処理室の中に受け入れるように構成された入口、及び処理済みのバイオマスを処理室から排出するように構成された出口を有する容器を備えている。円筒形のロータは処理室内にて回転可能に取り付けられており、モータはロータに動作可能に接続されると共にロータを回転させるように構成されている。ベッドプレートは、ロータに隣接して処理室内にて移動可能に配置されている。ポンプは、例えば、管等を介して容器入口と流体連通しており、バイオマスを処理室に送り出すように構成されている。いくつかの実施形態においては、ポンプは、約１０ガロン毎分（ｇｐｍ）から約２０ｇｐｍまでの間の流量にてバイオマスを処理室の中に送り出すように構成されている。
【０００８】
ロータは、円周方向に離れた関係でそこから半径方向外側に延びる複数の細長いブレード部を有している。各ロータのブレード部は、ロータの回転軸と実質的に平行である長手方向を有している。ベッドプレートは、実質的に平行に離れた関係でそこから外側に延びる複数の細長いフィン部を備えている。付勢機構は、ロータとベッドプレートとの間で処理室を通じて流れるバイオマスによって引き起こされる反対方向の力に逆らってベッドプレートをロータに向かって押すように構成されている。
【０００９】
いくつかの実施形態においては、付勢機構は、容器の外側に位置する釣合い重りを備えている。釣合い重りは、１つ又は複数の関節式リンク部を介してベッドプレートに接続されている。他の実施形態においては、付勢機構は、少なくとも１つの空気圧シリンダ、少なくとも１つのバネ等を備えることができる。
【００１０】
ロータのブレード部は、モータによってロータが回転すると、ベッドプレートのフィン部に対して処理室内のバイオマスを加速させるように構成されている。ベッドプレートに対してのバイオマスの力及びベッドプレートに対しての付勢機構の反対方向の力によって、ベッドプレートは、ロータに対してそれらの間におけるバイオマスと一緒に素早く脈動するようになっている。
【００１１】
いくつかの実施形態においては、各ロータのブレード部は実質的に矩形の断面構造を有している。いくつかの実施形態においては、各ロータのブレード部は、約０．３７５インチの幅を有している。いくつかの実施形態においては、各ロータのブレード部は、ロータから約０．５０インチ間隔を空けて配置される先端側自由端を有している。ベッドプレートのフィン部に対してロータのブレード部が回転することによって、容器内のバイオマスが約４フィート毎秒（ｆｐｓ）から約４０ｆｐｓまで加速されることとなる。
【００１２】
いくつかの実施形態においては、各ベッドプレートのフィン部によって定められた長手方向は、各ロータのブレード部によって定められた長手方向に対して斜めになっている。これによって、ロータのブレード部及びベッドプレートのフィン部が係合し（すなわち、噛み合い）装置に損傷を及ぼすおそれを防ぐ。いくつかの実施形態においては、各ベッドプレートのフィン部は、弓形の構造を有する先端側自由端を有している。
【００１３】
いくつかの実施形態においては、容器入口は、ロータの上方に位置すると共に、ロータの回転軸を横切る角度にて配向されている。いくつかの実施形態においては、容器出口は、ベッドプレートに隣接して配置されている。
【００１４】
処理室は、炭素鋼及び合金鋼、ステンレス鋼、鋳鉄、真鍮、銅、並びにポリマー材料により構成される様々な材料から形成することができるが、これらに限定されない。同様に、ベッドプレートは、炭素鋼及び合金鋼、真鍮、ステンレス鋼、鋳鉄、並びにポリマー材料により構成される様々な材料から形成することができるが、これらに限定されない。ロータは、炭素鋼及び合金鋼、ステンレス鋼、鋳鉄、真鍮、銅、並びにポリマー材料により構成される様々な材料から形成することができるが、これらに限定されない。
【００１５】
本発明のいくつかの実施形態によれば、バイオマスを分別する方法は、前処理ステップを含み、バイオマスは、流動化又は流動可能な形態に変換されると共に、細断、切断、磨砕、若しくは粉砕等を含むことができ、及び／又は溶媒（例えば、エタノール、水性エタノール、水、短鎖アルコール、グリセリン、又はそれらの任意の組合せ等）と接触することができ、例えば、流動化されたバイオマスを生産し、個々の成分の変性を避けつつ処理室内で流動化されたバイオマスにパルス及びせん断力を付与して第１の画分及び分別されたバイオマスを生産する。例示的な画分としては、リグニン、抽出物、ペクチン、セルロース、糖、繊維、タンパク質、及びヘミセルロース、又はそれらの任意の組合せ等の成分が挙げられる。
【００１６】
処理室は、円周方向に離れた関係でそこから半径方向外側に延びる複数の細長いブレード部を有する円筒形のロータと、該ロータに隣接して処理室内に移動可能に配置されたベッドプレートとを備えている。ベッドプレートは、実質的に平行に離れた関係でそこから外側に延びる複数の細長いフィン部を備えている。かかるロータの回転によって、ベッドプレートのフィン部に対して流動化されたバイオマスが加速され、かつベッドプレートがロータに対してそれらの間における流動化されたバイオマスと一緒に脈動することとなる。例えば、いくつかの実施形態においては、ロータは、ベッドプレートがロータに対して毎秒少なくとも１０００個のパルスの周波数で脈動するように回転することができる。
【００１７】
いくつかの実施形態においては、分別されたバイオマスは、追加の溶媒と接触しつつ圧縮力を受けて、前もって分別されたバイオマスから分離された第２の画分をもたらし、次いで、第１の画分及び第２の画分は、共に組み合わされ、さらに、組み合わされた形態に分離され又は互いから離れ得る。第１の画分と第２の画分の組合せをフィルタ処理してそこから任意の固形物を除去することができる。
【００１８】
いくつかの実施形態においては、ステップの各々が周囲温度で行われる。
【００１９】
