專利名稱：：用于分級分離基于木質纖維素的生物質的方法和裝置的制作方法
技術領域：
：公開內容涉及用于分級分離基于木質纖維素的生物質的方法和裝置。
背景技術：
：隨著對過度使用化石燃料所帶來的資源枯竭和環(huán)境污染的全球越來越多的關注，正在考慮用于穩(wěn)定且連續(xù)地產生能量的新的且可再生的替代能源。在這種替代能源正在進行的開發(fā)中，從生物質生產醇的技術受到強烈的關注。地球上最富足且完全可再生的生物質是木質纖維素。木質纖維素是非生物可降解的芳族聚合物如木質素與碳水化合物如纖維素和半纖維素的復合結構。木質纖維素已經常用于指生物質。從生物質生產的各種水溶性燃料如醇、柴油和氫通常稱為生物能源。作為木質纖維素的重要組分的纖維素是由通過P-l，4糖苷鍵連接的葡萄糖單元的直鏈組成的穩(wěn)定的多糖，使其比自然狀態(tài)中的由通過a-l，4糖苷鍵連接的葡萄糖單元組成的螺旋直鏈淀粉物理上和化學上堅固得多。作為木質纖維素另一重要組分的半纖維素是聚合度比纖維素低的多糖。半纖維素由作為主要組分的戊糖如木糖的聚合物和較少量的戊糖如阿拉伯糖的聚合物與己糖如甘露糖、半乳糖或葡萄糖的聚合物組成。由于半纖維素的聚合度比纖維素低，且具有比纖維素不規(guī)則的結構，它更易于通過物理和化學處理而降解。木質素是具有復合結構的疏水性大分子聚合物。木質素部分地有助于保護植物不受由昆蟲以及微生物如霉菌造成的各種生化威脅。由于木質素在物理上和化學上都是高度耐久的，它被視作本質上最不可降解的化合物之一。為了從木質纖維素生產乙醇或各種化合物，形成木質纖維素的多糖必須轉化成能乙醇發(fā)酵的可發(fā)酵糖(糖平臺)。液態(tài)燃料如乙醇和丁醇、作為生物聚合物如聚乳酸的單體的有機酸、和各種氨基酸可從可發(fā)酵的糖產生。糖平臺的概念最初由美國能源部(D0E)構思。在此，木質纖維素到糖平臺的轉化包括對木質纖維素預處理或分級分離以從纖維素和半纖維素生產糖。木質纖維素的預處理可基本上分為物理方法、化學方法和生物方法。物理方法可包括研磨工藝和蒸汽爆發(fā)工藝。研磨工藝包括用研磨機將木質纖維素顆粒粉碎成小尺寸的顆粒，從而引起木質纖維素的結構變化。不經常使用研磨工藝，因為其消耗相當大量的能量且提供低產率或低糖化。蒸汽爆發(fā)工藝包括在熱蒸汽的高壓容器中蒸木質纖維素預定的時間以及瞬間打開該容器的閥門以使木質纖維素的結構更易于酶攻擊。為了提高上述物理方法的效果，對化學方法和物理方法的組合進行了很多研究?；瘜W方法和物理方法的組合的典型例子為稀釋酸水解工藝。該工藝包括將木質纖維素浸漬在2%(w/w)或更低的硫酸溶液中以及與蒸汽爆發(fā)工藝類似地將木質纖維素在熱蒸氣的容器中在約160到約20(TC的溫度下蒸約60秒到約IO分鐘。在該工藝中，半纖維素通過酸催化水解成單糖和寡糖，并且所產生的一些戊糖可通過過度的反應降解成可作為發(fā)酵抑制劑的糠醛。稀釋酸水解工藝中，半纖維素水解使纖維素和半纖維素之間的鍵以及木質素和半纖維素之間的鍵斷裂，從而促進酶糖化。因此，可在分級分離工藝中獲得并分離半纖維素水解產物，如木糖，其在水解產物中水解并溶解。隨后，在分級分離工藝中不降解的不溶性纖維素和木質素都進行酶糖化，然后轉化成葡萄糖和木質素殘基，使得木質素可一起轉移到隨后的發(fā)酵工藝。但是，在這種情況下，來自木質素降解的酚化合物會抑制酶工藝和發(fā)酵工藝。采用堿代替酸來分級分離生物質的替代方法是由BruceDale等開發(fā)的氨纖維爆發(fā)(AFEX)工藝("EnzymehydrolysisandethanolfermentationofliquidhotwaterandAFEXpretreateddistillers'grainsathigh-solidsloadings"BioresourceTechnology,Volume99，Issue12，August2008，Pages5206-5215.YoungmiKim，RickHendrickson，NathanS.Mosier，MichaelR丄adisch，BryanBals，VenkateshBalan，BruceE.Dale)。根據該AFEX工藝，氨和生物質以1:l到l:3的比例混合，得到的混合物在高溫下處理約5到約30分鐘，并且含有該混合物的反應容器的壓力爆發(fā)地釋放到大氣壓以回收氣態(tài)氨并引起生物質結構的物理和化學變化，從而改進酶糖化的速率。在該工藝中，很少的半纖維素水解，但大部分木質素溶解并從纖維素和半纖維素分離，使得纖維素和半纖維素可以在隨后的酶糖化工藝過程中糖化以獲得葡萄糖和戊糖如木糖?；谏锏姆旨壏蛛x工藝可包括主要使用霉菌的預處理，所述霉菌例如白腐菌，其在溫和的條件下利用通過木質纖維素降解得到的糖生長。但是，雖然生物分級分離工藝是十分有效的，但其產率相對低且酶昂貴，使得其沒有投入大規(guī)模商業(yè)化而僅用于小規(guī)模生產中。
發(fā)明內容示例性的實施方式提供了使用兩種溶劑連續(xù)分級分離基于木質纖維素的生物質的方法和裝置，其中首先利用第一溶劑萃取木質素，和其次利用第二溶劑萃取木糖。木質纖維素的結構示于圖1中。木質素通過共價鍵連接到半纖維素，并且半纖維素通過氫鍵連接到纖維素。大體上，半纖維素通過氫鍵包裹線性的纖維素微原纖維并且通過共價鍵被木質素包裹。也就是說，木質纖維素被構造成保護纖維素，即，植物的主要碳水化合物。在預處理工藝中，如圖2所示，從木質纖維素部分地除去木質素和半纖維素或半纖維素和纖維素之間的鍵松弛，且纖維素也部分降解，使得纖維素酶可更容易地與纖維素相互作用。示例性的實施方式提供通過預處理分級分離木質纖維素的組分的方法。根據示例性的實施方式，分級分離基于木質纖維素的生物質的方法包括提供基于木質纖維素的生物質(下文有時稱作"生物質供過程")；通過加入能夠溶解木質素的第一溶劑從所述生物質萃取木質素(下文有時稱為"木質素萃取過程")；通過將能夠溶解半纖維素的第二溶劑加入到在木質素萃取過程中用第一溶劑處理過的生物質而萃取木糖(下文有時稱為"木糖萃取過程")；和從用第二溶劑處理的其中萃取了木質素和木糖的生物質萃取剩余的纖維素(下文有時稱為"纖維素萃取過程")。