專利名稱：發(fā)酵產(chǎn)品的制備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及處理基質特別是植物來源材料以提供含有糖類的用于發(fā)酵過程來制造發(fā)酵產(chǎn)品的含水液體的方法。本發(fā)明特別是涉及使發(fā)酵液殘余物(作為副產(chǎn)品從發(fā)酵產(chǎn)品的蒸餾回收制得)脫水或在進行發(fā)酵產(chǎn)品的蒸餾回收之前使發(fā)酵液脫水以除去固體的方法。典型地，脫水后的固體被干燥并用作固體燃料。澄清的水通常被返回水路和/或用作清洗液體進一步回到該方法中。
典型地，這些發(fā)酵產(chǎn)品包括例如乙醇、甘油、丙酮、正丁醇、丁二醇、異丙醇、丁酸、甲烷、檸檬酸、富馬酸、乳酸、丙酸、琥珀酸、衣康酸、乙酸、乙醛和3-羥基丙酸、葡糖酸和酒石酸和氨基酸例如L-谷氨酸、L-賴氨酸和L-天冬氨酸、L-色氨酸、L-芳基甘氨酸(arylglycine)或任意這些酸的鹽。
為了將多糖水解成可以用于發(fā)酵過程來制造發(fā)酵產(chǎn)品的組成糖類，已知用酸來處理生物物質。例如，US-A-4384897描述了處理生物物質材料的方法，其中生物物質材料進行兩階段水解，在該兩階段水解中更加容易水解的多糖例如半纖維素并且然后在第二階段更難于解聚的材料例如纖維素使用更加苛刻的水解處理被解聚。第一和第二階段的產(chǎn)品包括糖溶液、有機酸和醛類。單糖進行發(fā)酵以制造乙醇并且發(fā)酵產(chǎn)生的發(fā)酵醪(beer)然后可以進行精餾以制造商品級的乙醇。US-A-4384897提出提供對更加有效地洗滌固體的改進，固體并流或逆流洗滌的使用并提議使用三價鐵離子和/或鋁離子作為絮凝劑來分離由水解產(chǎn)物液體流產(chǎn)生的細分散的固體。
US 4728613描述了使用二醇衍生物和無機鹽從完整發(fā)酵發(fā)酵醪回收細胞外酶。使用高濃度的二醇衍生物(1-15wt％)和無機鹽(8-35wt％)以形成2-相體系來回收所述酶。
US 5552316涉及用于澄清含有微生物細胞(Escherichia coli)的水溶液的陰離子和陽離子絮凝劑的組合。所述E.Coli在發(fā)酵過程中產(chǎn)生。
從National Renewable Energy Laboratory(NREL)名稱為“Lignocellulose Biomass to Ethanol Process Design and Economics ofCo-Current Dilute Acid Prehydrolysis and Enzymatic HydrolysisCurrent and Future Scenarios”，NREL/IP-580-26157(1999年7月)的報告也可以知道，為了將纖維素水解成其組成糖類，用纖維素酶處理作為二級多糖的纖維素。在該方法的一種方式中，得自第一水解步驟含有纖維素的固體副產(chǎn)物被分成主料流和次料流。該主料流直接進料進入發(fā)酵容器而次料流被轉到纖維素酶生產(chǎn)階段，在該纖維素酶生產(chǎn)階段中真菌生長并作用于纖維素之上，從而形成糖類和纖維素酶。所述糖類和纖維素酶然后被進料進入發(fā)酵容器，并且纖維素酶作用于來自主料流的纖維素之上并將其轉化成組成糖類，所述組成糖類接下來可以發(fā)酵來生產(chǎn)發(fā)酵產(chǎn)品。
已知用濃酸處理切碎的纖維素材料來提供糖類水溶液，該糖類水溶液可以用于發(fā)酵過程。例如US-A-4650689公開了從纖維素材料制備乙醇的方法，所述方法是通過將纖維素材料在壓力下用高濃度的無機酸其它例如HCl處理，并用熱水處理以得到含有糖類可以發(fā)酵的液體。
