СПОСОБЫ И СИСТЕМЫ ДЛЯ УДАЛЕНИЯ НЕРАСТВОРЕННЫХ ТВЕРДЫХ ВЕЩЕСТВ ПЕРЕД ЭКСТРАКТИВНОЙ ФЕРМЕНТАЦИЕЙ В ПОЛУЧЕНИИ БУТАНОЛА

1. Способ, при котором:
обеспечивают взвесь биомассы-сырья, включающую ферментируемый источник углерода, нерастворенные твердые вещества и воду;
отделяют по меньшей мере часть нерастворенных твердых веществ от упомянутой взвеси, посредством чего образуются (i) водный раствор, включающий ферментируемый источник углерода, и (ii) в качестве попутного продукта влажный осадок, включающий твердые вещества; и
добавляют водный раствор к ферментативному бульону, включающему рекомбинантные микроорганизмы, в ферментационном сосуде, в результате чего получают ферментативный продукт; при этом продуктивность обработки биомассы улучшается.
2. Способ по п.1, где улучшенная продуктивность обработки биомассы включает улучшенную извлекаемость ферментативного продукта и попутного продукта по сравнению с ферментативным продуктом, полученным в присутствии нерастворенных твердых веществ.
3. Способ по п.1, где улучшенная продуктивность обработки биомассы включает одно или несколько из повышенной пригодности технологического потока к переработке для вторичного использования, увеличенного коэффициента заполнения ферментера и увеличенной подачи загрузки сырья биомассы.
4. Способ по п.1, дополнительно включающий контактирование ферментативного бульона с экстрагентом, при этом экстрагент имеет повышенную эффективность экстракции по сравнению с ферментативным бульоном, включающим нерастворенные твердые вещества.
5. Способ по п.4, где повышенная эффективность экстракции включает одно или несколько из стабилизированного коэффициента распределения экстрагента, улучшенного разделения фаз экстрагента и ферментативного бульона, улучшенного коэффициента массопередачи в системе жидкость-жидкость, увеличенного извлечения экстрагента и пригодности к переработке для вторичного использования и сохраненного экстрагента для извлечения и повторного использования.
6. Способ по п.4, где экстрагент представляет собой органический экстрагент.
12
22
12
22
12
22
12
22
12
22
7. Способ по п.6, где экстрагент включает один или несколько несмешиваемых органических экстрагентов, выбранных из группы, включающей C-Cжирные спирты, C-Cжирные кислоты, сложные эфиры C-Cжирных кислот, C-Cжирные альдегиды, C-Cжирные амиды и их смеси.
12
22
8. Способ по п.7, где экстрагент включает C-Cжирные кислоты, полученные из кукурузного масла.
9. Способ по п.1, где нерастворенные твердые вещества отделяют от взвеси сырья декантерным роторным центрифугированием, трикантерным центрифугированием, центрифугированием тарельчатым сепаратором, фильтрующим центрифугированием, декантерным центрифугированием, фильтрованием, вакуумным фильтрованием, ленточным фильтром, фильтрованием под давлением, фильтрованием с использованием сита, разделением ситом, грохочением, грохочением через поры, флотацией, гидроциклоном, фильтр-прессом, винтовым прессом, гравитационным отстойником, вихревым сепаратором или их комбинацией.
10. Способ по п.1, дополнительно включающий этап разжижения сырья для создания взвеси биомассы-сырья, при этом сырье выбирают из зерна кукурузы, початков кукурузы, пожнивных остатков, таких как кукурузная лузга, кукурузной соломы, травы, кукурузы, пшеницы, ржи, пшеничной соломы, ячменя, ячменной соломы, сена, рисовой соломы, проса, макулатуры, жома сахарного тростника, сорго, сахарного тростника, сои, компонентов, полученных благодаря измельчению зерна, целлюлозного материала, лигноцеллюлозного материала, деревьев, веток, корней, листьев, древесных щепок, опилок, кустарников и кустов, овощей, фруктов, цветов, животного навоза и их смесей.
11. Способ по п.10, где сырье представляет собой кукурузу.
12. Способ по п.10, где сырье является фракционированным или нефракционированным.
13. Способ по п.10, где сырье размолото мокрым способом или размолото сухим способом.
14. Способ по п.10, дополнительно включающий этап повышения температуры реакции во время разжижения.
15. Способ по п.10, где взвесь сырья включает масло из сырья и упомянутое масло отделяют от взвеси.
16. Способ по п.15, где влажный осадок включает масло сырья.
17. Способ по п.1, где влажный осадок промывают водой для извлечения олигосахаридов, присутствующих во влажном осадке.