所述方法可在單一的反應容器中連續(xù)地進行以依次萃取木質素、木糖和纖維素，從而改進工藝效率。根據另一示例性的實施方式，分級分離基于木質纖維素的生物質的方法包括提供基于木質纖維素的生物質；通過將氨水或堿性溶劑加入到反應容器中從生物質萃取木質素并將木質素收集在第一存儲罐中；通過將酸性溶劑加入到反應容器中從用氨水或堿性溶劑處理的生物質萃取木糖并將木糖收集在第二存儲罐中；以及從反應容器中含有的固體組分即生物質萃取剩余的纖維素。在該方法中，木質素、木糖和纖維素可在單一的反應容器中萃取。該反應容器可保持在約50到約330psig或約250到約330psig的壓力約80到約15(TC的溫度下。根據又一示例性的實施方式，提供從利用上述方法萃取的纖維素或木糖生產生物燃料如生物醇的方法。例如，纖維素可從其中萃取了木質素和木糖的生物質中萃取、水解和發(fā)酵以產生乙醇，和木糖也可發(fā)酵以產生乙醇。纖維素的水解可利用酶糖化工藝進行。根據再一示例性的實施方式，提供用于分級分離基于木質纖維素的生物質的裝置。該裝置包括配置成含有生物質的反應容器；配備在該反應容器的一側并配置成含有待加入到該反應容器的第一和第二溶劑的第一和第二溶劑罐，其中該第一溶劑罐含有第一溶劑且該第二溶劑罐含有第二溶劑；和配備在該反應容器的另一側并配置成存儲來自該反應容器的萃取物的第一和第二存儲罐，其中該第一存儲罐存儲木質素且該第二存儲罐存儲木糖。分級分離裝置可進一步包括配置成含有水的第三溶劑罐。第一溶劑可為氨水或堿性溶劑，并且第二溶劑可為酸性溶劑。例如，堿性溶劑可包括NaOH，酸性溶劑可包括H2S04。溶劑泵可進一步設置在反應容器與第一和第二溶劑罐之間。而且，預加熱器和/或蒸汽發(fā)生器可進一步設置在溶劑泵與反應容器之間。另外，冷卻器和/或換熱器可進一步設置在反應容器與第一和第二存儲罐之間，和壓力保持器可結合到第一和第二存儲罐。為了在整個上述裝置中保持壓力，背壓調節(jié)器可安裝在反應容器與第一和第二存儲罐之間，或者配置成注入壓縮氮氣以保持約50到約330psig壓力的壓力調節(jié)器可結合到所述壓力保持器。在一些情況下，分級分離裝置可進一步包括配置成存儲葡萄糖的第三存儲罐。以下參考附圖進一步詳細描述示例性的實施方式。應理解，附圖的各方面為了清楚起見可已經放大圖1為木質纖維素結構的示意圖；圖2是顯示在預處理(或分級分離)工藝期間木質纖維素結構變化的示意6圖3是根據示例性實施方式的分級分離工藝的流程圖；圖4為根據示例性實施方式的分級分離裝置的示意圖；禾口圖5為根據另一示例性實施方式的分級分離裝置的示意圖。具體實施例方式現在將參考其中顯示了一些示例性實施方式的附圖更完整地說明各種示例性實施方式。在附圖中，可為了清楚起見而放大了層和區(qū)域的厚度。1.儲^錢賴磨歸白勺物翻誠圖3是根據示例性實施方式的分級分離基于木質纖維素的生物質的方法的流程圖。參考圖3，該分級分離基于木質纖維素的生物質的方法可包括提供基于木質纖維素的生物質(操作S1);通過加入用于溶解木質素的第一溶劑從生物質萃取木質素(操作S2);通過將用于溶解至少一部分半纖維素的第二溶劑加入到反應容器從在木質素萃取過程中用第一溶劑處理的生物質萃取木糖(操作S3);和從生物質萃取剩余的纖維素(操作S4)。根據示于圖3的方法，基于木質纖維素的生物質可在單一的反應容器中連續(xù)處理，其中不僅作為基于木質纖維素的生物質的主要組分的纖維素，而且木質素和木糖都可在該反應容器中同時分級分離。因此，根據該示例性實施方式的分級分離工藝與常規(guī)的分批型不連續(xù)分級分離工藝相比具有優(yōu)異的工藝效率，所述常規(guī)的分批型不連續(xù)分級分離工藝采用多個反應容器以在萃取基于木質纖維素的生物質的各個組分后從萃取物中萃取其它組分。而且，使萃取的纖維素成為可發(fā)酵的糖的糖化工藝或發(fā)酵工藝可在分級分離工藝完成后立即進行，由此降低工藝成本。具體來說，木糖作為不需要酶糖化的單糖形式的糖化的糖萃取且該單糖具有用于發(fā)酵的合適pH，例如約pH6，使得其可以直接應用于發(fā)酵工藝。另外，根據示例性實施方式的方法，在從生物質萃取木質素之后可為從半纖維素萃取木糖，使得分級分離工藝可以在相對溫和的條件下進行。因此，可使能夠抑制糖化和發(fā)酵的物質如糠醛的產生最小化，并且可以出乎預料地提高木糖的產率和產量。結果，占通過纖維素的糖化生產生物燃料的成本大部分的所用酶的量可以顯著地降低，且反應速率可以提高，從而提高糖化產率。供參考，在木質素萃取過程、半纖維素萃取過程和纖維素萃取過程中，主要萃取物分別為木質素、半纖維素和纖維素。例如，盡管在木質素萃取過程中木質素和半纖維素可一起萃取，但是木質素的量相對高于其他萃取物的量。因此，來自這些過程的萃取物包括，但不限于，木質素、半纖維素、纖維素及其組合。在木質素萃取過程中，可以例如以丸或小片的形式提供基于木質纖維素的生物質?；谀举|纖維素的生物質可由以下形成硬木、軟木、草本植物、回收紙、廢紙、木片、紙漿、紙質廢物、廢木、疏剪樹木(thi皿ing-outtree)、玉米稈、玉米穗軸、稻秸、谷殼、麥秸、甘蔗穗軸、棕櫚樹副產品、甘蔗渣、農業(yè)副產品和廢物、牲畜糞肥、或其組合，但不限于此。生物質可連續(xù)地或不連續(xù)地供應而沒有任何限制。而且，當各個過程不連續(xù)進行時，生物質可不連續(xù)地供應。例如，在將反應容器用生物質填充后，根據上述分級分離方法萃取各組分，除去作為殘留在反應容器中固體組分的生物質，然后將反應容器用另一生物質填充。當生物質可連續(xù)供應時，例如，生物質供應器、反應容器、和生物質排出器整體構建。在這種情況下，在從生物質萃取組分后，在固體組分從反應容器轉移到分離器的同時，另一生物質可從生物質供應器供應。這里，反應容器可為滲濾設備或擠出機，但不限于此。如果生物質在過高的溫度下分級分離，半纖維素過度降解成糠醛，或者纖維素過度降解成羥基糠醛，導致較低的木糖產率。