US-A-5975439描述了制造乙醇的自動方法，該方法是通過切碎城市固體廢物的纖維素組分并將其與等數(shù)量濃硫酸在高溫下混合來提供經(jīng)消化的混合物。在進行發(fā)酵過程之前，糖的水溶液通過過濾過程從固體分離。
但是，在從發(fā)酵液回收發(fā)酵產(chǎn)品時，有時需要在蒸餾階段連續(xù)地蒸餾出發(fā)酵產(chǎn)品，其中包含殘余物和副產(chǎn)品的釜餾物料流被除去。
WO-A-8603514描述了通過發(fā)酵制造乙醇然后從發(fā)酵液提取乙醇。殘余的發(fā)酵液液體含有酵母和溶解的聚合物材料例如多糖和蛋白質。將固液分離階段放置在蒸餾階段之后的優(yōu)點是，由于在蒸餾和熱交換過程中的加熱，發(fā)酵液體中的一部分不可分離的溶解的蛋白質通過凝結被轉化成可分離的形式。
在Ann C Wilkie等人進行的研究(Biomass and Bioenergy19(2000)63-102)中，評價了乙醇釜餾物的處理。已經(jīng)證明細菌，Zymomonas mobilis，產(chǎn)生更高的乙醇產(chǎn)率，但是難于從固體材料分離釜餾物液體。該研究還表明了從糖料作物和纖維素作物分離懸浮固體的困難。
通常，得自蒸餾過程的釜餾物料流或釜腳進行固液分離步驟以制造脫水產(chǎn)品，該脫水產(chǎn)品可以被干燥來生產(chǎn)干燥固體燃料產(chǎn)品。從固體分離的含水液體返回到水路和/或作為用于洗滌酸處理的衍生自植物的材料的洗滌水進行再循環(huán)。通常釜餾物料流或釜腳是高生物需氧量(BOD)的，所以為了不毒害水路和/或當用作洗滌液體時不污染被洗滌的基質，保證含水液體被有效地澄清并且從其生產(chǎn)的水基本上沒有雜質是重要的。
釜餾物料流含有沉淀的基于蛋白質的雜質和高水平的木素，其使得難于絮凝并影響固液分離。從NREL名稱為“Liquid/SolidSeparation”，99-10600/14(March 2001)的報告可知，用確認為Perc-765的單一聚合物的溶液，濃度為0.01-0.02wt％，劑量為0.4-1kg/噸干固體，處理蒸餾后漿液，以在壓帶機上實施固體的脫水得到最終固體含量為26-29％。但是，濾出液透明度比較差。當分離3-4wt％不溶物的稀進料時，產(chǎn)生含有0.25wt％或更多固體的濾出液。已注意到當用所需的11.7wt％進料濃度進行操作時，絮凝固體的能力可能甚至更差，將需要稀釋進料料流、使用更大的混合強度和/或增加聚合物劑量?；谠谶@些研究中實現(xiàn)的最終固體含量和濾出液固體，對于該應用并不推薦壓帶機。通常，這些液體已被置于升高的溫度，例如高于50℃并且可以高達95℃或100℃，并且由于加工時間和能量效率原因可能需要在升高的溫度進行固/液分離，典型地高于50℃，這進一步增加了分離階段優(yōu)化的難度。
國際申請PCT/EP 03/08427(在本申請的優(yōu)先權日未公開)解決了在充分絮凝已經(jīng)置于這些升高的溫度的此類液體中的困難。含有木素的發(fā)酵產(chǎn)品固/液分離的改進通過使用包含具有至少4dl/g特性粘度的陽離子聚合物的處理體系得以實現(xiàn)。該方法包括使用基于懸浮液干重約2kg/噸劑量的陽離子聚合物，或包括使用所述陽離子聚合物和共添加劑，所述共添加劑選自陰離子聚合物、特性粘度低于4dl/g并且陽離子電荷密度至少為3meq/g的陽離子聚合物和/或無機凝結劑和/或帶電的微顆粒材料。