本発明の他の実施形態によれば、バイオマス分別システムは、バイオマス繊維分解ステーションと、分別装置と、プレス部と、スクリーンとを備えている。繊維分解ステーションは、流動化されたバイオマスをもたらすように構成されており、繊維は、各繊維成分の全体の化学的性質を維持しつつ機械的に分解されている。分別装置は、個々の成分の変性を避けつつ処理室内で流動化されたバイオマスにせん断力及び脈動を付与して第１の画分及び分別されたバイオマスを生産するように構成されている。処理室は、円周方向に離れた関係でそこから半径方向外側に延びる複数の細長いブレード部を有する円筒形のロータと、該ロータに隣接して処理室内に移動可能に配置されたベッドプレートとを備えている。ベッドプレートは、実質的に平行に離れた関係でそこから外側に延びる複数の細長いフィン部を備えている。ロータの回転によって、バイオマスがベッドプレートのフィン部に対して加速され、かつベッドプレートがロータに対してそれらの間におけるバイオマスと一緒に脈動することとなる。プレス部は、分別されたバイオマスに追加の溶媒と接触させつつ圧縮力をかけて前もって分別されたバイオマスから分離された第２の画分をもたらすように構成されている。スクリーンは、第１の画分と第２の画分との組合せをフィルタ処理して任意の固形物、特に、繊維断片を除去するように構成されている。バイオマス分別システムは、成分の各々を分離するように構成されたセパレータ（例えば、膜等）もまた備えることができる。例えば、いくつかの実施形態においては、セパレータは、リグニン／抽出物の製品流と糖／ヘミセルロースの製品流とのように分別されたバイオマスを２つ以上の製品流に分離するように構成されている。
【００２０】
一実施形態に関して説明された本発明の態様は、異なる実施形態に関して特に説明されていないが、それに組み込まれ得ることに留意されたい。すなわち、全ての実施形態、及び／又は任意の実施形態の各特徴は、任意のやり方及び／又は組合せにて組み合わせることができる。従って、出願人は、そのやり方で当初に請求項が作成されていないが、任意の他の請求項における任意の特徴に従属する及び／又はそれを組み込むように任意の当初に出願された請求項を補正できる権利を含む任意の当初に出願された請求項を変更する又は任意の新しい請求項を提出する権利を保有する。以下、本発明のこれら及び他の目的及び／又は態様を詳細に説明する。
【００２１】
本明細書の一部を形成する添付図面は、いくつかの例示的な実施形態を示している。図面と説明とは共に例示的な各実施形態を十分に説明する役割を有するものとなっている。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明のいくつかの実施形態に係るバイオマス分別装置を示す上方側斜視図である。
【図２】バイオマスの入口ホース及び出口ホースを取り除いた図１の装置を示す上方側斜視図である。
【図３】本発明のいくつかの実施形態に係る装置であって、処理室とその中に回転可能に取り付けられたロータとを示すために容器上部を開位置としている図１の装置を示す上面図である。
【図４】図３の処理室内のロータ及びベッドプレートを示す部分図である。
【図５】図１の装置における処理室内のベッドプレートを示す上方側平面図である。
【図６】図５のベッドプレートを示す上方側斜視図である。
【図７】本発明のいくつかの実施形態に係るロータ、ベッドプレート、及び付勢機構を概略的に示す図である。
【図８Ａ】本発明のいくつかの実施形態に係るバイオマスの分別及び抽出の動作に関するフローチャートである。
【図８Ｂ】本発明のいくつかの実施形態に係るバイオマスの分別及び抽出の動作に関するフローチャートである。
【図９】本発明のいくつかの実施形態に係るバイオマス分別装置の上方側切断図である。
【図１０】線１０−１０に沿った図９のバイオマス分別装置の断面図である。
【図１１】本発明の他の実施形態に係るバイオマス分別装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
次に、本発明の各実施形態を示した添付図面を参照して、以下、本発明をより十分に説明する。しかしながら、本発明は、多くの異なる形態によって具体化されてもよく、本明細書中に記載された各実施形態に限定されるものとして解釈されるべきではない。同様の番号は、全体を通じて同様の要素を指す。図面においては、ある種の構成要素又は特徴は、明確にするために誇張される場合があり、破線は、別段の定めがない限り適宜の特徴又は要素を示し得る。加えて、動作（又はステップ）の順序は、別段具体的に示されていない限り、図面及び／又は特許請求の範囲に示された順番に限定されない。ある図面又は実施形態に対して説明された特徴は、特に説明又は図示されていないが、別の実施形態又は図と関連付けられ得る。
【００２４】
特徴又は要素が別の特徴又は要素の「上に」あると呼ばれる場合、特徴又は要素は他の特徴又は要素の上に直接あってもよく、あるいは介在する特徴及び／又は要素が存在することもできることが理解されよう。対照的に、特徴又は要素が別の特徴又は要素の「直接上に」あると呼ばれるとき、介在する特徴及び／又は要素は存在しないものとする。特徴又は要素が別の特徴又は要素に「接続」、「取り付け」、又は「結合」されると呼ばれる場合、特徴又は要素は他の特徴又は要素に直接接続、取り付け、又は結合されてもよく、あるいは介在する特徴及び／又は要素が存在していてもよいことも理解されよう。対照的に、特徴又は要素が別の特徴又は要素に「直接接続」、「直接取り付け」、又は「直接結合」されると呼ばれる場合、介在する特徴及び／又は要素は存在しないものとする。一実施形態に関して説明又は図示されているが、そのように説明又は図示される特徴及び要素は他の実施形態に適用され得る。
【００２５】
本明細書中で使用される用語は特定の実施態様を説明するためのものに過ぎず、本発明を限定することを意図するものではない。本明細書中で使用されるとき、単数形の「ａ」、「ａｎ」及び「ｔｈｅ」は、文脈によってそれ以外が明確に示されない限り、複数形も含むものとする。
