本發(fā)明涉及從植物中、特別是從農(nóng)業(yè)植物中、優(yōu)選從農(nóng)業(yè)生物廢棄物中提取蠟的方法。
背景技術(shù)：
：碳水化合物生物質(zhì)的發(fā)酵已經(jīng)作為燃料和其它化學(xué)品的石化來(lái)源的有希望替代品提出多年。碳水化合物聚合物(纖維素和半纖維素)含有不同的可發(fā)酵糖單體(六和五碳糖)并且與芳族聚合物木質(zhì)素緊密結(jié)合。纖維素、半纖維素和木質(zhì)素以及少量的蛋白質(zhì)、果膠、蠟和不同的無(wú)機(jī)化合物組成“木質(zhì)纖維素生物質(zhì)”，即植物的干物質(zhì)。木質(zhì)纖維素生物質(zhì)可以大致分為原生生物質(zhì)、廢物生物質(zhì)和能源作物。原生生物質(zhì)包括所有天然存在的陸生植物例如樹(shù)、灌木和草。廢物生物質(zhì)作為各種工業(yè)部門(mén)例如農(nóng)業(yè)(玉米秸稈、甘蔗渣、秸稈等)和林業(yè)的低價(jià)值副產(chǎn)品產(chǎn)生。能源作物為具有高產(chǎn)量木質(zhì)纖維素生物質(zhì)的作物，其生產(chǎn)作為用于生產(chǎn)第二代生物燃料的原料。第二代生物乙醇生產(chǎn)是基于市政和農(nóng)業(yè)廢物中木質(zhì)纖維素生物質(zhì)的酵母發(fā)酵。從生物質(zhì)生產(chǎn)乙醇的一個(gè)障礙為發(fā)酵所需的糖捕獲在木質(zhì)纖維素內(nèi)部。木質(zhì)纖維素已經(jīng)進(jìn)化以抵抗降解并賦予植物的細(xì)胞壁以水解穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)魯棒性。這種魯棒性是由碳水化合物聚合物纖維素和半纖維素與木質(zhì)素之間經(jīng)由酯和醚鍵的交聯(lián)引起的。為了提取可發(fā)酵的糖，纖維素必須與木質(zhì)素?cái)嚅_(kāi)，然后水解以將其分解成簡(jiǎn)單的單糖。生物質(zhì)發(fā)酵的另一個(gè)挑戰(zhàn)為半纖維素中高百分比的戊糖，例如木糖。不同于己糖例如葡萄糖，戊糖難以發(fā)酵。在將木質(zhì)纖維素生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為生物乙醇中涉及三個(gè)主要工藝步驟：1)預(yù)處理生物質(zhì)以破壞細(xì)胞壁基質(zhì)，細(xì)胞壁基質(zhì)包括碳水化合物聚合物和木質(zhì)素之間的交聯(lián)；并解聚和溶解半纖維素聚合物；2)將細(xì)胞壁纖維素和在一些情況下半纖維素酶水解成單體；和3)將單體發(fā)酵成乙醇。根據(jù)生物質(zhì)(原料)的類(lèi)型，存在幾種預(yù)處理生物質(zhì)的方法和隨后應(yīng)用的技術(shù)。熱化學(xué)處理，例如，在或不在快速蒸汽減壓下的稀酸處理或氨處理和水熱處理在研究的預(yù)處理中。丹麥能源公司因比肯(inbicon)的前身在20世紀(jì)90年代開(kāi)始關(guān)注使用生物質(zhì)生產(chǎn)能源。第一個(gè)試點(diǎn)工廠于2003年開(kāi)業(yè)，它可以處理2.4公噸生物質(zhì)/天。到2005年，試點(diǎn)工廠規(guī)模擴(kuò)大，可以處理24公噸/天。第一臺(tái)因比肯生物質(zhì)煉油廠于2009年在丹麥卡倫堡開(kāi)設(shè)，在示范工廠中，他們每天可以使用100噸生物質(zhì)原料。因比肯的未來(lái)目標(biāo)為可以每天使用1200噸原料的工廠。公司的技術(shù)設(shè)計(jì)的最佳生物質(zhì)原料是小麥秸稈。然而，他們還測(cè)試了玉米秸稈、草、甘蔗渣、蘆竹、高粱和棕櫚油殘?jiān)?。因此，它是可以利用最有益的原料的適應(yīng)性工藝。因比肯生物質(zhì)煉油廠的關(guān)鍵是因比肯核心技術(shù)，其由機(jī)械和水熱預(yù)處理，以及隨后的酶水解組成。因比肯核心技術(shù)溶解木質(zhì)素并解開(kāi)纖維素和半纖維素以轉(zhuǎn)化成糖。這些糖可以發(fā)酵成乙醇。因比肯在原料的機(jī)械調(diào)理(預(yù)切割和切碎)之后使用水熱預(yù)處理方法(us8,123,864)。該方法的前提是通過(guò)使用熱水的提取來(lái)生產(chǎn)纖維部分和液體部分。在纖維部分中，該方法實(shí)現(xiàn)了存在于初始原料中的大于80％的木質(zhì)素，而液體部分包含：五碳糖、堿金屬氯化物和發(fā)酵抑制劑。存在的主要發(fā)酵抑制劑為乙酸。在水熱預(yù)處理工藝的初始步驟過(guò)程中，將原料浸泡并同時(shí)置于高達(dá)100℃的溫度和環(huán)境壓力下。這允許提取存在的空氣和用水使原料飽和。下一步需要在170-230℃的高溫下通過(guò)加入熱水或蒸汽加壓處理約5-15分鐘。在整個(gè)水熱預(yù)處理中，形成的酸使得纖維部分的ph幾乎為中性。其主要優(yōu)點(diǎn)為ph幾乎不必為酶液化而調(diào)整。因比肯的水熱預(yù)處理背后的想法不是從纖維部分中除去半纖維素和木質(zhì)素，而是使其對(duì)纖維素的保護(hù)無(wú)效。因比肯推理當(dāng)木質(zhì)素在水的存在下熔化時(shí)，由于其疏水性質(zhì)，它將形成在較低溫度下凝固的微滴。