本申請是申請?zhí)枮?01510907463.0的分案申請。

與相關(guān)申請的交叉引用

本申請要求2010年1月19日遞交的美國申請?zhí)?1/296,101的優(yōu)先權(quán)，其全部公開內(nèi)容通過引用而并入。

發(fā)明領(lǐng)域

本發(fā)明一般性地涉及生物質(zhì)的超臨界或近超臨界處理。更具體地，其涉及使用超臨界、近超臨界、和/或亞臨界流體處理生物質(zhì)以產(chǎn)生可發(fā)酵的糖和木質(zhì)素的方法。

發(fā)明背景

生物質(zhì)、特別是木質(zhì)纖維素生物質(zhì)是重要的原料并且可被加工成為燃料或工業(yè)化學(xué)品?，F(xiàn)有技術(shù)非常耗時并因此是資本密集的。超臨界溶劑(例如超臨界水和超臨界二氧化碳)已被用于提取各種物質(zhì)和促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)。這些附加值產(chǎn)物的有用的應(yīng)用增加了超臨界流體技術(shù)的重要性。需要對現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行修飾以改善從可再生資源和/或廢料將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為更有價值的產(chǎn)物的效率。本發(fā)明的方法和設(shè)備針對的是這些以及其它重要的方面。

發(fā)明概述

在一個實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及用于持續(xù)處理生物質(zhì)的方法，所述方法包括:

預(yù)處理步驟，其中使所述生物質(zhì)與第一超臨界，近臨界或亞臨界流體接觸以形成固體基質(zhì)和第一液體級分；

其中所述第一超臨界，近臨界或亞臨界流體包括水和任選地CO

其中所述第一超臨界，近臨界或亞臨界流體基本上不含C

水解步驟，其中所述固體基質(zhì)與第二超臨界或近超臨界流體接觸以產(chǎn)生第二液體級分(包括可溶性糖和可溶性木質(zhì)素)和不可溶的含有木質(zhì)素的級分；

其中所述第二超臨界或近臨界流體包括水和任選地CO

其中所述第二超臨界或近臨界流體基本上不含C

在另一個實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及用于持續(xù)處理生物質(zhì)的方法，所述方法包括:

預(yù)處理步驟，其中所述生物質(zhì)與第一超臨界，近臨界或亞臨界流體接觸以形成固體基質(zhì)和第一液體級分；

其中所述第一超臨界，近臨界或亞臨界流體包括水和任選地CO

其中所述第一超臨界，近臨界或亞臨界流體基本上不含C

第一水解步驟，其中所述固體基質(zhì)與第二超臨界或近超臨界流體接觸以產(chǎn)生第二液體級分(包括可溶性糖和可溶性木質(zhì)素)和不可溶的含有木質(zhì)素的級分；

其中所述第二超臨界或近臨界流體包括水和任選地CO

其中所述第二超臨界或近臨界流體基本上不含C

第二水解步驟，其中所述第二液體級分與第三近臨界或亞臨界流體接觸以產(chǎn)生包含葡萄糖單體的第三液體級分；

其中所述第三近臨界或亞臨界流體包括水和任選地酸。

在另一個實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及用于持續(xù)處理生物質(zhì)的方法，所述方法包括:

預(yù)處理步驟，其中所述生物質(zhì)與第一超臨界，近臨界或亞臨界流體接觸以形成固體基質(zhì)和第一液體級分；

其中所述第一超臨界，近臨界或亞臨界流體包括水和任選地CO

其中所述第一超臨界，近臨界或亞臨界流體基本上不含C

其中所述固體基質(zhì)與第二超臨界或近超臨界流體接觸以產(chǎn)生第二液體級分(包括可溶性糖和可溶性木質(zhì)素，如果存在的話)和不可溶的含有木質(zhì)素的級分；

其中所述第二超臨界或近臨界流體包括水和任選地CO

其中所述第二超臨界或近臨界流體基本上不含C

低聚木糖水解步驟，其中所述第一液體級分與第四近臨界或亞臨界流體接觸以產(chǎn)生包含木糖單體的第四液體級分。

在另一個實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及用于持續(xù)處理生物質(zhì)的方法，所述方法包括:

預(yù)處理步驟，其中所述生物質(zhì)與第一超臨界，近臨界或亞臨界流體接觸以形成經(jīng)預(yù)處理的包含固體基質(zhì)的漿和包含低聚木糖的第一液體級分；

第一分離步驟，其中所述固體基質(zhì)和所述第一液體級分被分離；

第一水解步驟，其中所述固體基質(zhì)與第二超臨界或近臨界流體接觸以形成不可溶的含有木質(zhì)素的級分和包含纖維寡糖的第二液體級分；

第二分離步驟，其中所述不可溶的含有木質(zhì)素的級分和所述第二液體級分被分離；和

第二水解步驟，其中所述第二液體級分與第三近臨界或亞臨界流體接觸以形成包含葡萄糖單體的產(chǎn)物；和

任選地，第三水解步驟，其中所述第一液體級分與第四近臨界或亞臨界流體接觸以形成包含木糖單體的第二產(chǎn)物。

在另一個實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及增加從生物質(zhì)產(chǎn)生的木糖水平的方法，所述方法包括:

在第一溫度和第一壓力使所述生物質(zhì)分級，以形成:

固體級分，其包含：

纖維素；和

不可溶的木質(zhì)素；和

第一液體級分，其包含:

可溶性C

在第二壓力，使所述固體級分與所述第一液體級分分離；

其中所述第一壓力和所述第二壓力基本上相同；

在第二溫度向所述第一液體級分中加入含水的酸以增加所述液體級分中所述可溶性C

任選地，水解所述第二液體級分以形成木糖。

在另一個實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及適于用于持續(xù)轉(zhuǎn)化生物質(zhì)的設(shè)備，所述設(shè)備包括預(yù)處理反應(yīng)器和與所述預(yù)處理反應(yīng)器相關(guān)聯(lián)的水解反應(yīng)器。

附圖說明

包括了附圖以提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，所述附圖被并入本申請中并且構(gòu)成本申請的一部分，其闡釋本發(fā)明的實(shí)施方案并且與說明書一起用于解釋本發(fā)明的原理。在附圖中:

圖1的框圖顯示了本發(fā)明的方法的一個實(shí)施方案。

圖2的框圖顯示了本發(fā)明的生物質(zhì)預(yù)處理部分的一個實(shí)施方案。

圖3描繪了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方案中，通過擠出而將生物質(zhì)引入預(yù)處理反應(yīng)器中的示意圖。

圖4是在本發(fā)明的一個實(shí)施方案中，可用于將生物質(zhì)引入預(yù)處理反應(yīng)器中的雙螺桿擠出機(jī)的剖面圖。

圖5顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方案中，由生物質(zhì)的預(yù)處理獲得的、所產(chǎn)生的混合物的某些組分的典型產(chǎn)率(作為每種組分的理論最大值的百分比)。

圖6描繪了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方案中，通過使用擠出機(jī)而實(shí)現(xiàn)的固液分離的示意圖。

圖7描繪了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方案中，對由生物質(zhì)的預(yù)處理產(chǎn)生的固體基質(zhì)進(jìn)行處理的示意圖。

圖8以圖示的形式顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方案中，使用擠出機(jī)和噴射器將通過生物質(zhì)的預(yù)處理而產(chǎn)生的固體基質(zhì)摻入處理反應(yīng)器中的實(shí)例。

圖9描繪了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方案的錐形處理反應(yīng)器。

圖10描繪了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方案的持續(xù)攪拌處理反應(yīng)器。

圖11描繪了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方案的持續(xù)攪拌處理反應(yīng)器的備選實(shí)施方案。

圖12顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方案中，通過在377℃處理經(jīng)預(yù)處理的固體基質(zhì)而產(chǎn)生的混合物的某些組分作為停留時間的函數(shù)的產(chǎn)率(作為每種組分的理論最大值的百分比)。

圖13顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方案中，作為水解溫度的函數(shù)的典型葡萄糖單體產(chǎn)率(作為理論上最大葡萄糖產(chǎn)率的百分比)。

圖14顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方案(生物質(zhì)的持續(xù)預(yù)處理)，在不同的停留時間時，作為水解溫度的函數(shù)的總木糖單體產(chǎn)率(作為理論上最大木糖產(chǎn)率的百分比)。

圖15顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方案中，在不同的停留時間、不同硫酸水平時，作為水解溫度的函數(shù)的木糖單體產(chǎn)率(作為理論上最大木糖產(chǎn)率的百分比)。

發(fā)明詳述

如上文中以及貫穿本公開所采用的，除非另行指出，下列術(shù)語應(yīng)被理解為具有下列含義。

如本文中所使用的，單數(shù)形式“a”、“an”和“the”包括復(fù)數(shù)指代，除非上下文清楚地另有所指。

雖然本發(fā)明能夠以各種形式呈現(xiàn)，對于下文中的數(shù)個實(shí)施方案的描述的理解是，本公開將被認(rèn)為是本發(fā)明的示例，而不意在將本發(fā)明限制為所闡述的特定實(shí)施方案。所提供的標(biāo)題僅僅是為了便利而不應(yīng)被解釋為以任何方式限制本發(fā)明。在任何標(biāo)題下闡述的實(shí)施方案可與在任何其它標(biāo)題下所闡述的實(shí)施方案相組合。

除非明確地另有所指，本申請中指明的各定量值中使用的數(shù)值被定為近似值，如同所述范圍內(nèi)的最小值和最大值之前都帶有“約”一詞一樣。以這種方式，所述值的些微改變可被用于實(shí)現(xiàn)與所述值基本上相同的結(jié)果。此外，范圍的公開意為連續(xù)的范圍，這包括所引述的最小值和最大值之間的每個值以及可由這些值形成的任何范圍。本文中還公開了通過將所引述的數(shù)值除為任何其它所引述的數(shù)值而能夠形成的任何以及所有比例(以及任何此類比例的范圍)。因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員將領(lǐng)會，許多此類比例、范圍和比例的范圍都可由本文中所呈遞的數(shù)值毫無疑義地得出并且在所有的情形中，此類比例、范圍和比例的范圍代表本發(fā)明的各種實(shí)施方案。

如本文中所使用的，術(shù)語“基本上不含”是指這樣的組合物：其基于所述組合物的總重，具有少于約1％(按重量)，優(yōu)選少于約0.5％(按重量)，和更優(yōu)選少于約0.1％(按重量)的所述的材料。

生物質(zhì)

生物質(zhì)是可再生的能源，其通常包括源自近期生存的生物體的、基于碳的生物材料。所述生物體可以是植物、動物、真菌等。生物質(zhì)的實(shí)例包括而不限于木材，城市固體廢物，制造廢物，食品廢物，黑液(木材制漿加工的副產(chǎn)物)等?；剂弦话悴槐徽J(rèn)為是生物質(zhì)，雖然其根本上是源自基于碳的生物材料。如本申請中所使用的，術(shù)語“生物質(zhì)”不包括化石燃料源。

生物質(zhì)可被加工以產(chǎn)生許多不同的化學(xué)品。一般地，可使用熱過程、化學(xué)過程，酶促過程或其組合來轉(zhuǎn)化生物質(zhì)。

超臨界，亞臨界和近臨界流體

超臨界流體是在其臨界溫度以上的溫度和其臨界壓力以上的壓力的流體。超臨界流體存在于其“臨界點(diǎn)”處或其“臨界點(diǎn)”之上，所述“臨界點(diǎn)”是液相和蒸汽(氣)相可彼此平衡存在的最高溫度和壓力的點(diǎn)。在所述臨界壓力和臨界溫度之上，液相和氣相之間的差別消失。超臨界流體同時大致具有氣體的滲透特性和液體的溶劑特性。因此，超臨界流體提取具有高滲透性和良好溶解性的益處。

所報道的臨界溫度和壓力包括:對于純水，臨界溫度為約374.2℃，臨界壓力為約221bar。二氧化碳的臨界點(diǎn)為約31℃和約72.9大氣壓(約1072psig)。乙醇的臨界點(diǎn)為約243℃和約63大氣壓。甲醇的臨界點(diǎn)為約239℃(512.8K)和約1174.0psia(80.9bar)。其它醇的臨界點(diǎn)可從文獻(xiàn)中確定或通過實(shí)驗(yàn)確定。

