以机械增强来提高纤维素生物质的微生物转化的方法
【专利摘要】公开了一种用于基本上无预处理而将生物质转化的系统和方法。微生物系统与使用机械破碎的结合可以有助于实现高转化率而无需额外的成本且没有通常与预处理过程相关的不想要的副产物。
【专利说明】以机械増强来提高纤维素生物质的微生物转化的方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2013年6月14日提交的美国专利申请61/835,447的优先权，据此将其全部内容通过引用的方式并入本申请。
技术领域
[0003]本公开涉及将生物质转化为生物燃料或其它有用产物。更具体地，本公开涉及利用微生物和机械力提高生物质转化。
【背景技术】
[0004]生物质是一种可用于产生燃料、化学品、纤维和能量的相对便宜、可再生并且丰富的材料。然而，缺乏能够以低成本将生物质有效地转化为成分片段或活性中间体的技术至少部分阻碍了植物生物质的大规模利用。例如，大部分植物生物质对通过纤维素酶的消化耐药。
[0005]生物质的预处理可以使生物质更适合酶消化。预处理可以去除阻碍进入纤维素酶的生物质成分，如木质素和/或半纤维素。预处理还可以引起生物质中的结构性变化(如粒度、孔隙率、表面积)。已经开发了多种生物质预处理技术。这些开发的示例包括使用稀酸或碱、蒸汽爆炸、自动水解、控制pH、AFEX和氨水预处理。
[0006]基于从利用木质原料和真菌纤维素酶的研究中获取的结果，普遍认为所有生物质都需要纤维素生物质的预处理。根据这一认识，在生物处理之前有必要采用高温和/或化学品进行预处理以在随后的酶解中实现经济上可行的产率。
[0007]然而，预处理增加了成本且可能影响在随后的发酵期间的性能。用于预处理的资本和运营成本巨大，且预处理通过负面影响下游加工操作的性能进一步增加了加工成本。特别是，所有已知的预处理产生抑制水解和发酵的化合物或需要回收化学试剂(例如氨或离子液体)，或者既产生抑制水解和发酵的化合物又需要回收化学试剂(例如氨或离子液体)。
【发明内容】
[0008]目前公开的手段通过提供一种用于有效转化生物质的系统和方法推进了技术。在一个实施方式中，通过采用纤维素分解菌联合转化过程中对木质纤维素粒子进行机械破碎，以很少预处理或无预处理即可以实现纤维素原料的高溶解率。
[0009]纤维素生物燃料领域已经基于所有生物质都需要预处理这一认识运行。本文公开的是可以排除该预处理步骤。为了本公开的目的，术语“预处理”指的是使生物质与除水以外的任何化学品接触的过程。为了本公开的目的，术语“预处理”不包含高压灭菌。
[0010]本文公开了一种用于将生物质转化为乙醇或其它所需的产物的系统。在一个实施方式中，所公开的系统可以含有包括木质纤维素粒子的生物质、用于保持生物质的反应器、能够将生物质发酵成所需的产物的微生物，和用于机械地破碎木质纤维素粒子的装置。一方面，生物质没有经过预处理。另一方面，没有用任何化学品对生物质进行预处理。在另一方面，在处理前已将生物质仅与水接触。另一方面，在将生物质装进反应器之前，已对生物质进行高压灭菌。另一方面，反应器为密闭反应器。
[0011]还公开了一种用于将生物质转化为乙醇或其它所需的产物的方法。在一个实施方式中，该方法包含(a)将生物质和微生物加入反应器，其中微生物能够使生物质溶解并使溶解产物发酵。一方面，生物质含有木质纤维素粒子。在另一个实施方式中，该方法包含(b)机械地破碎生物质的木质纤维素粒子和(C)用微生物使生物质发酵以产生所需的发酵产物，如乙醇等。一方面，同时实施步骤(b)和(C)。另一方面，连续地或间歇地(例如，5分钟一次)实施步骤(b)。