預(yù)處理中使用的條件也水解半纖維素。因此，這些木質(zhì)素微滴的產(chǎn)生和半纖維素的水解中和了兩組分對(duì)纖維素的保護(hù)。該方法使原料保持其天然纖維狀態(tài)，同時(shí)提高隨后酶水解的效率。在目前在因比肯卡倫堡示范工廠中運(yùn)轉(zhuǎn)的五碳+六碳混合糖發(fā)酵概念中，使五碳和六碳糖都發(fā)酵，隨后蒸餾成乙醇，例如用作運(yùn)輸燃料。如果五碳糖用于五碳糖蜜，五碳糖將直接用于蒸發(fā)而不是酶水解。從發(fā)酵開(kāi)始，可以使用標(biāo)準(zhǔn)的第一代技術(shù)和設(shè)備。蒸餾后，剩余的組合物由固體和液體部分組成。固體經(jīng)分離并可以用于電力和熱的產(chǎn)生。將液體部分蒸發(fā)以生產(chǎn)可用于生產(chǎn)沼氣的酒糟。因比肯還開(kāi)發(fā)了一種用于生物乙醇的非無(wú)菌發(fā)酵的方法(us8,187,849)；用于生產(chǎn)青貯生物質(zhì)的方法(us8,187,848)；和在木質(zhì)素存在下減少第二代生物乙醇發(fā)酵中酶消耗的方法(us7,972,826)。預(yù)處理的效果之一是從秸稈中除去蠟(kristensen；hansen)。蠟與其它固體一起分離并用于電力或熱的產(chǎn)生。植物葉和莖表面涂覆有具有無(wú)數(shù)功能的蠟質(zhì)材料的薄層。該層在結(jié)構(gòu)上為微晶的且形成角質(zhì)膜的外邊界，即它是植物和大氣之間的界面。它用于許多目的，例如限制水和溶質(zhì)的擴(kuò)散，同時(shí)允許控制釋放揮發(fā)物，其可以阻止害蟲(chóng)或吸引傳粉昆蟲(chóng)。蠟提供免受疾病和昆蟲(chóng)的保護(hù)，并且?guī)椭参锏挚垢珊?。由于植物覆蓋了大部分地球表面，似乎植物蠟為所有天然脂質(zhì)中最豐富的。植物蠟中脂質(zhì)類(lèi)型的范圍在性質(zhì)和組成上都是高度可變的。每種脂質(zhì)類(lèi)別的量以及每種類(lèi)別內(nèi)各種分子種類(lèi)的性質(zhì)和比例隨植物種類(lèi)和蠟沉積位點(diǎn)(葉、莖、花、果實(shí)等)而變化很大。市售的植物蠟不是很常見(jiàn)，其部分由于缺乏經(jīng)濟(jì)上有吸引力的從普通栽培的農(nóng)業(yè)植物中提取蠟的生產(chǎn)方法，并且部分由于競(jìng)爭(zhēng)的石化工業(yè)的廉價(jià)來(lái)源。在墨西哥和美國(guó)的半干旱地區(qū)生長(zhǎng)的荷荷巴植物(simmondsiachinensis)的獨(dú)特之處在于，在其種子中生產(chǎn)蠟酯而不是三?；视停移湟呀?jīng)變成重要的作物。在巴西生長(zhǎng)的巴西棕櫚樹(shù)(coperniciacerifera)的葉有一層厚厚的蠟(“巴西棕櫚蠟”)，其可以從干葉中收獲。其它植物“蠟”例如楊梅或日本蠟更好地描述為“牛油”，因?yàn)樗鼈冎饕筛呷埸c(diǎn)三?；视徒M成。植物蠟傳統(tǒng)上通過(guò)使用有機(jī)溶劑例如氯仿、苯和己烷萃取，隨后溶劑蒸發(fā)和純化。最近，已經(jīng)公開(kāi)了使用超臨界co2的提取方法。植物蠟為來(lái)自石化工業(yè)的蠟的高價(jià)值替代物，且可以用作各種用途中礦物油基蠟的天然和“綠色”替代物，其包含于化妝品、醫(yī)療添加劑、潤(rùn)滑劑、拋光劑、表面涂料(木材、皮革、服裝等)、油墨、油漆、服裝等，甚至用于燭光。今天，唯一的商業(yè)植物蠟來(lái)自荷荷巴植物和巴西棕櫚樹(shù)，但生產(chǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能覆蓋潛在的市場(chǎng)。因此，需要以高數(shù)量和相對(duì)低的價(jià)格生產(chǎn)植物蠟的新方法。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明涉及一種從植物中、特別是從農(nóng)業(yè)植物中、優(yōu)選從農(nóng)業(yè)生物廢物例如秸稈中提取蠟的方法。此外，本發(fā)明涉及從這樣的植物中提供部分或完全純化的蠟以用于化妝品、醫(yī)藥添加劑、潤(rùn)滑劑、拋光劑、表面涂層(木材、皮革、服裝、包裝等)、油墨、油漆、建筑產(chǎn)品、燭光等。甚至進(jìn)一步地，該方法提供具有減少量的蠟的纖維部分，因此可用作生產(chǎn)生物燃料、纖維板、面板、建筑產(chǎn)品、畜牧業(yè)、吸收劑和濕模塑包裝等的有利原料。更具體地，本發(fā)明涉及一種用于將含蠟植物材料分離為蠟部分和部分貧蠟的纖維部分的方法，所述方法包括以下步驟：a、在環(huán)境溫度下在干燥工藝中機(jī)械處理植物材料以提供粉碎的植物材料，b、將粉碎的植物材料分離成包含富含植物蠟的植物細(xì)粉的部分a和包含部分貧乏植物蠟的植物纖維的部分b，c、將水性液體加入到部分a中，然后在升高的溫度下混合和攪拌，d、向水性混合物中加入一種或多種酶，e、將混合物加熱至一定溫度，由此使蠟液化并使酶失活，f、從加熱的混合物中分離含蠟的液體部分c和含有植物物質(zhì)的部分d，g、從部分c中分離蠟。