術語“發(fā)酵液體”在本文中包括通常稱為“混合發(fā)酵液體”的混合物或“發(fā)酵液”。這些液體包括得自經(jīng)歷一個或多個發(fā)酵階段的材料的那些液體，其中所述材料衍生自農(nóng)業(yè)植物。
申請人提供通過使液體經(jīng)受固液分離階段從發(fā)酵液體分離懸浮的固體的方法，其中所述發(fā)酵液體在用于制造發(fā)酵產(chǎn)品的發(fā)酵過程中產(chǎn)生并且其中所述液體包含木素，其中所述固液分離階段得到處理體系的幫助，其特征在于所述處理體系包括陰離子聚合物，條件是所述處理體系不包括特性粘度(IV)至少是4dl/g的陽離子聚合物。
申請人已經(jīng)出人意料地發(fā)現(xiàn)，所述方法的產(chǎn)率和/或效率可以通過對來自含水發(fā)酵液體的固體殘余物實施快速但有效的固液分離來改進并且液體可以被再循環(huán)到發(fā)酵過程中，其中所述含水發(fā)酵液體含有木素和其它木質纖維素類材料。通常所述發(fā)酵液體也含有BOD。本發(fā)明的處理體系能夠實現(xiàn)顯著改進的液體從固體殘余物和副產(chǎn)物的分離。特別是所述方法包括更加有效的絮凝并且發(fā)現(xiàn)分離過程顯著更快。此外與常規(guī)分離相比，主要含有木素得自分離過程的固體殘余物具有更高的濾餅固體含量。這樣的固體產(chǎn)品將花費更少的時間和能量去干燥，從而可以例如更有效地用作固體燃料。
含有生物物質、木素和其它固體物質(已經(jīng)進行發(fā)酵)的含水發(fā)酵液體可以通過包括熱處理步驟而已經(jīng)經(jīng)受升高的溫度。這些熱處理可以導致至少50℃或顯著更高的溫度，例如60或70℃，特別是80-100℃。在本發(fā)明的一個方面，所述方法特別適合于其中發(fā)酵液體已經(jīng)經(jīng)受蒸餾步驟的分離過程。所述方法使得能夠從蒸餾塔釜腳液體(釜餾物)回收可溶性組分，所述可溶性組分由于發(fā)酵被制造出來并且通過制造發(fā)酵產(chǎn)物(例如乙醇)的發(fā)酵液體的蒸餾而變?yōu)椴豢扇艿摹Ｔ诒景l(fā)明的另一個方面，含水發(fā)酵液體可能還沒有經(jīng)受升高的溫度。這例如可以是在類似的方法中，其中在后續(xù)的發(fā)酵產(chǎn)品回收中實施蒸餾之前，在固液分離步驟中從含水發(fā)酵液體分離含木素的固體。
因此，申請人還提供了通過使發(fā)酵液體經(jīng)受固液分離階段從發(fā)酵液體分離懸浮固體的方法，其中所述發(fā)酵液體在制造發(fā)酵產(chǎn)品的發(fā)酵過程中產(chǎn)生，該發(fā)酵液體包括木素并且其中該發(fā)酵液體還沒有經(jīng)受至少50℃的溫度，其中所述固液分離階段得到處理體系的幫助，其特征在于所述處理體系包含陰離子聚合物。
通常，發(fā)酵液體(含有生物物質)傾向于處于低于中性的pH，通常低于6。pH最低可以達到3，但一般至少是4或5。
所述方法涉及含木素發(fā)酵液體的脫水和從其分離固體，其中所述發(fā)酵液體可以已經(jīng)經(jīng)受熱處理或者還沒有經(jīng)受熱處理。典型地，所述發(fā)酵液體可以衍生自例如木質纖維素的材料。
所述方法特別適合用于含有木素并且由于存在可溶性有機化合物而導致具有高BOD的液體，并且其中回收的澄清的含水料流可以被再循環(huán)進入所述方法的早期階段。本發(fā)明的處理體系使得能夠顯著改進液體從固體殘余物和副產(chǎn)物的分離。特別是所述方法引發(fā)更有效的絮凝并且發(fā)現(xiàn)分離過程顯著更快。此外，在發(fā)酵液體含有木素的情況下，由分離過程得來的固體殘余物(主要是木素)，與由常規(guī)分離處理回收的那些相比，具有更高的濾餅固體含量。這樣的固體產(chǎn)品將花費更少的時間和能量去干燥，從而可以例如更有效地用作固體燃料。
