Método para producir etanol a partir de biomasa.

Un método para generar un producto de fermentación en un sistema de fermentación de material biológico que incluye material lignocelulósico que ha sido pre - tratado y separado a un componente líquido y a un componente sólido,

el método incluye:

la preparación de una mezcla espesa que incluye: el suministro del componente líquido que contiene pentosa al sistema de fermentación, donde la pentosa incluye xilosa;

el suministro de un ethanologen al sistema de fermentación, donde el ethanologen es capaz de fermentar la xilosa a etanol, y más aún donde el etanol es suministrado al sistema de fermentación en una concentración menor a 2 g de ethanologen en una forma seca por litro de mezcla espesa;

el ajuste de un pH de la mezcla espesa a un rango de 4.5 a 6.5;

mantener el componente líquido y el ethanologen en el sistema de fermentación a una temperatura de entre 25 y 37 °C; el suministro de un monto adicional del componente líquido a la mezcla espesa, donde el componente líquido se conforma de xilosa y donde el suministro del monto adicional del componente líquido empieza por lo menos después de 5 horas, pero no más de 40 horas después de suministrar el ethanologen a la mezcla espesa; y

la recuperación del producto de fermentación del sistema de fermentación.

ÁREA

Esta presentación es acerca de un sistema de fermentación de material biológico a ser utilizada para la producción de etanol.

ANTECEDENTES

El etanol puede ser producido de materiales alimenticios que se basan en granos (por ejemplo, maíz, sorgo / milo, trigo, soya, etcétera) , del azúcar (por ejemplo, la caña de azúcar, azúcar de la remolacha, etcétera) , y material biológico (por ejemplo, de materiales alimenticias celulósicos tales como pasto varilla, mazorcas y rastrojo de maíz, madera u otro material vegetal) .

La materia biológica incluye material vegetal que puede ser a apropiado para su uso directo o como una fuente de combustible / energía o como un material alimenticio que puede procesarse en otro producto biológico (por ejemplo, un bio -combustible tal como el etanol celulósico) . La materia biológica podría incluir, por ejemplo, mazorcas y rastrojo de maíz (por ejemplo, tallos y hojas) que estarían disponibles durante y / o después del cultivo de los granos de maíz, fibra derivada de los granos de maíz, pasto varilla, residuos de cultivo o agrícolas, astillas de madera u otro desperdicio de madera, y de otro material vegetal. Para que pueda ser usado o procesado, el material biológico será activado y recolectado del campo y luego transportado a la ubicación donde será utilizado o procesado.

El etanol es producido de material lignocelulósico (por ejemplo, celulosa y/o hemicelulosa) en una bio refinería configurada para producir etanol de materia biológica tal como material alimenticio celulósico. El material biológico es preparado para que el azúcar en el material celulósico (tal como la glucosa de la celulosa y la xilosa de la hemicelulosa) pueda ser extraído y fermentado en un producto de fermentación que se compone de etanol (entre otras cosas) . El producto de la fermentación se envía entonces al sistema de destilación, donde se recupera el etanol por destilación y deshidratación. Otros productos biológicos, tales como ácidos de lignina y orgánicos también pueden ser recuperados como co -productos. Una determinación de cuan más eficientemente se prepara o se trata el material biológico para su producción a etanol dependerá (entre otras cosas) de la forma y el tipo de composición del material biológico.

Sería ventajoso el suministrar un sistema y un método para fermentar un componente líquido del material biológico pre -tratado. También sería ventajoso el suministrar un sistema y un método para fermentar un componente líquido del material biológico pre -tratado en una fermentación de una fuente de lotes que utiliza una baja dosis de levadura. También sería beneficioso el suministrar un sistema que entregue una o más características para facilitar la mejora en la eficiencia y producción del etanol celulósico de materiales biológicos.

RESUMEN

Esta presentación se refiere a un método para producir un producto de fermentación en un sistema de fermentación de material biológico que ha sido pre -tratado y separado en un componente primario y un componente secundario. El método incluye la preparación de una mezcla espesa y también incluye: el suministro del primer componente al sistema de fermentación y el suministro de ethanologen (etanologeno) al sistema de fermentación. El método también incluye el ajuste del pH de la mezcla espesa a un rango de alrededor 4.5 a 6.5, manteniendo el componente primario y el ethanologen en el sistema de fermentación a una temperatura de entre alrededor de 25 a 35 °C, y recuperando el producto de la fermentación del sistema de fermentación. El ethanolgen es suministrado al sistema de fermentación en una concentración de menos de aproximadamente 2 g de ethanologen en una forma seca por litro a la mezcla espesa, el material biológico se conforma de material lignocelulósico. La pentosa se conforma de xilosa. El ethanologen es capaz de fermentar a la xilosa en etanol.