【００２６】
本明細書中で使用されるとき、用語「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」、「備えている（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）、「含んでいる（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」、「有する（ｈａｖｅ）」、「有する（ｈａｓ）」、「有している（ｈａｖｉｎｇ）」、又はその変種は、オープンエンドであり、１つ又は複数の記述した特徴、整数、要素、ステップ、構成要素、又は機能を含むが、１つ又は複数の他の特徴、整数、要素、ステップ、構成要素、機能、又はそれらのグループの存在又は追加を排除するものではない。さらに、本明細書中で使用されるとき、一般的な略語「例えば（ｅ．ｇ．）」は、ラテン語句「ｅｘｅｍｐｌｉ  ｇｒａｔｉａ」に由来するものであり、前述した項目の一般的な１つ又は複数の例を導入又は特定するために使用することができ、そのような項目の限定であることは意図されない。一般的な略語「すなわち（ｉ．ｅ．）」は、ラテン語句「ｉｄ  ｅｓｔ」に由来するものであり、より一般的な列挙から特定の項目を特定するために使用することができる。
【００２７】
本明細書中で使用される場合、用語「及び／又は」は、関連付けられたリスト項目の１つ又は複数のうちいくつか及び全ての組合せを含み、「／」と略され得る。
【００２８】
本明細書中で使用される場合、「Ｘ及びＹの間」及び「約Ｘ及びＹの間」のような文言文言は、Ｘ及びＹを含むと解釈されるべきである。本明細書中で使用されるとき、「約Ｘ及びＹの間」のようなフレーズは、「約Ｘ及び約Ｙの間」を意味する。本明細書中で使用されるとき、「約ＸからＹまで」のような文言は、「約Ｘから約Ｙまで」を意味する。
【００２９】
「下に」、「下方に」、「下の」、「上に」、「上の」等のような空間的に相対な用語は、各図に示されるように、一つの要素又は特徴と別のもう一つの要素又は特徴との関係を説明する記述を容易にするために本明細書中で使用され得る。空間的に相対な用語は、図中に示された向きに加えて、使用中又は操作中の機構の様々な向きを包含するものとすることが理解されよう。例えば、図中の機構を逆さまにする場合、他の要素又は特徴の「下に」又は「下方に」と記述された要素は、そのとき、この他の要素又は特徴の「上に」に向けられることになる。従って、例示的な用語「下に」は、「上に」及び「下に」の両方の向きを包含することができる。機構は違った方に（９０度回転で又は他の向きに）向けられてもよく、本明細書中で使用される空間的に相対な表現はそれに従って解釈される。同様に、「上方向に」、「下方向に」、「垂直な」、「水平な」等といった用語は、特に他のやり方によって示されない限り、説明目的のために本明細書で使用されるに過ぎない。
【００３０】
用語「第１の」及び「第２の」は、様々な特徴又は要素を説明するために本明細書中で使用されるが、これらの特徴又は要素はこれらの用語によって限定されるべきではないことが理解されよう。これらの用語は、ある特徴又は要素を別の特徴又は要素と区別するためにのみ使用される。従って、後述の第１の特徴又は要素は、第２の特徴又は要素と呼ぶことができ、同様に、後述の第２の特徴又は要素は、本発明の教示から逸脱することなく第１の特徴又は要素と呼ぶことができる。
【００３１】
別段の定めがない限り、本明細書中で使用されている（科学技術用語を含む）全ての用語は、本発明が属する当業者によって一般に理解されているものと同じ意味を有する。一般に使用される辞書に定められる用語等の用語は、本明細書及び関連技術の文脈におけるその意味と一致している意味を有するものとして解釈されるべきであり、本明細書中に特に明示的に定められていない限り、理想化された又は過度に形式的な意味で解釈されるべきではないことがさらに理解されよう。よく知られている機能又は構成は、簡潔さ及び／又は明確さのために詳細には説明され得ない。
【００３２】
用語「約」は、値又は番号に関連して本明細書中で使用される場合、この値又は数字は、±２０％、１０％、５％、１％、０．５％、又は０．１％であっても変動してもよいことを意味する。
【００３３】
用語「バイオマス」は、任意の非化石化、すなわち、再生可能な有機物質を含む。バイオマスのタイプは、植物バイオマス、動物バイオマス（任意の動物副産物、動物廃棄物等）、及び都市廃棄物バイオマス（金属及びガラス等の再生利用可能なものを取り除いた住宅ゴミ及び軽商業ゴミ）を含むが、これらに限定されない。
【００３４】
バイオマスに関して本明細書中に使用されるとき用語「流動化（ｆｌｕｉｄｉｚｅｄ）」は、空気、気体、又は液体中で分解された繊維を懸濁させることによってバイオマスに流体の特徴を獲得させることを意味する。
【００３５】
「植物バイオマス」又は「リグノセルロース系バイオマス」という用語は、持続的にエネルギーに利用可能な（木質又は非木質の）実質的にあらゆる植物由来の有機物質を含む。「植物由来の」は、種の生産に伴われる性的に生殖する植物の部分（例えば、花芽、花、果実、及び種）及び植物の成長する部分（例えば、葉、根、葉芽、及び茎）の両方を必然的に含む。植物バイオマスは、農作物廃棄物及び残渣、例えば、コーンストーバー、麦わら、稲わら、サトウキビバガス、亜麻、麻、エンバクわら、アフリカハネガヤ、ケナフ等を含むことができるが、これらに限定されない。植物バイオマスは、木、針葉樹間伐材、樹皮から成る廃棄物、おがくず、紙、及びパルプ産業廃棄物流、木質繊維、薬用植物材料等等の木質のエネルギー作物、木質の廃棄物、及び残渣をさらに含むが、これらに限定されない。さらに、スイッチグラス、ウィートグラス等の飼料用農作物は、大規模な量で生産されると共に別の植物バイオマスの重要な源をもたらす潜在性を有する。都市部については、潜在的な植物バイオマス原料は、庭廃棄物（例えば、刈り取った芝生、葉、切り取った木、低木等）、及び野菜加工廃棄物を含む。