本發(fā)明特別涉及用于從植物獲得富含蠟的樣品的濕法，其包括以下步驟：a、提供富含植物蠟的植物細(xì)粉的樣品，b、向樣品中加入水性液體，然后在升高的溫度下混合和攪拌，c、向混合物中加入一種或多種酶，d、加熱混合物至使蠟熔化和液化的溫度，e、從混合物中分離蠟。富含植物蠟的植物細(xì)粉的樣品在包括機(jī)械加工的干法中獲得，所述機(jī)械加工包括切割和破碎(切碎)植物原料，隨后根據(jù)重量/尺寸分級(jí)(例如通過(guò)篩分)，其中小和/或輕的植物細(xì)粉部分通常沒(méi)有或具有推定量的蠟，因此被丟棄用于其它用途例如發(fā)酵、燃燒、在建筑材料中使用或用作家畜垃圾。因此，在下一步驟濕法之前，可以除去大于原料中全部植物材料的約50％、60％、70％或80％，以及來(lái)自收獲物的雜質(zhì)。植物材料(原料)選自谷物、高能草、甘蔗、棕櫚樹(shù)的葉等，更優(yōu)選為來(lái)自谷物例如小麥、黑麥、大麥、燕麥、高粱(durra)、水稻或來(lái)自高能草的的生物廢物。在濕法中，將水性液體(例如水)以至少5：1(例如10：1)的水與植物物質(zhì)比例加入到植物細(xì)粉中，且調(diào)節(jié)其溫度以溶解混合物中的水溶性組分。然后調(diào)節(jié)溫度和ph以優(yōu)化加入的酶(一種或多種)的活性，酶用于降解與植物細(xì)粉樣品中與蠟相連的除了蠟之外的一種或多種組分例如蛋白質(zhì)。酶(一種或多種)優(yōu)選選自蛋白酶，例如選自內(nèi)肽酶和/或外肽酶。酶處理過(guò)的液體混合物可以進(jìn)行機(jī)械處理，例如，在濕磨機(jī)中，以便幫助釋放與剩余植物物質(zhì)例如蛋白質(zhì)、纖維等部分相連的蠟。在從植物物質(zhì)釋放蠟之后，將混合物加熱以熔化并液化蠟。加熱應(yīng)優(yōu)選也使酶(一種或多種)失活。在下一步驟中，將剩余的植物物質(zhì)/纖維從液相中分離和除去，例如，通過(guò)傾析液相。在最后步驟中，將蠟相與水相分離，例如，通過(guò)降低溫度以凝固蠟相以容易除去。蠟可以直接使用，或者可以通過(guò)從蠟相中除去全部或一些剩余的雜質(zhì)來(lái)進(jìn)一步純化。附圖說(shuō)明圖1表示在濕法中工藝流程的一個(gè)實(shí)例。圖2表示小麥秸桿蠟的差示掃描量熱法(dsc)分析。一條曲線表示當(dāng)樣品從環(huán)境溫度加熱至630℃時(shí)質(zhì)量變化的監(jiān)測(cè)。這表明蠟在高達(dá)約210℃時(shí)是穩(wěn)定的，之后分解開(kāi)始。另一條曲線表示在相同加熱狀態(tài)期間樣品內(nèi)熱能變化的監(jiān)測(cè)。由于蠟的熔化，曲線在65-70℃下顯示清晰的吸熱。具體實(shí)施方式定義：“秸稈”是指農(nóng)業(yè)植物的遺骸，例如，已除去種子頭之后的谷物，即葉和莖/稈(節(jié)和節(jié)間)。秸稈也可以指整個(gè)高能草，例如大象草?！霸稀笔侵赣糜跈C(jī)械處理的植物材料，例如農(nóng)業(yè)生物廢物、高能草或棕櫚葉?！爸参锢w維”、“秸稈纖維”和“研磨產(chǎn)生的纖維”是指機(jī)械處理過(guò)的原料的富含纖維且蠟含量低的部分?！爸参锛?xì)粉”和“研磨生成的細(xì)粉”是指機(jī)械處理過(guò)的原料的富含蠟含量和低纖維含量的部分?！敖斩捈?xì)粉”是指研磨產(chǎn)生的細(xì)粉的纖維部分。“環(huán)境溫度”是指處理地點(diǎn)的環(huán)境的正常溫度，因此通常不受加熱或冷卻的影響。如上所述，蠟為大多數(shù)植物的葉和莖上的表面成分。本發(fā)明可以應(yīng)用于大多數(shù)種類(lèi)的包括蠟的植物原料。為了說(shuō)明本發(fā)明的目的，選擇小麥秸稈作為測(cè)試原料，因?yàn)槠浜写罅康南灒鳛閬?lái)自農(nóng)業(yè)的生物廢物可以大量獲得，其為用于生產(chǎn)生物燃料的原料的實(shí)例，其中蠟為需要在發(fā)酵前的預(yù)處理中去除的成分。傳統(tǒng)地，蠟在生產(chǎn)生物燃料的工藝中燃燒。其它原料可以以相同的方式或以對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見(jiàn)的較小修改進(jìn)行處理。植物原料，例如生物廢物可替代地用作在電力和/或熱力工廠中用于電力和熱供應(yīng)的可燃材料的來(lái)源，其中大部分蠟的除去導(dǎo)致改進(jìn)的燃燒工藝，其具有更少的污染和更少的焦油在燃燒室中的問(wèn)題。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案中，當(dāng)用作家畜的墊料時(shí)，機(jī)械脫蠟的秸稈具有優(yōu)異的吸收性能。使用脫蠟的植物材料(例如，切碎的秸稈)的另一個(gè)實(shí)例為在建筑材料中，例如在刨花板等中。導(dǎo)致本發(fā)明的工作最初分成許多關(guān)鍵任務(wù)。第一部分是對(duì)秸稈的機(jī)械處理的開(kāi)發(fā)，使得蠟可以與纖維在很大程度上分離，由此兩部分在流程工藝中變得有益，以獲得蠟終端產(chǎn)物和低蠟的纖維終端產(chǎn)物，將纖維部分(低蠟)轉(zhuǎn)化為生物燃料和/或類(lèi)似的下游產(chǎn)品。