例如，由于在添加酸性催化劑后，常規(guī)分級分離工藝如蒸汽爆發(fā)工藝在高壓下在約180到約25(TC的高溫下進行，因此需要大量的能量并且基本不能利用半纖維素。但是，根據示例性實施方式，作為不可降解的組分的木質素首先從生物質萃取以促進從半纖維素回收木糖，因此其余的分級分離工藝可在相對溫和的條件下進行。例如，在分級分離過程中，反應容器可保持在約50到約20(TC、約80到約150°C、約90到約18(TC、約100到約15(TC或約120到約16(TC的溫度下。在一些情況下，反應溫度甚至可通過延長浸漬時間而降低到約50°C。為了保持固-液反應，反應容器可保持在約50-約330psig、約130-約320psig、約140-約300psig、約150-約300psig或約250-約300psig的壓力下。由此，可防止半纖維素的過度降解，從而大大改善木糖的產率和可用性。為了提高反應容器中生物質的反應性，如需要，可從蒸汽供應器如蒸汽發(fā)生器供應蒸汽，可用預熱線圈預熱反應容器，和在操作S2和S3中第一和第二溶劑供應到反應容器之前預熱第一和第二溶劑。上述反應條件可在整個分級分離工藝期間連續(xù)地保持。壓力條件可通過在反應容器和存儲罐之間安裝背壓調節(jié)器、或將壓縮氮氣或壓縮空氣注入壓力保持器中來保持。在操作S2中，可通過將第一溶劑加入到生物質萃取木質素，其中該第一溶劑可為在能夠溶解至少部分的木質素，例如，至少約50%或約65%或更多的木質素的溶劑。但是，在給定的條件下，過度降解纖維素和半纖維素的溶劑是不合適的。在一個實例中，用于萃取木質素的第一溶劑可為氨水或堿性溶劑，其具有10或更高pH，其可滲透木質素。堿性溶劑的pH可為約pH10到約pH13。例如，第一溶劑可為選自以下的至少一種氫氧化鈉(NaOH)、氫氧化f丐(Ca(0H)》、硫化鈉(Na2S)、氫氧化鉀(KOH)和其組合。雖然對第一溶劑的濃度沒有具體限制，但供應具有高濃度的第一溶劑可導致原料成本和由高蒸汽壓力造成的工藝不穩(wěn)定性的增加、回收成本提高、設備腐蝕、和環(huán)境污染等。因此，氨水可以約1重量％到約30重量％或約3重量％到約20重量％的濃度供應，基于溶劑的總重量，并且堿性溶劑可以約1重量％到約30重量％或約2%到約15%的濃度供應，基于溶劑的總重量。而且，第一溶劑可停留在反應容器中約1分鐘到約1小時、或約5到約40分鐘。如上所述，可通過將第一溶劑加入到反應容器從生物質萃取木質素。所萃取的木質素可轉移到第一存儲罐中。為了提高回收率，所萃取的木質素可在其進行冷卻過程或熱交換過程之后轉移。在操作S2中，所萃取的木質素的產率可為至少約30%、約40%、約50%、約60%或約65%以使酶糖化過程中的抑制反應最小化。木質素為具有復雜結構的疏水性大分子聚合物，其含有大量的通過甲氧基化的對香豆醇(p-coumarylalcohol)、松柏醇、或芥子醇的聚合形成的芳香族化合物。因此，所萃取的木質素可在沒有任何額外處理的情況下用作蒸汽鍋爐或電廠鍋爐的燃料，或通過降解用作酚化學品。第一溶劑可在萃取木質素之后蒸餾和再循環(huán)。如上所述，在示例性實施方式中，首先萃取作為形成基于木質纖維素的生物質的木質纖維素的不溶性主要組分的木質素，使得木糖可在相對溫和的條件下萃取。例如，為了使脫木質素和木糖的產率最大化，工藝溫度在操作S2和S3之間即注入第二溶劑的時間點可變化。考慮到生物質的脫木質素效果和木糖的產率，工藝溫度可優(yōu)化。該溫度可為例如約8(TC到約150°C。在操作S3中，可通過向其中萃取了至少部分木質素的生物質添加第二溶劑萃取半纖維素。第二溶劑能夠溶解至少部分半纖維素，例如至少約50%、約60%、約70%或約80%的半纖維素。第二溶劑可為pH為6.5或更低的酸性溶劑。例如，第二溶劑可為選自以下的至少一種硫酸(H2S04)、鹽酸(HCI)、磷酸(H3P04)、硝酸(HN03)、乙酸(CH3C00H)、過酸(過氧乙酸(PAA))和其組合。第二溶劑可具有約0.1到約10重量％、約0.5到約5重量％或約0.5到約3重量％的濃度，基于溶劑的總重量。在操作(3)中，當添加第二溶劑時，形成半纖維素的戊糖聚合物降解成單糖。當反應溫度太高和PH太低時，單糖過度降解和轉化為發(fā)酵副產物如糠醛。相反，當反應溫度太低和pH處于中性或堿性水平時，半纖維素不能降解為戊糖單糖，并以低聚物的形式存在。為了防止副產物如糠醛的產生和增加萃取的單糖的量，反應溫度可為約50-約200。C或約100-約150。C，和在操作(3)后殘留的生物質可調節(jié)至pH4-7或pH4-6。在該pH范圍中，可獲得有效的酶活性，使得萃取的木糖和殘留的纖維素可直接用于糖化或發(fā)酵工藝，而無需單獨的中和或pH調節(jié)工藝。由于長的工藝時間也可剌激發(fā)酵副產物如糠醛的產生，對于各溶劑的工藝時間可為約10-20分鐘。例如，第一溶劑可為氨水或堿性溶劑，和第二溶劑可為酸性溶劑。在這種情況下，反應容器中的pH可通過注入第二溶劑調節(jié)至酸性或中性。氨水或堿性溶劑可用作第一溶劑，和酸性溶劑可用作第二溶劑。在這種情況下，反應容器的PH可通過加入第二溶劑而調節(jié)到酸性或中性。這里，由于用溶劑處理的生物質是堿性的，因此必須長時間添加大量的酸性溶劑以通過添加第二溶劑而調節(jié)反應容器的pH到約4到約7。在一個實例中，在萃取木質素后，可使生物質經歷洗滌過程。該洗滌過程可通過如下進行在萃取木質素后在高壓下打開反應容器的出口以除去堿，和在約IO(TC或更低的溫度下添加反應容器容積1-3倍的水。根據該洗滌過程，可除去殘留在反應容器中的木質素或堿。而且，在木糖的萃取過程中使用的第二溶劑如酸溶劑的量可減小。在另一實例中，木糖萃取過程可通過如下進行添加具有基于溶劑總重量約3-8重量％的高濃度的酸約1-10分鐘，和添加具有基于溶劑總重量約0.1-約3重量％的低濃度的酸約10-30分鐘，而不用洗滌過程。例如，通過添加具有約5重量％的高濃度的酸，可中和生物質，然后可添加適于回收戊糖的具有約1-約2重量％濃度的酸，使得戊糖的回收率可提高，和發(fā)酵副產物的產生可大大減少。