【００３６】
バイオマスの成分は、限定されるものではないが、リグニン、薬、又は栄養補助食品として使用するための抽出物、セルロース、ヘミセルロース、他の糖、ペクチン、タンパク質、繊維、及び植物の葉、茎、花、芽、根、塊茎、種、果実等から得られる他の材料を含むことができる。特定のバイオマスは、そのような成分がより高いものであり得ることに留意されたい。例えば、木質及び草のバイオマスは、ヘミセルロース、セルロース、糖、及びリグニンが多い。薬草材料は抽出物が多い。葉芽及び花はタンパク質が多い。
【００３７】
「僅かに高い温度の周囲」は、本発明の各実施形態が行われる環境の温度を含む。わずかに高い温度の周囲は、「室温」及び約１０℃から約１００℃まで（６４°Ｆから２１２°Ｆまで）の範囲内の温度を含むことができるが、これに限定されない。
【００３８】
「アルコール」は、メタノール、エタノール、イソプロパノール、プロパノール、イソブタノール、及びブタノールを含むが、これらに限定されない。典型的には、「短鎖アルコール」は、Ｃ１からＣ４までのアルコールを含む。
【００３９】
「水」は、脱イオン水、天然水、蒸留水、水道水、及び井戸水、並びにそれらの組合せを含むが、これらに限定されない。
【００４０】
図１〜図３を参照すると、本発明のいくつかの実施形態に係るバイオマス分別装置１０が示されている。例示した装置１０は、容器１４を支持するフレーム１２を備えている。容器１４は処理室１６（図３）を有しており、入口１８はバイオマスを処理室１６の中に受け入れるように構成され、出口２０は処理室１６から処理済みのバイオマスを排出するように構成されている。例示した実施形態においては、入口１８は、処理室１６内のロータ（図３の符号４０）の上方に位置し、ロータ４０の回転軸Ａ１（図３）を横切る角度にて配向され得る。例示した実施形態においては、処理室１６は、約２クォートの容量を有している。しかしながら、本発明の各実施形態は、いずれか特定のサイズ又は容量を有する処理室１６に限定されない。また、容器１４は様々な形状及び構成を有することができ、例えば、図１０〜図１２に示されるように、入口及び出口１８，２０のノズルは、異なる向きに配向されてもよい。
【００４１】
例示した容器１４は、ヒンジ１４ｈを介して容器１４に旋回可能に取り付けられた上部１４ｔを備え、開位置（図３）及び閉位置（図１及び図２）の間で移動可能である。上部１４ｔは、バイオマス処理中はロック機構１５によって閉位置に維持される。なお、様々なタイプのロック機構が利用でき、本発明の各実施形態は、例示したロック機構１５に限定されない。例えば、他の実施形態においては、容器１４は、そこに留め具等によって固定される上部を備えることができる。
【００４２】
流動化されたバイオマスは、ホース２４を介して容器入口１８と流体連通しているポンプ２２によって処理室１６にポンプ注入される。流動化されたバイオマスは、以下に説明されるように、処理室１６内で分別を受け、容器出口２０を介して処理室１６から出て行く。処理室１６を後にした分別されたバイオマスは、容器出口２０に接続されたホース２６を介してタンク又はさらなる下流処理に向けられる。
【００４３】
いくつかの実施形態においては、ポンプ２２は、約１０ガロン毎分（ｇｐｍ）と約２０ｇｐｍとの間の速度で流動化されたバイオマスを処理室１６に送り出すように構成されている。しかしながら、他の繰り出し速度が利用されてもよい。例示的なポンプとしては、Ｆｒｉｓｔａｍ  ｐｕｍｐｓ，ＵＳＡ，Ｍｉｄｄｌｅｔｏｎ，Ｗｉｓｃｏｎｓｉｎから市販の薬剤用Ｆｒｉｓｔａｍ  ｐｕｍｐが挙げられる。しかしながら、様々なタイプのポンプが本発明の各実施形態に従って利用されてもよい。
【００４４】
図３を参照すると、容器１４の上部１４ｔは、処理室１６とその内部に回転可能に取り付けられた細長い円筒形のロータ４０とを露呈する開位置に旋回移動している。図示された処理室１６は概して弓形の内壁１６ａを有し、内壁１６ａは、処理中に処理室１６を通じて流動化されたバイオマスを流すのを容易にする。当業者によって理解されるように、ロータ４０はシャフト５２に取り付けられ、シャフト５２は軸受を介して容器の両側の端壁１４ｗに回転可能に取り付けられている。シャフト５２は、本発明の当業者によって理解されるように、結合機構５０Ｃを介してモータ５０に接続されている。利用できる例示的な結合機構には、Ｌｏｖｅｊｏｙ，Ｉｎｃ．，Ｄｏｗｎｅｒｓ  Ｇｒｏｖｅ，Ｉｌｌｉｎｏｉｓによって製造されたフレックスカップリングが含まれる。いくつかの実施形態においては、モータ５０は、約１，５００回転毎分（ｒｐｍ）までロータ４０を回転させるように構成されている。しかしながら、各実施形態は、いずれか特定のモータサイズ又はｒｐｍ範囲に限定されない。また、モータ５０は、一定速度又は可変速度のモータとすることができる。
【００４５】
以下にさらに説明されるように、細長いベッドプレート３０（図４〜図６）は、ロータ４０の下方の処理室１６内に移動可能に配置されている。ベッドプレート３０の長さは、ロータ４０の長さと実質的に同じになっている。しかしながら、他の長さとすることも可能であり、ロータ４０の長さよりも長い又は短い長さとすることができる。処理室１６はその底に形成された細長い開口１６ｂ（図４）を備え、ベッドプレート３０は開口１６ｂ内に移動可能及び封止可能に配置されている。以下に説明されるように、ベッドプレート３０は、ロータ４０がモータ５０によって回転し、流動化されたバイオマスがポンプ２２によって処理室１６にポンプ注入される際にロータ４０に対して高速で脈動するように構成されている。シール要素（図示せず）は、処理室１６内で処理されているバイオマスがベッドプレート３０のあたりで処理室１６から漏出するのを防ぐようになっている。