18. Способ по п.17, где извлеченные олигосахариды добавляют в ферментационный сосуд.
19. Способ по п.1, где влажный осадок дополнительно обрабатывают для обеспечения улучшенного попутного продукта.
20. Способ по п.19, где попутный продукт дополнительно обрабатывают для образования в качестве продукта корма для животных.
21. Способ по п.1, где влажный осадок промывают растворителем для извлечения масла, присутствующего во влажном осадке.
22. Способ по п.21, где растворитель выбирают из гексана, бутанола, изобутанола, изогексана, этанола и нефтяных дистиллятов.
23. Способ по п.1, где ферментативный продукт представляет собой продукт-спирт, выбранный из группы, включающей метанол, этанол, пропанол, бутанол, пентанол и их изомеры.
24. Способ по п.1, где рекомбинантный микроорганизм включает разработанный биосинтетический путь метаболизма бутанола.
25. Способ по п.1, дополнительно включающий:
2
по меньшей мере частичное испарение ферментативного бульона и продукта, и необязательно CO, при этом образуется поток паров, и извлекается продукт из потока паров.
26. Способ по п.25, дополнительно включающий контактирование потока паров с фазой поглощающей жидкости, при этом по меньшей мере часть потока паров поглощается в фазу поглощающей жидкости;
при этом температура начала поглощения потока паров в фазу поглощающей жидкости является выше, чем температура начала конденсации потока паров при отсутствии фазы поглощающей жидкости.
27. Способ по п.25, где этапы испарения и контактирования проводят при условиях вакуума.
28. Способ по п.25, где отделение существенной части нерастворенных твердых веществ от упомянутой взвеси обеспечивают для более высокого давления паров ферментативного бульона по сравнению с ферментативным бульоном, включающим нерастворенные твердые вещества.
29. Способ по п.28, где более высокое давление паров обеспечивают для более эффективного извлечения продукта испарения.
30. Способ по п.29, где более эффективное извлечение продукта испарения включает одно или несколько из более низкого капиталовложения, меньшего испарительного, поглотительного, компрессионного и холодильного оборудования, увеличенных скоростей массопередачи, меньшей энергии для испарения и меньшего расхода поглотителя.
31. Способ получения бутанола включает:
обеспечение сырья;
разжижение сырья для создания взвеси сырья, при этом взвесь сырья включает олигосахариды, масло и нерастворенные твердые вещества;
отделение нерастворенных твердых веществ из взвеси сырья для создания (i) водного раствора, включающего олигосахариды, (ii) влажного осадка, включающего нерастворенные твердые вещества, и (iii) масляной фазы;
контактирование водного раствора с ферментативным бульоном в ферментере;
ферментирование олигосахаридов в ферментере с получением бутанола; и
осуществление удаления in situ бутанола из ферментативного бульона по мере получения бутанола,
при этом удаление нерастворенных твердых веществ из взвеси сырья повышает эффективность получения бутанола.
32. Способ по п.31, где сырье представляет собой кукурузу, а масло представляет собой кукурузное масло.
33. Способ по п.32, где нерастворенные твердые вещества включают зародыш, клетчатку и глютен.
34. Способ по п.33, дополнительно включающий помол сырья сухим способом.
35. Способ по п.32, где кукуруза является нефракционированной.
36. Способ по п.31, где нерастворенные твердые вещества отделяют декантерным роторным центрифугированием, трикантерным центрифугированием, центрифугированием тарельчатым сепаратором, фильтрующим центрифугированием, декантерным центрифугированием, фильтрованием, вакуумным фильтрованием, ленточным фильтром, фильтрованием под давлением, фильтрованием с использованием сита, разделением ситом, грохочением, грохочением через поры, флотацией, гидроциклоном, фильтр-прессом, винтовым прессом, гравитационным отстойником, вихревым сепаратором или их комбинацией.
37. Способ по п.31, где этап отделения нерастворенных твердых веществ от взвеси сырья включает центрифугирование взвеси сырья.
38. Способ по п.37, где центрифугированием взвеси сырья разделяют сырье на первую жидкую фазу, включающую водный раствор, твердую фазу, включающую влажный осадок, и вторую жидкую фазу, включающую масло.
39. Способ по п.38, где влажный осадок промывают водой для извлечения олигосахаридов, присутствующих во влажном осадке.
40. Способ по п.31, где удаление in situ включает жидкость-жидкостную экстракцию.
41. Способ по п.40, где экстрагент для жидкость-жидкостной экстракции представляет собой органический экстрагент.