在本發(fā)明的一個方面發(fā)酵液體經(jīng)受蒸餾階段，其中發(fā)酵產(chǎn)品被回收，其中所述發(fā)酵液體作為釜餾物料流被從蒸餾階段除去然后經(jīng)受固液分離階段。從而在本發(fā)明的這種形式下，當發(fā)酵液體經(jīng)受固液分離階段時發(fā)酵液體基本沒有發(fā)酵產(chǎn)品。
或者，發(fā)酵液體含有發(fā)酵產(chǎn)品其中發(fā)酵液體經(jīng)受固液分離階段，然后經(jīng)過其中發(fā)酵產(chǎn)品被回收的蒸餾階段。從而在本發(fā)明的這種形式下，在蒸餾階段之前固體被除去，因此蒸餾塔中以及由其產(chǎn)生的釜餾物料流中將基本不含所述固體。
所述陰離子聚合物可以是合適的陰離子天然聚合物、改性天然(半天然)聚合物或合成聚合物。申請人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)當使用具有高陰離子電荷的聚合物時所述處理體系特別有效。所述天然聚合物優(yōu)選具有低于300的低當量(通常這高于3.3meq/g)，更優(yōu)選低于240或230。所述當量可以低至150或更低。所述當量是分子量除以每個聚合物分子的陰離子電荷數(shù)目。這可以通過膠體滴定確定。優(yōu)選地，用于處理體系中的合成陰離子聚合物含有50wt％以上的陰離子單體單元(通常這大于5.3meq/g)，特別是60％以上，合適地是65wt％-100wt％。在某些情況下，可能特別希望使用含有至少70wt％或至少80wt％陰離子單體的聚合物。
所述陰離子聚合物可以是合成的、改性天然的(半天然)或天然聚合物。合適的天然聚合物的例子包括硫酸化多糖例如角叉菜聚糖。其它合適的多糖包括含有糖醛酸的那些例如藻酸鹽和果膠。
合成陰離子聚合物可以衍生自烯屬不飽和單體或含有至少一種陰離子單體的單體混合物。通常，陰離子單體可以是任何合適的水溶性烯屬不飽和單體并且含有作為游離酸或其鹽存在的附屬酸基團。所述陰離子聚合物可以由選自下列的陰離子單體形成(甲基)丙烯酸(或鹽)、馬來酸(或鹽)、衣康酸(或鹽)、富馬酸(或鹽)、乙烯基磺酸(或鹽)、烯丙基磺酸和2-丙烯酰氨基-2-甲基磺酸(或鹽)。所述陰離子單體的合適鹽包括堿金屬和銨鹽。所述聚合物可以任選在其它合適單體的存在下通過至少一種陰離子單體的聚合形成，所述其它合適單體例如可以是水溶性非離子單體例如丙烯酰胺。對于水溶性，是指在25℃單體具有至少5g/100ml的溶解度。特別合適的聚合物是丙烯酸鈉聚合物和它的丙烯酸鈉與丙烯酰胺的共聚物。
所述聚合物可以是線形的，因為它們基本上是在不存在支化或交聯(lián)劑的情況下制備的?；蛘?，所述聚合物可以是支化或交聯(lián)的，例如如EP-A-202780中那樣。在本發(fā)明中，所述陰離子聚合物可以通過任何合適的聚合方法制備。所述聚合物可以例如作為凝膠聚合物通過溶液聚合、油包水懸浮聚合或通過油包水乳液聚合制備。當通過溶液聚合制備凝膠聚合物時，通常將引發(fā)劑引入單體溶液中來引發(fā)聚合。一旦聚合完成并且聚合物凝膠已經(jīng)充分冷卻，可以通過標準方法加工所述凝膠首先把凝膠粉碎成小塊，干燥至基本脫水的聚合物，然后研磨成粉末。所述聚合物可以通過懸浮聚合作為微珠或通過油包水乳液聚合作為油包水乳液或懸浮液制備，例如根據(jù)EP-A-150933、EP-A-102760或EP-A-126528所定義的方法。