【００４６】
例示した実施形態においては、ロータ４０は、円周方向に離れた関係で半径方向外側に延びる複数の細長いブレード部４２を備えている。ロータ４０の回転軸は、軸方向Ａ１（図３）を定める。各ロータのブレード部４２は、方向Ａ１と実質的に平行である方向に細長くなっている。加えて、各例示したロータのブレード部４２は、実質的に平行に対向している側壁４２ａ，４２ｂ及び先端側自由端４２ｃ（図４、図７）を有する実質的に矩形の断面構造を有している。いくつかの実施形態においては、各細長いブレード部４２は、約０．３７５インチの幅Ｗ１（図４）を有し、かつ各ロータのブレード部は、約０．５０インチの高さＨ１（図４）を有する。例示した実施形態においては、ロータ４０は、約８．０インチの直径を有し、かつ約６．０インチの長さを有する。例示したロータ４０は、円周方向に離れた関係で半径方向外側に延びる３２個のブレード部を備えている。しかしながら、本発明の各実施形態は、いずれか特定の個数のブレード部４２に限定されず、又はいずれか特定の寸法のロータ４０若しくはブレード部４２に限定されない。また、ロータのブレード部４２は、他の形状及び構成を有してもよく、例示した形状及び構成に限定されない。
【００４７】
図５及び図６を参照すると、例示したベッドプレート３０は、実質的に平行に離れた関係で配置される複数の細長いフィン部３２を備えている。隣接したフィン部３２の各対は、それぞれのスロット３４を画定している。例示した実施形態においては、各フィン部３２は実質的に平行な対向している側壁３２ａ，３２ｂと、弓形の先端側自由端３２ｃとを有している。いくつかの実施形態においては、各細長いフィン部は、約１／４インチの幅Ｗ２（図４）を有する。図６に示されるように、最も外側のフィン部３２の高さＨ２は、内側における２つのフィン部３２の高さＨ３よりも大きくなっている。図７に示されるように、フィン部３２の高さの違いは、弓形の先端３２ｃと協働して、各ロータのブレード部の先端４２ｃをロータ４０の回転中に実質的に同じ量各フィン部の先端側自由端３２ｃから離すことを可能にする。
【００４８】
ベッドプレート３０は、処理室内に移動可能に配置されて、バイオマスがそのフィン部３２に対して加速される際にロータ４０に対して前後に移動する（すなわち、浮く）ことができる。例えば、例示した実施形態においては、ベッドプレート３０は、ロータ４０に対して上下に移動する。付勢機構６０は、ベッドプレート３０に動作可能に関連付けられており、バイオマスが処理室１６を通じてポンプ注入されることによって引き起こされる反対方向の力に逆らってベッドプレート３０をロータ４０に向かって押すように構成されている。例示した実施形態においては、付勢機構６０は、関節式リンク部６４ａ，６４ｂを介してベッドプレートに接続される１つ又は複数の釣合い重り６２を備えている。例示した実施形態においては、１つ又は複数の釣合い重り６２は、容器１４の外側に位置し（図２）、リンク部６４ａ，６４ｂを介してベッドプレート３０に接続される基台６４ｃの上に配置されている。非動作時間時にベッドプレート３０から付勢機構６０を切り離すために、かかる例示した実施形態においてはロック機構６６が設けられている。
【００４９】
しかしながら、本発明の各実施形態は、リンク部６４ａ，６４ｂ及び釣合い重りの基台６４ｃの例示した構成に限定されない。例えば、単一のアームが基台６４ｃをベッドプレートに接続するために使用されてもよい。
【００５０】
本発明の各実施形態は、例示した付勢機構６０に限定されない。バイオマスが処理室１６を通じてポンプ注入されることによって引き起こされる反対方向の力に逆らってベッドプレート３０をロータ４０に向かって押す他のやり方が利用されてもよい。例えば、いくつかの実施形態においては、１つ又は複数のバネが、ベッドプレート３０をロータ４０に向かって押すためにベッドプレート３０動作可能に関連付けられ得る。他の実施形態においては、図１０〜図１２に示されるように、付勢機構は、ベッドプレート３０をロータ４０に向かって押すように構成された１つ又は複数の空気圧（又は他の流体作動の）シリンダ７０を備えることができる。
【００５１】
図５に示されるように、細長いベッドプレートのフィン部３２は、方向Ａ２に沿って延びている。ベッドプレート３０及びロータ４０は、方向Ａ２が方向Ａ１に対して斜めになるか又は横切るように、処理室１６内に配置される（すなわち、ロータ４０の回転軸及び長手方向は、各ロータのブレード部４２によって定められる）。ロータのブレード部４２に対してベッドプレートのフィン部３２を斜めの向きとすることによって、ロータのブレード部４２がベッドプレートのフィン部３２の間のスロット３４内で動かなくなる（すなわち、噛み合う）ことを防ぎ、それによって、ロータ４０及び／又はベッドプレート３０に損傷を及ぼすことを防止できる。
【００５２】
動作時において、典型的には、バイオマスは処理室１６内にて約１．５秒〜３．０秒間の滞留時間を有する。しかしながら、この滞留時間は、ポンプ２２を介してバイオマス流量を調整することよって変えることができる。この時間量の中で、ロータ４０は、ベッドプレートを、処理室１６内部で約９００回から約３６００回までの間でロータに対して脈動させることになる。例えば、入口ホース２４における約４．０フィート毎秒（ｆｐｓ）〜８．０ｆｐｓから処理室１６における約４０ｆｐｓまでのバイオマスのこれらの脈動及び素早い加速によって、個々の成分の化学的性質が変性又は変更することなく、バイオマスのセル状構造に、その成分が解放される、すなわち、様々な成分の各々に分別される。
【００５３】
