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最新木质纤维素生物质发酵过程的糖浆粘结剂和粘合剂的制作方法

泰宁新闻网 http://www.tainingxinwen.cn 2020-10-18 09:05 出处:网络
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木质纤维素生物质发酵过程的糖浆粘结剂和粘合剂的制作方法
本发明公开了木质纤维素糖浆,在木质纤维素生物质发酵过程诸如由木质纤维素生物质制备醇的过程中作为联产品产生木质纤维素糖浆。所述木质纤维素糖浆可用作颗粒物质的粘结剂。此外,所述糖浆可用作粘合剂。

木质纤维素生物质发酵过程的糖浆粘结剂和粘合剂
[00011 本专利申请要求2013年10月10日提交的美国临时申请61/889061和2014年5月20 日提交的62/000639的权益,所述临时申请全文各自以引用方式并入本文。
技术领域
[0002] 本发明涉及包含粘结剂或粘合剂的材料的领域。更具体地,糖浆作为木质纤维素 生物质发酵过程的联产品有效地用作粘结剂或粘合剂。

[0003] 粘结剂和粘合剂在许多应用中特别是在具有期望性能的材料因其颗粒性质而难 以处理时是有用的。用作粘结剂的物质(例如具有细煤粉的物质)包括淀粉和糖蜜(US 5, 009,671)、沥青粘结剂材料(US 823,025)、沥青粘结剂(US 3,966,427)、或液化生物质(US 5,916,826)。另外,将木质素磺酸盐即木材的硫酸盐制浆工艺的废液用作各种材料的粘结 剂和粘合剂。
[0004] 在将木质纤维素生物质用作用于发酵的碳源的纤维素乙醇方法中,通常将来自蒸 馏塔(啤酒塔)的全塔馏物分离为固体(湿饼或滤饼)和液体(稀塔馏物)馏分。使稀塔馏物通 过蒸发器以产生糖浆。滤饼和糖浆是纤维素乙醇方法的联产品。如在共同拥有的 US20120102823中所公开的,可燃烧具有至少约40%固体的糖浆,由此提供能量。也可燃烧 滤饼以提供能量。
[0005] 仍然需要可有效地用作粘结剂和粘合剂的另外材料,以及使用这些材料的方法。



[0006] 在一个方面,提供一种用于粘结颗粒物质的方法,该方法包括:
[0007] a)提供木质纤维素糖浆;
[0008] b)提供至少一种颗粒物质;
[0009 ] c)使b)的颗粒物质与a)的糖楽;接触;
[0010] 其中所述糖衆粘结所述颗粒物质。
[0011] 在另一方面,提供了一种用于使两个表面粘合的方法,该方法包括:将包含木质纤 维素糖浆的组合物施用于至少一个表面,以及使两个表面彼此接触,使得木质纤维素糖浆 置于两个表面之间。
[0012] 在另一方面,提供了包含木质纤维素糖浆和至少一种附加颗粒物质的组合物。

[0013] 以下定义和缩写用于权利要求和说明书的解释。
[0014] 如本文所用,术语"包含"、"包括"、"具有"或"含有",或者其任何其它变型旨在涵 盖非排它性的包括。例如,包含元素列表的组合物、混合物、工艺、方法、制品或设备不必仅 限于那些元素,而是可以包括其它未明确列出的元素,或此类组合物、混合物、工艺、方法、 制品或设备固有的元素。此外,除非明确指明相反,"或"是指包含性的"或"而非排它性的 "或"。例如,条件A或B满足下列中任一项:A为真实的(或存在的)且B为虚假的(或不存在 的),A为虚假的(或不存在的)且B为真实的(或存在的),以及A和B均为真实的(或存在的)。
[0015] 在本发明的元素或组分前的不定冠词"一个"和"一种"旨在为有关所述元素或组 分的实例(即出现)数量的非限制性。因此,应将"一个"或"一种"理解为包括一个或至少一 个,并且元素或组分的词语单数形式也包括复数指代,除非有数字明显表示单数。