進(jìn)行的工作的第二部分是基于開(kāi)發(fā)適合于從機(jī)械處理過(guò)的秸稈中提取和提高蠟回收的方法，優(yōu)選在避免有機(jī)溶劑的環(huán)境友好的濕法中。在研究的第一部分中，用不同的有機(jī)溶劑提取機(jī)械加工的小麥秸稈和未處理的小麥秸稈的不同部分，以研究是否機(jī)械加工可導(dǎo)致蠟在其一個(gè)部分中機(jī)械分離。機(jī)械處理包括將小麥秸稈切割(切碎)為適合于在合適的磨機(jī)(例如，錘磨機(jī)或盤(pán)磨機(jī))中進(jìn)行后續(xù)處理以使秸稈變形的長(zhǎng)度。在機(jī)械處理之后，將粉碎的植物材料分離成含有較長(zhǎng)秸稈纖維的部分(富含纖維)與含有來(lái)自秸稈的較小部分和顆粒的部分(細(xì)粉)。主要的切割通常導(dǎo)致切割為長(zhǎng)度在約5和20cm之間的秸稈，研磨進(jìn)一步將秸稈切為長(zhǎng)度小于5cm的碎片，和幾毫米的碎屑以及高達(dá)約2cm的秸稈細(xì)粉。從實(shí)施例1和2中可以看出，來(lái)自秸稈的蠟主要在細(xì)粉中回收。因此，簡(jiǎn)單的干燥機(jī)械加工可以為來(lái)自植物原料的蠟的向上濃縮的第一步驟，并且同時(shí)獲得改進(jìn)的秸稈部分用于進(jìn)一步使用，其中大部分的蠟已經(jīng)除去。因此，本發(fā)明的機(jī)械部分涉及一種從干燥的蠟涂覆的植物材料中分離蠟的方法，其包括以下步驟：通過(guò)使用適于使植物材料的至少外表面變形的裝置，在干法中機(jī)械加工植物材料，使得蠟涂層破裂并從剩余的部分脫蠟的植物材料中釋放；將分離器中的植物材料分離為包含具有相對(duì)高含量的破裂和釋放的蠟涂層和相對(duì)低含量的剩余的部分脫蠟的植物材料的植物材料的部分a、和包含分別相對(duì)低含量的破裂和釋放的蠟涂層和相對(duì)高含量的剩余的部分脫蠟的植物材料的部分b。分離器可以采用任何合適的形式，例如篩、旋風(fēng)分離器等。不同植物原料的蠟含量取決于性質(zhì)例如植物種類(lèi)、品種、植物生長(zhǎng)的土壤和氣候、肥料和/或殺蟲(chóng)劑的使用和用作原料的植物部分。作為實(shí)例，在丹麥?zhǔn)斋@的小麥秸稈包含約1-3％的蠟。機(jī)械處理導(dǎo)致可以分離為兩部分的產(chǎn)物，即部分a和部分b，它們的比例為約30：70(w/w)或更低，優(yōu)選為25：75或更低，更優(yōu)選為20：80或更低，最優(yōu)選為15：85或更低，例如10：90或更低。部分a通常含有大于50％的原料中蠟的總量，例如50％或更多、60％或更多、70％或更多、75％或更多，優(yōu)選地原料中蠟的總量的80％或更多，例如至少85％、90％或95％。因此，部分b含有小于50％、40％、30％、25％、20％的原料中蠟的總量，例如至多15％、10％或5％。因此，與原料中蠟含量相比，機(jī)械處理和分離為部分a和b導(dǎo)致部分a中蠟濃度增加約66％至超過(guò)400％。蠟在部分b中占該部分的低至約0.75％，優(yōu)選地低至約0.25％。蠟構(gòu)成部分a中固體材料的高達(dá)約12％、優(yōu)選地高達(dá)15％，甚至更多。本方法將允許回收多于40％的存在于原料中的蠟，例如在40和95％之間?；厥章蕛?yōu)選為大于50％，例如在50和90％之間。優(yōu)選地，通過(guò)本發(fā)明的方法回收原料中大于60％的蠟，甚至更優(yōu)選回收大于65％、70％或75％的蠟。通過(guò)選擇和優(yōu)化方法步驟，原料的蠟部分的回收可高達(dá)80、85、90、95或100％。為了在下游發(fā)酵或燃燒中利用部分b，期望在機(jī)械處理(包括分級(jí)/分離)中產(chǎn)生盡可能低的部分a與部分b的比例，同時(shí)在部分b中盡可能少的蠟。機(jī)械處理和分離為部分的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)為減少在下面的濕法中待處理的固體物質(zhì)，從而減少濕法處理設(shè)備的尺寸、能量供應(yīng)例如加熱、加工添加劑例如水和酶，并因此降低從植物原料中分離蠟的成本?；谠跈C(jī)械工藝中蠟可以部分地與纖維分離的發(fā)現(xiàn)，研究了是否可以通過(guò)使用水溶液代替通常使用的有機(jī)溶劑以從細(xì)粉(部分a)中提取或分離蠟。實(shí)施例3證明確實(shí)可以通過(guò)在水中蒸煮細(xì)粉而從細(xì)粉中提取蠟質(zhì)部分，留下在分離后部分不含蠟的纖維“廢棄”部分。在樣品離心分離后，觀察到薄的、熔化的、浮動(dòng)然后凝固的蠟質(zhì)層，但是不認(rèn)為其對(duì)于大規(guī)模分離是數(shù)量足夠的，因?yàn)樗怀^(guò)離心管深度的1-2％。這表明如在溶劑萃取分析中所見(jiàn)，不是將所有可用的蠟質(zhì)材料去除到該層中。然而，在離心樣品中的纖維相上方和液體上清液下方也注意到棕黃色的固體層。該層懷疑為使人想起的富含蛋白質(zhì)的層。還已知表皮蠟與草/秸稈中的角質(zhì)蛋白相連，研究這些蛋白質(zhì)的分解是否有助于進(jìn)一步的蠟分離。從實(shí)施例4可以看出，用包含細(xì)粉的水性漿液的蛋白酶(例如)蛋白酶處理，接著加熱混合物并分離蠟質(zhì)部分，其顯示顯著增加的從秸稈(細(xì)粉)中蠟的提取和回收率。