[0012]在另一个实施方式中，所公开的方法可以包含(a)将生物质和微生物加入反应器，(b)用微生物使生物质发酵以产生第一发酵产物，(C)机械地破碎步骤(b)的第一发酵产物，和(d)使步骤(C)的机械地破碎的产物发酵，其中重复步骤(b)至(d)N次，N为等于或大于I的整数。一方面，N在从I至10的范围内。
[0013]在另一个实施方式中，对经过发酵的固体的研磨可以在约8%、10%、12%或15%(重量/重量)的固体上进行。
[0014]在另一个实施方式中，以间歇性机械破碎孵育5天后溶解了生物质中超过50%、60%、65%、70%、75% 或 80% 的糖。
[0015]在另一个实施方式中，可以采用一种或多种微生物且微生物能够使生物质发酵成所需的产物。在另一个实施方式中，微生物能够使生物质溶解并使溶解产物发酵。如本文所公开的微生物系统可以包含纯培养或共同培养的微生物，如热纤梭菌、ClostridiumclarafIavum、CaIdiceIlusiruptor besci1、Thermoanaerobacterium saccharolyticum、Thermoanaerobacterium thermosaccharolyticum或其组合。以举例的方式，可以用于微生物系统的菌株包含但不限于热纤梭菌DSM1313、热纤梭菌ATCC 27405、Clostridiumclaraflavum 42A、Clostridium claraflavum DSM19732等。
[0016]在另一个实施方式中，纤维素材料的微生物发酵和机械搅拌可以在发酵期间同时发生。在另一个实施方式中，纤维素材料的微生物发酵和机械搅拌可以在发酵期间相继发生。
[0017]在另一个实施方式中，系统还可以包含驱动装置，用于将在反应器中形成的压力用于驱动用于机械破碎的装置。该压力可以来自反应器中通过发酵产生的气体，或其可以来自在发酵罐(或反应器)的底部形成的静压。比如，可以含有通过发酵有机体产生的C02，其可以导致压力的短暂增加。该增加的压力可以用作动力推动纤维素浆液通过孔口(诸如在串联连续配置中从一个反应器到另一个反应器)，或者可选地可以用于增加发酵系统(或其部分)的压力。
[0018]通过多种不同的方式可以实现木质纤维素粒子的机械破碎。以举例的方式，通过使用密度大于反应器(发酵罐)中水的密度的固体粒子(诸如金属球)可以实现破碎。另一方面，通过以激烈混合、穿过孔口或喷嘴或二者的方式受到剪切力(sheer)而可以实现破碎。另一方面，通过压力循环可以实现破碎，其由于过饱和的C02可能会导致在纤维素粒子内形成气泡。另一方面，通过使木质纤维素粒子通过发酵罐外的研磨机(例如盘磨机)并在机械加工后将它们回收至发酵罐可以实现破碎。另一个方面，用于机械破碎的装置和驱动装置可以包含具有密集珠子的喷嘴或水力旋流器。
[0019]另一方面，用于机械破碎的装置可以包含球磨机、盘磨机或者既包含球磨机又包含盘磨机。一方面，可以使用具有统一直径的金属或玻璃球。另一方面，可以一起使用具有不同直径的金属球以增强破碎。以举例的方式，可以使用具有从2mm至50mm、从5mm至30mm、或从8mm至20mm范围内的不同直径的金属球。
【附图说明】
[0020]图1为显示组合的机械和生物化学处理方法的不同路线的流程图。
[0021]图2示出了两条路线A和B各自分别在第I轮和第2轮之后的葡聚糖溶解结果。图2中还示出了累积的葡聚糖溶解。
[0022]图3示出了通过以真菌纤维素酶水解为特征的SSF和通过采用多种微生物系统的微生物转化，葡聚糖和木聚糖在柳枝稷中的溶解。