近臨界水具有的溫度為等于或高于約300℃，并且低于水的臨界溫度(374.2℃)，近臨界水具有足夠高以確保所有的流體都是液相的壓力。亞臨界水具有的溫度低于約300℃且壓力足夠高以確保所有的流體都是液相。亞臨界水溫可以高于約250℃且低于約300℃，并且在許多情形中，亞臨界水具有的溫度在約250℃至約280℃之間。術(shù)語“熱加壓水”在本文中與下列可互換地使用：處于或超過其臨界狀態(tài)的水，或在本文中被定義為近臨界或亞臨界的水，或高于約50℃但低于亞臨界的任何其它溫度且壓力使得水為液態(tài)的水。

如本文中所使用的，“超臨界”的流體(例如超臨界水，超臨界乙醇，超臨界CO

如本文中所使用的，“C

如本文中所使用的，“固體基質(zhì)”是指包含固體或顆粒組分的組合物。

如本文中所使用的，“液體級分”是指包含至少一種為反應(yīng)或處理步驟的產(chǎn)物的組分的液體。例如且沒有限制地，水解步驟之后的液體級分可包括含有未反應(yīng)的組分的水解步驟的產(chǎn)物和/或水解步驟的一種或多種其它產(chǎn)物或副產(chǎn)物和/或之前的處理步驟的一種或多種產(chǎn)物。

如本文中所使用的，“持續(xù)的”是指這樣的過程：在其持續(xù)期間未中斷，或者相對于所述過程的持續(xù)期間其僅暫時中斷、中止或暫停。在下列情況下生物質(zhì)的處理是“持續(xù)的”：生物質(zhì)被不中斷或不顯著中斷地加入設(shè)備中，或者所述生物質(zhì)的加工不是在批次過程中進(jìn)行的。

如本文中所使用的，“停留”是指材料的給定部分或團(tuán)塊在反應(yīng)區(qū)或反應(yīng)容器內(nèi)的時間長度。如本文(包括實(shí)施例和數(shù)據(jù))中所使用的，“停留時間”是在環(huán)境條件下報告的而不必然是實(shí)際消逝的時間。

圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的方法的一個實(shí)施方案的圖示，所述方法將木質(zhì)纖維素生物質(zhì)102轉(zhuǎn)化為木糖(溶液形式)107，葡萄糖115(溶液形式)和木質(zhì)素116(固體形式)。使用熱加壓水(HCW)103(其中所述熱加壓水是在亞臨界條件下的)和任選地超臨界CO

生物質(zhì)的預(yù)處理

在本發(fā)明的方法的一個實(shí)施方案中，使生物質(zhì)經(jīng)歷包括預(yù)處理步驟的持續(xù)處理，其中所述生物質(zhì)與第一超臨界，近臨界或亞臨界流體接觸以形成固體基質(zhì)和第一液體級分。在另一個實(shí)施方案中，所述超臨界或近臨界流體包括水和任選地二氧化碳，并且基本上不含C

在另一個實(shí)施方案中，所述預(yù)處理步驟在流體的至少一種組分的臨界點(diǎn)之上的溫度和壓力發(fā)生。在另一個實(shí)施方案中，所述預(yù)處理步驟在所述流體的所有組分的臨界點(diǎn)之上的溫度和壓力發(fā)生。在另一個實(shí)施方案中，所述預(yù)處理步驟在約180℃至約260℃的溫度發(fā)生，例如約185℃至約255℃，約190℃至約250℃，約195℃至約245℃，約200℃至約240℃，約205℃至約235℃，約210℃至約230℃，約215℃至約225℃，約180℃，約185℃，約190℃，約195℃，約200℃，約205℃，約210℃，約215℃，約220℃，約225℃，約230℃，約235℃，約240℃，約245℃，約250℃，約255℃或約260℃。

在另一個實(shí)施方案中，所述預(yù)處理步驟在約50bar至約110bar的壓力發(fā)生，例如約50bar至約110bar，約60bar至約105bar，約70bar至約100bar，約80bar至約95bar，約50bar，約55bar，約60bar，約65bar，約70bar，約75bar，約80bar，約85bar，約90bar，約95bar，約100bar，約105bar或約110bar。

在另一個實(shí)施方案中，所述預(yù)處理步驟在約180℃至約260℃的溫度和約50bar至約110bar的壓力發(fā)生。在另一個實(shí)施方案中，所述預(yù)處理步驟在約230℃至約240℃的溫度和約50bar的壓力發(fā)生。

在另一個實(shí)施方案中，生物質(zhì)在預(yù)處理步驟中停留約1至約5分鐘，例如約1分鐘，約1.1分鐘，約1.2分鐘，約1.3分鐘，約1.4分鐘，約1.5分鐘，約1.6分鐘，約1.7分鐘，約1.8分鐘，約1.9分鐘，約2分鐘，2.1分鐘，約2.2分鐘，約2.3分鐘，約2.4分鐘，約2.5分鐘，約2.6分鐘，約2.7分鐘，約2.8分鐘，約2.9分鐘，約3分鐘，約3.1分鐘，約3.2分鐘，約3.3分鐘，約3.4分鐘，約3.5分鐘，約3.6分鐘，約3.7分鐘，約3.8分鐘，約3.9分鐘，約4分鐘，約4.1分鐘，約4.2分鐘，約4.3分鐘，約4.4分鐘，約4.5分鐘，約4.6分鐘，約4.7分鐘，約4.8分鐘，約4.9分鐘或約5分鐘。

在一個實(shí)施方案中，在預(yù)處理步驟完成之后使所述預(yù)處理步驟的產(chǎn)物冷卻?？赏ㄟ^本領(lǐng)域中已知的任何手段完成冷卻，所述手段包括而不限于直接冷卻，間接冷卻，被動冷卻等。如本文中所使用的，術(shù)語“直接冷卻”是指使冷卻流體與預(yù)處理步驟的產(chǎn)物接觸或混合，其中所述冷卻流體具有比預(yù)處理步驟的產(chǎn)物更低的溫度。例如而沒有限制地，可通過使預(yù)處理步驟的產(chǎn)物與包含水的冷卻流體接觸而完成直接冷卻，其中所述冷卻流體具有比預(yù)處理步驟的產(chǎn)物更低的溫度。在直接冷卻的實(shí)施方案中，冷卻流體與預(yù)處理步驟的產(chǎn)物直接接觸并且可與之混合。相反，如本文中所使用的，術(shù)語“間接冷卻”是指冷卻是通過其中預(yù)處理步驟的產(chǎn)物不與冷卻流體接觸或混合的方式而完成的。例如而沒有限制地，間接冷卻可通過如下完成：冷卻容器的至少一部分，其中預(yù)處理步驟的產(chǎn)物位于所述容器中。在間接冷卻實(shí)施方案中，預(yù)處理步驟的產(chǎn)物不與冷卻流體直接接觸并因此不與其混合。如本文中所使用的，術(shù)語“被動冷卻”是指經(jīng)預(yù)處理的生物質(zhì)不與冷卻流體接觸而使經(jīng)預(yù)處理的生物質(zhì)的溫度下降。例如而不受限制地，可通過將經(jīng)預(yù)處理的生物質(zhì)儲存在保存罐或儲器中一段時間而使經(jīng)預(yù)處理的生物質(zhì)被動冷卻，在所述時間段中，經(jīng)預(yù)處理的生物質(zhì)的溫度響應(yīng)于環(huán)境溫度條件而降低。備選地，可通過使經(jīng)預(yù)處理的生物質(zhì)經(jīng)過管或其它傳輸工具到達(dá)第二處理反應(yīng)器而使所述經(jīng)預(yù)處理的生物質(zhì)被動冷卻，其中所述管或其它傳輸工具不通過與冷卻流體接觸而被冷卻。如本文中所使用的，術(shù)語“冷卻流體”包括固體、液體、氣體及其組合。在直接或者間接冷卻的實(shí)施方案中，冷卻均可通過使用冷卻流體之外的方式完成，例如通過感應(yīng)(induction)。如本文中所使用的，術(shù)語“熱交換”包括直接冷卻、間接冷卻、被動冷卻以及它們的組合。

經(jīng)預(yù)處理的生物質(zhì)的固-液分離

在一個實(shí)施方案中，所述經(jīng)預(yù)處理的生物質(zhì)包含固體基質(zhì)和液體級分。所述固體級分可包括，例如纖維素和木質(zhì)素，而所述液體級分可包括，例如低聚木糖。在一個實(shí)施方案中，所述固體級分和液體級分是分離的。分離可通過，例如過濾、離心、擠出等進(jìn)行。

在一個實(shí)施方案中，所述固體級分和液體級分是通過擠出分離的。這一般性地顯示在圖6中，其中使用電動機(jī)602來驅(qū)動擠出機(jī)筒603內(nèi)的擠出機(jī)螺桿601，以使?jié){從擠出機(jī)內(nèi)的預(yù)處理或纖維素水解604移動。形成了經(jīng)擠出的材料的動態(tài)塞605，這在擠出機(jī)筒內(nèi)產(chǎn)生了所述塞之前的低壓區(qū)和所述塞之后的高壓區(qū)。從動態(tài)塞605之前的濕擠出材料606擠壓出液體級分。固體級分607(例如，以～45％固體)離開擠出機(jī)。將螺距定義為一個螺紋牙頂與下一個螺紋牙頂之間的距離。術(shù)語“螺距可變的螺桿”是指其螺線沿軸具有多于一種螺距的螺桿。因此，根據(jù)一個實(shí)施方案，用于分離固體基質(zhì)和液體級分的擠出機(jī)包含多個螺距可變的螺桿。在一個實(shí)施方案中，擠出機(jī)的螺桿由一個或多個電動機(jī)驅(qū)動。

經(jīng)預(yù)處理的固體基質(zhì)的水解

在一個實(shí)施方案中，使預(yù)處理過程中形成的固體基質(zhì)經(jīng)歷進(jìn)一步加工。在一個實(shí)施方案中，使所述固體基質(zhì)與第二超臨界或近臨界流體接觸。在相關(guān)的實(shí)施方案中，所述第二超臨界或近臨界流體與在預(yù)處理步驟中所使用的所述第一超臨界、近臨界或亞臨界流體相同。在另一個實(shí)施方案中，所述第二超臨界或近臨界流體與在預(yù)處理步驟中所使用的所述第一超臨界、近臨界或亞臨界流體不同。例如而不受限制地，所述第二超臨界或近臨界流體與所述第一超臨界、近臨界或亞臨界流體相比，可包含一種或多種其它的組分或者一種或多種更少的組分。備選地，所述第二超臨界或近臨界流體可與所述第一超臨界、近臨界或亞臨界流體包含相同的組分，但是比例與所述第一超臨界、近臨界或亞臨界流體不同。在另一個實(shí)施方案中，所述第二超臨界或近臨界流體與所述第一超臨界，近臨界或亞臨界流體具有相同的組分，任選地以相同的比例，但是在與所述第一超臨界、近臨界或亞臨界流體不同的溫度和/或壓力使用。在相關(guān)的實(shí)施方案中，所述第二超臨界或近臨界流體的溫度和壓力不同于所述第一超臨界、近臨界或亞臨界流體的溫度和壓力，從而所述第二超臨界或近臨界流體的一種或多種組分與當(dāng)它們在所述第一超臨界、近臨界或亞臨界流體中時相比處于不同的狀態(tài)。例如且不受限制地，所述第一和第二超臨界或近臨界流體可各自包含水和二氧化碳，但是所述第一超臨界、近臨界或亞臨界流體的溫度和壓力使得這兩種組分都處于超臨界狀態(tài)，而所述第二超臨界或近臨界流體的溫度和壓力使得水處于近臨界或亞臨界狀態(tài)。

在一個實(shí)施方案中，所述第二超臨界或近臨界流體包括水和任選地二氧化碳，并且基本上不含C

在一個實(shí)施方案中，所述固體基質(zhì)在水解步驟中的停留時間為約1秒至約45秒。在另一個實(shí)施方案中，所述固體基質(zhì)在水解步驟中的停留時間為約1秒至約30秒。在另一個實(shí)施方案中，所述固體基質(zhì)在水解步驟中的停留時間為約1秒至約20秒。在另一個實(shí)施方案中，所述固體基質(zhì)在水解步驟中的停留時間為約1秒至約15秒。在另一個實(shí)施方案中，所述固體基質(zhì)在水解步驟中的停留時間為約1秒至約10秒。在另一個實(shí)施方案中，所述固體基質(zhì)在水解步驟中的停留時間為約1秒至約5秒。在另一個實(shí)施方案中，所述固體基質(zhì)在水解步驟中的停留時間為約1秒至約4秒。在另一個實(shí)施方案中，所述固體基質(zhì)在水解步驟中的停留時間為約1秒至約3秒。在另一個實(shí)施方案中，所述固體基質(zhì)在水解步驟中的停留時間為約1秒至約2秒。在另一個實(shí)施方案中，所述固體基質(zhì)在水解步驟中的停留時間為少于約1秒。在另一個實(shí)施方案中，所述固體基質(zhì)在水解步驟中的停留時間為約1秒，約1.1秒，約1.2秒，約1.3秒，約1.4秒，約1.5秒，約1.6秒，約1.7秒，約1.8秒，約1.9秒或約2秒。