[0016] 如本文所用,术语"发明"或"本发明"是非限制性术语,并且不旨在意指本发明的 任何单独实施方案,而是涵盖如本说明书和权利要求所述的所有可能的实施方案。
[0017] 如本文所用,用术语"约"修饰本发明的成分或反应物的量时是指数值量的变化, 它们可能发生在例如,典型的测量和用于制备浓缩液或实际使用溶液的液体处理程序中; 这些程序中的偶然误差中;制造、来源、或用于制备组合物或实施方法的成分的纯度的差异 中等。术语"约"还包括由于对于起因于特定起始混合物的组合物的不同平衡条件而不同的 量。无论是否由术语"约"来修饰,权利要求包括量的等同量。在一个实施例中,术语"约"指 在报告数值的10%以内,优选地在报告数值的5%以内。
[0018] 术语"可发酵糖"是指在发酵过程中能被微生物用作碳源的低聚糖和单糖。
[0019] 术语"木质纤维素"是指包含木质素和纤维素的组合物。木质纤维素材料也可包含 半纤维素。
[0020]术语"纤维素"是指包含纤维素和附加组分(包括半纤维素)的组合物。
[0021]术语"糖化"是指由多糖产生可发酵糖。
[0022]术语"预处理的生物质"是指在糖化之前已经过预处理的生物质。所述预处理可为 物理的、热的或化学方法的形式以及它们的组合。
[0023] 术语"颗粒物质"或"颗粒物"意指由保持独立地分散于气体或液体中的较小的固 体物质的离散颗粒组成的物质。本发明的颗粒物质通常由规则或不规则形状的颗粒组成。 虽然也可使用更大的颗粒,但是典型的颗粒具有约1至约10000微米的直径范围。
[0024] 术语"丁醇"是指异丁醇、1-丁醇、2-丁醇、或它们的组合。
[0025] 术语"木质纤维素生物质"指任何木质纤维素材料,并且包括含有纤维素、半纤维 素、木质素、淀粉、寡糖和/或单糖的材料。生物质也可包含附加组分诸如蛋白质和/或脂质。 生物质可源自单一来源,或者生物质可包括源自多于一种来源的混合物;例如,生物质可包 括玉米棒和玉米秸杆的混合物,或草和叶片的混合物。木质纤维素生物质包括但不限于生 物能源作物、农业残余物、市政固体垃圾、工业固体垃圾、来自造纸业的淤渣、庭院垃圾、木 材和林业垃圾。生物质的示例包括但不限于玉米棒、作物残余物诸如玉米皮、玉米秸杆、草 (包括细叶芒)、小麦秸杆、大麦秸杆、干草、稻杆、柳枝稷、废纸、甘蔗渣、高粱植物材料、大豆 植物材料、从谷物的研磨或从生产过程中使用谷物获得的组分(诸如DDGS:含可溶物的干酒 糟)、木质材料诸如树、枝、根、木片、锯末、灌木和灌丛、叶、蔬菜、水果、花、棕榈空果串和能 源甘蔗。
[0026] 术语"能源甘蔗"是指培育用于产生能量的甘蔗。其因纤维百分比高于糖而被选 择。
[0027] 术语"木质纤维素生物质水解产物"是指木质纤维素生物质糖化产生的产物。生物 质也可在糖化前进行预处理或预加工。
[0028] 术语"木质纤维素生物质水解产物发酵液"是指包含产物的发酵液,所述产物得自 包含木质纤维素生物质水解产物的介质中的生物催化剂生长和生产。所述发酵液包含木质 纤维素生物质水解产物的成分,所述成分为没有被生物催化剂消耗的,以及生物催化剂本 身和生物催化剂产生的产品。
[0029] 术语"浆料"指不溶解的材料和液体的混合物。浆料还可包含高水平的溶解固体。 浆料的示例包括糖化发酵液、发酵液和塔馏物。
[0030]术语"全塔馏物"是指蒸馏的塔底物。所述全塔馏物包含高沸腾物和蒸馏进料流的 任何固体。全塔馏物是枯竭的发酵液的类型。
[0031] 术语"稀塔馏物"是指来自全塔馏物、发酵液、或产物枯竭的发酵液的固体/液体分 离的液体馏分。