[0023]图4示出了相比于从以对木材或草添加真菌纤维素酶为特征的SSF获取的低得多的转化，通过细菌/微生物转化获取的并通过对草的机械力提高的高转化。
[0024]图5示出了对用不同微生物处理5天后柳枝稷的溶解进行比较的结果。
[0025]图6示出了图5中所描述的溶解和转化实验的各种产物。
[0026]图7示出了采用真菌纤维素酶和酵母，通过热纤梭菌(C.thermocellum)和通过SSF，经过高压灭菌但没有经过预处理的六月中旬收获的柳枝稷和白杨的对比的葡聚糖溶解结果。
[0027 ]图8示出了减少的固体负载量对溶解的影响。
[0028]图9示出了对于经过洗涤、经过高压灭菌但没有经过预处理的原料来说，收获日期、选择的催化剂和粒度对葡聚糖溶解的影响。
[0029]图10示出了通过热纤梭菌酶或真菌纤维素酶的不同装载量，在血清瓶中5天后，经过高压灭菌但没有经过预处理的六月中旬收获的柳枝稷的对比的葡聚糖溶解。
[0030]图11为显示对于多种底物和转化系统的葡聚糖和木聚糖的溶解图。
[0031]图12示出了对于多种底物和转化系统的预测的和实际的溶解。
[0032]图13示出了球磨对经过高压灭菌但没有经过预处理的十月收获的柳枝稷的连续发酵的影响。
【具体实施方式】
[0033]在纤维素生物燃料领域内通常认为，纤维素生物质向乙醇的有效转化需要预处理。预处理增加了成本且可能影响在随后的发酵期间的性能。用于预处理的资本和运营成本巨大，且预处理通过负面影响下游加工操作的性能进一步增加了加工成本。特别是，所有已知的预处理产生抑制水解和发酵的化合物或需要回收化学试剂(例如氨或离子液体)，或者既产生抑制水解和发酵的化合物又需要回收化学试剂(例如氨或离子液体)。
[0034]除成本效益外，加工未经预处理的生物质还可以促进回收副产品如饲料蛋白和高分子量木质素，并可使生物质加工基本上不那么危险。如果可以以高产率和合理高的比率加工纤维素生物质而无需预处理，这很可能是使加工更便宜、更简单并且更可靠的革命性的进步。这样的进步有明确的潜力取代其他技术方法且具有巨大的竞争优势。
[0035]以很少或无预处理的生物质转化的潜在的缺点可以包含，例如，原料特性对加工可能性的影响的不确定性，溶解不如在高浓度下同样有效的可能性，以及不能将嗜热微生物设计为实现高乙醇产量和滴度的可能性。本文公开了通过在转化过程中采用纤维素分解菌联合木质纤维素粒子的机械破碎，以很少或无预处理可以实现纤维素原料的高溶解率。
[0036]还没有显示将微生物纤维素利用与木质纤维素粒子的机械破碎进行组合用于由纤维素生物质生产燃料或化学品。已经示出了转化过程中的物理破碎，参见诸如Ryu和Lee，B1technol B1eng.1983,25(1):53-65;Jones和Lee,B1technol B1eng.1988,31(1):35-40;Tjerneld等人,B1separat1n.1990,1(3-4): 255-63。然而，这些研究全部采用无细胞酶水解，而不是如本文所公开的微生物系统。本公开示出了与机械力联合的微生物转化相对于无细胞酶转化的优点。
[0037]另一方面，所有先前的研究采用了磨损反应器。在酶法水解的研究中已经观察到磨损反应器存在一定局限性。这些局限性包含，以举例的方式，在高固体时降低的有效性、加速的酶失活等。由于两种系统中所涉及的不同的机制，因此磨损反应器中与无细胞酶水解相关的这些局限性在微生物系统中可能不太重要。
[0038]另一方面，相比于转化之前进行研磨，组合的微生物转化和机械破碎可能既更便宜又更有效，因为(a)相比于转化前粒度减小，在转化过程中的粒子的软化预计会使它们更容易破碎，以及(b)在反应过程中生成新的表面。