如上所述，萃取的木質素和木糖可分別轉移到存儲罐。例如，萃取的木質素和木糖可在轉移到存儲罐之前經歷冷卻過程或熱交換過程。S卩，在操作S3中，通過將第二溶劑加入反應容器，作為半纖維素組分的木糖可從生物質萃取。為了使所萃取的木糖的過度降解最小化，從木質素分離的木糖可在轉移到第二存儲罐之前進行冷卻或熱交換過程。該熱交換過程可防止由于熱引起的作為單糖的木糖的過度降解。由于木糖在操作S3中在相對溫和的條件下萃取，使木糖向糠醛的過度降解最小化，從而大大提高木糖的產率。而且，所萃取的木糖可直接應用于發(fā)酵工藝而無需額外的清洗和中和過程。但是，如需要，可在發(fā)酵工藝前進行洗滌過程和中和過程。在操作S3中液體萃取物所含有的戊糖和己糖的濃度可分別為約5-約10重量％和約1-約3重量％。最終萃取的木糖的產率可為至少約70重量％、約75重量％、約80重量％、或約85重量％。目前沒有已知的能夠以這樣高的產率萃取木糖而沒有產生或除去發(fā)酵副產物的技術。同時，常規(guī)地，通過僅使用稀釋硫酸的單一工藝分離木糖。由于木質素結構上包裹并保護半纖維素，半纖維素不能有效地降解。因此，為了促進半纖維素的脫木質素和分離，必須升高工藝溫度、延長工藝時間、或提高硫酸的濃度。但是，由于更嚴苛的反應條件，該常規(guī)工藝導致發(fā)酵抑制劑如糠醛的形成。由于所使用的酸的量增加，使用更多的中和劑，這增加成本。結果，萃取的木糖可具有約0.5重量％或更低的糖濃度，這使得難以應用于經常使用更高糖濃度的發(fā)酵工藝。相反，根據示例性實施方式的方法萃取的木糖可以從木糖萃取非常高濃度的糖。在整個工藝中平均糖濃度可為約2.0重量％到約15重量％、或約3.0重量％到約6.0重量％。隨著平均糖濃度通過連續(xù)添加生物質達到約10.0重量％或更高、減少工藝時間和有效調節(jié)所使用的溶劑的量，該方法易于投入實際和商業(yè)使用。最后，在操作S4中，可從作為在操作S3后殘留在反應容器中的固體組分的生物質萃取剩余的纖維素?；诶w維素初始量的至少約70重量％、約80重量％、或約85重量％可剩余在包含于反應容器中的生物質中。類似地，纖維素可直接應用于糖化和發(fā)酵工藝而無需額外的中和過程，從而提高加工性。根據另一示例性實施方式的分級分離基于木質纖維素的生物質的方法可包括向反應容器提供基于木質纖維素的生物質(操作S1);通過將氨水或堿性溶劑加入反應容器從生物質萃取木質素并將木質素轉移到第一存儲罐中(操作S2);通過將酸性溶劑加入反應容器從萃取了木質素的生物質萃取木糖并將木糖轉移到第二存儲罐中(操作S3);和從作為殘留在反應容器中的固體組分的生物質萃取剩余的纖維素(操作S4)。根據上述方法，基于木質纖維素的生物質可在單一的反應容器中連續(xù)地處理，和不僅作為基于木質纖維素的生物質的主要組分的纖維素，而且木質素和木糖都可利用連續(xù)工藝同時分級分離。上述分級分離工藝可在比常規(guī)方法中使用的條件溫和的反應條件下進行，例如，在約50到約330psig或約130到約320psig的反應壓力下在約50到約20(TC或約80到約15(TC的反應溫度下、在約140到約300psig的反應壓力下在約90到約18(TC的反應溫度下、或在約150到約300psig的反應壓力下在約120到約16(TC的反應溫度下。這是因為在從半纖維素萃取木糖之前從生物質萃取木質素。木糖的過度降解可在溫和的反應條件下最小化，從而提高木糖的產率。由于氨水或堿性溶劑可用于操作S2中，和酸性溶劑可用于操作S3中，在操作S3中反應容器的pH可調節(jié)為中性或弱酸性。因此，木質素和半纖維素被有效地除去和處理以促進對纖維素的酶接近，使得殘留在反應容器中的纖維素可直接用于發(fā)酵工藝，和萃取的木糖也可直接用于發(fā)酵工藝。在萃取木質素后，如需要，可進行洗滌過程。另外，操作S3可通過如下進行添加具有基于溶劑總重量約3_約8重量％的高濃度的酸約1-約IO分鐘，和添加具有基于溶劑總重量約0.1-約3重量％的低濃度的酸約10-30分鐘。在萃取木質素和半纖維素后殘留在反應容器中的固體組分包含纖維素作為主要成分。因此，殘留在反應容器中的木質素和半纖維素的量最小化，使得幾乎沒有糖化抑制發(fā)生。另外，當固體組分的纖維素利用酶工藝糖化時，酶的效率提高，使得所使用的酶的量與常規(guī)方法相比可以大大降低。此外，可以提高反應速率，由此改進葡萄糖產率。2.制備牛物燃料的方法另一示例性實施方式提供使用根據上述方法分級分離基于木質纖維素的生物質萃取的木糖和纖維素制備生物燃料的方法。當使用上述方法分級分離基于木質纖維素的生物質時，木質素、木糖和纖維素可利用單一連續(xù)工藝以高產率獲得。生物燃料可包括醇如甲醇、乙醇或丁醇、基于烷烴的化合物、基于CfCe的化學原料、和有機酸，但不限于此。例如，制備生物燃料的方法可包括預處理工藝、糖化工藝、發(fā)酵工藝、及分離和純化工藝。典型地，發(fā)酵工藝可包括使用酵母使包含于生物質中的己糖或戊糖發(fā)酵以及將己糖或戊糖轉化成乙醇，如下式中所表示的C6H1206—2C2H50H+2C023C5H1005—5C2H50H+5C02為了利用上述分級分離工藝從木糖和預處理的纖維素獲得乙醇，可進行糖化工藝和/或發(fā)酵工藝。在一個實例中，生物燃料如乙醇可通過使纖維素糖化然后發(fā)酵而獲得。纖維素的糖化可使用酶、酸或微生物進行。例如，纖維素可使用選自如下的至少一種可將淀粉和(半)纖維素水解成葡萄11糖和木糖的工業(yè)水解酶糖化a_淀粉酶、葡萄糖淀粉酶、木聚糖酶、纖維素酶、和它們的組合?；蛘撸w維素可使用稀釋的硫酸或能夠產生上述酶的微生物糖化。在一個實例中，生產生物燃料可包括使用酶的糖化工藝和使用微生物的發(fā)酵工藝。例如，生產生物燃料可包括(a)用固體纖維素和糖化酶填充糖化反應罐并在對于糖化酶最佳的溫度下使該固體纖維素糖化以產生水解產物；和(b)用微生物填充微生物發(fā)酵罐并將該水解產物加入該微生物發(fā)酵罐以使水解產物在最佳的溫度下發(fā)酵?；蛘?