在一個實(shí)施方案中，所述水解步驟在超過所述第二超臨界或近臨界流體的一種或多種組分的臨界溫度的溫度發(fā)生。在另一個實(shí)施方案中，所述水解步驟在約275℃至約450℃的溫度發(fā)生。在另一個實(shí)施方案中，所述水解步驟在約300℃至約440℃的溫度發(fā)生。在另一個實(shí)施方案中，所述水解步驟在約320℃至約420℃的溫度發(fā)生。在另一個實(shí)施方案中，所述水解步驟在約340℃至約400℃的溫度發(fā)生。在另一個實(shí)施方案中，所述水解步驟在約350℃至約390℃的溫度發(fā)生。在另一個實(shí)施方案中，所述水解步驟在約360℃至約380℃的溫度發(fā)生。在另一個實(shí)施方案中，所述水解步驟在約370℃至約380℃的溫度發(fā)生。在另一個實(shí)施方案中，所述水解步驟在約377℃的溫度發(fā)生。

在一個實(shí)施方案中，所述水解步驟在超過所述第二超臨界或近臨界流體的一種或多種組分的臨界壓力的壓力發(fā)生。在另一個實(shí)施方案中，所述水解步驟在約200bar至約250bar的壓力發(fā)生。在另一個實(shí)施方案中，所述水解步驟在約210bar至約240bar的壓力發(fā)生。在另一個實(shí)施方案中，所述水解步驟在約220bar至約230bar的壓力發(fā)生。在另一個實(shí)施方案中，所述水解步驟在約200bar，約205bar，約210bar，約215bar，約220bar，約225bar，約230bar，約235bar，約240bar，約245bar或約250bar的壓力發(fā)生。

在一個實(shí)施方案中，所述水解步驟在分別超過所述第二超臨界或近臨界流體的一種或多種組分的臨界溫度和臨界壓力的溫度和壓力發(fā)生。在另一個實(shí)施方案中，所述水解步驟在約300℃至約440℃的溫度和約200bar至約250bar的壓力發(fā)生。

在一個實(shí)施方案中，通過擠出機(jī)將所述固體基質(zhì)添加到水解或處理反應(yīng)器中。在相關(guān)的實(shí)施方案中，所述擠出機(jī)包括一個至多個螺桿。在相關(guān)的實(shí)施方案中，所述擠出機(jī)由兩個螺桿組成(“雙螺桿擠出機(jī)”)。在另一個實(shí)施方案中，所述擠出機(jī)包括多個螺距可變的螺桿。

在一個實(shí)施方案中，通過與水解反應(yīng)器相關(guān)聯(lián)的噴射器來將固體基質(zhì)添加到水解反應(yīng)器中(未顯示)。在一個實(shí)施方案中，利用蒸汽803來將固體基質(zhì)801推過或拉過噴射器802而到水解反應(yīng)器中(未顯示)，如例如圖8中所顯示的，使用擠出機(jī)805來使固體原料804移動到噴射器802中。

在一個實(shí)施方案中，水解在水解反應(yīng)器中發(fā)生。在一個實(shí)施方案中，所述水解反應(yīng)器包括錐形反應(yīng)器901，例如圖9中所顯示的。在另一個實(shí)施方案中，所述水解反應(yīng)器包括箱反應(yīng)器。在一個實(shí)施方案中，在水解過程中攪動水解反應(yīng)器的內(nèi)容物。在相關(guān)的實(shí)施方案中，持續(xù)攪動所述水解反應(yīng)器內(nèi)容物。如本文中所使用的，術(shù)語“持續(xù)攪動”或備選地“持續(xù)地攪動”是指在水解步驟的大部分過程中，在水解步驟的基本上全部過程中或在水解步驟的全部過程中，所述反應(yīng)器的內(nèi)容物被攪拌、混合等。如本文中所使用的，反應(yīng)器內(nèi)容物未被攪動的短暫或間歇性時間段包括在“持續(xù)攪動”和“持續(xù)地攪動”的含義中?？赏ㄟ^本領(lǐng)域已知的任何手段完成攪拌或攪動，所述手段包括而不限于機(jī)械攪拌或攪動，通過振動或通過將所述超臨界流體非均勻地注射到水解反應(yīng)器中。在一個實(shí)施方案中，攪動是通過與電動機(jī)903相關(guān)聯(lián)的葉輪完成的。在相關(guān)的實(shí)施方案中，所述葉輪與軸904相關(guān)聯(lián)，而所述軸繼而與電動機(jī)903相關(guān)聯(lián)。在相關(guān)的實(shí)施方案中，所述葉輪螺旋形地與所述軸相關(guān)聯(lián)。在另一個實(shí)施方案中，所述葉輪周向地與所述軸相關(guān)聯(lián)。在相關(guān)的實(shí)施方案中，所述葉輪包括螺旋形葉輪1001，如例如圖10中所顯示的。在另一個實(shí)施方案中，所述葉輪包括靈活的葉片1002。在另一個實(shí)施方案中，所述葉輪包括多個葉片，如例如圖11中以葉輪葉片1101a，1101b，1101c，1101d和1101e所顯示的。在另一個實(shí)施方案中，所述葉輪包括多個螺旋形葉片。

在一個實(shí)施方案中，所述水解反應(yīng)器包括管(即管狀水解反應(yīng)器)。在相關(guān)的實(shí)施方案中，所述管狀水解反應(yīng)器為擠出機(jī)。在相關(guān)的實(shí)施方案中，所述擠出機(jī)包括螺桿。在另一個實(shí)施方案中，所述擠出機(jī)包括多個螺桿。在另一個實(shí)施方案中，所述擠出機(jī)的一個或多個螺桿是螺距可變的螺桿。在另一個實(shí)施方案中，所述擠出機(jī)的一個或多個螺桿與一個或多個電動機(jī)相關(guān)聯(lián)。在其中擠出機(jī)包括兩個或更多個螺桿的實(shí)施方案中，所述螺桿共轉(zhuǎn)動。在其中擠出機(jī)包括兩個螺桿的實(shí)施方案中(“雙螺桿擠出機(jī)”)，所述螺桿601共轉(zhuǎn)動，如圖6中所顯示的。在其中擠出機(jī)為雙螺桿擠出機(jī)的實(shí)施方案中，所述螺桿反轉(zhuǎn)動。

在一個實(shí)施方案中，從預(yù)處理步驟的開始直到至少水解步驟的結(jié)束，所述固體基質(zhì)被維持在至少約175℃，至少約180℃，至少約185℃，至少約190℃，至少約195℃或至少約200℃的溫度。如本文中所使用的，術(shù)語“維持在至少…的溫度”是指固體基質(zhì)的溫度不下降到顯著低于所指定的溫度。

在一個實(shí)施方案中，根據(jù)本發(fā)明的方法的固體基質(zhì)的水解至少產(chǎn)生木質(zhì)素-不可溶級分和第二液體級分(包括可溶性糖和可溶性木質(zhì)素，如果存在的話)。在一個實(shí)施方案中，所述第二液體級分包括葡萄糖、纖維寡糖和可溶性木質(zhì)素，如果存在的話。在一個實(shí)施方案中，所述木質(zhì)素-不可溶級分包括不可溶性木質(zhì)素。在另一個實(shí)施方案中，所述第二液體級分包括葡萄糖和纖維寡糖且所述木質(zhì)素-不可溶級分包括不可溶性木質(zhì)素。

在一個實(shí)施方案中，在水解步驟之后冷卻所述木質(zhì)素-不可溶級分和所述第二液體級分中的至少一種。在一個實(shí)施方案中，冷卻在將木質(zhì)素-不可溶級分和第二液體級分分離之前發(fā)生。在另一個實(shí)施方案中，冷卻在將木質(zhì)素-不可溶級分與第二液體級分分離之后發(fā)生。在另一個實(shí)施方案中，冷卻步驟的至少一部分與將木質(zhì)素-不可溶級分與第二液體級分分離相伴發(fā)生。在一個實(shí)施方案中，使所述木質(zhì)素-不可溶級分和所述第二液體級分中的一種或多種冷卻至下列溫度：約180℃至約240℃，約185℃至約235℃，約190℃至約230℃，約195℃至約225℃，約200℃至約220℃，約205℃至約215℃，約180℃，約185℃，約190℃，約195℃，約200℃，約205℃，約210℃，約215℃，約220℃，約225℃，約230℃，約235℃或約240℃。

在一個實(shí)施方案中，木質(zhì)素-不可溶級分和第二液體級分的一種或多種被快速冷卻。在另一個實(shí)施方案中，所述木質(zhì)素-不可溶級分和第二液體級分中的一種或多種被快速冷卻至下列溫度：約20℃至約90℃，約25℃至約85℃，約30℃至約80℃，約35℃至約75℃，約40℃至約70℃，約45℃至約65℃，約50℃至約60℃，約20℃，約25℃，約30℃，約35℃，約40℃，約45℃，約50℃，約55℃，約60℃，約65℃，約70℃，約75℃，約80℃，約85℃或約90℃。在一個實(shí)施方案中，在水解步驟之后但是在任何分離步驟之前，快速冷卻木質(zhì)素-不可溶級分和第二液體級分中的一種或多種。在相關(guān)的實(shí)施方案中，水解后沒有任何初始的冷卻而快速冷卻木質(zhì)素-不可溶級分和第二液體級分中的一種或多種。在另一個實(shí)施方案中，在首先將木質(zhì)素-不可溶級分與第二液體級分分離之后，快速冷卻所述木質(zhì)素-不可溶級分和第二液體級分中的一種或多種。在另一個實(shí)施方案中，所述快速冷卻步驟的至少一部分與分離步驟相伴發(fā)生。在另一個實(shí)施方案中，在首先冷卻至約180℃至約240℃，約185℃至約235℃，約190℃至約230℃，約195℃至約225℃，約200℃至約220℃，約205℃至約215℃，約180℃，約185℃，約190℃，約195℃，約200℃，約205℃，約210℃，約215℃，約220℃，約225℃，約230℃，約235℃或約240℃的溫度后，快速冷卻木質(zhì)素-不可溶級分和第二液體級分中的一種或多種。

可通過本領(lǐng)域中已知的任何方式完成冷卻和/或快速冷卻，所述方式包括而不限于從混合物中抽取或去除水，快速降低施加到所述混合物上的壓力，使所述混合物與相對更冷的氣體、液體或其它材料接觸，等等。

分離經(jīng)水解的混合物

在一個實(shí)施方案中，通過擠出使木質(zhì)素-不可溶級分與第二液體級分分離。在相關(guān)的實(shí)施方案中，擠出在擠出機(jī)中發(fā)生。在相關(guān)的實(shí)施方案中，用于使木質(zhì)素-不可溶級分與第二液體級分分離的擠出機(jī)包括一個至多個螺桿。在相關(guān)的實(shí)施方案中，所述擠出機(jī)包括兩個螺桿。這一般性地顯示在圖6中，其中使用電動機(jī)602來驅(qū)動擠出機(jī)筒603內(nèi)的擠出機(jī)螺桿601，以使?jié){從擠出機(jī)內(nèi)的預(yù)處理或纖維素水解604移動。形成了經(jīng)擠出的材料的動態(tài)塞605，這在擠出機(jī)筒內(nèi)產(chǎn)生了所述塞之前的低壓區(qū)和所述塞之后的高壓區(qū)。從動態(tài)塞605之前的濕擠出材料606擠壓出液體級分。固體級分606(例如，以～45％固體)離開擠出機(jī)。在一個實(shí)施方案中，用于分離固體基質(zhì)和液體級分的擠出機(jī)可包含一個至多個螺距可變的螺桿。在一個實(shí)施方案中，擠出機(jī)的螺桿與一個或多個電動機(jī)可轉(zhuǎn)動地相聯(lián)或者由一個或多個電動機(jī)驅(qū)動。