[0032] 术语"糖衆"或"木质纤维素糖衆"可互换使用并且意指浓缩的产物,其由稀塔馏物 去除水而产生,一般来讲为蒸发。
[0033] 术语"目标产物"是指任何由发酵中的微生物生产宿主细胞生成的产物。目标产物 可为宿主细胞中经遗传工程改造的酶途径的产物或可由内源性途径产生。典型的目标产物 包括但不限于:酸、醇、烷烃、稀烃、芳烃、醛、酮、生物聚合物、蛋白质、肽、氨基酸、维生素、抗 生素和药物。
[0034]术语"发酵"是指广义地使用生物催化剂来产生目标产物。通常生物催化剂在发酵 液中利用发酵液中的碳源生长,并且通过其代谢产生目标产物。
[0035] "固体"是指可溶固体和不可溶固体。来自木质纤维素发酵过程的固体包含用于制 备水解产物培养基的木质纤维素生物质的残余物。
[0036] 本文"挥发物"是指在引入热的过程中将较大程度气化的组分。通过确定严格受控 条件下由加热至950°C所引起的重量损失来测量本文挥发物含量(如在ASTM D-3175中)。典 型的挥发物包括但不限于氢气、氧气、氮气、乙酸以及一些碳和硫。
[0037] 本文"固定碳"是指通过将水分百分比、灰分百分比、和挥发物百分比相加,然后用 100减去该百分比得到的计算百分比。
[0038] "灰分"是根据ASTM D-3174,在受控条件下燃烧后剩余的残余物的重量。
[0039] 如木质纤维素糖浆组合物中所提及的"糖"意指单糖和可溶性低聚糖的总和。
[0040] 木质纤维素糖浆的制备和组合物
[0041] 本发明的木质纤维素糖浆作为来自于使用木质纤维素生物质的过程的联产品而 产生,所述木质纤维素生物质作为可用作生物催化剂的碳源的可发酵糖的来源。生物催化 剂在发酵过程中利用糖产生目标产物。
[0042]为了从木质纤维素生物质产生可发酵糖,对生物质进行处理以释放糖诸如来自于 生物质多糖的葡萄糖、木糖和阿拉伯糖。本领域技术人员可用任何已知的方法处理木质纤 维素生物质,以在水解产物中产生可发酵糖。通常,所述生物质使用物理的、热的和/或化学 的处理进行预处理,并酶解糖化。热-化学预处理方法包括蒸汽喷发或使生物质溶胀以释放 糖的方法(参见例如W02010113129;W02010113130)。也可以采用化学糖化。用于预处理生物 质的物理处理包括但不限于磨削、研磨和切割。诸如这些的物理处理可用于在进一步化学 处理前减小粒度。化学处理包括碱处理诸如用强碱(氨或NaOH)或酸处理(US8545633; W02012103220)。在一个实施方案中,用氨处理生物质(US 7932063;US 7781191;US 7998713 ;US7915017)。这些处理从生物质释放聚合糖。低氨预处理是特别有用的,其中生物 质与包含氨的水溶液接触,形成生物质-氨水混合物,其中氨的浓度足够保持生物质-氨水 混合物的碱性pH,但相对于生物质的干重小于约12重量%,并且相对于生物质-氨水混合物 的重量,生物质的干重为至少约15重量%的固体,如US 7,932,063所公开的,其以引用方式 并入本文。
[0043]将聚合糖转化为单体糖的糖化可以通过酶处理或化学处理进行。在一个方面,使 经预处理的生物质与糖化酶聚生体在合适的条件下接触,以产生可发酵糖。在糖化之前,可 使经预处理的生物质达到期望的水分含量并对其进行处理以改变pH、组合物或温度使得糖 化酶聚生体中的酶将有活性。可通过添加固体或液体形式的酸改变pH。另选地,可利用可从 发酵中回收的二氧化碳(C0 2)来降低pH。例如,如果存在足够的液体,可从发酵罐中收集C02 并将其进料到闪蒸槽中的预处理产物顶部空间或起泡通过经预处理的生物质,同时监控 pH,直至达到所需的pH。可使温度达到下文提到的适合糖化酶活性的温度。通常,合适的条 件可包括在约40 °C至50 °C的温度以及在约4.8至5.8的pH。