[0039]术语“生物质”指的是来源于活的生物体或由活的生物体产生的非化石可再生材料。在其最广泛的术语中，生物质可以包含动物生物质、植物生物质和人类粪便以及再生材料等。动物生物质的示例可以包含动物副产品和动物粪便等。在本公开的一个实施方案中，生物质是指植物生物质，其包含在可持续的基础上可用的任何植物衍生的物质(木质或非木质的)。植物生物质可以包含但不限于农作物废弃物和残渣，如玉米秸杆、麦杆、稻杆、甘蔗渣等，饲料作物，如柳枝稷、苜蓿、冬黑麦等。植物生物质还可以包含但不限于木本能源作物、木材废物和残渣，如树、软木森林疏伐、树皮废物、锯肩、纸和纸浆工业残渣或废物流、木质纤维等。在城市地区，植物生物质可以包含庭院废物，如剪草、树叶、剪树、灌木等，蔬菜加工废弃物以及回收的纸板和纸制品。
[0040]在一个实施方式中，草生物质可用于本公开。在另一个实施方式中，利用现有的设备和技术可将冬季覆盖作物如冬黑麦用作生物能源原料。冬季覆盖作物与土地或税收粮食作物很少有且可论证地没有竞争，且他们还积极地影响土壤和水的质量以及农业收入，并提供重要的副产品机会。一项最近的研究估计，美国在用于种植玉米和大豆的土地上每年可以生产2亿干吨冬黑麦，其具有等于目前美国和巴西的产业相结合的液体燃料生产潜力。
[0041]通过采用本文公开的系统和方法，也可以将其它纤维素原料加工成生物燃料而无需预处理。微生物的示例可以包含但不限于热纤梭菌工.0]^作€31￥11111、(:上680；[；[或作为发酵体系的的C.thermocellum/Thermoanaerobacterium saccharolyticum共培养。可以米用用于机械增强的各种策略以进一步提高转化。这些策略可以包含，以举例的方式，原位球磨，通过喷嘴或高剪切管线式搅拌机，以及涉利用在发酵过程中形成的压力作为动力的多个配置。同时使用微生物纤维素发酵和机械装置可以证实是一种用于提高生物质转化的节约成本的并且有效的方式。
[0042]对于本领域技术人员来说明显的是，在不偏离本文所公开的实施方式的范围的情况下，可以对本文所描述的系统和方法进行修改且可以使用适当的等同进行替换。通过参照下面的实施例会更清楚地理解现在已经详细描述的某些实施方式，其仅用于说明的目的而并不旨在限制本发明。
[0043]实施例
[0044]实施例1机械破碎有助于更高的溶解率
[0045]图1为显示组合的机械和生物化学处理方法的不同路线的流程图。路线A中，生物质在发酵之前进行球磨。路线B中，生物质在两轮发酵之间进行球磨。
[0046]图2示出了两条路线A和B各自分别在第I轮和第2轮之后的葡聚糖溶解结果。图2中还示出了累积的葡聚糖溶解。介质I和2中的球的直径为8mm、I Imm和20mm。介质3中的球的直径为11mm。
[0047 ]实施例2对SSF和多种微生物的溶解结果进行比较
[0048]进行实验以比较SSF和多种微生物的溶解结果。图3示出了通过以真菌纤维素酶水解为特征的同步糖化发酵(SSF)和通过采用多种微生物系统的微生物转化，葡聚糖和木聚糖在柳枝稷中的溶解。5天后SSF达到13%的纤维素溶解，而测试的大多数微生物系统的溶解超过60%的溶解。
[0049]图4强调了酶和微生物转化在未经处理的木质对草木质纤维素上的差异。真菌纤维素酶在未经处理的木材和草之间的性能相似(10%对11%)，对草的未经处理的草的微生物转化比对木材的未经处理的草的微生物转化高4倍以上(65%对14%)。通过引入机械破碎/增强的装置，转化进一步增加至78%。标记为“经过洗涤”的结果是针对去除了可溶性葡聚糖的柳枝稷实施的(60C洗涤过夜)。对于未经洗涤的柳枝稷，以机械增强的细菌进行的葡聚糖溶解为88% (图4)。