，生產生物燃料可在其中糖化和發(fā)酵工藝兩者同時進行的同時糖化和發(fā)酵工藝中進行。在另一實例中，根據示例性實施方式的方法，木糖可作為單糖萃取，使得其可以直接應用于發(fā)酵工藝而無需水解(或糖化)工藝以生產生物燃料。發(fā)酵工藝可使用微生物如酵母進行。例如，生物燃料可通過分別培養(yǎng)C5菌株和C6菌株而生產。在一些情況下，從木糖和纖維素萃取的兩種糖可混合并分批發(fā)酵以生產生物燃料。使用同時糖化/發(fā)酵菌株的發(fā)酵工藝是使用可商購酶糖化纖維素的工藝和使用菌株制備乙醇的工藝的結合(參見M.Takagi，S.Abe，S.Suzuki,G.H.Emert，N.Yata，Bioconversionsymposiumproceedings.，IIT，Delhi,pp.551-557(1977))。與其中糖化工藝與發(fā)酵工藝分離的常規(guī)方法相比，同時糖化/發(fā)酵工藝可減少所使用的反應容器的數量及減少通過在水解中形成的糖的最終產品的抑制。3.用于分級分離某于木質纖維素的牛物質的裝置又一示例性實施方式提供用于分級分離基于木質纖維素的生物質的裝置?，F將參考圖4詳細說明該裝置。圖4是根據總的發(fā)明構思的另一示例性實施方式的分級分離裝置的示意圖。參考圖4，根據本示例性實施方式的分級分離裝置包括反應容器100;第一和第二溶劑罐201和202;及包括第一和第二存儲罐301和302的存儲罐。反應容器100含有基于木質纖維素的生物質。該第一和第二溶劑罐201和202可配置在反應容器100的一側并含有提供給反應容器100的溶劑。第一溶劑罐201含有第一溶劑，而第二溶劑罐202含有第二溶劑。存儲罐配置在反應容器100的另一側并存儲來自反應容器100的萃取物。存儲罐包括存儲木質素的第一存儲罐301和存儲木糖的第二存儲罐302。根據示例性實施方式的分級分離裝置采用單一反應容器100。而且，第一和第二溶劑可連續(xù)加入該分級分離裝置，由此可連續(xù)地萃取和存儲木質素和木糖。不同于其中使用單一反應容器僅萃取木質纖維素的一種組分的常規(guī)的分批型裝置，根據示例性實施方式的分級分離裝置可通過連續(xù)添加兩種溶劑從生物質分別萃取木質素和木糖。在根據示例性實施方式的分級分離裝置中，第一和第二溶劑罐201和202可位于反應容器100的一側并含有引入到反應容器100的溶劑。第一溶劑罐201可含有第一溶劑，而第二溶劑罐202含有第二溶劑。包含于第一溶劑罐201的第一溶劑可為氨水或堿性溶劑，且包含于第二溶劑罐202的第二溶劑可為酸性溶劑。例如，堿性溶劑可為氫氧化鈉(Na0H)或氨(NH3)，并且酸性溶劑可為硫酸(H2S04)，或任意上述堿性或酸性組成。任選地，分級分離裝置可進一步包括含有水或緩沖溶液的第三溶劑罐203以調節(jié)溶劑的濃度或洗滌溶劑。由此，水可在將第一溶劑或第二溶劑加入反應容器100的過程中適當地從第三溶劑罐供應以調節(jié)第一溶劑或第二溶劑的濃度。任選地，在通過將第一溶劑加入反應容器100中萃取木質素后，打開第三溶劑罐203以將水供應到反應容器100，由此洗滌材料在反應容器中的木質素或第一溶劑以除去。為了便于將溶劑加入到反應容器100，溶劑泵210可進一步位于反應容器100與第一和第二溶劑罐201和202之間。而且，預熱器220和/或蒸汽發(fā)生器230可進一步位于溶劑泵210與反應容器100之間。預熱器220可結合到反應容器100并可預熱反應容器100?；蛘撸A熱器220可結合到溶劑泵210，使得從溶劑罐201和202供應的溶劑可在提供到反應容器100之前預熱。預熱器220可為預熱線圈，但不限于此。蒸汽發(fā)生器230可用于保持反應容器100的反應溫度并且可結合到反應容器100和/或預熱器220。蒸汽發(fā)生器230可為已知的蒸汽發(fā)生器，但不限于此。同時，存儲罐可位于反應容器100的另一側以接收來自生物質的萃取物。存儲罐包括存儲木質素的第一存儲罐301和存儲木糖的第二存儲罐302。為了防止從反應容器100萃取的木質素和木糖的過度降解或轉化，冷卻器和/或換熱器310可進一步位于反應容器100與第一和第二存儲罐301和302之間。由此，所萃取的木質素和木糖可冷卻，然后分別轉移到第一和第二存儲罐301和302中。分級分離裝置可配置使得通過換熱器320交換的熱被蒸汽發(fā)生器230利用。壓力保持器320可結合到第一和第二存儲罐301和302。壓力保持器320也可結合到反應容器100、冷卻器、或換熱器310，使得其可以提供恒定的壓力以保持固-液反應。為了保持高壓，壓力調節(jié)器如使用氮氣或壓縮空氣的背壓調節(jié)器或壓力調節(jié)器可進一步安裝在存儲罐301和302與反應容器100之間、在存儲罐301和302與冷卻器/換熱器310之間、或在壓力保持器320中。分級分離裝置可進一步包括用于回收或循環(huán)第一溶劑的設備，使得第一溶劑可以在萃取木質素之后蒸餾并再循環(huán)用于下一反應。分級分離裝置可進一步包括用于存儲葡萄糖的第三存儲罐。在通過加入第二溶劑分級分離木糖后，當第二溶劑(酸性溶劑)從第二溶劑罐202再次加入反應容器100時，反應容器100的pH可從中性變?yōu)槁晕⑺嵝浴＿@里，可根據反應容器100的溫度和壓力條件萃取葡萄糖。在示例性實施方式的變型中，分級分離裝置包括安裝在其中進行各工藝操作的各設備中的溫度計或壓力計，以保持在反應容器100中恒定的反應溫度和壓力。例如，溫度計安裝在各溶劑泵210、預熱器220、反應容器100和冷卻器/換熱器310中，并且壓力計安裝在各溶劑泵210和壓力保持器320中?，F將描述采用根據示例性實施方式的分級分離裝置分級分離基于木質纖維素的生物質的工藝的實例。反應容器100可填充有生物質，并且蒸汽可從蒸汽發(fā)生器230供應到預熱器220和反應容器100以將反應容器100保持在約80到約15(TC的反應溫度。在反應溫度上升期間，在溶劑泵210中進行的工藝操作之前，可通過壓力保持器320施加約50到約300psig的預定壓力。