Esta presentación también es acerca de un método para obtener un producto de fermentación en un sistema de fermentación de un material biológico lignocelulósico que ha sido pre -tratado y separado a un componente primario y a un componente secundario. El método incluye: la preparación de una mezcla espesa que incluye: el suministro del componente primario al sistema de fermentación y la entrega ethanologen al sistema de fermentación en una concentración de menos de aproximadamente 2 g de ethanologen en una forma seca por litro de mezcla espesa. El ethanologen es capaz de fermentar a la xilosa en etanol. El método también incluye el ajuste del pH de la mezcla espesa a un rango de alrededor 4.5 a 6.5, manteniendo al componente primario y al ethanologen en el sistema de fermentación a una temperatura de entre aproximadamente 25 a 37 °C durante lo menos 48 horas, y suministrar un monto adicional del componente primario de la mezcla espesa. El componente primario incluye xilosa y el suministro del monto adicional del componente primario empieza por lo menos 5 horas pero no más de alrededor de 40 horas después de suministrar el ethanologen a la mezcla espesa. El monto adicional del componente primario es suministrado a la mezcla espesa a una tasa de alrededor de 2 a 5 g de xilosa aumentada

por litro de mezcla espesa por hora. El monto total de xilosa aumentada a la mezcla espesa es de entre 110 a alrededor de 140 g por litro de mezcla espesa. El método también incluye la recuperación del producto de fermentación del sistema de fermentación. El producto de fermentación es etanol, donde por lo menos alrededor del 75% de la xilosa ha sido convertida a etanol por medio de fermentación. El material biológico lignocelulósico consiste esencialmente de mazorcas de maíz, cáscaras vegetales de maíz, hojas vegetales de maíz, y tallos de maíz.

FIGURAS Y TABLAS

La FIGURA 1A es una vista en perspectiva de una bio -refinería que incluye instalaciones para la producción de etanol celulósico.

La FIGURA 1B es una vista en perspectiva de una bio -refinería que incluye instalaciones para la producción de etanol celulósico e instalaciones de producción de etanol derivado del maíz.

La FIGURA 2 es un diagrama esquemático de bloques de un sistema para la recepción y preparación de material biológico para instalaciones de producción de etanol celulósico.

La FIGURA 3 es un diagrama esquemático de bloques de un sistema para la producción de etanol de material biológico.

Las FIGURAS 4A, 4B y 4C son diagramas esquemáticos de bloques de sistemas para el tratamiento de componentes removidos en la producción de etanol de los materiales biológicos.

Las FIGURAS 5A y 5B son diagramas esquemáticos del flujo de procesos para sistemas de producción de etanol de materiales biológicos.

La FIGURA 6A es un diagrama esquemático de bloques de un aparato utilizado para la preparación, pretratamiento, y separación del material biológico.

La FIGURA 6B es una vista en perspectiva de un aparato utilizado para el pre -tratamiento y separación del material biológico.

Las FIGURAS 7A y 7B son diagramas esquemáticos de bloques de un sistema para la fermentación de componentes líquidos (C5) .

La FIGURA 8A es un diagrama esquemático de bloques de un sistema para la fermentación de componentes líquidos (C5) .

La FIGURA 8B es un diagrama de un sistema para la fermentación de componentes líquidos (C5) .

La FIGURA 9 es una vista en perspectiva de un aparato utilizado para la fermentación de componentes líquidos (C5) .

Las FIGURAS 10A y 10B son gráficos de los resultados obtenidos del sistema de fermentación de acuerdo al ejemplo 1.

Las FIGURAS 11A y 11B son gráficos de los resultados obtenidos del sistema de fermentación de acuerdo al ejemplo 2.

Las FIGURAS 12A y 12B son gráficos de los resultados obtenidos del sistema de fermentación de acuerdo al ejemplo 3.

Las TABLAS 1A y 1B listan la composición de material biológico que compone el material vegetal lignocelulósico de la planta del maíz.

Las TABLAS 2A y 2B listan la composición del componente líquido del material biológico pre -tratado tal como se indica en las TABLAS 1A y 1B.

Las TABLAS 3A y 3B listan la composición del componente de sólidos de material biológico pre – tratado a partir de material biológico preparado tal como se indica en las TABLAS 1A y 1B.

Las TABLAS desde la 4 a las 6 suministran la información y los resultados obtenidos del sistema de fermentación de acuerdo al ejemplo 1, ejemplo 2 y ejemplo 3.