[0044] 纤维素或木质纤维素生物质的酶促糖化通常利用酶组合物或共混物来降解纤维 素和/或半纤维素并且产生包含糖(诸如例如葡萄糖、木糖和阿拉伯糖)的水解产物。糖化酶 参见 LyncUL.R.等人("Microbiol.Mol. Biol .Rev.,66:506-577,2002)。使用至少一种酶,并 且通常使用糖化酶共混物,其包含一种或多种糖苷酶。糖苷酶水解二糖、低聚糖和多糖的醚 键,并且存在于广义"水解酶"(EC 3.)的酶分类EC 3.2.1 .x(Enzyme Nomenclature 1992, Academic Press,San Diego,CA,以及增补 1(1993)、增补2(1994)、增补3(1995)、增补4 (1997)和增补5[分别在Eur·J·Biochem·,223 :l-5,1994;Eur·J·Biochem·,232:l-6,1995 ; Eur .J.Biochem.,237:1-5,1996 ;Eur · J.Biochem.,250:1-6,1997;以及Eur · J.Biochem.", 264:610-6501999中])中。可用于糖化的糖苷酶可通过它们水解的生物质组分进行分类。可 用于糖化的糖苷酶可包括纤维素水解糖苷酶(例如,纤维素酶、内切葡聚糖酶、外切葡聚糖 酶、纤维二糖水解酶、β-葡糖苷酶)、半纤维素水解糖苷酶(例如,木聚糖酶、内切木聚糖酶、 外切木聚糖酶、木聚糖苷酶、阿拉伯糖基木聚糖酶、甘露聚糖酶、半乳糖酶、果胶酶、葡糖 苷酸酶)和淀粉水解糖苷酶(例如,淀粉酶、α-淀粉酶、β-淀粉酶、葡糖淀粉酶、α-葡糖苷酶、 异淀粉酶)。此外,将其它活性物质加入糖化酶聚生体(诸如肽酶(EC 3.4.x.y)、脂肪酶(EC 3.1.1.X和3.1.4.X)、木质素酶(EC 1.11.1.X)或阿魏酸酯酶(EC3.1.1.73))中以促进从生 物质的其它组分中释放多糖可为有用的。本领域熟知生产多糖水解酶的微生物常常表现出 某种活性,诸如降解纤维素的能力,该活性由具有不同底物特异性的若干种酶或一组酶催 化。因此,来自微生物的"纤维素酶"可包括一组酶、可有助于纤维素降解活性的一种或多种 酶或所有酶。取决于获取酶时利用的纯化方案,商业或非商业酶制剂(诸如纤维素酶)可包 括多种酶。对于糖化有用的许多糖基水解酶和它们的组合物公开于W0 2011/038019中。用 于糖化的另外的酶包括例如糖基水解酶,其水解两个或更多个碳水化合物之间的糖苷键, 或碳水化合物与非碳水化合物部分之间的糖苷键。
[0045] 糖化酶可商购获得。此类酶包括例如SpeZyme?CP纤维素酶、Multiset?木聚糖酶、 Ac.celerase#i5〇〇、Accelleras.e?DUET、以及 AccelleraseQ!yTri〇?(Dup〇ntTM/G 抓 Wilmington,DE),以及Novozyme-188(Novozymes,288〇 Bagsvaerd,Denmark)。此外,糖化酶 可以是未经纯化的并以细胞提取物或全细胞制剂的形式提供。可使用已经工程化以表达一 种或多种糖化酶的重组微生物来制备所述酶。例如,可用于使经预处理纤维素类生物质糖 化的H3A蛋白质制备物是由里氏木霉(Trichoderma reesei)的遗传工程菌株生产的酶的未 纯化的制备物,其包括纤维素酶和半纤维素酶的组合,并且描述于W0 2011/038019中,该文 献以引用方式并入本文。
[0046]可使用化学糖化处理并且其对于本领域的技术人员是已知的,诸如用无机酸包括 HC1 和 H2SO4 处理(US5580389;TO2011002660)。