[0050]如图3和4中所示，当相比于采用真菌纤维素酶或无细胞纤维素酶的常规系统(图3)时，微生物纤维素转化在未经处理的或经过最低限度预处理的底物上显示出优异的水解性能(图3)。结合了转化过程中机械破碎的微生物转化比没有机械力(或破碎)的微生物转化更有效。如图4所示，在没有机械破碎的情况下微生物转化可以达到约65%或更大的转化率。当采用机械破碎时，可以达到更高程度的溶解。
[0051]虽然未经预处理的柳枝稷的溶解率通常需要增加超过5倍以达到有吸引力的经济通常所需要的高程度的溶解，微生物纤维素系统中仅30%左右的增加可以是足够高的性价比。因此，尽管微生物转化可能需要相对较小强度的机械破碎，未经预处理的底物的转化可能需要采用真菌纤维素酶的强烈(或剧烈)得多的破碎。
[0052]实施例3对多种微生物的溶解结果进行比较
[0053]对采用多种原料(柳枝稷和白杨)和转化系统(具有真菌纤维素酶的热纤梭菌与SSF，C.bescii，C.clariflavum，C.cellulolyticum，混合富集)的溶解结果进行了检测和比较。使用若干对在六月中旬收获的经过高压灭菌而没有经过预处理的洗涤的柳枝稷的溶解进行检测。图5显示了将用不同微生物处理5天后的柳枝稷的溶解进行比较的比较结果。在血清瓶中5天后这些测试的参数为:5g/L的葡聚糖、13g/L的固体、<4mm的粒度、2 %的接种体。在60C时聚生体在来自马粪堆肥的微晶纤维素上得到增强。结果表示为三个独立试验的平均值土标准差，每个独立试验进行三次。如图5所示，热纤梭菌和聚生体均显示约65%的溶解，而测试的其它微生物显示出较低的溶解百分数。
[0054]图6示出了图5中的实验的溶解产物。通过多种微生物(2%的接种体)在5天后的经过洗涤的绿色柳枝稷(4mm粒度)的发酵和水解产物。聚生体在来自马粪堆肥的微晶纤维素上得到增强。结果表示为平均值(n = 3)。如图6所示，对于所有的培养和对照，乙酸以最高的浓度存在。对于除聚生体之外的所有培养(没有PH对照)，可溶性糖以显著的水平的存在。
[0055]实施例4对采用不同的微生物和SSF的不同的生物质的溶解结果进行比较
[0056]对经过高压灭菌而没有经过预处理的在六月中旬收获的柳枝稷和白杨通过不同的微生物或纤维素酶的葡聚糖溶解进行检测。采用真菌纤维素酶和酵母的热纤梭菌和SSF的结果示于图7中。在血清瓶中孵育5天进行该测试。真菌纤维素酶装载量为每克固体4.5毫克Ctec2和每克固体0.5毫克Htec2。未接种的柳枝稷(5g/L的葡聚糖，13g/L的固体，<4mm的粒度)和白杨(5g/L的葡聚糖，Ilg/L的固体，<0.5mm的粒度)的溶解少于10%。结果表示为三个独立试验的平均值±标准差，每个独立试验进行三次。如图7所示，在少量酶装载下，热纤梭菌转化超出SSF约2倍，且对于两种系统，六月中旬的柳枝稷比木材具有高得多的活性。
[0057]实施例5固体装载量对溶解的影响
[0058]研究了减少的固体装载量对溶解的影响。5天后对来自经过洗涤的六月中旬收获的具有13g/L或2.5g/L的初始固体浓度的柳枝稷的葡聚糖溶解进行比较。真菌纤维素酶装载量为每克固体4.5毫克Ctec2和每克固体0.5毫克Htec2。结果表示为三个独立试验的平均值土标准差，每个独立试验进行三次。
[0059]如图8所示，对于C.bescii，而非对于热纤梭菌和SSF，初始固体装载量对葡聚糖溶解具有显著影响。
[0060]实施例6生物质收获日期和粒度对溶解的影响