在一個實(shí)施方案中，在水解步驟中，將經(jīng)預(yù)處理的生物質(zhì)的溫度維持在超過約185℃，然后通過快速降低壓力至約大氣壓力而在快速冷卻經(jīng)水解的漿之前使溫度降低至約220℃。在相關(guān)的實(shí)施方案中，通過撇取或過濾來實(shí)現(xiàn)將木質(zhì)素-不可溶級分與第二液體級分分離。在相關(guān)的實(shí)施方案中，使經(jīng)水解的漿的溫度降低，從而使木質(zhì)素沉淀。在相關(guān)的實(shí)施方案中，不添加沉淀劑或絮凝劑而使木質(zhì)素沉淀。在另一個實(shí)施方案中，在水解步驟之后，將施加在水解步驟的產(chǎn)物上的壓力降低至約105kPa或更低，或約101.325kPa或更低。

纖維寡糖的水解

一個實(shí)施方案包括第二水解步驟，其中使第二液體級分與第三近臨界或亞臨界流體接觸，以產(chǎn)生包含葡萄糖單體的第三液體級分。

在一個實(shí)施方案中，所述第二水解步驟在大于所述流體的至少一種組分的臨界溫度的溫度發(fā)生。在另一個實(shí)施方案中，所述第二水解步驟在下列溫度發(fā)生：約220℃至約320℃，約230℃至約310℃，約240℃至約300℃，約250℃至約290℃，約260℃至約280℃，約220℃，約230℃，約240℃，約250℃，約260℃，約270℃，約280℃，約290℃，約300℃，約310℃或約320℃。

在一個實(shí)施方案中，所述第二水解步驟在大于所述流體的至少一種組分的臨界壓力的壓力發(fā)生。在另一個實(shí)施方案中，所述第二水解步驟在下述壓力發(fā)生：約30bar至約90bar，約35bar至約85bar，約40bar至約80bar，約45bar至約75bar，約50bar至約70bar，約55bar至約65bar，約30bar，約35bar，約40bar，約45bar，約50bar，約55bar，約60bar，約65bar，約70bar，約75bar，約80bar，約85bar或約90bar。

在一個實(shí)施方案中，所述第二水解步驟在分別大于所述流體的一種或多種組分的臨界溫度和臨界壓力的溫度和壓力發(fā)生。在另一個實(shí)施方案中，所述第二水解步驟在約220℃至約320℃，約230℃至約310℃，約240℃至約300℃，約250℃至約290℃，約260℃至約280℃，約220℃，約230℃，約240℃，約250℃，約260℃，約270℃，約280℃，約290℃，約300℃，約310℃或約320℃的溫度；以及約30bar至約90bar，約35bar至約85bar，約40bar至約80bar，約45bar至約75bar，約50bar至約70bar，約55bar至約65bar，約30bar，約35bar，約40bar，約45bar，約50bar，約55bar，約60bar，約65bar，約70bar，約75bar，約80bar，約85bar或約90bar的壓力發(fā)生。

在一個實(shí)施方案中，所述第三近臨界或亞臨界流體包括水。在另一個實(shí)施方案中，所述第三近臨界或亞臨界流體還包括酸(無機(jī)酸或有機(jī)酸)。在另一個實(shí)施方案中，所述第三近臨界或亞臨界流體還包括二氧化碳。在另一個實(shí)施方案中，所述第三近臨界或亞臨界流體包括水和酸。在另一個實(shí)施方案中，所述第三近臨界或亞臨界流體包括醇。在另一個實(shí)施方案中，所述第三近臨界或亞臨界流體不包括醇。在另一個實(shí)施方案中，所述第三近臨界或亞臨界流體包括水，二氧化碳和酸。

在其中所述第三近臨界或亞臨界流體包括酸的實(shí)施方案中，可存在的酸的量為約0.1％至約2％，約0.1％至約1.5％，約0.1％至約1％，約0.1％至約0.5％，約0.1％至約0.4％，約0.1％至約0.3％，約0.1％至約0.2％，約0.5％至約2％，約0.5％至約1.5％，約0.5％至約1％，少于約2％，少于約1.5％，少于約1％，少于約0.5％，少于約0.4％，少于約0.3％，少于約0.2％或少于約0.1％。在另一個實(shí)施方案中，所述第三近臨界或亞臨界流體包括催化量的酸。在其中所述第三近臨界或亞臨界流體包括酸(無機(jī)酸或有機(jī)酸)的實(shí)施方案中，合適的無機(jī)酸包括但不限于:硫酸，磺酸，磷酸，膦酸，硝酸，亞硝酸，鹽酸，氫氟酸，氫溴酸，氫碘酸。合適的有機(jī)酸包括但不限于：脂肪族羧酸(例如乙酸和甲酸)，芳香族羧酸(例如苯甲酸和水楊酸)，二羧酸(例如草酸，鄰苯二甲酸，癸二酸和己二酸)，脂肪族脂肪酸(例如油酸，棕櫚酸和硬脂酸)，芳香族脂肪酸(例如苯基硬脂酸)，和氨基酸。所述酸可選自：氫氟酸，鹽酸，氫溴酸，氫碘酸，硫酸，磺酸，磷酸，膦酸，硝酸，亞硝酸以及它們的組合。

在其中第三近臨界或亞臨界流體包含二氧化碳的實(shí)施方案中，所存在的二氧化碳的量可以為按重量少于約10％，少于約9％，少于約8％，少于約7％，少于約6％，少于約5％，少于約4％，少于約3％，少于約2％或少于約1％，基于所述第三近臨界或亞臨界流體的重量。在另一個實(shí)施方案中，所述第三近臨界或亞臨界流體不包括二氧化碳。

在一個實(shí)施方案中，所述第二液體級分在第二水解步驟中的停留時間為約1秒至約30秒，約1秒至約25秒，約1秒至約20秒，約1秒至約15秒，約1秒至約10秒，約1秒至約5秒，約5秒至約30秒，約5秒至約25秒，約5秒至約20秒，約5秒至約15秒，約5秒至約10秒，約1秒，約1.1秒，約1.2秒，約1.3秒，約1.4秒，約1.5秒，約1.6秒，約1.7秒，約1.8秒，約1.9秒，約2秒，約2.1秒，約2.2秒，約2.3秒，約2.4秒，約2.5秒，約2.6秒，約2.7秒，約2.8秒，約2.9秒，約3秒，約4秒，約5秒，約6秒，約7秒，約8秒，約9秒，約10秒，約15秒，約20秒，約25秒或約30秒。

在一個實(shí)施方案中，在水解步驟完成之后冷卻所述第二水解步驟的產(chǎn)物。冷卻可通過本領(lǐng)域中已知的任何手段完成，所述手段包括而不限于直接冷卻、間接冷卻、被動冷卻等。如本文中所使用的，術(shù)語“直接冷卻”是指使冷卻流體與第二水解步驟的產(chǎn)物接觸或混合，其中所述冷卻流體具有比第二水解步驟的產(chǎn)物更低的溫度。例如而沒有限制地，可通過使第二水解步驟的產(chǎn)物與包含水的冷卻流體接觸而完成直接冷卻，其中所述冷卻流體具有比第二水解步驟的產(chǎn)物更低的溫度。在直接冷卻的實(shí)施方案中，冷卻流體與第二水解步驟的產(chǎn)物直接接觸并且可與之混合。相反，如本文中所使用的，術(shù)語“間接冷卻”是指冷卻是通過其中第二水解步驟的產(chǎn)物不與冷卻流體接觸或混合的方式而完成的。例如而沒有限制地，間接冷卻可通過如下完成：冷卻容器的至少一部分，其中第二水解步驟的產(chǎn)物位于所述容器中。在間接冷卻實(shí)施方案中，第二水解步驟的產(chǎn)物不與冷卻流體直接接觸并因此不與其混合。如本文中所使用的，術(shù)語“被動冷卻”是指經(jīng)預(yù)處理的生物質(zhì)不與冷卻流體接觸而使經(jīng)預(yù)處理的生物質(zhì)的溫度下降。例如而不受限制地，可通過將第二水解步驟的產(chǎn)物儲存在保存罐或儲器中一段時間而使所述產(chǎn)物被動冷卻，在所述時間段中，所述產(chǎn)物的溫度響應(yīng)于環(huán)境溫度條件而降低。備選地，可通過使第二水解步驟的產(chǎn)物經(jīng)過管或其它傳輸工具而使所述產(chǎn)物被動冷卻，其中所述管或其它傳輸工具不通過與冷卻流體接觸而被冷卻。如本文中所使用的，術(shù)語“冷卻流體”包括固體、液體、氣體及其組合。在直接或者間接冷卻的實(shí)施方案中，冷卻均可通過使用冷卻流體之外的方式完成，例如通過感應(yīng)。如本文中所使用的，術(shù)語“熱交換”包括直接冷卻、間接冷卻、被動冷卻以及它們的組合。

在一個實(shí)施方案中，所述第三液體級分包括葡萄糖。在一個實(shí)施方案中，所述第三液體級分包含羥乙醛。在相關(guān)的實(shí)施方案中，羥乙醛以下列量存在于第三液體級分中：至少約5％，至少約10％，至少約12％，至少約15％，至少約20％，至少約25％，至少約30％，至少約35％，至少約40％，至少約45％，至少約50％，至少約55％，至少約60％，至少約65％，至少約70％，至少約75％，至少約80％，至少約85％，至少約90％，至少約95％或約100％的羥乙醛的理論最大產(chǎn)率。在一個實(shí)施方案中，存在于所述第三液體級分中的羥乙醛的量小于存在于所述第三液體級分中的葡萄糖的量。在一個實(shí)施方案中，存在于所述第三液體級分中的羥乙醛的量大于存在于所述第三液體級分中的葡萄糖的量。

低聚木糖的水解

在一個實(shí)施方案中，使通過生物質(zhì)的預(yù)處理而形成的第一液體級分與第四近臨界或亞臨界流體接觸以產(chǎn)生包含木糖單體的第四液體級分。

在一個實(shí)施方案中，所述第四近臨界或亞臨界流體包含水。在另一個實(shí)施方案中，所述第四近臨界或亞臨界流體包含二氧化碳。在另一個實(shí)施方案中，所述第四近臨界或亞臨界流體包含水和二氧化碳。在另一個實(shí)施方案中，所述第四近臨界或亞臨界流體包含醇。在另一個實(shí)施方案中，所述第四近臨界或亞臨界流體不包括醇。在另一個實(shí)施方案中，所述第四近臨界或亞臨界流體包含酸。在另一個實(shí)施方案中，所述第四近臨界或亞臨界流體包含水，二氧化碳，和酸。

在其中所述第四近臨界或亞臨界流體包含二氧化碳的實(shí)施方案中，所存在的二氧化碳的量可以是少于約10％，少于約9％，少于約8％，少于約7％，少于約6％，少于約5％，少于約4％，少于約3％，少于約2％或少于約1％。在另一個實(shí)施方案中，所述第四近臨界或亞臨界流體不包括二氧化碳。

在其中所述第四近臨界或亞臨界流體包含酸的實(shí)施方案中，所存在的酸的量可以是約0.1％至約2％，約0.1％至約1.5％，約0.1％至約1％，約0.1％至約0.5％，約0.1％至約0.4％，約0.1％至約0.3％，約0.1％至約0.2％，約0.5％至約2％，約0.5％至約1.5％，約0.5％至約1％，少于約2％，少于約1.5％，少于約1％，少于約0.5％，少于約0.4％，少于約0.3％，少于約0.2％或少于約0.1％。在另一個實(shí)施方案中，所述第四近臨界或亞臨界流體包含催化量的酸。在其中所述第四近臨界或亞臨界流體包含酸(無機(jī)酸或有機(jī)酸)的實(shí)施方案中，合適的無機(jī)酸包括但不限于：硫酸，磺酸，磷酸，膦酸，硝酸，亞硝酸，鹽酸，氫氟酸，氫溴酸，氫碘酸。合適的有機(jī)酸包括但不限于脂肪族羧酸(例如乙酸和甲酸)，芳香族羧酸(例如苯甲酸和水楊酸)，二羧酸(例如草酸，鄰苯二甲酸，癸二酸和己二酸)，脂肪族脂肪酸(例如油酸，棕櫚酸和硬脂酸)，芳香族脂肪酸(例如苯基硬脂酸)，和氨基酸。所述酸可選自：氫氟酸，鹽酸，氫溴酸，氫碘酸，硫酸，磺酸，磷酸，膦酸，硝酸，亞硝酸以及它們的組合。