42. Способ по п.31, где осахаривание олигосахаридов в водном растворе происходит одновременно с ферментацией олигосахаридов в ферментере.
43. Способ по п.31, дополнительно включающий этап повышения температуры реакции во время разжижения.
44. Способ по п.31, дополнительно включающий осахаривание олигосахаридов перед ферментацией олигосахаридов в ферментере.
45. Способ по п.44, где этап удаления нерастворенных твердых веществ из взвеси сырья включает центрифугирование взвеси сырья.
46. Способ по п.45, где центрифугирование взвеси сырья совершают перед осахариванием сахара.
47. Способ по п.31, где ферментативный бульон включает рекомбинантный микроорганизм, включающий биосинтетический путь метаболизма бутанола.
48. Способ по п.31, где бутанол представляет собой изобутанол.
49. Способ по п.31, где этап удаления нерастворенных твердых веществ из взвеси сырья повышает эффективность получения бутанола путем увеличения коэффициента массопередачи в системе жидкость-жидкость бутанола из ферментативного бульона в экстрагент; повышает эффективность получения бутанола путем повышения эффективности экстракции бутанола с помощью экстрагента; повышает эффективность получения бутанола путем увеличения скорости разделения фаз между ферментативным бульоном и экстрагентом; повышает эффективность получения бутанола путем увеличения извлечения и повторного использования экстрагента; или повышает эффективность получения бутанола путем уменьшения расхода экстрагента.
50. Система для получения бутанола, включающая:
сосуд для разжижения, скомпонованный для разжижения сырья для создания взвеси сырья, при этом сосуд для разжижения включает:
приемное отверстие для приема сырья; и
выпускное отверстие для выпуска взвеси сырья, где взвесь сырья включает сахар и нерастворенные твердые вещества;
центрифугу, скомпонованую для удаления нерастворенных твердых веществ из взвеси сырья для создания (i) водного раствора, включающего сахар, и (ii) влажного осадка, включающего часть нерастворенных твердых веществ, при этом центрифуга включает:
приемное отверстие для приема взвеси сырья;
первое выпускное отверстие для выпуска водного раствора; и
второе выпускное отверстие для выпуска влажного осадка; и
ферментер, скомпонованный для ферментации водного раствора для получения бутанола, при этом ферментер включает:
первое приемное отверстие для приема водного раствора;
второе приемное отверстие для приема экстрагента;
первое выпускное отверстие для выпуска экстрагента, богатого бутанолом; и
второе выпускное отверстие для выпуска ферментативного бульона.
51. Система по п.50, где центрифуга дополнительно включает третье выпускное отверстие для выпуска масла, образованного при удалении нерастворенных твердых веществ из взвеси сырья.
52. Система по п.50, дополнительно включающая сосуд для осахаривания, скомпонованный для осахаривания сахара во взвеси сырья, при этом сосуд для осахаривания включает:
приемное отверстие для приема взвеси сырья; и
выпускное отверстие для выпуска взвеси сырья.
53. Система по п.52, дополнительно включающая сосуд для осахаривания, скомпонованный для осахаривания сахара в водном растворе, при этом сосуд для осахаривания включает:
приемное отверстие для приема водного раствора; и
выпускное отверстие для выпуска водного раствора.
54. Система по п.50, дополнительно включающая мельницу сухого помола, скомпонованую для измельчения сырья, при этом мельница сухого помола включает:
приемное отверстие для приема сырья; и
выпускное отверстие для выпуска измельченного сырья.
55. Композиция, включающая:
20-35 вес.% сырого белка,
1-20 вес.% сырого жира,
0-5 вес.% триглицеридов,
4-10 вес.% жирных кислот, и
2-6 вес.% изобутиловых эфиров жирных кислот.
56. Композиция, включающая:
25-31 вес.% сырого белка,
6-10 вес.% сырого жира,
4-8 вес.% триглицеридов,
0-2 вес.% жирных кислот, и
1-3 вес.% изобутиловых эфиров жирных кислот.
57. Композиция, включающая:
20-35 вес.% сырого белка,
1-20 вес.% сырого жира,
0-5 вес.% триглицеридов,
4-10 вес.% жирных кислот, и
2-6 вес.% изобутиловых эфиров жирных кислот.
58. Композиция, включающая:
26-34 вес.% сырого белка,
15-25 вес.% сырого жира,
12-20 вес.% триглицеридов,
1-2 вес.% жирных кислот,
2-4 вес.% изобутиловых эфиров жирных кислот,
1-2 вес.% лизина,
11-23 вес.% NDF, и
5-11 вес.% ADF.