[0061]经过洗涤、高压灭菌而没有经过预处理的原料的葡聚糖溶解作为收获柳枝稷的收获日期、生物催化剂的选择和粒度的函数进行了研究。在该研究中使用了在血清瓶孵育了 5天的热纤梭菌(实心方块)或真菌纤维素酶和酵母(空心菱形)。真菌纤维素酶装载量为每克固体4.5毫克CTec2以及每克固体0.5毫克HTec2。未接种的年轻的柳枝稷(5g/L的葡聚糖，13g/L的固体)、衰老的柳枝稷(5g/L的葡聚糖，12g/L的固体)和白杨(5g/L的葡聚糖，llg/L的固体)的溶解少于10%。结果表示为三个独立试验的平均值±标准差，每个独立试验进行三次。
[0062]如图9所示，粒度没有对草、白杨SSF显示出显著影响。然而，粒度似乎在白杨上对热纤梭菌具有一些显著影响。
[0063]对于热纤梭菌和SSF，衰老的柳枝稷的溶解约为六月中旬收获的柳枝稷的溶解的一半，表明收获日期也对溶解具有显著影响。在本文中再次，在所有的粒度和在两个时期，热纤梭菌对柳枝稷的有效性约为SSF的2倍。
[0064]实施例7酶装载量和酶来源对溶解的影响
[0065]在血清瓶中5天后，通过不同装载量的热纤梭菌酶或真菌纤维素酶，将来自经过高压灭菌而没有经过预处理的在六月中旬收获的柳枝稷的葡聚糖溶解进行比较。5g/L的葡聚糖，13g/L的固体，4mm的粒度。
[0066]通过亲和纯化(〇)或通过对无细胞液体培养基进行浓缩及透析(.)对热纤梭菌酶进行纯化。在37°C在酵母的存在下(X)或不存在酵母的情况下(□)，在较低底物浓度(△，2.5g/L的固体)，或增加的水解温度(O，50C)下对真菌纤维素酶进行孵育。结果表示为平均值土标准差(对于真菌纤维素酶n = 3，对于亲和纯化的纤维素酶n = 2，对于透析浓缩的液体培养基n = l)。
[0067]如图10所示，存在或不存在酵母、更高的酶装载量、更高的孵育温度或更少的原料装载量均没有显著提高5天的SSF溶解。在所有的装载量情况下，热纤梭菌素酶远比真菌纤维素酶更有效。
[0068]实施例8针对多种底物和转化系统的葡聚糖和木聚糖的溶解
[0069]针对多种底物通过转化系统的葡聚糖和木聚糖的溶解进行检测。图11示出了多种底物和转化系统的葡聚糖和木聚糖的溶解。
[0070]图12示出了针对多种底物和转化系统的预测的和实际的溶解。从3种底物和6种转化系统中获得的数据证实了惰性非碳水化合物假说，同时拒绝了 “洋葱剥离”假说，这表明非碳水化合物被溶解至到与碳水化合物相同的程度。
[0071]实施例9球磨对连续发酵的影响
[0072]研究了球磨对经过高压灭菌但没有经过预处理的十月收获的柳枝稷的连续发酵的影响。术语“之前”指的是在第一次接种前进行研磨，以及术语“之后”指的是在第一次接种和第二次接种之间进行研磨。
[0073]如图13所示，在热纤梭菌的情况下，在第一次发酵之后但在第二次发酵之前进行的5分钟研磨导致剩余的碳水化合物在第二次发酵阶段期间的溶解增加。更具体地，通过第一次发酵和第二次发酵之间的研磨，超过50%的在第一次发酵之后剩余的碳水化合物溶解。相比于没有进行研磨的对照，在第一次发酵之前进行同样的研磨没有效果。因此，当交替进行物理和生物攻击(共处理)时远比连续进行物理和生物攻击(预处理)更有效。
[0074]通过简单研磨的热纤梭菌可以实现衰老的经过高压灭菌但没有经过预处理的柳枝稷的高度溶解，但是通过同样研磨处理的SSF最有可能实现不了衰老的经过高压灭菌但没有经过预处理的柳枝稷的高度溶解。
[0075]可以在贯穿本申请引用的或以下所列出的所有被引用的参考(包括文献参考、专利、专利申请和网站)的内容在此为任何目的以引用的方式以其全部内容明确地并入本公开。除非另有声明，本公开可以采用本领域中公知的微生物学、分子生物学和细胞生物学的常规技术。
[0076]可以对所公开的方法和系统在不脱离其范围的情况下进行修改。应当指出的是，包含在上述说明中的或在附图中示出的事项应当被理解为说明性的而不是限制性的意义。