因此可以通過(guò)酶處理研磨植物原料來(lái)增強(qiáng)機(jī)械處理后從植物細(xì)粉中釋放蠟。特別地，植物節(jié)包括與蠟相連的蛋白質(zhì)。通過(guò)實(shí)施例顯示，商業(yè)蛋白酶和可用于降解結(jié)合蠟的蛋白材料。然而，其它蛋白酶可單獨(dú)或組合地使用以釋放自由蠟。蛋白酶參與通過(guò)分裂連接氨基酸殘基的肽鍵將長(zhǎng)蛋白鏈消化為較短的片段。一些將末端氨基酸從蛋白質(zhì)鏈分離(外肽酶，例如氨基肽酶、羧肽酶a)；其它攻擊蛋白質(zhì)的內(nèi)部肽鍵(內(nèi)肽酶，例如胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、胃蛋白酶、木瓜蛋白酶、彈性蛋白酶)。合適的蛋白酶可以選自不同類(lèi)別，例如絲氨酸蛋白酶、蘇氨酸蛋白酶、半胱氨酸蛋白酶、天冬氨酸蛋白酶、谷氨酸蛋白酶和金屬蛋白酶。許多蛋白酶是可商購(gòu)的，例如(來(lái)自地衣芽孢桿菌的蛋白酶)、(來(lái)自解淀粉芽孢桿菌的蛋白酶)，二者均可從丹麥諾維信獲得；和(來(lái)自菠蘿的蛋白酶)，可從英國(guó)biocatalysts獲得。兩種或更多種酶的組合可有利于將植物蛋白質(zhì)降解至使人滿意的釋放和純化蠟的程度。為了盡可能多地從酶處理中獲益，酶活性的條件(例如溫度、ph、鹽濃度等)應(yīng)當(dāng)在漿料/混合物中盡可能多地優(yōu)化。向漿料/混合物中加入酸或堿可能是達(dá)到最佳ph條件必需的。從細(xì)粉中存在的粉碎的植物材料的部分中蠟的酶輔助釋放可以通過(guò)同時(shí)或隨后的機(jī)械處理來(lái)支持，例如在濕磨機(jī)等中。這種濕磨可根據(jù)需要重復(fù)多次。2、3或4次重復(fù)通常就足夠了。在蠟的酶輔助釋放期間的最佳溫度選擇為適合使用的酶和濕磨過(guò)程中的操作條件。如果使用熱穩(wěn)定性酶，溫度可以是25、30、35、40、45、50℃或甚至更高。一旦酶處理認(rèn)為足以達(dá)到蠟需要或可能的釋放程度，則升高混合物的溫度以熔化和液化釋放的蠟，使得固體材料(例如來(lái)自秸稈的纖維和其它殘留物)可以從包含熔化蠟的液體部分中分離。熔體可以完全或部分地液化，這取決于蠟的組成和溫度。分離可以通過(guò)使用任何所需的分子大小的任何形式的篩分進(jìn)行。一旦已將固體部分除去，蠟可以從液體或半液體的水性部分分離?？梢允褂糜袡C(jī)溶劑萃取，特別是如果需要非常干凈的部分時(shí)。然而，優(yōu)選為通過(guò)將溫度降低至低于熔點(diǎn)以簡(jiǎn)單沉淀蠟，之后可以從水性部分分離固體或半固體蠟，例如通過(guò)傾析。在提高溫度以熔化釋放的蠟時(shí)，期望在使酶失活的溫度下達(dá)到最低的溫度。這涉及將蠟質(zhì)相熔融至高于70℃，優(yōu)選為高于80℃、90℃或95℃，并且通過(guò)攪拌將蠟分散在水相中。粗蠟含有大于85-90％的蠟，其余是不同的雜質(zhì)。從水性部分分離后，從蠟質(zhì)提取物中蠟的純化可以通過(guò)任何已知的方法進(jìn)行。蠟質(zhì)提取物可以包含不同的水溶性化合物，例如糖、木質(zhì)素(在堿性溶液中)、蛋白質(zhì)以及不同的植物降解產(chǎn)物。純化程度可取決于蠟的預(yù)期用途。如果需要，根據(jù)分子含量的蠟的不同部分也可以通過(guò)已知的方法實(shí)現(xiàn)。已知的純化方法包括在熱水或水溶液中的重復(fù)水性提取。脫色可以通過(guò)溫和的氧化漂白來(lái)進(jìn)行。因此，本發(fā)明的一方面中，提供一種用于將含蠟植物材料分離為蠟部分和部分貧蠟的纖維部分的方法，所述方法包括：a、以干法機(jī)械處理植物材料以提供粉碎的植物材料，b、將粉碎的植物材料分離成包含富含植物蠟的植物細(xì)粉的部分a和包含部分貧乏植物蠟的植物碎片/片段/纖維的部分b，c、將水性液體加入到部分a中，然后在升高的溫度下混合和攪拌，d、向水性混合物中加入一種或多種酶，e、將混合物加熱至一定溫度，由此使蠟熔化和液化并使酶失活，f、從加熱的混合物中分離含蠟的液體部分c和含纖維的部分d，g、從部分c中分離蠟。部分b和部分d富含纖維且蠟含量低，因此可以作為如上所述的含秸稈產(chǎn)品或生物燃料生產(chǎn)中使用的有利的纖維材料。部分b和d都可替代地用于產(chǎn)生熱量，例如用作電力和/或熱生產(chǎn)中的可燃產(chǎn)物。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，部分d可以壓制成具有合適的液體濃度的可燃顆粒。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，將升高的溫度設(shè)定為適合加入的酶，并且酶處理和蠟釋放通過(guò)漿料/混合物的濕磨來(lái)支持。本發(fā)明的另一方面中，提供一種從植物獲得富含蠟的組合物的方法，其包括：h、提供富含植物蠟的植物細(xì)粉的樣品，i、向樣品中加入水性液體，然后在升高的溫度下混合和攪拌，j、向混合物中加入一種或多種酶，k、加熱混合物至使蠟液化的溫度，l、從混合物中分離蠟。圖1表示濕法中工藝流程的一個(gè)實(shí)例。本發(fā)明不旨在限于該特定實(shí)例。工藝流程可以具有許多不同的構(gòu)成。