DESCRIPCIÓN DETALLADA

En referencia a la FIGURA 1A, se muestra una bio -refinería 100 configurada para producir etanol de material biológico.... [Seguir leyendo]

1. Un método para generar un producto de fermentación en un sistema de fermentación de material biológico que incluye material lignocelulósico que ha sido pre -tratado y separado a un componente líquido y a un componente sólido, el método incluye:

la preparación de una mezcla espesa que incluye:

el suministro del componente líquido que contiene pentosa al sistema de fermentación, donde la pentosa incluye xilosa; el suministro de un ethanologen al sistema de fermentación, donde el ethanologen es capaz de fermentar la xilosa a etanol, y más aún donde el etanol es suministrado al sistema de fermentación en una concentración menor a 2 g de ethanologen en una forma seca por litro de mezcla espesa;

el ajuste de un pH de la mezcla espesa a un rango de 4.5 a 6.5; mantener el componente líquido y el ethanologen en el sistema de fermentación a una temperatura de entre 25 y 37 °C; el suministro de un monto adicional del componente líquido a la mezcla espesa, donde el componente líquido se conforma de xilosa y donde el suministro del monto adicional del componente líquido empieza por lo menos después de 5 horas, pero no más de 40 horas después de suministrar el ethanologen a la mezcla espesa; y la recuperación del producto de fermentación del sistema de fermentación.

2. El método de la reivindicación 1, donde la concentración inicial de xilosa en la mezcla espesa es de 1 a 9% de la masa.

3. El método de las reivindicaciones 1 o 2, donde el suministro del monto adicional del componente líquido está a una tasa de 0.5 a 12 g de xilosa agregada por litro de mezcla espesa por hora.

4. El método de cualquiera de las reivindicaciones 1 -3, donde un monto total de xilosa agregado a la mezcla espesa está entre 40 a 180 g por litro de mezcla espesa.

5. El método de cualquiera de las reivindicaciones desde la 1 -4, que incluye el suministro de un agente a la mezcla espesa, donde el agente incluye un vinote delgado.

6. El método de cualquiera de las reivindicaciones de la 1 a la 5, que incluye el suministro de un agente a la mezcla espesa, donde el agente incluye un vinote delgado clarificado que conforma del 5 al 50% del volumen de la mezcla espesa.

7. El método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a la 6, donde la masa biológica incluye hemicelulosa y el producto de fermentación fue generado por la fermentación de xilosa y donde el componente líquido contiene xilosa y glucosa y el ethanologen se conforma de un organismo capaz de fermentar la xilosa a etanol y la glucosa a etanol.

8. El método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a la 7, donde la masa biológica se conforma de hemicelulosa y el producto de fermentación ha sido generado mediante la fermentación de xilosa y donde el ethanologen es una levadura y es Saccharomyces cerevisiae.

9. El método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, donde el producto de fermentación se conforma de etanol, y donde por lo menos el 75% de la xilosa ha sido convertida a etanol por medio de fermentación.

10. El método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a la 9, que incluye:

el tratamiento del componente líquido para reducir inhibidores o para incrementar la concentración de xilosa.

11. El método de cualquiera de las reivindicaciones desde la 1 a la 10, donde el mantenimiento general incluye el mantenimiento del componente líquido y el ethanologen en el sistema de fermentación durante un tiempo superior a 48 horas.

12. Un método para generar un producto de fermentación en un sistema de fermentación proveniente de una masa biológica lignocelulósica que ha sido pre -tratada y separada a un componente líquido y a un componente sólido, el método incluye:

la preparación de la mezcla espesa que contiene:

el suministro del componente líquido al sistema de fermentación;

el suministro de ethanologen al sistema de fermentación en una concentración superior a 2 g de ethanologen en una forma seca por litro de mezcla espesa, donde el ethanologen es capaz de fermentar la xilosa a etanol;

el ajuste de un pH de mezcla espesa a un rango entre 4.5 a 6.5; mantener el componente líquido y el ethanologen en el sistema de fermentación a una temperatura en de 25 y 37 °C durante por lo menos 48 horas; el suministro de un modo adicional del componente líquido a la mezcla espesa, donde el componente líquido se conforma de xilosa y donde el suministro del monto adicional del componente líquido empieza después de por lo menos 5 horas pero no más de 40 horas después de haber suministrado el ethanologen a la mezcla espesa, donde el monto adicional del componente líquido es suministrado a la mezcla espesa a una tasa de 2 a 5 g de xilosa agregada por litro a la mezcla espesa por hora, y donde el monto total de xilosa añadida a la mezcla espesa está entre 110 a 140 g por litro de mezcla espesa;

la recuperación del producto de fermentación del sistema de fermentación, donde el producto de fermentación incluye etanol, y donde al menos el 75% de xilosa ha sido convertida en etanol por medio de fermentación; y donde la masa biológica lignocelulósica consiste esencialmente de mazorcas de maíz, cáscaras vegetales de maíz, hojas vegetales de maíz y tallos de maíz.