所述陰離子聚合物通常是高分子量聚合物，分子量為500000以上，通常是幾百萬，例如5-30百萬。優(yōu)選地，所述陰離子聚合物展示出至少4dl/g的特性粘度。基于聚合物的活性成分制備聚合物水溶液(0.5-1％w/w)。在容量瓶中用50ml被緩沖到pH 7.0的2M氯化鈉溶液(每升去離子水使用1.56g磷酸二氫鈉和32.26g磷酸氫二鈉)稀釋2g該0.5-1％聚合物溶液，并用去離子水將整個混合物稀釋至100ml標線。使用緩沖鹽溶液作為‘空白’讀數(shù)，使用Number 1懸面粘度計(SuspendedLevel Viscometer)在25℃測量特性粘度。
特別優(yōu)選的聚合物顯示6或7dl/g的特性粘度，并且可以高至20或30dl/g或更高。典型地，特性粘度可以處于11或12-26或27dl/g。
陰離子聚合物的劑量典型地是至少50克/噸(基于發(fā)酵液體的干重)。所述劑量一般顯著更高，典型地可以高達5000克/噸。通常，添加的聚合物的數(shù)量是500-3000克/噸，特別是約750-2000克/噸。
所述處理體系理想地可以使用所述陰離子聚合物作為唯一的處理劑。另一方面，對于一些體系合適地可以使用額外的絮凝劑或凝結劑。所述額外的絮凝劑或凝結劑可以例如是聚合的或非聚合的以及可以是有機或無機的。但是，所述額外的成分不應該包括特性粘度(IV)至少是4dl/g的陽離子聚合物。申請人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當所述處理體系除所述陰離子聚合物以外還包含陽離子凝結劑作為第二組分時，所述分離方法是特別有效的。在特別優(yōu)選的實施方案中，使用包括(i)所述陰離子聚合物和(ii)特性粘度低于4dl/g的陽離子聚合物的處理體系。
在包含陰離子聚合物和特性粘度低于4dl/g的陽離子聚合物的處理體系中，這些可以作為預混合物同時添加，或者分開添加。在本發(fā)明的一個優(yōu)選形式中，首先加入陰離子聚合物，然后加入低IV陽離子聚合物。相反的添加順序也是可以的，并且可能特別合適于某些情況。
所述陽離子聚合物可以是低IV天然的、改性天然的或合成的陽離子聚合物，其顯示低于4dl/g的特性粘度和至少3meq/g的陽離子電荷密度。
優(yōu)選地，所述低IV聚合物選自下列聚胺，胺/表鹵代醇加成聚合物，雙氰胺與甲醛的聚合物，二烯丙基二甲基氯化銨(DADMAC)的聚合物，陽離子淀粉，陽離子菊粉，二烷基氨基烷基(甲基)丙烯酸酯(或鹽)和二烷基氨基烷基(甲基)丙烯酰胺(或鹽)的聚合物。聚胺可以是可商購的聚胺，例如聚乙烯亞胺(PEI)。陽離子淀粉或陽離子菊粉可以是可商購的產(chǎn)品。
優(yōu)選的陽離子聚合物是甲醛與二甲基胺和任選的其它胺例如乙二胺的加成聚合物或甲醛與雙氰胺的聚合物。更加優(yōu)選的低IV聚合物凝結劑包括水溶性烯屬不飽和陽離子單體的聚合物或至少一種陽離子、非離子和/或陰離子單體單獨或與其它水溶性單體的單體混合物的聚合物，條件是所述聚合物具有至少3meq/g的陽離子度(cationicity)。對于水溶性，是指在25℃所述單體具有至少5g/100ml的溶解度。特別優(yōu)選的聚合物是二烯丙基二甲基氯化銨的均聚物或二烯丙基二甲基氯化銨與至多20mol％丙烯酰胺的共聚物。通常，這些聚合物的分子量至多是2000000，一般低于1000000，例如是200000-600000。有用的聚合物理想地顯示出低于4dl/g的特性粘度。