在本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式中，一種或多種酶選自蛋白酶。富含蠟的植物細(xì)粉的樣品來(lái)自在環(huán)境溫度下機(jī)械干燥處理的秸稈的分級(jí)，以釋放位于植物部分/秸稈的干燥表面上的大部分蠟。因此，富含植物蠟的植物細(xì)粉包括在機(jī)械處理期間從秸稈中釋放的蠟顆粒和薄片。分級(jí)可以通過(guò)使用分離器來(lái)實(shí)現(xiàn)，例如具有適于將所述部分b保留在篩子的一側(cè)上并允許所述部分a通過(guò)篩子的篩孔的篩子?？梢酝ㄟ^(guò)抽吸強(qiáng)迫所述部分a通過(guò)篩子。機(jī)械處理優(yōu)選為切割和研磨，并且在將分離器中的植物材料分離為所述部分a和b之前進(jìn)行?？梢允占糠謆并用作低蠟秸稈。適于從干燥的蠟涂覆植物材料中分離蠟的加工設(shè)備的實(shí)例包括適于液化布置在所述脫蠟容器中的植物材料的蠟含量的脫蠟容器，加工設(shè)備還可以包括：a、破碎機(jī)，其適于使植物材料的至少外表面破碎/變形，使得蠟涂層破裂并從剩余的部分脫蠟的植物材料中釋放，b、分離器，其適于將植物材料分離為包含具有相對(duì)高含量的破裂和釋放的蠟涂層和相對(duì)低含量的剩余的部分脫蠟的植物材料的植物材料的部分a、和包含分別相對(duì)低含量的破裂和釋放的蠟涂層和相對(duì)高含量的剩余的部分脫蠟的植物材料的部分b，c、第一輸送機(jī)，其適于將材料從破碎機(jī)輸送到分離器，和d、第二輸送機(jī)，其適于將部分a從分離器輸送到所述脫蠟容器。第一和第二輸送機(jī)可以各自設(shè)置于防塵管中，包括在所述防塵管的每端設(shè)置入口和出口。破碎機(jī)可以包括適于將植物材料切割成粉碎的植物材料的刀具；適于研磨粉碎的植物材料的研磨機(jī)；以及適于將粉碎的材料從切割機(jī)輸送到研磨機(jī)的第三輸送機(jī)。研磨機(jī)可以為錘磨機(jī)或盤(pán)磨機(jī)或任何等效的破碎裝置。在本發(fā)明的另一方面中，植物(原料)選自谷物、甘蔗、高能草、棕櫚樹(shù)和其它樹(shù)的葉。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，谷物選自小麥、黑麥、大麥、燕麥、高粱(durra)、水稻等。高能草的一個(gè)實(shí)例為大象草。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，加入到細(xì)料中以產(chǎn)生漿料的水性液體為水，在優(yōu)選為高于15℃的溫度例如20、25、30、35或40℃下攪拌漿料以產(chǎn)生水溶性部分和固體的混合物。試錯(cuò)表明在實(shí)驗(yàn)室條件下需要使用比例為12：1的水與秸稈物質(zhì)的重量比，以便于在使用的容器中存在“自由水”。在較低的比例下，沒(méi)有足夠的水可用于允許纖維表面的“攪拌洗滌”和任何熔化的蠟質(zhì)膜的移動(dòng)。因此，水與秸稈物質(zhì)的比例優(yōu)選為高于5：1，更優(yōu)選為高于10：1，例如12：1，以重量比計(jì)。在酶處理期間，調(diào)節(jié)溫度和ph以優(yōu)化加入的酶(一種或多種)的活性。如果使用熱穩(wěn)定性酶時(shí)，蠟的酶輔助釋放期間的最佳溫度可以為25、30、35、40、45、50℃、甚至更高。在從水性部分和固體中分離蠟質(zhì)部分之后，收集蠟并且準(zhǔn)備以其原形式或在除去雜質(zhì)和/或顏色之后使用。優(yōu)選收集在濕處理后從混合物中除去蠟后獲得的固體部分，壓制成顆粒并燃燒，例如，用于電力和/或熱的產(chǎn)生。在本發(fā)明的一個(gè)例示性實(shí)例中，從新西蘭西部的丹麥農(nóng)田在收獲小麥并分離谷物后收集小麥秸稈。分級(jí)步驟包括a)機(jī)械處理、b)部分a的濕處理、和c)原蠟的分離，得到以下產(chǎn)物。部分a通常含有10-40％的水，更通常為15-30％，例如20-25％，例如約25％。1)酶處理和加熱后的未溶解的有機(jī)材料，例如殘留秸稈材料2)未溶解的無(wú)機(jī)材料，例如石頭、土壤等3)水溶性有機(jī)材料(冷卻后)，例如蛋白質(zhì)、肽氨基酸、單糖、二糖和寡糖、來(lái)自木質(zhì)素的可溶性酚衍生物、鹽、礦物質(zhì)等4)冷卻加熱的“原蠟”時(shí)的凝固物5)為了獲得相同量的固體蠟而不進(jìn)行機(jī)械處理和分級(jí)，需要在濕法中處理約500kg的小麥秸稈6)原料中蠟的％回收率7)可萃取的溶劑-dcm-在本發(fā)明的另一個(gè)例示性實(shí)例中，從不同的新西蘭西部的丹麥農(nóng)田收獲小麥并分離谷物后收集小麥秸稈。分級(jí)步驟包括a)機(jī)械處理、b)部分a的濕處理、和c)原蠟的分離，得到以下產(chǎn)物。原料：重量/kg％蠟/kg總體的％蠟部分的％蠟小麥秸稈55010016.53.0(100)部分a1653013.22.4(80)8.07部分b385703.30.6(20)0.97部分a：165100固體1153.493原蠟溶液11.67原蠟：9.90100雜質(zhì)31.1610固體蠟4,510.40906361)-7)見(jiàn)上表。1)＝上表的1)+2)。通過(guò)改變?cè)虾?或處理性質(zhì)，可以從使用的原料中分離出更多或更少的固體蠟。