由此，當反應容器100保持在恒定的溫度和壓力時，第一溶劑如氨水或NaOH溶液從第一溶劑罐201經溶劑泵210和預熱器220供應到反應容器100，以萃取木質素。在萃取木質素后，木質素經冷卻器/換熱器310轉移到第一存儲罐301中。在萃取木質素約5到約40分鐘的預定工藝時間后，第二溶劑如H2S04從第二溶劑罐202經溶劑泵210和預熱器220供應到反應容器100。由此，木糖可在通過加入第二溶劑進行的中和期間分級分離約5-約20分鐘的預定時間，并通過冷卻器/換熱器310轉移到第二存儲罐302中。在整個分級分離工藝完成后，含有纖維素的固體組分可剩余在反應容器100中。纖維素可在反應容器中通過酶糖化而水解或在連續(xù)工藝中纖維素在分離的酶糖化罐中轉移和水解。盡管反應容器100可為具有反應浴形式的滲濾設備，其也可具有連續(xù)供應生物質的擠出機形式。與此相關，圖5是根據另一示例性實施方式的分級分離裝置的反應容器101的示意圖。為了方便，相同的部分或器件以與圖4相同的附圖標記顯示。參考圖5，配置成輸入生物質的入口110形成在反應容器101的上部，和配置成輸出生物質的出口120形成在反應容器101的下部。如上所述，當入口和出口IIO和120分別形成在反應容器的上部和下部時，從入口110的生物質輸入可由于重力和液體流動轉移到出口120，而無需從外部提供單獨的動力。但是，發(fā)明點不限于入口和出口110和120的位置。螺桿型傳輸設備400可結合到入口110以連續(xù)供應生物質。另外，螺桿型傳輸設備500可結合到出口120以容許輸出生物質傳輸。因此，可進行包括提供生物質、從提供的生物質萃取所需萃取物和除去生物質的連續(xù)過程。傳輸設備400和500可分別使用螺桿410和510的軸向旋轉傳輸生物質，其通過由結合到螺桿410和510的馬達420和520提供的力而工作。提供到位于入口110的傳輸設備400的生物質可通過結合到傳輸設備另一端的切割器(未示出)切割。也可結合輸送帶450以將生物質傳輸到傳輸設備400。經由輸送帶450傳輸的生物質通過在傳輸設備一端形成的料斗440傳輸到傳輸設備400，然后輸入反應容器中。同時，其中萃取了木質素和木糖的生物質可通過出口120供應到傳輸設備500以被除去。這里，為了促進生物質的除去，可向傳輸設備500內部施加正壓。為了在萃取木質素和木糖的過程中從生物質分離液體組分，固_液分離器550可結合到與出口120結合的傳輸設備500.因此，液體多糖或單糖可從作為固體組分的生物質分離。根據在反應容器101中分級分離生物質的過程，例如，生物質經由輸送帶450傳輸到料斗440，并通過位于反應容器101上部的螺桿型傳輸設備400供應到反應容器101以填14充反應容器101。使用蒸汽發(fā)生器或外部熱交換設備230加熱填充反應容器101的生物質以達到預定溫度，然后施加第一溶劑以開始滲透。根據通過添加第一溶劑引起的滲透，以液相分級分離木質素(約20-約70重量％)和半纖維素(約10-約50重量％)，使得殘留固體的重量降低至基于反應前生物質重量的約30-約60重量％。因此，生物質由于重量和液體流動而轉移到反應容器101的下部并堆積，使得反應容器101的容積減小。這里，當通過在入口101處布置的傳輸設備400額外供應生物質時，在反應容器上部中空的空間可再次被填充。如需要，可進行生物質的第三次供應。在工藝時間經過后，關閉在反應容器101上部布置的溶劑供應閥(未示出)，并打開在反應容器101下部布置的溶劑排空閥(未示出)，由此由于內壓排出在反應容器中的殘留堿，以除去富木質素的黑液。之后，通過使用第二溶劑滲透從在反應容器中的固體生物質降解半纖維素，并將其分級分離成液體戊糖。在使用第二溶劑滲透后，關閉在反應容器101上部布置的溶劑供應閥(未示出)，并打開在反應容器101下部布置的溶劑排空閥(未示出)，由此由于內壓除去第二溶劑。最后，殘留的固體生物質可通過在反應容器IOI下部布置的入口120傳輸到傳輸設備500以被除去。反應容器101可以包括連續(xù)供應生物質、連續(xù)反應和連續(xù)除去殘留固體的完全連續(xù)過程操作。另外，在萃取木質素的過程中，生物質可以間歇式反應容器容積的約2-約5倍供應。因此，在半纖維素萃取過程中產生的戊糖如木糖的產率可增加約2-約5倍。以下將詳細描述本發(fā)明的實施例。[實施例l]使用示于圖4的分級分離裝置，反應容器100用生物質填充，并保持在約200psig的壓力下約13(TC的反應溫度下。接著，10%的氨水從第一溶劑罐201供應到反應容器IOO，使得生物質滲濾約5分鐘。從生物質萃取的木質素然后轉移到第一存儲罐301中?；谠谏镔|中原始存在的木質素的含量，獲得約58%的木質素。接著，3重量％的112504水溶液從第二溶劑罐202供應到反應容器100。然后，萃取的木糖轉移到第二存儲罐302中。木糖的產率為約80重量％，基于在生物質中原始存在的木糖的含量。最后，萃取剩余在反應容器100中的固體組分。固體組分中纖維素的產率為約85%，基于在生物質中原始存在的纖維素的含量。[實施例2]生物質以與實施例1中相同的方式分級分離，除了10X的NaOH在約150psig的壓力下約80°C的反應溫度下從第一溶劑罐201供應到反應容器100以外。木質素的產率為約65%，木糖的產率為約83%，和纖維素的產率為約85%，如以上所確定的。[比較例1]如在名為〃CharacterizationofDegradationProductsfromAlkalineWetOxidationofWheatStraw"(Bioresour—Technol.2Q02Mar;82(1):15—26，Klinke，HeleneBetal.)的論文中所描述的制備比較例1。這里，使用濕氧化工藝在約195°C的溫度下分級分離生物質約10分鐘。纖維素和半纖維素的產率示于表1中。