[0047] 通过木质纤维素生物质的糖化来释放糖诸如葡萄糖、木糖和阿拉伯糖,并且这些 单体糖提供用于生物催化剂(用于发酵过程)的碳水化合物源。糖存在于用作发酵培养基的 生物质水解产物中。发酵培养基可仅由水解产物构成,或可包含水解产物之外的组分,诸如 山梨醇或甘露糖醇,最终浓度为约5mM,如US 7,629,156中所述,其以引用方式并入本文。生 物质水解产物通常占发酵培养基的至少约50%。通常发酵液终体积的约10%是包含生物催 化剂的种菌。
[0048] 在发酵罐中发酵包含水解产物的培养基,所述发酵罐为任何容纳水解产物发酵培 养基和至少一种生物催化剂并且具有阀门、通气孔、和/或用于管理发酵过程的端口的容 器。
[0049] 天然地或通过基因工程利用葡萄糖且优选地还利用木糖生产目标产物的任何生 物催化剂可用于木质纤维素生物质制成的生物质水解产物中可发酵糖的发酵。可通过发酵 生产的目标产物包括例如酸、醇、烷烃、稀烃、芳烃、醛、酮、生物聚合物、蛋白质、肽、氨基酸、 维生素、抗生素和药物。醇包括但不限于甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、乙二醇、丙二醇、丁 二醇、甘油、赤藓醇、木糖醇、甘露糖醇和山梨醇。酸可包括乙酸、甲酸、乳酸、丙酸、3-羟基丙 酸、丁酸、葡萄糖酸、衣康酸、柠檬酸、琥珀酸、3-羟基丙酸、富马酸、马来酸和乙酰丙酸。氨基 酸可包括谷氨酸、天冬氨酸、甲硫氨酸、赖氨酸、甘氨酸、精氨酸、苏氨酸、苯丙氨酸和酪氨 酸。附加的目标产物包括甲烷、乙烯、丙酮和工业酶。
[0050] 生物质水解产物中的糖转化为目标产物的发酵可通过一种或多种能够在包含生 物质水解产物的培养基中生长的合适的生物催化剂在一步或多步发酵过程中进行。生物催 化剂可以是选自细菌、丝状真菌和酵母的微生物。生物催化剂可为野生型微生物或重组微 生物,并且可包括例如属于埃希氏菌属(Escherichia)、发酵单胞菌属(Zymomonas)、酵母属 (Saccharomyces)、假丝酵母属(Candida)、毕赤酵母属(Pichia)、链霉菌属 (Streptomyces)、芽胞杆菌属(Bacillus)、乳酸杆菌属(Lactobacillus)和梭菌属 (Clostridiuma)的生物体。通常,生物催化剂的示例包括重组大肠杆菌(Escherichia coli)、运动发酵单胞菌(Zymomonas mobilis)、嗜热脂肪芽胞杆菌(Bacillus stearothermophilus)、酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)、嗜热梭菌(Clostridia 1:1161'1]10。61111111)、高温产氢菌(1'1161'1]10&11&61'0&&(^61';[111118&(^11&1'0171:;[(311111)、以及树干毕赤 酵母(Pichia stipitis)。为生长良好和在木质纤维素生物质水解产物发酵液中有高的产 物产量,可选择或工程化生物催化剂以对生物质水解产物中存在的抑制剂(诸如乙酸盐)有 更高的耐受性。例如,生物催化剂可产生作为目标产物的乙醇,诸如通过运动发酵单胞菌产 生乙醇,如在US 8,247,208中所描述,其以引用方式并入本文。
[0051]发酵在适用于所用特定生物催化剂的条件下进行。可对条件诸如pH、温度、氧含量 和混合进行调节。用于酵母和细菌生物催化剂的发酵的条件在本领域中是已知的。
[0052] 此外,糖化和发酵可在同一容器中同时发生,这称为同步糖化和发酵(SSF)。此外, 在称为HSF(混合糖化和发酵)的过程中,在糖化和发酵并发的时间段之前可发生局部糖化。