【主权项】
1.一种将生物质转化为乙醇或其它所需的产物的系统，所述系统包括: a)生物质，所述生物质包括木质纤维素粒子，其中没有对所述生物质进行预处理， b)反应器，用于保持所述生物质， c)微生物，所述微生物能够将生物质发酵成所需的产物，和 d)装置，用于机械地破碎所述木质纤维素粒子。2.根据权利要求1所述的系统，其中用于机械破碎的所述装置包括球磨机或盘磨机。3.根据权利要求1所述的系统，其中用于机械破碎的所述装置包括金属球。4.根据权利要求1所述的系统，进一步包括驱动装置，用于将在所述反应器中形成的压力用于驱动用于机械破碎的所述装置。5.根据权利要求4所述的系统，其中所述压力选自由在所述反应器中通过发酵产生的气体所形成的压力、在反应器底部形成的静压及其组合所组成的组。6.根据权利要求1所述的系统，其中所述反应器为密闭反应器。7.根据权利要求4所述的系统，其中没有用化学品对所述生物质进行预处理。8.根据权利要求4所述的系统，其中在将所述生物质装进所述反应器之前，对所述生物质进行高压灭菌处理。9.根据权利要求1所述的系统，其中所述微生物为选自由热纤梭菌、Clο stridiumclarafIavum、CaIdiceIlusiruptor besci1、Thermoanaerobacterium saccharolyticum、Thermoanaerobacterium thermosaccharoIyticum及其组合所组成的组的至少一名成员。10.根据权利要求1所述的系统，其中所述微生物促进所述生物质的溶解。11.一种用于将生物质转化为乙醇或其它所需的产物的方法，所述方法包括: a)将所述生物质和微生物加入反应器，所述微生物能够使所述生物质溶解并使形成的溶解产物发酵，所述生物质包括木质纤维素粒子， b)机械地破碎所述生物质的所述木质纤维素粒子， 和 c)用所述微生物使所述生物质发酵以产生所需的发酵产物。12.根据权利要求11所述的方法，其中同时实施所述步骤(b)和(C)。13.根据权利要求11所述的方法，其中间歇性地实施所述步骤(b)。14.根据权利要求11所述的方法，其中通过用由金属或玻璃制成的球或珠子机械地破碎所述生物质来实施所述步骤(b)。15.根据权利要求11所述的方法，其中步骤(b)中的所述机械破碎由从所述反应器获取的能量来驱动。16.根据权利要求11所述的方法，其中所述反应器为密闭反应器。17.根据权利要求16所述的方法，其中将来自所述密闭反应器内部的压力用于驱动步骤(b)的所述机械破碎。18.根据权利要求11所述的方法，其中以间歇性机械破碎孵育5天后溶解了所述生物质中的超过60%的糖。19.根据权利要求11所述的方法，进一步包括将所述可溶性糖转化为乙醇或其它所需的产物的步骤。20.—种用于将生物质转化为乙醇或其它所需的产物的方法，所述方法包括: a)将所述生物质和微生物加入反应器，所述微生物能够使所述生物质溶解并使形成的溶解产物发酵，所述生物质包括木质纤维素粒子， b)用所述微生物使所述生物质发酵以产生第一发酵产物， c)机械破碎步骤(b)的所述第一发酵产物，和 d)使步骤(c)的所述机械破碎的产物发酵， 其中重复所述步骤(b)至(d)N次，N为等于或大于I的整数。
【文档编号】C12P7/06GK105849271SQ201480045364
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2014年6月14日
【发明人】李·R.·林德, 朱雷·M.D.·帕伊
【申请人】达特茅斯学院理事会