為了實施懸浮固體的絮凝或凝結，合適地，所述陽離子聚合物被以任何合適的數(shù)量引入含水懸浮液中。通常，聚合物的劑量是至少50克/噸(基于發(fā)酵液體的干重)。所述劑量一般顯著更高，典型地可以高達5000克/噸。通常，添加的聚合物的數(shù)量是500-3000克/噸，特別是約750-2000克/噸。
所述處理體系理想地可以使用與其它絮凝或凝結添加劑一起使用的所述陰離子聚合物?？梢耘c所述陰離子聚合物一起使用用作處理體系一部分的特別合適的添加劑是含硅材料。所述含硅材料可以與所述陰離子聚合物同時加入，但通常是順序地加入，特別是在使用所述陰離子聚合物之后加入。所述含硅材料可以是選自下組的任何材料基于二氧化硅的顆粒，二氧化硅微凝膠，膠態(tài)二氧化硅，硅溶膠，硅膠，聚硅酸鹽，硅鋁酸鹽，聚硅鋁酸鹽，硼硅酸鹽，聚硼硅酸鹽，沸石或可膨脹粘土。
這種含硅材料可以是陰離子微顆粒材料的形式?；蛘?，所述含硅材料可以是陽離子二氧化硅。理想地，所述含硅材料可以選自二氧化硅和聚硅酸鹽。所述二氧化硅可以是例如任何膠態(tài)二氧化硅，例如WO-A-8600100中所描述的那樣。所述聚硅酸鹽可以是膠態(tài)硅酸，如US-A-4388150中所描述的那樣。
所述聚硅酸鹽可以通過酸化堿金屬硅酸鹽的水溶液制備。例如，還稱為活性二氧化硅的聚硅酸微凝膠可以通過將堿金屬硅酸鹽的部分酸化至約pH 8-9來制備，其中所述酸化是通過使用無機酸或酸交換樹脂、酸鹽和酸氣體進行的。理想地可以對新形成的聚硅酸進行熟化以允許形成足夠的三維網(wǎng)絡結構。通常熟化時間對于聚硅酸的凝膠化而言是不夠的。特別優(yōu)選的含硅材料包括聚硅鋁酸鹽。所述聚硅鋁酸鹽可以是例如鋁酸鹽化的聚硅酸，通過首先形成聚硅酸微顆粒然后用鋁鹽后處理制備，例如US-A-5176891中所描述的。這些聚硅鋁酸鹽由具有優(yōu)選位于表面上的鋁的硅酸微顆粒組成。
或者，所述聚硅鋁酸鹽可以是表面積超過1000m2/g的多顆粒聚硅酸微凝膠，通過使堿金屬硅酸鹽與酸和水溶性鋁鹽反應制備，例如US-A-5482693中所描述的。典型地，所述聚硅鋁酸鹽可以具有1∶10-1∶1500的氧化鋁∶二氧化硅摩爾比。
所述含硅材料可以是膠態(tài)硼硅酸鹽，例如WO-A-9916708中所描述的。所述膠態(tài)硼硅酸鹽可以通過以下方式制備使堿金屬硅酸鹽的稀水溶液與陽離子交換樹脂接觸以制造硅酸和然后通過將堿金屬硼酸鹽的稀水溶液和堿金屬氫氧化物混合在一起形成含有0.01-30％B2O3、pH為7-10.5的水溶液來形成剩余液(heel)。
當所述含硅材料是可膨脹粘土時，其典型地例如可以是膨潤土類型的粘土。優(yōu)選的粘土在水中是可膨脹的，包括天然水可膨脹的粘土和可以改性例如通過離子交換來使得它們可以被水膨脹的粘土。合適的水可膨脹粘土包括但不限于通常稱為鋰蒙脫石、綠土、蒙脫土、囊脫石、滑石粉、鋅蒙脫石、hormites、硅鎂土和海泡石的粘土。典型的陰離子膨脹粘土描述于EP-A-235893和EP-A-335575中。
含硅材料的劑量典型地至少是50克/噸(基于發(fā)酵液體干重)。所述劑量一般顯著更高，并可以高達10000克/噸或更高。通常，添加的聚合物的數(shù)量是100-3000克/噸，特別是約500-2000克/噸。
為了保證從液體介質分離凝結的或絮凝的固體，在施加處理體系期間或施加處理體系之后，對發(fā)酵液體固體殘余物進行機械脫水階段的處理。該機械脫水步驟理想地選自下面中的至少一種離心機、螺桿壓榨機、壓濾機、壓帶過濾機、水平壓帶過濾機，或者優(yōu)選壓力過濾器。
從發(fā)酵液體固體殘余物分離的含水液體包含糖類和/或其它可溶性組分和BOD，并且所述含水部分通常不含不希望的懸浮固體并且理想地被再循環(huán)進入發(fā)酵過程以生產(chǎn)發(fā)酵產(chǎn)品。