實(shí)施例實(shí)施例1由boxstrawaps生產(chǎn)和供應(yīng)的秸稈部分。2-10kg量的纖維和細(xì)粉樣品至ti，og小麥秸稈原料。工作說(shuō)明2013年5月收到了一包“bs秸稈”，即由boxstrawaps使用，還收到了25kg包裝的boxstraw制備產(chǎn)品(錘磨制劑)在ti(2013年6-7月)將10kg該秸稈(“bs秸稈”)依次錘磨、盤(pán)磨，然后篩分成2個(gè)部分(細(xì)粉和纖維)通過(guò)穿過(guò)0.75mm篩網(wǎng)篩分經(jīng)盤(pán)磨的秸稈以限定和獲得細(xì)粉部分。產(chǎn)物：纖維部分：7900g(“ti盤(pán)磨產(chǎn)生的細(xì)粉”)細(xì)粉部分：1770g(“ti盤(pán)磨產(chǎn)生的纖維富集體”)boxstrawaps(“bs”)提供10kg其自己生產(chǎn)線產(chǎn)生的細(xì)粉樣品(在生產(chǎn)期間錘磨秸稈-“bs生產(chǎn)細(xì)粉”)。將這些材料用作提取研究的基礎(chǔ)。實(shí)施例2使用3種不同的溶劑提取蠟，確定蠟含量。檢查不同的秸稈部分/類(lèi)型。秸稈纖維類(lèi)型：盤(pán)磨的纖維部分1：細(xì)粉(“盤(pán)磨產(chǎn)生的細(xì)粉”)盤(pán)磨的纖維部分2：纖維富集體(“盤(pán)磨產(chǎn)生的纖維富集體”)box-straw細(xì)粉(“bs生產(chǎn)細(xì)粉”)溶劑：二氯甲烷、氯仿、乙醇工作說(shuō)明在該任務(wù)中，確定各種秸稈部分(包括原始“完整”秸稈)的蠟和可溶劑萃取的含量，以便為每個(gè)部分的可提取材料的值設(shè)定基線，并且如果發(fā)現(xiàn)需要進(jìn)行溶劑提取以進(jìn)行提升，指示萃取的“最佳”溶劑。在該階段(初始實(shí)驗(yàn)后)中，如下進(jìn)行提取實(shí)驗(yàn)。1、稱取30g(精確至小數(shù)點(diǎn)2位)秸稈材料(全秸稈、bs提供的細(xì)粉、盤(pán)磨產(chǎn)生的細(xì)粉、或盤(pán)磨產(chǎn)生的富纖維部分)，并放置于2l帶凸緣的圓底燒瓶中，其配有帶凸緣的多頸頂部和冷凝器。2、加入1l溶劑(二氯甲烷、氯仿或乙醇)，并將燒瓶+冷凝器置于加熱套中，將混合物溫和回流2h，使蠟(或其它組分)萃取到溶劑中。3、在使沸騰停止后，從“纖維”或細(xì)粉中傾析溶劑，通過(guò)過(guò)濾最終分離。4、蒸發(fā)溶劑部分，留下蠟質(zhì)沉積物。5、使殘余纖維干燥，然后重新稱重以確定提取的物質(zhì)。結(jié)果測(cè)得的2組“細(xì)粉”的二氯甲烷(“dcm”)提取物顯示(視覺(jué)上和加熱至70℃時(shí)軟化)最具蠟質(zhì)特征，且進(jìn)一步的表征集中在這些提取物上。從細(xì)粉材料中容易提取包含7-8％秸稈質(zhì)量的蠟質(zhì)材料的水平。細(xì)粉明顯包含比在盤(pán)磨或錘磨以及篩分(bs生產(chǎn)細(xì)粉)之后獲得的全秸稈或纖維部分更多的可提取蠟。這表明了使用細(xì)粉部分用于蠟的更有效的提取的優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)在烘箱中暴露于70℃時(shí)，使dcm提取物軟化，并且在60℃也開(kāi)始軟化。通過(guò)差示掃描量熱法(dsc)分析提取物，dsc是一種熱分析技術(shù)，其中，測(cè)定提高樣品溫度需要的熱量差異作為溫度的函數(shù)。設(shè)計(jì)用于dsc分析的溫度程序，使得樣品保持器溫度作為時(shí)間的函數(shù)線性增加。小麥秸稈蠟的dsc分析示于圖2中。這表明蠟在高達(dá)約210℃為穩(wěn)定的(沒(méi)有起因于分解的質(zhì)量損失)，之后分解開(kāi)始。由于蠟熔化(熔化期間能量的凈吸收)，軌跡在65-70℃顯示出清晰的吸熱。蠟在65-70℃熔化。實(shí)施例3基于實(shí)施例2中獲得的結(jié)果，開(kāi)發(fā)了通過(guò)使用水且不使用有機(jī)溶劑從秸稈細(xì)粉中提取蠟的有效方法。對(duì)嘗試使用沸水從秸稈中除去表面蠟的方法進(jìn)行測(cè)試并開(kāi)展工作。這包括熔化蠟相(高于70℃)并通過(guò)攪拌分散在水相中。試錯(cuò)表明在實(shí)驗(yàn)室條件下優(yōu)選使用比例12：1的水與秸稈物質(zhì)，以促進(jìn)使用的容器中存在“自由水”。在較低的比例下，沒(méi)有足夠的水可用于纖維表面的“攪拌洗滌”和任何熔化的蠟質(zhì)膜的移動(dòng)。在一系列實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)中使用以下方法：1、將50g秸稈材料加入600ml水中；2、將混合物煮沸，并機(jī)械或磁力攪拌；3、將熱混合物文火燉(即輕柔沸騰)30分鐘；4、將熱混合物以5000rpm離心分離5分鐘；5、傾析液相，并在600℃烘箱中蒸發(fā)24小時(shí)；6、將殘余秸稈材料仔細(xì)回收并在60℃烘箱中干燥24小時(shí)，重新稱重并計(jì)算質(zhì)量損失。在較大的加熱混合器(例如kenwood型，3l規(guī)模)中容易實(shí)現(xiàn)增加的攪拌。這已測(cè)試且工作在實(shí)施例4中延伸。