本発明のいくつかの実施形態においては、処理室内面１６ａは、炭素鋼及び合金鋼、真鍮、ステンレス鋼、鋳鉄、並びにポリマー材料等の材料によって形成することができる。本発明のいくつかの実施形態においては、ロータ４０及びロータのブレード部４２は、炭素鋼及び合金鋼、ステンレス鋼、鋳鉄、真鍮、銅、並びにポリマー材料等のような材料によって形成することができる。同様に、本発明のいくつかの実施形態においては、ベッドプレート３０及びベッドプレートのフィン部３２は、炭素鋼及び合金鋼、ステンレス鋼、鋳鉄、真鍮、銅、並びにポリマー材料等のような材料によって形成することができる。
【００５４】
次に図１０〜図１２を参照すると、本発明の他の実施形態による分別装置１０が示されている。まず、図１０及び図１１を参照すると、上述したように、例示した分別装置１０は、処理室１６とその内部に回転可能に取り付けられたロータ４０とを有する容器１４を備えている。ロータ４０はシャフト５２に取り付けられ、シャフト５２は軸受５３を介して容器１４に回転可能に取り付けられている。加えて、シーリンググランド５４（例えば、Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標）ブランドのシーリンググランド等）が、バイオマスがシャフト５２のための容器１４中の開口を介して処理室から漏出するのを防ぐために、容器１４の両側でシャフト５２の周囲に設けられる。
【００５５】
例示した実施形態においては、ベッドプレート３０をロータ４０に向かって押して、ロータ４０が回転させられると共にバイオマスが処理室１６にポンプ注入される際に、その急速な脈動を引き起こす付勢機構として働く一対の空気圧シリンダ７０が設けられている。各空気圧シリンダ７０は、空気入口７２を通る空気によって作動させられるピストン７４を備えている。各ピストン７４は、空気圧シリンダが空気で加圧される際にベッドプレート３０を押圧する。例示した分別装置１０は、ベッドプレート３０がロータ４０に対して移動できるような距離を設定するために利用されるベッドプレート止め調整部７６もまた備えている。
【００５６】
図９及び図１０に示された分別装置１０は、（図１〜図４に示された実施形態の場合のようにロータ４０の下方にあるのとは対照的に）ベッドプレート３０がロータ４０の片側に配置されるように構成されている。加えて、図示されるように、入口１８及び出口２０はロータ４０の反対側に位置している。
【００５７】
図１１は、本発明の他の実施形態に係る分別装置１０を示しており、図示されるように、ベッドプレート３０はロータ４０の上方に配置され、入口１８及び出口２０はロータ４０の反対側に（すなわち、ロータ４０の下方に）位置している。
【００５８】
図１０及び図１１に示された各実施形態においては、中間フェザー部材１７が処理室１６内に配置されている。中間フェザー部材１７は、バイオマスがベッドプレート３０をバイパスして入口１８から出口２０へ直接流れる可能性を低下させるように構成される細長い部材となっている。各実施形態にけるロータ４０の回転方向は、矢印Ｒによって示されている。これによって、各実施形態における中間フェザー部材１７は、ロータ４０周囲のバイオマスを回転Ｒの方向に方向付けることを促すこととなる。
【００５９】
次に、図８Ａを参照すると、本発明のいくつかの実施形態によって、様々なバイオマスを分別及び抽出するための動作が説明されている。周囲温度にて、そして適宜、溶媒と接触している間、前処理ステップ（ブロック９０）が行われ得る。バイオマスは、予浸するステップ（ブロック１００）及び／又は繊維が機械的に分解される分解ステップ（ブロック１１０）を受けることができ、続いて高周波パルス及び高いせん断力を受けて（ブロック１２０）、図１〜図７又は図９〜図１１のバイオマス分別装置１０によってバイオマスを分別又は抽出する。次いで、分別又は抽出されたバイオマスは、濾過を受けることができ（ブロック１２５）、続いて圧縮力を受けることができ（ブロック１３０）、次いで続いてさらなる濾過及び／又は分離を受けることができる（ブロック１４０）。次いで、画分を使用して所望の製品流を与えることができる（ブロック１５０）。最初の画分又は抽出分の製品は本方法のより早期の時点で収集することができ、そのような前もって収集された画分は画分又は抽出分の製品流と組み合わされることに留意されたい。
【００６０】
前処理ステップ（ブロック９０）の最初の予浸するステップ（ブロック１００）においては、バイオマスは、バイオマスの分別又は抽出を開始するために、アルコール、水性アルコール、水、若しくはグリセリン、又は共溶媒、あるいはそれらの組合せ等の溶媒と接触することができる。バイオマスは、この前処理ステップ中に膨らむことができる（ブロック１００）。バイオマスは、抽出の前に細断、切断、磨砕、又は粉砕等によって分解することができる（ブロック１１０）。特定の実施形態においては、バイオマスが、例えば、新鮮植物バイオマス又は薬用植物材料の場合、この材料は、アルコールを用いて抽出することができる。バイオマスが乾燥植物バイオマス又は薬用植物材料である場合、バイオマスは、水性アルコール溶液を用いて抽出することができる。水性アルコールの分別又は抽出は、様々な濃度の水性アルコール内で行うことができる。適切なアルコールは、これらに限定されるものではないが、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、及びイソブタノール等の短鎖アルコールとすることができる。特定の実施形態においては、アルコールはエタノールとなっている。アルコールは、アルコールと水との混合物等の共溶媒混合物とすることができる。水性アルコール溶液は、約０％〜１００％（ｖ／ｖ）のアルコールから構成することができる。より詳細には、水性アルコール溶液は、約２５％〜９５％（ｖ／ｖ）のアルコールから構成することができる。特定の実施形態においては、水性アルコール溶液は、約２５％（ｖ／ｖ）以上のアルコールとなっている。別の特定の実施形態においては、水性アルコールは、約６０％（ｖ／ｖ）のアルコールとすることができる。別の実施形態においては、水性アルコール溶液は、約７０％（ｖ／ｖ）のアルコールとすることができる。さらに別の実施形態においては、水性アルコール溶液は、約８６％以上（ｖ／ｖ）のアルコールとすることができる。さらに他の実施形態は、バイオマスを分別又は抽出するためのプロセスは、バイオマスをグリセリン又は水性グリセリン溶液と接触することを含むことができる。さらに別の実施形態においては、バイオマスを抽出するためのプロセスは、バイオマスを水と接触させることを含むことができる。典型的には、本発明の他の実施形態においては、使用される溶媒／液体と接触させられるバイオマス／固体の比は、固体対液体について約１：１から１：１０とすることができる。