脫水的發(fā)酵液體固體殘余物包含木素并且這些通常是難于脫水的。通常，對脫水的發(fā)酵液體固體殘余物進行干燥，干燥后的殘余物可以例如用作固體燃料、進一步發(fā)酵的營養(yǎng)源、動物飼料或化學品來源。所述方法使得能夠更加有效的制造發(fā)酵產(chǎn)品。優(yōu)選地，發(fā)酵產(chǎn)品選自乙醇、甘油、丙酮、正丁醇、丁二醇、異丙醇、丁酸、甲烷、檸檬酸、富馬酸、乳酸、丙酸、琥珀酸、衣康酸、乙酸、乙醛、3-羥基丙酸、葡糖酸和酒石酸和氨基酸例如L-谷氨酸、L-賴氨酸、L-天冬氨酸、L-色氨酸、L-芳基甘氨酸或任意這些酸的鹽。
下面的實施例用于說明本發(fā)明。
實施例使用蒸餾后的發(fā)酵液體測試各種陰離子聚合物以建立過濾性或脫水效率。通過測量毛細管抽吸時間(capillary suction time)(CST)來測試每種陰離子聚合物。CST基于吸收紙內(nèi)的毛細管產(chǎn)生的抽吸壓力。將在吸收紙紙片中心的標準尺寸圓形面積暴露于樣品，而紙的其余面積用于吸收被紙的毛細管抽吸所抽出的濾出液。濾出液從樣品擴展出來使紙的飽和面積逐漸增加的速率主要被樣品的過濾性控制。CST設備自動測量紙的濕部分和干部分之間的界面移動給定距離所需的時間。得到的讀數(shù)是以秒進行測量的CST。CST越低，過濾性越好。使用10mm直徑樣品池。來自燃料乙醇蒸餾室釜腳的發(fā)酵液體樣品(8％干固體)被用作基質。將聚合物加入到樣品中。將樣品翻轉8次并將混合物傾倒入CST設備中。測定游離水被從樣品抽出的速率。脫水速率越快，得到的CST越低。將測得的CSTs示于表1中，并且與(a)目標CST來自發(fā)酵液體離心樣品的離心濾出液和(b)對照向樣品中只加入水而不是聚合物進行對比。所給出的聚合物劑量是基于加入到具有8％固體含量的發(fā)酵液體中的數(shù)量。
表1
1除了聚合物4和7是聚2-丙烯酰氨基-2-甲基磺酸鹽:丙烯酰胺共聚物以及聚合物11是聚2-丙烯酰氨基-2-甲基磺酸鹽以外，其余聚合物是丙烯酸鈉:丙烯酰胺共聚物。
權利要求
1.一種從發(fā)酵液體分離懸浮的固體的方法，該方法是通過使所述液體經(jīng)受固液分離階段，其中所述發(fā)酵液體在用于制造發(fā)酵產(chǎn)品的發(fā)酵過程中產(chǎn)生所述發(fā)酵液體包含木素，其中所述固液分離階段得到處理體系的幫助，其特征在于所述處理體系包括陰離子聚合物，條件是所述處理體系不包括特性粘度(IV)至少是4dl/g的陽離子聚合物。
2.權利要求1的方法，其中所述發(fā)酵液體經(jīng)受其中所述發(fā)酵產(chǎn)品被回收的蒸餾階段，其中液體從蒸餾階段作為釜餾物料流被回收，和然后進行所述固液分離階段。
3.權利要求1的方法，其中所述發(fā)酵液體含有所述發(fā)酵產(chǎn)品，其中所述液體經(jīng)受所述固液分離階段，并且然后經(jīng)過其中發(fā)酵產(chǎn)品被回收的蒸餾階段。
4.權利要求1-3任一項的方法，其中所述處理體系包含陰離子聚合物，所述陰離子聚合物選自具有高陰離子電荷以至當量低于250的天然聚合物和改性天然聚合物，和由至少50wt％陰離子單體單元優(yōu)選至少65wt％陰離子單體單元形成的合成聚合物。
5.權利要求1-4任一項的方法，其中所述陰離子聚合物由選自下組的陰離子單體形成(甲基)丙烯酸(或鹽)、馬來酸(或鹽)、衣康酸(或鹽)、富馬酸(或鹽)、乙烯基磺酸(或鹽)、烯丙基磺酸和2-丙烯酰氨基-2-甲基磺酸(或鹽)。