在一個實(shí)施方案中，所述第一液體級分在低聚木糖水解步驟中的停留時間為約1秒至約30秒，約1秒至約25秒，約1秒至約20秒，約1秒至約15秒，約1秒至約10秒，約1秒至約5秒，約5秒至約30秒，約2秒至約25秒，約5秒至約25秒，約5秒至約20秒，約5秒至約15秒，約5秒至約10秒，約10秒至約15秒，約1秒，約1.1秒，約1.2秒，約1.3秒，約1.4秒，約1.5秒，約1.6秒，約1.7秒，約1.8秒，約1.9秒，約2秒，約2.1秒，約2.2秒，約2.3秒，約2.4秒，約2.5秒，約2.6秒，約2.7秒，約2.8秒，約2.9秒，約3秒，約4秒，約5秒，約6秒，約7秒，約8秒，約9秒，約10秒，約15秒，約20秒，約25秒或約30秒。

在一個實(shí)施方案中，所述低聚木糖水解步驟在超過所述第四流體的至少一種組分的臨界溫度的溫度發(fā)生。在另一個實(shí)施方案中，所述第二水解步驟下列溫度發(fā)生：約220℃至約320℃，約230℃至約310℃，約240℃至約300℃，約250℃至約290℃，約260℃至約280℃，約220℃，約230℃，約240℃，約250℃，約260℃，約270℃，約280℃，約290℃，約300℃，約310℃或約320℃。

在一個實(shí)施方案中，所述低聚木糖水解步驟在超過所述第四流體的至少一種組分的臨界壓力的壓力發(fā)生。在另一個實(shí)施方案中，所述第二水解步驟在下列壓力發(fā)生：約30bar至約90bar，約35bar至約85bar，約40bar至約80bar，約45bar至約75bar，約50bar至約70bar，約55bar至約65bar，約30bar，約35bar，約40bar，約45bar，約50bar，約55bar，約60bar，約65bar，約70bar，約75bar，約80bar，約85bar或約90bar。

在一個實(shí)施方案中，所述低聚木糖水解步驟在分別超過所述第四流體的一種或多種組分的臨界溫度和臨界壓力的溫度和壓力發(fā)生。在另一個實(shí)施方案中，所述低聚木糖水解步驟在約220℃至約320℃，約230℃至約310℃，約240℃至約300℃，約250℃至約290℃，約260℃至約280℃，約220℃，約230℃，約240℃，約250℃，約260℃，約270℃，約280℃，約290℃，約300℃，約310℃或約320℃的溫度，和約30bar至約90bar，約35bar至約85bar，約40bar至約80bar，約45bar至約75bar，約50bar至約70bar，約55bar至約65bar，約30bar，約35bar，約40bar，約45bar，約50bar，約55bar，約60bar，約65bar，約70bar，約75bar，約80bar，約85bar或約90bar的壓力發(fā)生。

在一個實(shí)施方案中，在所述低聚木糖水解步驟完成后冷卻所述低聚木糖水解步驟的產(chǎn)物。冷卻可通過本領(lǐng)域中已知的任何手段完成，所述手段包括而不限于直接冷卻或間接冷卻。如本文中所使用的，術(shù)語“直接冷卻”是指使冷卻流體與低聚木糖水解步驟的產(chǎn)物接觸或混合，其中所述冷卻流體具有比低聚木糖水解步驟的產(chǎn)物更低的溫度。例如而沒有限制地，可通過使低聚木糖水解步驟的產(chǎn)物與包含水的冷卻流體接觸而完成直接冷卻，其中所述冷卻流體具有比低聚木糖水解步驟的產(chǎn)物更低的溫度。在直接冷卻的實(shí)施方案中，冷卻流體與低聚木糖水解步驟的產(chǎn)物直接接觸并且可與之混合。相反，如本文中所使用的，術(shù)語“間接冷卻”是指冷卻是通過其中低聚木糖水解步驟的產(chǎn)物不與冷卻流體接觸或混合的方式而完成的。例如而沒有限制地，間接冷卻可通過如下完成：冷卻容器的至少一部分，其中低聚木糖水解步驟的產(chǎn)物位于所述容器中。在間接冷卻實(shí)施方案中，低聚木糖水解步驟的產(chǎn)物不與冷卻流體直接接觸并因此不與其混合。如本文中所使用的，術(shù)語“冷卻流體”包括固體、液體、氣體及其組合。在直接或者間接冷卻的實(shí)施方案中，冷卻均可通過使用冷卻流體之外的方式完成，例如通過感應(yīng)。如本文中所使用的，術(shù)語“熱交換”包括直接冷卻、間接冷卻以及它們的組合。

其它的實(shí)施方案

在一個實(shí)施方案中，處理生物質(zhì)的方法包括:

預(yù)處理步驟，其中所述生物質(zhì)與第一超臨界、近臨界或亞臨界流體接觸以形成經(jīng)預(yù)處理的漿，所述經(jīng)預(yù)處理的漿包括固體基質(zhì)和包含低聚木糖的第一液體級分；

其中所述第一超臨界、近臨界或亞臨界流體包括水和任選地CO

其中所述第一超臨界、近臨界或亞臨界流體基本上不含C

第一分離步驟，其中使所述固體基質(zhì)和所述第一液體級分分離；

第一水解步驟，其中所述固體基質(zhì)與第二超臨界或近臨界流體接觸以形成不可溶的含有木質(zhì)素的級分和包含纖維寡糖的第二液體級分；

其中所述第二超臨界或近臨界流體包括水和任選地CO

其中所述第二超臨界或近臨界流體基本上不含C

第二分離步驟，其中使所述不可溶的含有木質(zhì)素的級分和所述第二液體級分分離；和

第二水解步驟，其中使所述第二液體級分與第三近臨界或亞臨界流體接觸，以形成包含葡萄糖單體的產(chǎn)物；

其中所述第三近臨界或亞臨界流體包括水和任選地酸，優(yōu)選無機(jī)酸。

在另一個實(shí)施方案中，所述處理生物質(zhì)的方法包括:

預(yù)處理步驟，其中使所述生物質(zhì)與第一超臨界、近臨界或亞臨界流體接觸以形成經(jīng)預(yù)處理的漿，所述經(jīng)預(yù)處理的漿包括固體基質(zhì)和包含低聚木糖的第一液體級分；

其中所述第一超臨界、近臨界或亞臨界流體包括水和任選地CO

其中所述第一超臨界、近臨界或亞臨界流體基本上不含C

第一分離步驟，其中使所述固體基質(zhì)和所述第一液體級分分離；

第一水解步驟，其中使所述固體基質(zhì)與第二超臨界或近臨界流體接觸以形成不可溶的含有木質(zhì)素的級分和包含纖維寡糖的第二液體級分；

其中所述第二超臨界或近臨界流體包括水和任選地CO

其中所述第二超臨界或近臨界流體基本上不含C

第二分離步驟，其中使所述不可溶的含有木質(zhì)素的級分和所述第二液體級分分離；和

第二水解步驟，其中使所述第二液體級分與第三近臨界或亞臨界流體接觸以形成包含葡萄糖單體的產(chǎn)物；

其中所述第三近臨界或亞臨界流體包括水和任選地CO

第三水解步驟，其中使所述第一液體級分與第四近臨界或亞臨界流體接觸以形成包含木糖單體的第二產(chǎn)物；

其中所述第四近臨界或亞臨界流體包括水和任選地酸，優(yōu)選無機(jī)酸。

在另一個實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及增加從生物質(zhì)產(chǎn)生的木糖水平的方法，所述方法包括:

在第一溫度和第一壓力將所述生物質(zhì)分級以形成:

固體級分，其包含:

纖維素；和

不可溶的木質(zhì)素；和

第一液體級分，其包含:

可溶性C

在第二壓力使所述固體級分與所述第一液體級分分離；

其中所述第一壓力和所述第二壓力基本上相同(優(yōu)選地，所述第二溫度低于所述第一溫度)；

在第二溫度向所述第一液體級分中加入含水的酸，以增加所述液體級分中所述可溶性C

任選地，水解所述第二液體級分以形成木糖。

在某些實(shí)施方案中，所述第一液體級分中的所述低聚木糖具有約2聚體單元至約25聚體單元；并且所述第二液體級分中的所述低聚木糖具有約2聚體單元至約15聚體單元。在某些優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述木糖的產(chǎn)率為理論產(chǎn)率的至少70％。在某些實(shí)施方案中，所述含水酸選自有機(jī)酸和無機(jī)酸。合適的無機(jī)酸包括但不限于:硫酸，磺酸，磷酸，膦酸，硝酸，亞硝酸，鹽酸，氫氟酸，氫溴酸，氫碘酸。合適的有機(jī)酸包括但不限于脂肪族羧酸(例如乙酸和甲酸)，芳香族羧酸(例如苯甲酸和水楊酸)，二羧酸(例如草酸，鄰苯二甲酸，癸二酸和己二酸)，脂肪族脂肪酸(例如油酸，棕櫚酸和硬脂酸)，芳香族脂肪酸(例如苯基硬脂酸)，和氨基酸。所述酸可選自氫氟酸，鹽酸，氫溴酸，氫碘酸，硫酸，磺酸，磷酸，膦酸，硝酸，亞硝酸，以及它們的組合。優(yōu)選地，所述無機(jī)酸是稀釋的硫酸。所存在的酸的量可以是約0.1％至約2％，約0.1％至約1.5％，約0.1％至約1％，約0.1％至約0.5％，約0.1％至約0.4％，約0.1％至約0.3％，約0.1％至約0.2％，約0.5％至約2％，約0.5％至約1.5％，約0.5％至約1％，少于約2％，少于約1.5％，少于約1％，少于約0.5％，少于約0.4％，少于約0.3％，少于約0.2％或少于約0.1％。

在另一個實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及增加由木質(zhì)纖維素生物質(zhì)產(chǎn)生的葡萄糖的水平的方法，所述方法包括:

提供經(jīng)分級的生物質(zhì)(優(yōu)選地，在超過環(huán)境的壓力)，其包括:

第一固體級分，其包含:

纖維素；和

不可溶木質(zhì)素；以及

第一液體級分；

將所述固體級分與水混合以形成漿；

將所述漿預(yù)加熱至低于水的臨界點(diǎn)的溫度；

使所述漿與第二反應(yīng)流體接觸以形成:

第二固體級分，其包含：

不可溶木質(zhì)素；和

第二液體級分，其包括:

選自纖維寡糖，葡萄糖及其混合物的糖；

其中所述第二反應(yīng)流體包括水和任選地二氧化碳，所述第二反應(yīng)流體具有超過水和二氧化碳的臨界點(diǎn)的溫度和壓力；和

使所述反應(yīng)混合物的溫度降低至水的臨界點(diǎn)以下的溫度；和

任選地，水解所述第二液體級分以形成葡萄糖。

優(yōu)選地，所述方法是持續(xù)的。在某些實(shí)施方案中，將所述反應(yīng)混合物的溫度降低至水的臨界點(diǎn)以下包括使所述反應(yīng)混合物與包含水的組合物接觸。在其它的實(shí)施方案中，使所述反應(yīng)混合物的溫度至水的臨界點(diǎn)以下包括使所述反應(yīng)混合物與包含水和酸的組合物接觸，所述酸的水平按重量為少于約10％，優(yōu)選少于約5％，更優(yōu)選少于約2％，甚至更優(yōu)選少于約1％，基于所述組合物的總重量。在某些實(shí)施方案中，所述分級的生物質(zhì)是通過如下制備的：使所述生物質(zhì)與包含水和任選地二氧化碳的第一反應(yīng)流體接觸，所述第一反應(yīng)流體具有二氧化碳的臨界點(diǎn)以上的溫度和壓力，并且所述第一反應(yīng)流體的所述溫度和所述壓力中的至少一項(xiàng)在水的臨界溫度和臨界溫度以下。在某些實(shí)施方案中，所述預(yù)加熱是在約245℃至約255℃的溫度和約200bar至約260bar的壓力進(jìn)行的。在某些實(shí)施方案中，所述漿與第二反應(yīng)流體的所述接觸是在約358℃至約380℃的溫度和約200bar至約260bar的壓力進(jìn)行的。在某些實(shí)施方案中，所述降低所述反應(yīng)混合物的溫度是在約260℃至約280℃的溫度和約200bar至約260bar的壓力進(jìn)行的。在某些優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述葡萄糖的產(chǎn)率為理論產(chǎn)率的至少約63％。在某些方面，所述方法產(chǎn)生組合物，所述組合物包括:

按重量至少約63％的葡萄糖，基于所述組合物的總重量；

水；

按重量少于約13.0％的羥乙醛，基于所述組合物的總重量；

按重量少于約2.0％的乙醇酸，基于所述組合物的總重量；并且

其中所述葡萄糖是使用超臨界流體提取從生物質(zhì)中提取的。

在一個實(shí)施方案中，擠出機(jī)被用于生物質(zhì)預(yù)處理和水解步驟的一個或多個中的傳輸機(jī)、反應(yīng)器和熱交換機(jī)中的一種或多種。在一個實(shí)施方案中，擠出機(jī)被用作傳輸機(jī)、反應(yīng)器和熱交換機(jī)。在一個實(shí)施方案中，第一擠出機(jī)被用作用于生物質(zhì)預(yù)處理的傳輸機(jī)、反應(yīng)器和/或熱交換機(jī)，而第二擠出機(jī)被用作用于水解步驟的傳輸機(jī)、反應(yīng)器和/或熱交換機(jī)。在相關(guān)的實(shí)施方案中，第三擠出機(jī)被用作用于第二水解步驟的傳輸機(jī)、反應(yīng)器和/或熱交換機(jī)。

在一個實(shí)施方案中，擠出機(jī)包含一個或多個螺桿。在另一個實(shí)施方案中，擠出機(jī)包含兩個螺桿。在另一個實(shí)施方案中，擠出機(jī)包含多于兩個螺桿。在另一個實(shí)施方案中，擠出機(jī)的兩個或更多個螺桿共轉(zhuǎn)動。在相關(guān)的實(shí)施方案中，所述兩個或更多個螺桿反轉(zhuǎn)動。

設(shè)備

圖1顯示了本發(fā)明的設(shè)備的一個實(shí)施方案的圖示，所述設(shè)備用于將木質(zhì)纖維素生物質(zhì)102轉(zhuǎn)化為木糖(溶液形式)107、葡萄糖(溶液形式)115和木質(zhì)素(固體形式)116。使用熱加壓水(HCW)103(其中所述熱加壓水在亞臨界條件下)和任選地超臨界CO

在一個實(shí)施方案中，用于轉(zhuǎn)化生物質(zhì)的設(shè)備包括(a)預(yù)處理反應(yīng)器和(b)水解反應(yīng)器。在相關(guān)的實(shí)施方案中，所述水解反應(yīng)器與預(yù)處理反應(yīng)器相關(guān)聯(lián)。在相關(guān)的實(shí)施方案中，所述水解反應(yīng)器與預(yù)處理反應(yīng)器相關(guān)聯(lián)并且適于使得經(jīng)預(yù)處理的生物質(zhì)從所述預(yù)處理反應(yīng)器被傳輸至水解反應(yīng)器。在相關(guān)的實(shí)施方案中，使用擠出機(jī)、噴射器或泵將生物質(zhì)從預(yù)處理反應(yīng)器傳輸至水解反應(yīng)器。在一個實(shí)施方案中，擠出機(jī)將經(jīng)預(yù)處理的生物質(zhì)從預(yù)處理反應(yīng)器遞送至水解反應(yīng)器。在相關(guān)的實(shí)施方案中，所述擠出機(jī)包括與電動機(jī)可轉(zhuǎn)動地相聯(lián)的螺桿。在另一個相關(guān)的實(shí)施方案中，所述擠出機(jī)包括兩個螺桿(“雙螺桿擠出機(jī)”)。在一個實(shí)施方案中，所述擠出機(jī)具有螺距可變的螺桿。

在一個實(shí)施方案中，第一反應(yīng)器適于將第一反應(yīng)的一種或多種產(chǎn)物傳輸至第二反應(yīng)器。例如而不受限制地，預(yù)處理反應(yīng)器適于將固體基質(zhì)添加至水解反應(yīng)器中。在一個實(shí)施方案中，所述第一反應(yīng)器適于使得一種或多種經(jīng)反應(yīng)的產(chǎn)物被持續(xù)地添加到第二反應(yīng)器中。在相關(guān)的實(shí)施方案中，擠出機(jī)與第一反應(yīng)器相關(guān)聯(lián)，所述擠出機(jī)適于將一種或多種經(jīng)反應(yīng)的產(chǎn)物添加到第二反應(yīng)器中。在相關(guān)的實(shí)施方案中，所述擠出機(jī)是雙螺桿擠出機(jī)。在另一個實(shí)施方案中，所述第一反應(yīng)器包括擠出機(jī)。在相關(guān)的實(shí)施方案中，所述擠出機(jī)的至少一部分適于分離兩種或更多種經(jīng)反應(yīng)的產(chǎn)物。例如且不受限制地，包含擠出機(jī)的預(yù)處理反應(yīng)器適于使得所述擠出機(jī)的至少一部分將經(jīng)預(yù)處理的生物質(zhì)分離為第一液體級分和固體基質(zhì)；且所述擠出機(jī)進(jìn)一步適于以將所述固體基質(zhì)添加到水解反應(yīng)器中。在另一個實(shí)施方案中，噴射器與所述預(yù)處理反應(yīng)器相關(guān)聯(lián)且適于將一種或多種反應(yīng)產(chǎn)物從第一反應(yīng)器添加至第二反應(yīng)器中。在相關(guān)的實(shí)施方案中，使用蒸汽將所述一種或多種反應(yīng)產(chǎn)物從所述第一反應(yīng)器驅(qū)動至所述第二反應(yīng)器中。在相關(guān)的實(shí)施方案中，所述噴射器包括蒸汽入口，通過所述入口引入相對高壓力的蒸汽，并且其中一種或多種反應(yīng)產(chǎn)物響應(yīng)于噴射器中蒸汽的升高的壓力而從所述第一反應(yīng)器被轉(zhuǎn)移至第二反應(yīng)器。

在一個實(shí)施方案中，反應(yīng)器包含擠出機(jī)，其中反應(yīng)的至少一部分在其中發(fā)生。在相關(guān)的實(shí)施方案中，所述擠出機(jī)為雙螺桿擠出機(jī)，其任選地具有螺距可變的螺桿。

在一個實(shí)施方案中，反應(yīng)器適于分離發(fā)生在所述反應(yīng)器中的反應(yīng)的產(chǎn)物。例如且沒有限制地，水解反應(yīng)器適于在水解反應(yīng)器中發(fā)生固體基質(zhì)的水解后，分離第二液體級分與不可溶的含有木質(zhì)素的級分。在相關(guān)的實(shí)施方案中，反應(yīng)器包括擠出機(jī)，其中發(fā)生反應(yīng)的至少一部分并且其中經(jīng)反應(yīng)的產(chǎn)物的至少一部分被分離成為其組分部分。這一般性地顯示在圖3中，其中電動機(jī)301被用于驅(qū)動擠出機(jī)筒305內(nèi)的擠出機(jī)螺桿303，以移動通過生物質(zhì)添加307所添加的生物質(zhì)(未顯示)。形成了所擠出的生物質(zhì)的動態(tài)塞311，這在擠出機(jī)筒內(nèi)產(chǎn)生了所述塞之前的低壓區(qū)315和所述塞之后的高壓區(qū)317。濕潤流體309(在此情形中為水)被加入擠出機(jī)筒中。在所述動態(tài)塞之前，從濕的所擠出的生物質(zhì)中擠壓出液體級分(擠出液313)。固體級分323(例如，以45-50％的固體)通過排出閥319離開而進(jìn)入反應(yīng)器321中用于進(jìn)一步處理。在相關(guān)的實(shí)施方案中，擠出在擠出機(jī)中發(fā)生。在相關(guān)的實(shí)施方案中，用于分離固體級分和液體級分的擠出機(jī)包括一個至多個螺桿。在相關(guān)的實(shí)施方案中，擠出機(jī)包括兩個螺桿(“雙螺桿擠出機(jī)”)，如圖4中以擠出機(jī)類型的反應(yīng)器402所示，其中所述反應(yīng)器402具有雙螺桿404a和404b，其經(jīng)過生物質(zhì)添加406而使所引入的生物質(zhì)移動通過擠出機(jī)，在離開擠出機(jī)之前對其進(jìn)行加工，并通過壓力控制閥405控制。在另一個實(shí)施方案中，所述反應(yīng)器包括引流管，液體級分通過所述引流管離開所述反應(yīng)器。

在一個實(shí)施方案中，反應(yīng)器包括水入口，其適于允許水被引入或注射到反應(yīng)器中。所述反應(yīng)器可用于生物質(zhì)的預(yù)處理，固體基質(zhì)的水解，液體級分的水解等。在相關(guān)的實(shí)施方案中，通過所述水入口將水引入所述反應(yīng)器中以淬滅預(yù)處理或水解反應(yīng)。在相關(guān)的實(shí)施方案中，在至少一部分內(nèi)容物已反應(yīng)(例如被預(yù)處理或被水解)之后，通過水入口將水引入。在其中反應(yīng)器包括擠出機(jī)的實(shí)施方案中，所述反應(yīng)器具有限定擠出機(jī)的長度部分的反應(yīng)區(qū)，其中發(fā)生預(yù)處理或水解反應(yīng)。在這種實(shí)施方案中，生物質(zhì)、固體基質(zhì)或液體級分在第一終點(diǎn)處進(jìn)入所述反應(yīng)區(qū)而當(dāng)材料通過反應(yīng)區(qū)被推向第二終點(diǎn)時發(fā)生預(yù)處理或水解。在另一個實(shí)施方案中，水入口在擠出機(jī)類型的反應(yīng)器上的位置在所述第一終點(diǎn)和所述第二終點(diǎn)間的至少一半處，在所述第一終點(diǎn)和所述第二終點(diǎn)間的路徑的至少5/8處，在所述第一終點(diǎn)和所述第二終點(diǎn)之間的路徑的至少2/3處，在所述第一終點(diǎn)和所述第二終點(diǎn)之間的路徑的至少3/4處或在所述第一終點(diǎn)和所述第二終點(diǎn)之間的路徑的至少7/8處。

在一個實(shí)施方案中，反應(yīng)器包括多個單元401a，401b，401c和401d，其適于允許水被引入或注射到反應(yīng)器中，例如，如圖4中所顯示的。所述反應(yīng)器可用于生物質(zhì)的預(yù)處理，固體基質(zhì)的水解，液體級分的水解等。在相關(guān)的實(shí)施方案中，水通過多個水注射裝置中的至少一個而被引入反應(yīng)器中，以調(diào)節(jié)反應(yīng)器的溫度和壓力中的至少一個。在相關(guān)的實(shí)施方案中，所述水注射裝置沿著擠出機(jī)類型的反應(yīng)器402的長度相聯(lián)，如圖4中所顯示的。在另一個相關(guān)的實(shí)施方案中，通過多個水注射裝置中的至少一個將包含水和至少一種其它組分的流體引入所述反應(yīng)器中。在另一個實(shí)施方案中，所述包含水的流體具有已知溫度和已知壓力中的至少一個。

在一個實(shí)施方案中，反應(yīng)器包括一個或多個溫度控制裝置403a，403b，403c和403d，其適于監(jiān)控發(fā)生在所述反應(yīng)器中的反應(yīng)的溫度，例如如圖4中所顯示的。所述反應(yīng)器可用于生物質(zhì)的預(yù)處理，固體基質(zhì)的水解，液體級分的水解等。在相關(guān)的實(shí)施方案中，所述溫度控制裝置與一個或多個水注射裝置相關(guān)聯(lián)。在相關(guān)的實(shí)施方案中，所述溫度控制裝置適于當(dāng)反應(yīng)的溫度落到預(yù)定的溫度范圍之外時，所述溫度控制裝置引起一個或多個水注射裝置允許流體的引入。在相關(guān)的實(shí)施方案中，將注射到所述反應(yīng)器中的流體的溫度和/或壓力是已知的。在另一個相關(guān)的實(shí)施方案中，多個溫度控制裝置中的任一個與單個水注射裝置相聯(lián)。在另一個相關(guān)的實(shí)施方案中，多個水注射裝置中的任一個與單個溫度控制裝置相聯(lián)。在另一個實(shí)施方案中，多個溫度控制裝置中的任一個與多個水注射裝置之一相聯(lián)，反之亦然。