【００６１】
本発明の各実施形態は、溶媒を要する前処理ステップに限定されない。いくつかの実施形態においては、繊維は、様々な機構によってかつ乾燥状態で切断、擦り減らし、精製することによって溶媒を使用することなく「開く（ｏｐｅｎ  ｕｐ）」ようにさせることができる。
【００６２】
いくつかの実施形態においては、前処理ステップ（ブロック９０）は、分別又は抽出プロセスのために十分である任意の期間に渡って行うことができると共に、バイオマスを溶媒に接触させるのに適した任意の容器、入れ物、又はミキサ内で行うことができる。いくつかの実施形態においては、前処理ステップは、例えば、１５分、３０分、１時間、２４時間、７２時間等の間における任意の時間の長さとすることができる。別の実施形態においては、前処理ステップは、１５分以下とすることができる。前処理ステップ（ブロック９０）は、１分以下とすることができる。前処理ステップ（ブロック９０）においては、適宜、溶媒と接触するバイオマスは圧縮力を受けてもよく、これによって、溶媒をバイオマスに吸収させることができる。前処理ステップ（ブロック９０）における圧縮は、当業者によって理解される任意の技法により行うことができる。本発明のある実施形態においては、前処理ステップ中の圧縮は、スクリュープレスによって及ぼすことができる。しかしながら、上述のように、前処理ステップ（ブロック９０）は、溶媒の使用を必要としない。
【００６３】
溶媒中で予浸を受けた後（ブロック１００）、バイオマスは、分解ステップ（ブロック１１０）をさらに受けることができる。材料は、例えば、Ｓｐｒｏｕｔ  Ｗａｌｄｒｏｎ，  Ｂｅｌｏｉｔ  Ｊｏｎｅｓ、及びＡｎｄｒｉｔｚから市販の精製機又はディスクミル等のような機械的な高濃度流体化機械における処理等によって分解することができる。精製機又はディスクミルを利用することによって、バイオマス、及び特にその繊維材料は、分別装置の高周波パルス及びせん断力が繊維材料にアクセス可能であるように繊維材料の繊維の性質を壊すことなく変えられ得る。この処理は、このステップに影響を及ぼすのに必要なものとして当業者によって理解される通りに必要な任意の時間量に渡って行うことができる。特定の実施形態においては、分解プロセスは１分以下の間行われる。バイオマスは、溶媒の存在下でさらなる圧縮を受けることができる。代替的には、バイオマスは、遠心分離機等にかけられて液体画分を固体画分から分離することができる。
【００６４】
繊維の分解（ブロック１１０）の後、せん断力及び高周波パルスを用いてバイオマスを分別又は抽出するために、材料は、例えば、図１〜図７又は図９〜図１１の装置１０によって高周波パルス及びせん断力を用いて分別（ブロック１２０）を受けることができる。特定の実施形態においては、脈動及びせん断力は、個々の成分の化学的性質を変性又は変更するのを避けるために使用されることが理解される。バイオマスは流動化の形態であり得るので、画分又は抽出分の一部は、バイオマスから分離することができる。バイオマスにせん断力及び高周波パルスをかけること（ブロック１２０）は、このステップに影響を及ぼすのに必要なものとして当業者によって理解される通りに必要な任意の時間量に渡って行うことができる。特定の実施形態においては、バイオマスをせん断力及び高周波パルスにかけること（ブロック１２０）は、１分以下の間行われる。動作時、バイオマスは、バイオマス粒子の断片化又は磨砕を避けつつ毎秒１０００個を超えるエネルギーのパルスの下で約４ｍｐｈから約１２０ｍｐｈまで急加速される。これは、バイオマスの成分及びその化学的性質のいずれかを実質的に変性又は変化させることなく、バイオマスのセル状構造の能力がバイオマスの複雑かつもつれた構造からその様々な画分又は構成成分を解放することを助ける。
【００６５】
次いで、バイオマス材料は、撹拌を用いて又は撹拌なしで濾過又は分離ステップ（ブロック１２５）を受けることができ、次いで、適宜溶媒の存在の中で、圧縮力、例えば、粉砕又は浸軟の力を受けることができ（ブロック１３０）、ここで圧縮力は、低液体固体ケーキ（ｌｏｗ  ｌｉｑｕｉｄ  ｓｏｌｉｄｓ  ｃａｋｅ）を排出しつつ収集のために液体を除去する。圧縮力は、当業者によって理解されるように、様々な技法によって加えることができる。特定の実施形態においては、圧縮力は、前もって抽出されたバイオマスを浸軟させるスクリュープレスのスクリューによって影響を及ぼされる。前もって分別又は抽出されたバイオマスから分離された第２の画分又は抽出分は、この圧縮ステップからもたらされ得る。本発明の別の実施形態においては、圧縮力を受けた追加の溶媒と接触されたバイオマスは、第２の抽出を行うために再び圧縮にかけられ得る。このステップの圧縮は、このステップに影響を及ぼすのに必要なものとして当業者によって理解される通りに必要な任意の時間量に渡って行うことができる。
【００６６】