結(jié)果：熱水(實(shí)驗(yàn)室方法)材料類(lèi)型萃取質(zhì)量(％)盤(pán)磨產(chǎn)生的細(xì)粉13.8盤(pán)磨產(chǎn)生的纖維富集體6.8bs生產(chǎn)細(xì)粉12.6水具有還從秸稈中溶解/溶化松散糖和更小水溶性分子的能力。這反映在與dcm溶劑萃取(其僅溶解和移動(dòng)蠟質(zhì)化合物)相比產(chǎn)率為更高的百分比。然而，萃取的殘余物(在蒸發(fā)水后獲得的相中)在70℃顯示出軟化，表明有顯著的蠟質(zhì)組分。實(shí)施例4將上述公開(kāi)的水基方法升至每批數(shù)升的水平，并間歇性濕磨該熱懸浮液以增加攪拌和機(jī)械工作。初步研究包括以下步驟：1、將500g細(xì)粉懸浮在加熱的鋼碗中的5l溫(40℃)水中，并在機(jī)械攪拌下將溫度升至90℃。2、保持加熱和攪拌30分鐘。3、在95℃下進(jìn)一步處理30分鐘期間，通過(guò)(手動(dòng)進(jìn)料)使用fryma濕磨機(jī)(即膠體磨)3次。4、取出樣品(各50ml)進(jìn)行離心分離(5000rpm下5分鐘)。5、冷卻并觀察分離的蠟質(zhì)頂層。在樣品離心分離后，觀察到薄的、熔化的、浮動(dòng)然后凝固的蠟質(zhì)層，但是不認(rèn)為其對(duì)于大規(guī)模分離是數(shù)量足夠的，因?yàn)樗怀^(guò)管深度的1-2％。這表明(如溶劑萃取分析中所見(jiàn))不是將所有可用的蠟質(zhì)材料去除到該層中。然而，在離心樣品中的纖維相上方和液體上清液下方也注意到棕黃色的固體層，且這使人想起在其它生物質(zhì)類(lèi)型(包括谷物麩)的分級(jí)處理期間觀察到的富含蛋白質(zhì)的層。已知表皮蠟與草/秸稈中的表皮蛋白質(zhì)相連，并且認(rèn)為這些蛋白質(zhì)的分解將有助于進(jìn)一步的蠟分離。因此，在另一組試驗(yàn)中，以3l規(guī)模研究/開(kāi)展以下方案。1、將300g秸稈細(xì)粉懸浮在加熱的鋼碗中的3l溫(40℃)水中，并在機(jī)械攪拌下將溫度升至50℃。2、保溫，調(diào)節(jié)ph至7.5并且攪拌30分鐘。3、加入0.3ml的諾維信蛋白酶制劑“alcalase”并攪拌15分鐘，隨后進(jìn)一步處理30分鐘期間通過(guò)(手動(dòng)進(jìn)料)fryma濕磨機(jī)3次。4、在進(jìn)一步混合期間提高溫度至95℃，以使酶失活并熔化/軟化蠟質(zhì)組分。5、在95℃下進(jìn)一步處理30分鐘期間通過(guò)(手動(dòng)進(jìn)料)fryma濕磨機(jī)(即膠體磨)3次。6、取出樣品(各50ml)進(jìn)行離心分離(5000rpm下5分鐘)。7、冷卻并觀察/收集分離的蠟質(zhì)頂層。離心分離后觀察到更寬和更大量的分離(蠟質(zhì))頂層。這顯示出比在所述第一堿性、非酶水基處理中回收顯著更多的蠟(其中分離層的寬度加倍)。實(shí)施例5將實(shí)施例4的蠟提取物再懸浮于熱水(10×水至蠟)中并加熱至90℃。將溶液機(jī)械攪拌以幫助溶解糖和其它水溶物。攪拌后，將混合物分離成兩層并分離出非水層(蠟質(zhì)層)。在蠟質(zhì)部分上重復(fù)熱水分離。進(jìn)一步的顏色去除可以通過(guò)溫和氧化(即氧)漂白來(lái)實(shí)現(xiàn)。對(duì)提取物進(jìn)行熱測(cè)試(dsc)以熱表征蠟質(zhì)材料。結(jié)果與實(shí)施例2中公開(kāi)的分析一致。實(shí)施例6在增大試驗(yàn)(其中在濕分級(jí)試驗(yàn)裝置上處理10kg批次的秸稈細(xì)粉，使用與實(shí)施例5相同的相對(duì)比例的水和堿性蛋白酶)中注意到，通過(guò)濾液的傾析從工藝混合物中將纖維最終除去后，蠟層沒(méi)有清楚地分離以達(dá)到清潔去除。這歸因于在加工期間通過(guò)在蛋白酶水解期間釋放的肽對(duì)蠟質(zhì)組分的乳化。因此，開(kāi)始進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)室研究，其中蛋白酶(主要是內(nèi)切蛋白酶)改變?yōu)橛捎?guó)biocatalystsltd.提供的商品“promod”。1、將300g秸稈細(xì)粉懸浮在加熱的鋼碗中的3l溫(40℃)水中，并在機(jī)械攪拌下將溫度升至50℃。2、保溫，調(diào)節(jié)ph至7.5，攪拌30分鐘。3、加入0.05或0.1ml的biocatalystsltd.蛋白酶制劑“promod”并攪拌15分鐘，隨后在進(jìn)一步處理30分鐘期間通過(guò)(手動(dòng)進(jìn)料)fryma濕磨機(jī)3次。4、在進(jìn)一步混合期間提高溫度至95℃，使酶失活并熔化/軟化蠟質(zhì)組分。5、在95℃下進(jìn)一步處理30分鐘期間通過(guò)(手動(dòng)進(jìn)料)fryma濕磨機(jī)(即膠體磨)3次。6、取出樣品(各50ml)進(jìn)行離心(5000rpm下5分鐘)。7、冷卻并觀察/收集分離的蠟質(zhì)頂層。在兩種情況/酶劑量下，在離心分離后再次觀察到更大量的分離(蠟質(zhì))頂層。這顯示出比在所述第一堿性、非酶水基加工中回收顯著更多的蠟(其中分離層的寬度加倍)。當(dāng)前第1頁(yè)12