ФЕРМЕНТАТИВНЫЙ ГИДРОЛИЗ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ

1. Способ непрерывного гидролиза целлюлозной биологической массы, включающий, по меньшей мере, следующие стадии:
(P) обеспечения, по меньшей мере, одного реактора, который может работать в стационарном состоянии;
(A) добавления заданного количества целлюлозной биологической массы в указанный реактор, при этом указанная целлюлозная биологическая масса имеет содержание твердых продуктов, по меньшей мере, 10%;
(Α') добавления заданного количества ферментов в указанный реактор;
(E) осуществления, по меньшей мере, частичного ферментативного гидролиза целлюлозной биологической массы в указанном реакторе,
при этом достигается стационарное состояние, при котором целлюлозную биологическую массу непрерывно добавляют в указанный реактор, в то время как, по меньшей мере, частично гидролизованную целлюлозную биологическую массу непрерывно удаляют из указанного реактора, при этом указанная, по меньшей мере, частично гидролизованная целлюлозная биологическая масса, которую непрерывно удаляют, имеет вязкость, как измерено на реометре Physica MCR 101 в чашке с мешалкой (FL 100/6W), не более чем 25 Па∙с.
2. Способ по п.1, в котором каскад, по меньшей мере, из двух реакторов создается на стадии (P), предпочтительно дополнительно включает следующие стадии
(Т) непрерывного удаления частично гидролизованной целлюлозной биологической массы со стадии (E), которая имеет вязкость, как измерено на реометре Physica MCR 101 в чашке с мешалкой (FL 100/6W), не более чем 25 Па∙с, и переноса ее в последующий реактор, который может работать в стационарном состоянии;
(Ε') осуществления дополнительного ферментативного гидролиза на частично гидролизованной целлюлозной биологической массе со стадии (E) в указанном последующем реакторе.
3. Способ по п.1 или 2, в котором содержание твердых продуктов целлюлозной биологической массы, которую добавляют в указанный реактор, составляет, по меньшей мере, 15%, предпочтительно, по меньшей мере, 20%, предпочтительно, по меньшей мере, 25%, более предпочтительно, по меньшей мере, 30%; более предпочтительно 10%-45%, более предпочтительно 15%-45%, более предпочтительно 20%-40% или от 15% до 30%.
4. Способ по п.1 или 2, в котором вязкость непрерывно удаляемой частично гидролизованной целлюлозной биологической массы, как измерено на реометре Physica MCR 101 в чашке с мешалкой (FL 100/6W), составляет не более чем 10 Па∙с, предпочтительно не более чем 5 Па∙с, более предпочтительно не более чем 3 Па∙с, более предпочтительно не более чем 1 Па∙с.
5. Способ по п.1 или 2, в котором целлюлозная биологическая масса представляет собой лигноцеллюлозную биологическую массу и предпочтительно содержит древесину, однолетние растения, сельскохозяйственные остатки или отходы, в частности багассу или энергетические культуры.
6. Способ по п.1 или 2, в котором целлюлозная биологическая масса содержит более 20% целлюлозы, предпочтительно, более 50% целлюлозы, более предпочтительно, более 70% целлюлозы.
7. Способ по п.1 или 2, в котором целлюлозную биологическую массу подвергают воздействию предварительной обработки перед указанным гидролизом, где указанная предварительная обработка предпочтительно представляет собой сульфитную варку и целлюлозная биологическая масса предпочтительно представляет собой лигноцеллюлозную биологическую массу.
8. Способ по п.1 или 2, в котором реактор представляет собой CSTR, то есть проточный реактор с мешалкой.
9. Способ по п.1 или 2, в котором на указанной стадии гидролиза используют комплексы внеклеточных или ассоциированных с клеточными мембранами ферментов, в частности, смесь целлюлаз и β-глюкозидаз, которые могут специфично гидролизовать полимер целлюлозы до растворимых мономеров глюкозы.
10. Способ по п.9, в котором ферменты включают целлюлазы, гемицеллюлазы и/или β-глюкозидазы.
11. Способ по п.1 или 2, в котором, по меньшей мере, некоторую часть, по меньшей мере, частично гидролизованной целлюлозной биологической массы, которую непрерывно удаляют из реактора, подвергают воздействию стадии разделения, при этом негидролизованные твердые продукты, по меньшей мере, частично отделяются, по меньшей мере, от части гидролизата, то есть жидкой фазы, содержащей гидролизованную целлюлозную биологическую массу и ферменты, при этом указанный жидкий гидролизат смешивают затем с целлюлозной биологической массой, которую затем вводят в реактор, предпочтительно, в специальный реактор смешивания.
12. Способ по п.2, в котором используют каскад из двух или более реакторов для гидролиза,
и в котором, по меньшей мере, некоторую часть гидролизата, то есть жидкой фазы, содержащей гидролизованную целлюлозную биологическую массу и ферменты, из первого реактора отделяют от твердой фазы и подвергают дальнейшей переработке,
и в котором указанную твердую фазу от указанного разделения добавляют в следующий далее реактор, предпочтительно имеющий меньший размер и/или объем, чем первый реактор, более предпочтительно, где дополнительное заданное количество фермента добавляют в указанный следующий далее реактор.
13. Способ по п.12, который повторяют для любой последующей пары соседних реакторов в каскаде из трех или более реакторов для гидролиза, при этом, предпочтительно, каждый следующий реактор меньше по размеру и/или объему, чем каждый предшествующий реактор, соответственно.
14. Способ получения моносахаридов, химических веществ на основе сахаров, биологических топлив или материалов вместе с сульфонированным лигнином из лигноцеллюлозной биологической массы, включающий, по меньшей мере, следующие стадии:
(i) предварительной обработки лигноцеллюлозной биологической массы, предпочтительно, на стадии сульфитной варки;
(ii) разделения предварительно обработанной лигноцеллюлозной биологической массы со стадии (i) на
(a) жидкую фазу "отработанного сульфитного щелока", предпочтительно содержащую 50% или более лигнина из лигноцеллюлозной биологической массы в форме сульфонированного лигнина, и на
(b) пульпу, предпочтительно содержащую 70% или более целлюлозы из лигноцеллюлозной биологической массы;
(iii) гидролиза пульпы (b) со стадии (ii) до платформы химии сахаров, содержащей моносахариды; при этом указанная стадия гидролиза представляет собой способ непрерывного гидролиза лигноцеллюлозной биологической массы, как описано выше;
(iv) необязательной дополнительной переработки моносахаридов со стадии (iii), с получением полезных химических веществ, биологических топлив и/или белков; и
(v) прямого преобразования или дополнительной переработки сульфонированного лигнина из жидкой фазы (a) со стадии (ii) в полезные химические вещества, биологические топлива и/или материалы.