このとき、先のステップの第１の画分又は抽出分は、何らかの残りの繊維を除去するために、組み合わされると共にフィルタ処理を受けることができる（ブロック１４０）。抽出のフィルタ処理／選別は、抽出分から任意の残りの固体物質をフィルタ処理及び除去することに適すると共に撹拌を備えてもよい任意の機構を用いて当業者に知られている任意の方法によって行うことができる。本発明のいくつかの実施形態に係るプロセスからもたらされる画分又は抽出分を使用して所望の画分又は抽出物の製品流を実現することができる（ブロック１５０）。実現された製品流は、分別又は抽出プロセスに使用される溶媒に依存する。例えば、本発明のある実施形態においては、リグニン又は薬物の分別又は抽出は、溶媒がエタノール又は水性エタノールである場合に行うことができる。別の実施形態においては、溶媒が水の場合に、糖又はヘミセルロースの分別又は抽出を行うことができる。画分又は抽出分は、膜、遠心分離機、沈殿等を用いてさらに分離され、単離され、又は純化され得る。一実施形態においては、分子量に基づいて成分を分離する膜が使用され得る。
【００６７】
次に図８Ｂを参照すると、本発明のいくつかの実施形態による様々なバイオマスの分別及び抽出のための動作が説明されている。バイオマス、例えば、薬草材料は、さらなる分解ステップ（例えば、浸軟）（ブロック２１０）と、それに続いて高周波パルスを受けるステップ（ブロック２２０）とを含み得る活性化ステップを受け、それによって、図１〜図７及び図９〜図１１のバイオマス分別装置１０によって高いせん断力及び高周波パルスを用いてバイオマスを分別又は抽出する。次いで、分別又は抽出されたバイオマスは、１つ又は複数のスクリーンによってフィルタ処理され（ブロック２４０）、次いで、例えば、スクリュープレスによって粉砕を受ける（ブロック２３０）ことができる。次いで、画分又は抽出分を使用して所望の製品流を実現することができる（ブロック２５０）最初の画分又は抽出分の製品は、本方法のより早期の時点で収集することができ、そのような前もって収集された画分は画分又は抽出分の製品流と組み合わされることに留意されたい。また、選別を受けた液体は、スクリーンを通じて再循環させられ得り（ブロック２４０）、又は活性化ステップで再び使用することができる（ブロック２１０）。
【００６８】
分離された、単離された、又は純化された個々の成分は、多種多様なやり方で使用することができる。本発明の各実施形態によりもたらされるリグニンは、コーティング及び接着等の製品の調製に使用することができる。さらなる実施形態においては、分別又は抽出は、糖及び／又はヘミセルロースを与える。本発明の各実施形態により与えられる糖、セルロース、及び／又はヘミセルロースは、エタノール等のバイオ燃料の調製、又はポリマー／プラスチックの調製にさらに使用することができる。画分は、さらなる製品をもたらすための原料として使用されてもよく、又は直接使用されてもよい。例えば、別の実施形態は、エタノールを生成するための与えられた画分の発酵である。別の実施形態においては、ポリマーは、ポリ乳酸（ＰＬＡ：ｐｏｌｙｌａｃｔｉｃ  ａｃｉｄ）である。別の実施形態においては、リグニンは、さらなる処理のためにさらに分離され得る。リグニンは高温を受けていないので、その官能基は、化学的に反応しておらず、単離されたリグニンは、より良く反応し得る。ある実施形態においては、さらなる精製及び処理は、紙製品及び／又は紙コーティングに適したパルプ（セルロース）をもたらすことができる。さらに別の実施形態においては、もたらされた画分又は抽出物は、塗料添加物に使用することができる。さらに別の特定の実施形態においては、バイオマスは薬用植物材料となっている。抽出のための薬用植物材料は、丸ごとの葉、茎、柄、根等の形態で用意され、処理の前にすり潰され又は切断される。薬用植物材料は、有機、栽培、又は野生のものとすることができる。適切な薬用植物材料は、限定されるものではないが、カバカバ（ｋａｖａ  ｋａｖａ）、エキナセア（ｅｃｈｉｎａｃｅａ）、セントジョーンズワート、カノコソウ根（ｖａｌｅｒｉａｎ  ｒｏｏｔ）、オオアザミ種子、エゾウコギ（Ｓｉｂｅｒｉａｎ  ｇｉｎｓｅｎｇ）、ネトルリーフ（ｎｅｔｔｌｅ  ｌｅａｆ）、イチョウ、ゴツコラ（ｇｏｔｕ  ｋｏｌａ）、最高のイチョウ／ゴツコラ（ｇｉｎｋｇｏ／ｇｏｔｕ  ｋｏｌａ  ｓｕｐｒｅｍｅ）、レンゲソウ、ヒドラスチス（ｇｏｌｄｅｎｓｅａｌ）、ドンクアイ（ｄｏｎｇ  ｑｕａｉ）、薬用人参（ｇｉｎｓｅｎｇ）、最高のセントジョーンズワート（Ｓｔ．  Ｊｏｈｎ’ｓ  ｗｏｒｔ  ｓｕｐｒｅｍｅ）、最高のエキナセア／ヒドラスチス（ｅｃｈｉｎａｃｅａ／ｇｏｌｄｅｎｓｅａｌ  ｓｕｐｒｅｍｅ）、コケモモ、緑茶、サンザシ、ショウガ、ウコン、ブラックコホッシュ（ｂｌａｃｋ  ｃｏｈｏｓｈ）、キャッツクロー（ｃａｔｓ  ｃｌａｗ）、カモミール、タンポポ、セイヨウニンジンボク（ｃｈａｓｔｅ  ｔｒｅｅ  ｂｅｒｒｙ）、ナツシロギク（ｆｅｖｅｒｆｅｗ）、ニンニク、セイヨウトチノキ（ｈｏｒｓｅ  ｃｈｅｓｔｎｕｔ）、カンゾウ（ｌｉｃｏｒｉｃｅ）、コゴメグサ（ｅｙｅｂｒｉｇｈｔ）、ヨヒンビン（ｙｏｈｉｍｂｅ）、最高のレンゲソウ（ａｓｔｒａｇａｌｕｓ  ｓｕｐｒｅｍｅ）、最高のカノコソウケシ（ｖａｌｅｒｉａｎ  ｐｏｐｐｙ  ｓｕｐｒｅｍｅ）、及びセレニティエレキシル（ｓｅｒｅｎｉｔｙ  ｅｌｉｘｉｒ）である。本発明のいくつかの実施形態においては、薬用植物材料又は茶は、加熱することなく周囲温度で抽出す���ことができる。
【００６９】
前述の内容は、本発明の例示であり、本発明の限定として解釈されるべきではない。本発明のいくつかの例示的な各実施形態を説明してきたが、当業者は、本発明の教示及び利点から著しく逸脱することなく例示的な各実施形態において多くの修正形態が可能であることを容易に理解されよう。従って、そのような全ての修正形態は、特許請求の範囲によって定義される本発明の範囲内に含まれることが意図される。本発明は、以下の特許請求の範囲によって定義され、特許請求の範囲の均等物はその中に含まれるものとする。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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