[比較例2]如在名為〃CharacterizationofDegradationProductsfromAlkalineWetOxidationofWheatStraw"(Bioresour-Technol.2002Mar;82(1):15-26，Klinke，HeleneBet.al)禾口"CharacterizationofDiluteAcidPretreatmentofSilvergrassforEthanolProduction〃(BioresourceTechnology99(2008)6046-6053，Klinke，Gia-LuenGuoetal.)的論文中所描述的制備比較例2。這里，使用酸工藝在約121°C的溫度下分級分離生物質約10到約180分鐘。纖維素和半纖維素的產率示于表1中。[比較例3]如在名為〃EthanolProductionfromSteam-ExplosionPretreatedWheatStraw〃(AppliedBiochemistryandBiotechnology496Vol.129-132，2006;IGNACI0BALLESTER0Setal.)的論文中所描述的制備比較例3。這里，使用蒸汽爆發(fā)工藝在約21(TC的溫度下分級分離生物質約4分鐘。纖維素和半纖維素的產率示于表1中。[比較例4]使用堿工藝在約10(TC的溫度下分級分離生物質約60分鐘。纖維素和半纖維素的產率示于表1中。[比較例5]如在名為〃CompleteandEfficientEnzymicHydrolysisofPretreatedWheatStraw〃(ProcessBiochemistry37(2002)937to941;NicolettaCurrelietal.)禾口〃ComparisonofThreeMicrowave/ChemicalPretreatmentProcessesforEnzymaticHydrolysisofRiceStraw〃(BiosystemsEngineering(2006)93(3)，279-283;ShengdongZhuetal.)的論文中所描述的制備比較例5，分級分離生物質。為了引起生物質的分級分離，最初向保持在約90°C的溫度下的反應容器100供應2%的H2S04約2到約24小時。接著，供應1%的Na0H約6到約24小時，然后供應0.3%的H202約6到約24小時。纖維素和半纖維素的產率示于表1中。[比較例6]如在名為"ComparisonofThreeMicrowave/ChemicalPretreatmentProcessesforEnzymaticHydrolysisofRiceStraw"(BiosystemsEngineering(2006)93(3)，279-283;ShengdongZhuetal.)禾口"PretreatmentbyMicrowave/AlkaliofRiceStrawanditsEnzymicHydrolysis"(ProcessBiochemistry，Volume40，Issue9，September2005，Pages3082-3086;ShengdongZhuetal.)的論文中所描述的制備比較例6，分級分離生物質。為了引起生物質的分級分離，最初向保持在約11(TC的溫度下的反應容器100供應2%的H2S04約30分鐘。接著，供應1%的Na0H約30分鐘，和供應0.3%的H202約12小時。纖維素和半纖維素的產率示于表l中。[比較例7]為了分級分離生物質，將乙醇與水以6:4的比的組合在約7(TC的溫度下供應到反應容器100約4小時。之后，2%的H202在約45°C的溫度下供應約16小時。纖維素和半纖維素的產率示于表l中。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>如可以從表1中清楚看到的，當根據示例性實施方式的方法通過供應兩種溶劑分級分離基于木質纖維素的生物質時，可得到纖維素的高產率，并且出乎預料地，還可同時得到半纖維素的高產率。相反，比較例沒有得到半纖維素和纖維素兩者的高產率。由于半纖維素的高產率，與常規(guī)方法相比，在纖維素的酶糖化期間，可以大大降低所使用的酶的量，并且可以顯著地減少工藝時間和成本，從而改善工藝效率。[實施例3至10]利用圖4所示的分級分離裝置，反應容器100用生物質填充并使用氮氣保持在約250-約300psig的壓力下。在表2中所示的相同工藝條件下，順序處理作為第一溶劑的15%氨水和作為第二溶劑的硫酸。測量包含在所得液體中的戊糖和糠醛的含量以及最終得到的固體生物質的pH。[比較例8]在表2所示的相同工藝條件下，僅施加氨水以預處理生物質，然后測量包含在所得液體中的戊糖和糠醛的含量以及最終得到的固體生物質的pH。[比較例9]在表2所示的相同工藝條件下，僅施加硫酸以預處理生物質，然后測量包含在所得液體中的戊糖和糠醛的含量以及最終得到的固體生物質的pH。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table>*表示基于生物質中所含的半纖維素的含量，在預處理后在液體中所含有的戊糖的含量，**表示糠醛的檢測量。當檢測的糠醛為0.5g/L或更低時，可認為基本上檢測不到。如從表2可見的，當根據示例性實施方式，生物質為使用堿和酸的兩步預處理時，所產生的糠醛的量小于僅處理硫酸的比較例9的量，且通過半纖維素的降解得到的液體中的戊糖的回收率也非常高。但是，在使用堿脫木質素后，當生物質為使用約1_約3%硫酸兩步預處理(實施例3和4)時，最終pH為約10或更高，使得在液體中戊糖的回收率為約2%或更低。估計由于向其供應的大部分硫酸被剩余的堿中和，半纖維素未降解為戊糖，而是以低聚物的形式存在。同時，當在使用堿預處理后添加高濃度硫酸(實施例5和6)時，戊糖的回收率高，但是最終的pH為約2或更低，使得可以看出產生的糠醛的量相對高。這是因為在反應容器中的殘留堿被在早期供應的酸中和，然后反應容器處于酸性條件下，使得一些戊糖被回收，但是由于高酸性，它們被過度降解并轉化為糠醛。因此，可推斷出，在兩步預處理中，合適的最終pH范圍為約2-約10，或約4-約7。在第一次堿處理后，當工藝溫度降低至IO(TC或更低且然后在使用水的洗滌過程后進行后處理(實施例7至9)時，非常高，例如，約30%或更高地得到從液體回收的戊糖。