6.權利要求1-5任一項的方法，其中陰離子聚合物顯示出至少4dl/g的特性粘度(在25℃在1M NaCl中測量)。
7.權利要求1-6任一項的方法，其中所述處理體系還包括加入陽離子聚合物，所述陽離子聚合物顯示出低于4dl/g的特性粘度(在25℃在1M NaCl中測量)。
8.權利要求7的方法，其中所述陽離子聚合物顯示出至少3meq/g的電荷密度。
9.權利要求7-8任一項的方法，其中所述陽離子聚合物選自聚胺，胺/表鹵代醇加成聚合物，雙氰胺與甲醛的聚合物，二烯丙基二甲基氯化銨(DADMAC)的聚合物，陽離子淀粉和陽離子菊粉，二烷基氨基烷基(甲基)丙烯酸酯(或鹽)和二烷基氨基烷基(甲基)丙烯酰胺(或鹽)的聚合物。
10.權利要求7-9任一項的聚合物，其中所述陰離子聚合物和陽離子聚合物被順序加入，優(yōu)選首先使用所述陰離子聚合物。
11.權利要求1-10任一項的方法，其中陰離子聚合物的劑量是至少50克/噸(基于發(fā)酵液體的干重)。
12.權利要求7-11任一項的方法，其中陽離子聚合物的劑量是至少50克/噸(基于發(fā)酵液體的干重)。
13.權利要求1-12任一項的方法，其中所述處理體系還包括加入含硅材料。
14.權利要求13的方法，其中所述含硅材料選自基于二氧化硅的顆粒，二氧化硅微凝膠，膠態(tài)二氧化硅，硅溶膠，硅膠，聚硅酸鹽，陽離子二氧化硅，硅鋁酸鹽，聚硅鋁酸鹽，硼硅酸鹽，聚硼硅酸鹽，沸石和可膨脹粘土。
15.權利要求13或14的方法，其中所述含硅材料是陰離子微顆粒材料。
16.權利要求13-15任一項的方法，其中所述含硅材料是膨潤土類型的粘土。
17.權利要求13-16任一項的方法，其中所述含硅材料選自鋰蒙脫石、綠土、蒙脫土、囊脫石、滑石粉、鋅蒙脫石、hormites、硅鎂土和海泡石。
18.權利要求1-17任一項的方法，其中在施加所述處理體系期間或施加所述處理體系之后，所述發(fā)酵液體經(jīng)受機械脫水階段。
19.權利要求18的方法，其中所述機械脫水步驟選自離心機、螺桿壓榨機、壓濾機、壓帶過濾機、水平壓帶過濾機和壓力過濾器。
20.權利要求1-19任一項的方法，其中再循環(huán)已經(jīng)從其除去懸浮固體的經(jīng)過處理的液體并用作洗滌水。
21.權利要求1-20任一項的方法，其中所述發(fā)酵液體包括木素和其中所述被分離的固體被脫水并然后進行干燥階段以提供干固體材料，和其中所述干固體材料被用作固體燃料。
22.權利要求1或權利要求3-21任一項的方法，其中所述發(fā)酵液體還沒有經(jīng)受至少50℃的溫度。
23.權利要求1-22任一項的方法，其中所述發(fā)酵產(chǎn)品選自乙醇、甘油、丙酮、正丁醇、丁二醇、異丙醇、丁酸、甲烷、檸檬酸、富馬酸、乳酸、丙酸、琥珀酸、衣康酸、乙酸、乙醛和3-羥基丙酸、葡糖酸和酒石酸和氨基酸例如L-谷氨酸、L-賴氨酸、L-天冬氨酸、L-色氨酸、L-芳基甘氨酸或任意這些酸的鹽。
全文摘要
通過使所述液體經(jīng)受固液分離階段從發(fā)酵液體分離懸浮的固體的方法，其中所述發(fā)酵液體在用于制造發(fā)酵產(chǎn)品的發(fā)酵過程中產(chǎn)生，并且所述液體含有木素，其中所述固液分離階段得到處理體系的幫助，其特征在于所述處理體系包括陰離子聚合物，條件是所述處理體系不包括特性粘度(IV)至少是4dl/g的陽離子聚合物。
文檔編號C02F103/28GK1914121SQ200580003971
公開日2007年2月14日 申請日期2005年1月20日 優(yōu)先權日2004年2月4日
發(fā)明者J·休斯, R·米斯特里, K·C·賽姆斯 申請人:西巴特殊化學水處理有限公司