Способ и установка для обработки растительного сырья посредством ферментативного гидролиза

1. Способ обработки растительного сырья посредством ферментативного гидролиза, в котором растительное сырье (1) обрабатывают с образованием лигноцеллюлозного материала (3а, 3b) и передают лигноцеллюлозный материал (3а, 3b) или его фракцию (10) в ферментативный гидролиз (4), при этом способ включает:
- по меньшей мере одну стадию (2а, 2b, 2с) обработки, на которой растительное сырье (1) обрабатывают так, что лигноцеллюлозный материал (3а, 3b) содержит более 80% тонкоизмельченных твердых частиц, которые являются волокнистыми или не поддающимися определению частицами меньше 0,2 мм, по результатам измерений с помощью оптического измерительного устройства,
- при этом лигноцеллюлозный материал (3а, 3b) или по меньшей мере одну фракцию (10) лигноцеллюлозного материала подают в ферментативный гидролиз (4) для образования материала (5) на основе лигнина, и
- по меньшей мере одну стадию (6) жидкость-твердофазного разделения после ферментативного гидролиза (4), на которую подают материал (5) на основе лигнина и на которой разделяют фракцию (7) лигнина и фракцию (8), содержащую растворимые углеводы.
2
2. Способ по п. 1, в котором стадия обработки включает по меньшей мере одну стадию (2а, 2b) предобработки, которую выбирают из группы, состоящей из физической обработки, например, размола, экструзии, микроволновой обработки, ультразвуковой обработки и обработки вымораживанием, химической обработки, например, кислотной обработки, щелочной обработки, обработки ионной жидкостью, органосольвентной обработки и озонолиза, физико-химической обработки, например, обработки паровым взрывом, разрушения волокон аммиачным взрывом, обработки взрывом СО, обработки горячей жидкой водой и окисления во влажной среде, биологической обработки и их сочетаний.
3. Способ по п. 2, в котором растительное сырье (1) обрабатывают с помощью обработки паровым взрывом на стадии (2а, 2b) предобработки.
4. Способ по п. 2 или 3, в котором на стадии (2а, 2b) предобработки растительное сырье (1) обрабатывают с помощью обработки паровым взрывом в присутствии химиката.
5. Способ по п. 4, в котором химикат является нещелочным агентом.
6. Способ по п. 4, в котором химикат является кислотой.
7. Способ по любому из пп. 1-6, в котором лигноцеллюлозный материал (3а) обрабатывают с помощью вымачивания (2с).
8. Способ по любому из пп. 1-7, в котором лигноцеллюлозный материал (3а) разбавляют для вымачивания (2с).
9. Способ по любому из пп. 1-8, в котором лигноцеллюлозный материал (3а, 3b) содержит тонкоизмельченные твердые частицы, из которых более 80% меньше 0,2 мм, по результатам измерений с помощью Metso FS5.
10. Способ по любому из пп. 1-9, в котором лигноцеллюлозный материал (3а, 3b) содержит тонкоизмельченные твердые частицы, мода размера частиц которых составляет от 18 до 300 мкм, по результатам измерений с помощью Coulter LS230.
11. Способ по любому из пп. 1-10, в котором вязкость лигноцеллюлозного материала (3а, 3b), измеренная с помощью устройства для измерения вязкости по Брукфильду при 45°С и 10 оборотах/мин и с насадкой типа "Vane", составляет меньше 18000 мПа⋅с при 15%-ном содержании сухого вещества.
12. Способ по любому из пп. 1-11, в котором способ включает более одной стадии (6, 9) жидкость-твердофазного разделения.
13. Способ по любому из пп. 1-12, в котором лигноцеллюлозный материал (3а, 3b) передают на стадию (9) жидкость-твердофазного разделения, на которой жидкую фракцию (11) и твердую фракцию (10) разделяют перед ферментативным гидролизом, причем твердую фракцию (10) передают в ферментативный гидролиз (4).
14. Способ по любому из пп. 1-13, в котором жидкость-твердофазное разделение (6, 9) осуществляют с помощью фильтрования, центрифужной обработки или их сочетаний.
15. Способ по любому из пп. 1-14, в котором стадия (6, 9) жидкость-твердофазного разделения включает промывку, где проводят вытеснительную промывку с небольшим количеством чистой воды, причем соотношение промывающей воды к твердому веществу составляет меньше 6, предпочтительно меньше 3 и более предпочтительно меньше 1,5.
16. Способ по любому из пп. 1-15, в котором растительное сырье (1) содержит материал на основе древесины или смесь, содержащую материал на основе древесины.