這是因為由于通過僅添加低濃度的酸從反應容器中除去基本上所有殘留的堿而實現所需的最終PH，因此半纖維素有效地降解。特別地，當在15%堿處理和用水的洗滌過程后使用2%酸滲濾生物質(實施例7)時，液體戊糖的回收率為約40.7%。另外，當殘留的固體物質被酶糖化時，戊糖的回收率為約35%，因此可確認從液體和固體殘余物中回收總共75.7%的戊糖。另夕卜，當在堿處理后以5%或更高的濃度供應酸以中和生物質而沒有洗滌過程，然后以約1_約2%的低濃度添加酸(實施例IO)時，可以看出戊糖的回收率為約42%，且產生的糠醛的量也小。根據示例性實施方式的用于分級分離基于木質纖維素的生物質的方法和裝置可通過順序萃取木質素和木糖防止木糖的過度降解，并由于連續(xù)過程具有優(yōu)異的可加工性。而且，該方法和裝置可大大降低能量和操作費用，使得其可具有工業(yè)效率。雖然已在此公開了示例性實施方式，但應理解，其它變型也是可能的。所述變型不被認為脫離本申請示例性實施方式的精神和范圍，并且所有對本領域技術人員顯然的這種變型都意圖包括在所附權利要求的范圍內。權利要求用于分級分離基于木質纖維素的生物質的方法，包括提供基于木質纖維素的生物質；通過加入能夠溶解木質素的第一溶劑從所述生物質萃取木質素；通過將能夠溶解半纖維素的第二溶劑加入用第一溶劑處理過的生物質萃取木糖；和從其中萃取了木質素和木糖的所述生物質萃取剩余的纖維素。2.根據權利要求1的方法，進一步包括在木質素萃取過程后洗滌所述生物質以除去殘留的木質素和第一溶劑。3.根據權利要求1的方法，其中木糖萃取過程通過如下進行添加具有基于溶劑總重量約3_8重量％的高濃度的酸約l-10分鐘，和添加具有基于溶劑總重量約0.1-約3重量％的低濃度的酸約10-30分鐘。4.根據權利要求l的方法，其中在從所述生物質萃取木質素之后是蒸發(fā)和再循環(huán)所述第一溶劑。5.根據權利要求1的方法，其中所述生物質是連續(xù)地提供的。6.根據權利要求1的方法，其中反應溫度在約50到約330psig的壓力下保持在約50到約200°C。7.根據權利要求l的方法，其中所述第一溶劑是氨水或堿性溶劑。8.根據權利要求7的方法，其中使用所述堿性溶劑，且所述堿性溶劑包括選自以下的至少一種氫氧化鈉(NaOH)、氫氧化f丐(Ca(0H)》、硫化鈉(Na2S)、氫氧化鉀(K0H)和它們的組合。9.根據權利要求7的方法，其中所述氨水的濃度在約2.5重量％到約15重量％的范圍內，基于溶劑的總重量，和所述堿性溶劑的濃度在約5重量％到約10重量％的范圍內，基于溶劑的總重量。10.根據權利要求l的方法，其中所述第二溶劑是酸性溶劑。11.根據權利要求10的方法，其中所述酸性溶劑包括選自以下的至少一種硫酸0^04)、鹽酸(HC1)、磷酸0^04)、硝酸(H冊3)、過酸和它們的組合。12.根據權利要求1的方法，其中在萃取木糖之后，所述生物質的pH調節(jié)至約4到約6。13.根據權利要求l的方法，其中所萃取的木質素進行冷卻過程或熱交換過程，然后存儲在第一存儲罐中，和所萃取的木糖進行冷卻過程或熱交換過程，然后存儲在第二存儲罐中。14.根據權利要求l的方法，其中所萃取的木質素的產率為約50%或更高，基于在原始生物質中存在的木質素的量，所萃取的木糖的產率為約80%或更高，基于在原始生物質中存在的木糖的量，和所萃取的纖維素的產率為約85%或更高，基于在原始生物質中存在的纖維素的量。15.根據權利要求l的方法，其中通過萃取木糖獲得的萃取物含有總共3g/L或更少的的糠醛和羥甲基糠醛(HMF)。16.從根據權利要求1的方法萃取的纖維素生產生物燃料的方法，包括將所述纖維素糖化；禾口將所述糖化的纖維素發(fā)酵以形成生物燃料，其中所述纖維素用酶、酸或微生物糖化。17.從根據權利要求l的方法萃取的木糖生產生物燃料的方法，包括將所述木糖發(fā)酵以形成生物燃料。18.生物質分級分離裝置，包括含有生物質的反應容器；配備在該反應容器的一側并配置成含有可加入該反應容器的第一和第二溶劑的第一和第二溶劑罐，其中該第一溶劑罐含有第一溶劑且該第二溶劑罐含有第二溶劑；禾口包括第一和第二存儲罐的存儲罐，其配置在該反應容器的另一側并配置成存儲來自該反應容器的萃取物的，其中木質素存儲在該第一存儲罐中且木糖存儲在該第二存儲罐中。19.根據權利要求18的裝置，其中在該反應容器的上部形成入口以輸入生物質，和在該反應容器的下部形成出口以輸出生物質。20.根據權利要求19的裝置，其中螺桿型傳輸設備結合到所述入口以連續(xù)輸入生物質，和螺桿型傳輸設備結合到所述出口以傳輸所述輸出的生物質。21.根據權利要求18的裝置，進一步包括配置成含有水的第三溶劑罐和/或配置成存儲戊糖或己糖的第三存儲罐。22.根據權利要求18的裝置，其中所述第一溶劑是氨水或堿性溶劑，和所述第二溶劑是酸性溶劑。23.根據權利要求18的裝置，進一步包括置于所述反應容器與所述溶劑罐之間的溶劑泵，和置于所述溶劑泵與所述反應容器之間的預熱器和或蒸汽發(fā)生器。24.根據權利要求18的裝置，進一步包括置于所述反應容器與所述存儲罐之間的冷卻器和/或換熱器，和結合到所述第一和第二存儲罐的壓力保持器。25.根據權利要求24的裝置，進一步包括連接在所述反應容器與所述第一和第二存儲罐之間、或連接到與所述第一和第二存儲罐結合的壓力保持器的壓力調節(jié)器。全文摘要本發(fā)明提供用于分級分離基于木質纖維素的生物質的方法和裝置。所述方法包括提供基于木質纖維素的生物質，通過加入能夠溶解木質素的第一溶劑從所述生物質萃取木質素；通過將能夠溶解半纖維素的第二溶劑加入到用第一溶劑處理過的生物質萃取木糖；和萃取殘留在生物質中的纖維素。在該方法中，可進行連續(xù)工藝代替低效率的分批工藝，并且可以高產率獲得生物質的組分。文檔編號C12P7/10GK101725068SQ200910180400公開日2010年6月9日申請日期2009年10月27日優(yōu)先權日2008年10月29日發(fā)明者樸在鑽,趙化英,金埈奭,金鎮(zhèn)佑申請人:三星電子株式會社