在一個實(shí)施方案中，預(yù)處理反應(yīng)器包括錐形反應(yīng)器901，例如圖9中所示的。除了用作預(yù)處理反應(yīng)器之外，所述反應(yīng)器可備選地被用于固體基質(zhì)的水解，液體級分的水解等。在相關(guān)的實(shí)施方案中，所述錐形反應(yīng)器包括：錐形的反應(yīng)容器，其通過軸線、半徑和內(nèi)部周邊被定義；混合工具(例如葉輪902和電動機(jī)903)。在相關(guān)的實(shí)施方案中，所述混合工具包括：臂，其圍繞所述錐形反應(yīng)器的軸線并且基本上平行于所述錐形反應(yīng)器的半徑旋轉(zhuǎn)；第一電動機(jī)，其可操作地與所述臂相聯(lián)；葉輪，其通過葉輪軸線被定義并且與所述臂以及與第二電動機(jī)相聯(lián)，其中所述葉輪圍繞其自身的葉輪軸線并且基本上平行于所述錐形反應(yīng)器的內(nèi)部周邊旋轉(zhuǎn)。在相關(guān)的實(shí)施方案中，所述第一和第二電動機(jī)包括單個電動機(jī)。在另一個相關(guān)的實(shí)施方案中，所述葉輪還包括基本上沿著所述葉輪軸線延伸的葉輪軸和與所述葉輪軸周向相聯(lián)的至少一個葉輪葉片。在相關(guān)的實(shí)施方案中，所述葉輪包含一個葉輪葉片。在相關(guān)的實(shí)施方案中，所述葉輪葉片螺旋形地與所述葉輪軸相聯(lián)。

在一個實(shí)施方案中，用于轉(zhuǎn)化生物質(zhì)的設(shè)備包括:

預(yù)處理反應(yīng)器，其適于預(yù)處理生物質(zhì)；

第一水解反應(yīng)器，其與所述預(yù)處理反應(yīng)器相聯(lián)并且適于水解在所述預(yù)處理反應(yīng)器中形成的固體基質(zhì)；

第二水解反應(yīng)器，其與所述預(yù)處理反應(yīng)器相聯(lián)并且適于水解在所述預(yù)處理反應(yīng)器中形成的第一液體級分；和

任選地，第三水解反應(yīng)器，其與所述第一水解反應(yīng)器相聯(lián)并且適于水解在所述第一水解反應(yīng)器中形成的第二液體級分。

本發(fā)明在下列實(shí)施例中被進(jìn)一步定義，其中所有的部分和比例都是按重量的，除非另行指出。應(yīng)當(dāng)理解，這些實(shí)施例雖然表明了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，它們僅僅是以闡釋的方式給出的而不應(yīng)被解釋為以任何方式是限制性的。從上文的討論和這些實(shí)施例中，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠確定本發(fā)明的關(guān)鍵特征，并且能夠不背離本發(fā)明的精神和范圍而對本發(fā)明做出各種改變和修飾，以針對各種用途和情況對其進(jìn)行調(diào)節(jié)。

實(shí)施例

實(shí)施例1:生物質(zhì)的持續(xù)預(yù)處理

使用了具有100kg/d(干基)能力的連續(xù)試點(diǎn)規(guī)模系統(tǒng)。預(yù)處理設(shè)置的圖示顯示在圖2中。將水中的生物質(zhì)漿201添加到爐203中并加熱。任選地，將二氧化碳205作為超臨界流體引入，其中超臨界CO

實(shí)施例2:使用超臨界和近臨界水的持續(xù)纖維素水解

使用了具有100kg/d(干基)能力的連續(xù)試點(diǎn)規(guī)模系統(tǒng)。圖7中顯示了纖維素水解設(shè)置的圖示。首先在爐702中預(yù)熱經(jīng)預(yù)處理的生物質(zhì)漿701，然后使用超臨界和近臨界流體使其在水解反應(yīng)器707中直接經(jīng)歷水解。超臨界水(SCW)705(通過在壓力下、在爐704中加熱水蒸汽703而制備)和超臨界CO

表1:持續(xù)纖維素水解的結(jié)果

預(yù)熱階段:250℃/20s

纖維素水解階段:2s

實(shí)施例3:使用酸和熱加壓水來進(jìn)行低聚木糖(X0S)至木糖單體的持續(xù)轉(zhuǎn)化

使用了具有10kg/d(干基)能力的持續(xù)系統(tǒng)。設(shè)置的圖示與圖2中所顯示的相似。使用了與實(shí)施例1相似的、由預(yù)處理操作產(chǎn)生的木糖液體作為起始材料。在180-240℃的溫度范圍內(nèi)，100bar的壓力和1-3的停留時間內(nèi)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。將0.1％-0.2％(pH＝1.7-2.0)的H

實(shí)施例4:使用酸和熱加壓水進(jìn)行的纖維寡糖(COS)至葡萄糖單體的持續(xù)轉(zhuǎn)化

使用了具有10kg/d(干基)能力的持續(xù)系統(tǒng)。設(shè)置的圖示與圖2中所顯示的相似。過濾與實(shí)施例2相似的、由纖維素水解操作產(chǎn)生的漿并且將所產(chǎn)生的液體用作起始材料。在200-260℃的溫度范圍內(nèi)，100bar的壓力和1-3s的停留時間中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。將0.2％的H

實(shí)施例5:纖維素水解停留時間對于葡萄糖和副產(chǎn)物的生產(chǎn)的影響

在377℃、在通過上述預(yù)處理步驟制備的固體基質(zhì)上、以不同的停留時間(1.6s，5s，7s和10s)進(jìn)行了持續(xù)纖維素水解。對于某些組分(葡萄糖、水解后葡萄糖(PH)、羥乙醛(GLA)、以及葡萄糖(PH)和GLA之和)，測量了產(chǎn)率(作為每種組分的理論最大值的百分比)。結(jié)果顯示在圖12中，其中葡萄糖顯示為菱形，葡萄糖PH顯示為三角形，羥乙醛(GLA)顯示為正方形，葡萄糖(PH)和GLA之和顯示為X。隨著停留時間的增加，總葡萄糖(葡萄糖PH)的水平減少而羥乙醛的水平增加。因此，有可能調(diào)節(jié)所述方法以產(chǎn)生更多的糖(葡萄糖)或產(chǎn)生更多的副產(chǎn)物(例如羥乙醛)。

羥乙醛可被容易地氫化為單乙二醇(MEG)，例如使用蘭尼鎳催化劑。此外，產(chǎn)生了乙醇酸，甘油醛，乳酸和乙酸，其可通過使用例如液-液提取而被分離。

使用由1.6s停留時間產(chǎn)生的葡萄糖液體進(jìn)行了乙醇發(fā)酵。在用活性碳進(jìn)行處理和超堿處理之后，可發(fā)酵至高產(chǎn)率。結(jié)果顯示在表2中。

表2:使用葡萄糖液體的乙醇發(fā)酵

實(shí)施例6:CO

具有或沒有CO

表3:CO

如能夠見到的，有和沒有CO

實(shí)施例7:CO

在約230℃至240℃、以約1.5分鐘的停留時間用CO

雖然公開了本發(fā)明的優(yōu)選形式，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，下列將是顯然的：可進(jìn)行將實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的某些優(yōu)勢的各種改變和修飾而不背離本發(fā)明的精神和范圍。因此，本發(fā)明的范圍僅由所附的權(quán)利要求確定。

當(dāng)范圍在本文中被用于物理性質(zhì)(例如分子量)或化學(xué)性質(zhì)(例如化學(xué)式)時，意在包括其中的具體實(shí)施方案的范圍的所有組合和亞組合。

本文件中所引用或描述的每個專利、專利申請及出版物所公開的內(nèi)容均在此以其全部通過引用而并入。

本領(lǐng)域技術(shù)人員將領(lǐng)會，可對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案進(jìn)行許多改變和修飾，并且可進(jìn)行這些改變和修飾而不背離本發(fā)明的精神。因此，所附的權(quán)利要求意在涵蓋落在本發(fā)明的真實(shí)精神和范圍內(nèi)的所有這些等同的變化。

本發(fā)明涉及：

1.用于持續(xù)處理生物質(zhì)的方法，所述方法包括:

預(yù)處理步驟，其中使所述生物質(zhì)與第一超臨界、近臨界或亞臨界流體接觸以形成固體基質(zhì)和第一液體級分；

其中所述第一超臨界、近臨界或亞臨界流體包括水和任選地CO

其中所述第一超臨界、近臨界或亞臨界流體基本上不含C

水解步驟，其中使所述固體基質(zhì)與第二超臨界或近超臨界流體接觸以產(chǎn)生第二液體級分和不可溶的含有木質(zhì)素的級分；

其中所述第二超臨界或近臨界流體包括水和任選地CO

其中所述第二超臨界或近臨界流體基本上不含C

2.項(xiàng)目1的方法，其中所述第一超臨界、近臨界或亞臨界流體包含少于約10％的二氧化碳。

3.項(xiàng)目1的方法，其中所述預(yù)處理步驟在所述第一超臨界、近臨界或亞臨界流體的至少一種組分的臨界點(diǎn)以下的溫度和壓力發(fā)生。

4.項(xiàng)目1的方法，其中所述預(yù)處理步驟在約150℃至約300℃的溫度進(jìn)行。

5.項(xiàng)目1的方法，其中所述預(yù)處理步驟在約50bar至約115bar的壓力進(jìn)行。

6.項(xiàng)目1的方法，其中所述生物質(zhì)在所述預(yù)處理步驟中的停留時間為約1分鐘至約5分鐘。

7.項(xiàng)目1的方法，其中所述固體基質(zhì)和所述第一液體級分中的至少一種被冷卻到所述預(yù)處理步驟的溫度以下的溫度。

8.項(xiàng)目9的方法，其中所述固體基質(zhì)和所述第一液體級分中的至少一種被冷卻到約20℃至約90℃。

9.項(xiàng)目1的方法，其在所述預(yù)處理步驟之后和所述水解步驟之前進(jìn)一步包括第一分離步驟，其中所述固體基質(zhì)和所述第一液體級分被分離。

10.項(xiàng)目9的方法，其中使用擠出機(jī)或離心壓力來進(jìn)行所述第一分離步驟。

11.項(xiàng)目1的方法，其中所述第一液體級分包含低聚木糖。

12.項(xiàng)目1的方法，其中所述第一液體級分包含大于最大理論產(chǎn)率的大約50％的量的低聚木糖。

13.項(xiàng)目1的方法，其中所述預(yù)處理步驟是持續(xù)的。

14.項(xiàng)目1的方法，其中所述第二超臨界或近超臨界流體不包括酸。

15.項(xiàng)目1的方法，其中所述固體基質(zhì)在所述水解步驟中的停留時間為約1秒至約30秒。

16.項(xiàng)目1的方法，其中所述水解步驟在所述第二超臨界或近臨界流體的至少一種組分的臨界點(diǎn)以上的溫度和壓力發(fā)生。

17.項(xiàng)目1的方法，其中所述水解步驟在約275℃至約450℃的溫度發(fā)生。

18.項(xiàng)目1的方法，其中所述水解步驟在約200bar至約250bar的壓力發(fā)生。

19.項(xiàng)目1的方法，其中所述水解步驟是持續(xù)的。

20.項(xiàng)目1的方法，其中從所述預(yù)處理步驟的開始至少到所述水解步驟的結(jié)束，所述固體基質(zhì)被保持在約185℃或更高的溫度。

21.項(xiàng)目1的方法，進(jìn)一步包括在所述水解步驟之后冷卻所述木質(zhì)素級分和所述第二液體級分中的至少一種。

22.項(xiàng)目21的方法，其中所述木質(zhì)素級分和所述第二液體級分中的至少一種被冷卻到約180℃至約240℃的溫度。

23.項(xiàng)目22的方法，進(jìn)一步包括快速冷卻所述木質(zhì)素級分和所述第二液體級分中的至少一種。

24.項(xiàng)目23的方法，其中所述木質(zhì)素級分和所述第二液體級分中的至少一種被快速冷卻到約20℃至約90℃。

25.項(xiàng)目1的方法，進(jìn)一步包括所述水解步驟之后的第二分離步驟，其中所述木質(zhì)素級分和所述第二液體級分被分離。

26.項(xiàng)目1的方法，進(jìn)一步包括:

第二水解步驟，其中使所述第二液體級分與第三近臨界或亞臨界流體接觸，以產(chǎn)生包含葡萄糖單體的第三液體級分；

其中所述第三近臨界或亞臨界流體包括水和任選地酸。

27.項(xiàng)目26的方法，其中所述第二水解步驟在約220℃至約320℃的溫度發(fā)生。

28.項(xiàng)目26的方法，其中所述第二水解步驟在約30bar至約90bar的壓力發(fā)生。

29.項(xiàng)目26的方法，其中所述第二水解步驟在約240℃至約300℃的溫度和約35bar至約85bar的壓力發(fā)生。

30.項(xiàng)目26的方法，其中所述酸以催化量存在。

31.項(xiàng)目26的方法，其中所述酸以少于約1％的量存在。

32.項(xiàng)目26的方法，其中所述酸選自氫氟酸，鹽酸，氫溴酸，氫碘酸，硫酸，磺酸，磷酸，膦酸，硝酸，亞硝酸，以及它們的組合。

33.項(xiàng)目26的方法，其中所述第二液體級分在所述第二水解步驟中的停留時間為約1秒至約30秒。

34.項(xiàng)目26的方法，其中所述第二水解步驟的至少一種產(chǎn)物被隨后冷卻到低于所述第二水解步驟的溫度的溫度。

35.項(xiàng)目26的方法，其中所述第三液體級分包含羥乙醛。

36.項(xiàng)目39的方法，其中所述羥乙醛以理論最大產(chǎn)率的至少10％的量存在。

37.項(xiàng)目1的方法，其中在所述水解步驟之后，將施加在所述固體基質(zhì)上的壓力降低到約105kPa或更低。

38.項(xiàng)目1的方法，其中在所述水解步驟之后，進(jìn)一步包括降低施加在所述固體基質(zhì)上的壓力，從而使所述木質(zhì)素沉淀。

39.項(xiàng)目42的方法，其中除了通過過濾之外而回收所述木質(zhì)素。

40.項(xiàng)目42的方法，其中所述木質(zhì)素是通過撇取被回收的。

41.項(xiàng)目1的方法，進(jìn)一步包括:

低聚木糖水解步驟，其中使所述第一液體級分與第四近臨界或亞臨界流體接觸，以產(chǎn)生分包含木糖單體的第四液體級分；

其中所述第四近臨界或亞臨界流體包括水和任選地酸。

42.項(xiàng)目41的方法，其中所述酸選自氫氟酸，鹽酸，氫溴酸，氫碘酸，硫酸，磺酸，磷酸，膦酸，硝酸，亞硝酸，以及它們的組合。

43.項(xiàng)目41的方法，其中所述酸以少于約1％的量存在。

44.項(xiàng)目41的方法，其中所述低聚木糖水解步驟在約220℃至約320℃的溫度發(fā)生。

45.項(xiàng)目41的方法，其中所述低聚木糖水解步驟在約30bar至約90bar的壓力發(fā)生。

46.項(xiàng)目41的方法，其中所述低聚木糖水解步驟在約240℃至約300℃的溫度和約35bar至約85bar的壓力發(fā)生。

47.項(xiàng)目41的方法，其中所述第二液體級分在所述低聚木糖水解步驟中的停留時間為約1秒至約30秒。

48.項(xiàng)目41的方法，其中在所述低聚木糖水解步驟之后，所述第四液體級分被冷卻到低于所述低聚木糖水解步驟的溫度的溫度。

49.加工生物質(zhì)的方法，其包括:

預(yù)處理步驟，其中使所述生物質(zhì)與第一超臨界、近臨界或亞臨界流體接觸以形成經(jīng)預(yù)處理的漿，所述經(jīng)預(yù)處理的漿包括固體基質(zhì)和包含低聚木糖的第一液體級分；

其中所述第一超臨界、近臨界或亞臨界流體包括水和任選地CO

其中所述第一超臨界、近臨界或亞臨界流體基本上不含C

第一分離步驟，其中所述固體基質(zhì)和所述第一液體級分被分離；

第一水解步驟，其中使所述固體基質(zhì)與第二超臨界或近臨界流體接觸，以形成不可溶的含有木質(zhì)素的級分和包含纖維寡糖的第二液體級分；

其中所述第二超臨界或近臨界流體包括水和任選地CO

其中所述第二超臨界或近臨界流體基本上不含C

第二分離步驟，其中所述不可溶的含有木質(zhì)素的級分和所述第二液體級分被分離；和

第二水解步驟，其中使所述第二液體級分與第三近臨界或亞臨界流體接觸以形成包含葡萄糖單體的產(chǎn)物；

其中所述第三近臨界或亞臨界流體包括水和任選地酸。

50.項(xiàng)目49的方法，進(jìn)一步包括:

第三水解步驟，其中使所述第一液體級分與第四近臨界或亞臨界流體接觸以形成包含木糖單體的第二產(chǎn)物；

其中所述第四近臨界或亞臨界流體包括水和任選地酸。

51.增加由生物質(zhì)產(chǎn)生的木糖水平的方法，所述方法包括:

在第一溫度和第一壓力使所述生物質(zhì)分級以形成:

固體級分，其包含纖維素和不可溶木質(zhì)素；和

第一液體級分，其包含選自低聚木糖、木糖及其混合物的可溶性C

在第二壓力，使所述固體級分與所述第一液體級分分離；其中所述第一壓力與所述第二壓力基本上相同；

在第二溫度向所述第一液體級分中添加含水的酸以增加所述液體級分中所述可溶性C

任選地，水解所述第二液體級分以形成木糖。

52.項(xiàng)目51的方法，

其中所述分級包括使所述生物質(zhì)與包含水和任選地二氧化碳的第一反應(yīng)流體接觸，所述第一反應(yīng)流體的溫度和壓力在二氧化碳的臨界點(diǎn)以上，并且所述第一反應(yīng)流體的所述溫度和所述壓力中的至少一項(xiàng)在水的臨界溫度和臨界溫度以下。

53.項(xiàng)目51的方法，

其中所述第一液體級分中的所述低聚木糖具有約2聚體單元至約25聚體單元；且

其中所述第二液體級分中的所述低聚木糖具有約2聚體單元至約15聚體單元。

54.項(xiàng)目51的方法，其中所述含水的酸選自有機(jī)酸和無機(jī)酸。

55.項(xiàng)目54的方法，其中所述無機(jī)酸是稀釋的硫酸。

56.項(xiàng)目57的方法，其中所述木糖的產(chǎn)率為理論產(chǎn)率的至少70％。

57.通過項(xiàng)目51的方法產(chǎn)生的產(chǎn)品。

58.增加由木質(zhì)纖維素生物質(zhì)產(chǎn)生的葡萄糖水平的方法，所述方法包括：

提供分級的生物質(zhì)，其包括:

第一固體級分，其包含纖維素和不可溶木質(zhì)素；以及

第一液體級分；

將所述固體級分與水混合以形成漿；

將所述漿預(yù)加熱至低于水的臨界點(diǎn)的溫度；

使所述漿與第二反應(yīng)流體接觸，以形成:

第二固體級分，其包含不可溶木質(zhì)素；和

第二液體級分，其包含選自纖維寡糖、葡萄糖，以及它們的混合物的糖；

其中所述第二反應(yīng)流體包括水和任選地二氧化碳，所述第二反應(yīng)流體具有水和二氧化碳的臨界點(diǎn)以上的溫度和壓力；和

將所述反應(yīng)混合物的溫度降低至水的臨界點(diǎn)以下的溫度；和

任選地，水解所述第二液體級分以形成葡萄糖。

59.項(xiàng)目58的方法，其中所述方法是持續(xù)的。

60.項(xiàng)目58的方法，其中所述將所述反應(yīng)混合物的溫度降低至水的臨界點(diǎn)以下的溫度包括使所述反應(yīng)混合物與包含水的組合物接觸。

61.項(xiàng)目58的方法，其中所述將所述反應(yīng)混合物的溫度降低至水的臨界點(diǎn)以下的溫度包括使所述反應(yīng)混合物與包含水和酸的組合物接觸，其中所述酸的水平為按重量少于約10％，基于所述組合物的總重量。

62.項(xiàng)目58的方法，其中所述經(jīng)分級的生物質(zhì)是如下制備的：使所述生物質(zhì)與包含水和任選地二氧化碳的第一反應(yīng)流體接觸，所述第一反應(yīng)流體具有二氧化碳的臨界點(diǎn)以上的溫度和壓力，并且所述第一反應(yīng)流體的所述溫度和所述壓力中的至少一項(xiàng)在水的臨界溫度和臨界溫度以下。

63.項(xiàng)目58的方法，其中所述預(yù)加熱是在約245℃至約255℃的溫度和約200bar至約260bar的壓力進(jìn)行的。

64.項(xiàng)目58的方法，其中所述使所述漿與第二反應(yīng)流體接觸是在約358℃至約380℃的溫度和約200bar至約260bar的壓力進(jìn)行的。

65.項(xiàng)目58的方法，其中所述使所述反應(yīng)混合物的溫度降低是在約260℃至約280℃的溫度和約200bar至約260bar的壓力進(jìn)行的。

66.項(xiàng)目58的方法，其中所述葡萄糖的產(chǎn)率為理論產(chǎn)率的至少約63％。

67.通過項(xiàng)目58的方法產(chǎn)生的產(chǎn)品。

68.組合物，其包含:

按重量至少約63％的葡萄糖，基于所述組合物的總重量；

水；

按重量少于約13.0％的羥乙醛，基于所述組合物的總重量；

按重量少于約2.0％的乙醇酸，基于所述組合物的總重量；并且

其中所述葡萄糖是使用超臨界流體提取從生物質(zhì)中提取的。

69.用于持續(xù)轉(zhuǎn)化生物質(zhì)的設(shè)備，其包括:

預(yù)處理反應(yīng)器；和

與所述預(yù)處理反應(yīng)器相關(guān)聯(lián)的水解反應(yīng)器。

70.項(xiàng)目69的設(shè)備，其中所述預(yù)處理反應(yīng)器包括擠出機(jī)。

71.項(xiàng)目69的設(shè)備，其中所述預(yù)處理反應(yīng)器進(jìn)一步適于分離經(jīng)預(yù)處理的組合物，所述經(jīng)預(yù)處理的組合物包含第一液體級分和固體基質(zhì)。

72.項(xiàng)目69的設(shè)備，其中所述預(yù)處理反應(yīng)器包括第一引流管，其中所述第一液體級分通過所述第一引流管離開所述預(yù)處理反應(yīng)器。

73.項(xiàng)目69的設(shè)備，其中所述預(yù)處理反應(yīng)器適于將所述固體基質(zhì)持續(xù)添加到所述水解反應(yīng)器中。

74.項(xiàng)目69的設(shè)備，其中所述預(yù)處理反應(yīng)器包括噴射器，所述噴射器適于將所述固體基質(zhì)轉(zhuǎn)移至所述水解反應(yīng)器。

75.項(xiàng)目74的設(shè)備，其中所述噴射器包括蒸汽入口，所述蒸汽入口適于使得所述固體基質(zhì)響應(yīng)于蒸汽的升高的壓力而被轉(zhuǎn)移至所述水解反應(yīng)器。

76.項(xiàng)目69的設(shè)備，其中所述水解反應(yīng)器包括擠出機(jī)。

77.項(xiàng)目76的設(shè)備，其中所述水解反應(yīng)器進(jìn)一步適于分離經(jīng)水解的組合物，所述經(jīng)水解的組合物包含第二液體級分和不可溶木質(zhì)素級分。

78.項(xiàng)目69的設(shè)備，其中所述水解反應(yīng)器包括第二引流管，其中所述第二液體級分通過所述第二引流管離開所述轉(zhuǎn)移工具。

79.項(xiàng)目69的設(shè)備，其中所述預(yù)處理反應(yīng)器包含錐形反應(yīng)器。

80.項(xiàng)目69的設(shè)備，其中所述預(yù)處理反應(yīng)器包括持續(xù)攪拌的箱反應(yīng)器。

81.項(xiàng)目69的設(shè)備，其中所述持續(xù)攪拌的箱反應(yīng)器包括與電動機(jī)相關(guān)聯(lián)的、靈活的葉片葉輪，所述電動機(jī)與所述持續(xù)攪拌的箱反應(yīng)器相關(guān)聯(lián)。

82.項(xiàng)目69的設(shè)備，其進(jìn)一步包括沿著所述預(yù)處理反應(yīng)器的長度而相關(guān)聯(lián)的多個水注射裝置，所述水注射裝置適于允許通過經(jīng)所述水注射裝置注射包含水的溶液而調(diào)整所述預(yù)處理反應(yīng)器的溫度和壓力，所述溶液具有已知的溫度。

84.項(xiàng)目69的設(shè)備，其進(jìn)一步包括沿著所述預(yù)處理反應(yīng)器的長度而相關(guān)聯(lián)的多個溫度控制裝置，所述溫度控制裝置適于允許通過注射具有已知溫度的流體而調(diào)整所述預(yù)處理反應(yīng)器的溫度。