17. Установка для обработки растительного сырья посредством ферментативного гидролиза, которая включает устройство для обработки и устройство для ферментативного гидролиза, при этом установка содержит:
- по меньшей мере одно устройство (2а, 2b, 2с) для обработки, в котором растительное сырье (1) обрабатывают с образованием лигноцеллюлозного материала (3а, 3b) так, что лигноцеллюлозный материал (3а, 3b) содержит более 80% тонкоизмельченных твердых частиц, которые являются волокнистыми или не поддающимися определению частицами меньше 0,2 мм, по результатам измерений с помощью оптического измерительного устройства,
- по меньшей мере одно устройство (4) для ферментативного гидролиза, в котором из лигноцеллюлозного материала (3а, 3b) или по меньшей мере одной фракции (10) лигноцеллюлозного материала образуется материал (5) на основе лигнина,
- по меньшей мере одно устройство (6) для жидкость-твердофазного разделения после устройства для ферментативного гидролиза, в котором от материала (5) на основе лигнина отделяют фракцию лигнина (7) и фракцию (8), содержащую растворимые углеводы, и
- по меньшей мере одно питающее устройство для подачи растительного сырья (1) в устройство для обработки.
18. Установка по п. 17, которая содержит более одного устройства (6, 9) для жидкость-твердофазного разделения.
19. Установка по п. 17 или 18, которая содержит по меньшей мере одно устройство (9) для жидкость-твердофазного разделения для разделения жидкой фракции (11) и твердой фракции (10).
20. Установка по любому из пп. 17-19, которая содержит по меньшей мере одно устройство для фильтрования и/или центрифужное устройство в качестве устройства для жидкость-твердофазного разделения.
21. Установка по любому из пп. 17-20, которая содержит средство для обработки паровым взрывом.
22. Установка по любому из пп. 17-21, которая содержит устройство (2с) для вымачивания.
23. Фракция (8), содержащая растворимые углеводы, получаемая способом по любому из пп. 1-16.
24. Фракция (7) лигнина, получаемая способом по любому из пп. 1-16.
25. Фракция (5) материала на основе лигнина, получаемая способом по любому из пп. 1-16.
26. Жидкая фракция (11), получаемая способом по любому из пп. 1-16.
27. Твердая фракция (10), получаемая способом по любому из пп. 1-16.
28. Применение фракции (8), содержащей растворимые углеводы, получаемой способом по любому из пп. 1-16, где фракцию, содержащую растворимые углеводы, используют в качестве исходного материала для ферментации, гидролиза, химической обработки, каталитической обработки, процесса полимеризации, процесса деполимеризации, процесса деструкции, ферментативной обработки, производства связующего, производства кормов, производства пищевых продуктов или другого подходящего способа или их сочетаний.
29. Применение фракции (7) лигнина, получаемой способом по любому из пп. 1-16, где фракцию лигнина используют в качестве исходного материала в гидролизе, процессе полимеризации, процессе деполимеризации, процессе деструкции, химической обработке, производстве композитного материала, производстве связующего, производстве кормов, производстве пищевых продуктов, процессе горения или другом подходящем способе или их сочетаниях.
30. Применение материала (5) на основе лигнина, получаемого способом по любому из пп. 1-16, где материал на основе лигнина используют в качестве исходного материала в гидролизе, процессе полимеризации, процессе деполимеризации, процессе деструкции, химической обработке, производстве композитного материала, производстве связующего, производстве кормов, производстве пищевых продуктов, процессе горения или другом подходящем способе или их сочетаниях.
31. Применение жидкой фракции (11), получаемой способом по любому из пп. 1-16, где жидкую фракцию используют в качестве исходного материала для ферментации, гидролиза, химической обработки, каталитической обработки, процесса полимеризации, процесса деполимеризации, процесса деструкции, способа ферментации, производства связующего, производства кормов, производства пищевых продуктов или другого подходящего способа или их сочетаний.
32. Применение твердой фракции (10), получаемой способом по любому из пп. 1-16, где твердую фракцию используют в качестве исходного материала в гидролизе, процессе полимеризации, процессе деполимеризации, процессе деструкции, химической обработке, производстве композитного материала, производстве связующего, процессе горения или другом подходящем способе или их сочетаниях.
33. Применение жидкой смеси, содержащей фракцию (8), содержащую растворимые углеводы, и жидкую фракцию (11), получаемой способом по любому из пп. 1-16, где жидкую смесь используют в качестве исходного материала для ферментации, гидролиза, химической обработки, каталитической обработки, процесса полимеризации, процесса деполимеризации, процесса деструкции, ферментативной обработки, производства связующего, производства кормов, производства пищевых продуктов или другого подходящего способа или их сочетаний.