[0053] 对于较大规模的发酵,通常较少的生物催化剂培养物首先生长,其称为种子培养 物。将种子培养物作为种菌添加至发酵培养基中,通常在约2%至约20%的终体积的范围 内。
[0054]通常通过生物催化剂发酵产生包含由生物催化剂制得的目标产物的发酵液。例 如,在乙醇方法中,发酵液可为包含约6%至约10%的乙醇的发酵醪。除目标产物之外,发酵 液还包含水、溶质和固体,它们得自水解产物培养基以及得自水解产物培养基中糖的生物 催化剂代谢。通常使目标产物与发酵液分离,产生枯竭的发酵液(可称为全塔馏物)。例如, 当乙醇为产物时,通常使用啤酒塔蒸馏发酵液,以产生乙醇产物流和全塔馏物。蒸馏可使用 本领域技术人员已知的任何条件,包括在常压或减压下。使馏出的乙醇进一步通过精馏塔 和分子筛以回收乙醇产物。可另选地在随后步骤中去除目标产物,诸如在分离发酵液之后 从固体或液体馏分中去除。
[0055] 木质纤维素生物质发酵过程的糖浆联产品由发酵液或枯竭的发酵液制得。制备糖 浆的示例公开于共同拥有的US20120102823,其以引用方式并入本文。发酵液或枯竭的发酵 液,诸如全塔馏物,分离为固体和液体流,其中液体流被称为稀塔馏物。可使用多种过滤设 备,诸如带束过滤器、压带机、螺杆式压缩机、转筒过滤器、碟式过滤器、Nutsche过滤器、压 力过滤机和离心过滤器。可通过诸如施用真空、压力或离心力来辅助过滤。为了提高过滤的 效率可使用热处理,如公开在共同拥有的和共同未决的US20120178976中,其以引用方式并 入本文。
[0056] 在对木质纤维素生物质水解产物发酵液或枯竭的发酵液进行液体/固体分离后, 固体馏分或滤饼(也称为湿饼)可以燃烧为生产过程提供能量。所述滤饼可在燃烧前干燥, 诸如通过空气干燥,以降低水分。
[0057] 在对木质纤维素生物质水解产物发酵液进行液体/固体分离后,去除产物流。例 如,液体流可萃取或蒸馏以产生产物流,诸如蒸馏产生乙醇产物流和剩余液体。
[0058]液体馏分通过蒸发而进一步纯化以产生能回收的水和糖浆。在蒸发之前,液体馏 分的一部分可回收作为涡流使用,其可添加到过程中需要水的任何一点,诸如在预处理、糖 化或生物催化剂种子制备中。蒸发可在任何蒸发系统中进行,诸如降膜、升膜、压力环流、板 式或机械和热蒸汽再压缩系统。蒸发可为连续的或分批的,并可用多效蒸发器。蒸发的水可 再循环用于木质纤维素生物质水解产物发酵总体过程。
[0059] 蒸发后剩余的物质是糖浆,其为本发明的木质纤维素糖浆。木质纤维素糖浆组合 物包含约40 %至约70 %的固体或约40 %至约60%的固体(可具有约40 %、45 %、50 %、55 %、 60%、65%或70%的固体)、约1(^/1至3(^/1的乙酰胺、至少约4(^/1的糖、约]^/〇113至约2区/ cm3的密度和在100°F(38°C)下小于500 SSU的粘度。"SSU"是以秒计的赛波特通用粘度 (Burger VL.,Encycl · Ind.Chem.Anal · (1966),第3卷,768-74)。可调制蒸发程度来实现期 望的固体含量。当用于制备生物质(用于糖化)的预处理过程是采用氨的过程时,木质纤维 素糖浆包含至少约5g/l的氨。
[0060] 作为粘结剂的木质纤维素糖衆
[0061] 在本发明方法中,本发明的木质纤维素糖浆接触至少一种颗粒物质,其中所述糖 浆粘结所述颗粒物质。所述颗粒物质可以是单一物质,或者其可包括多种物质。在一个实施 方案中,使木质纤维素糖浆与颗粒物质混合。所述物质可包括任何粒状的物质,诸如为粉末 状、尘状或颗粒状。在一个实施方案中,颗粒物质不是可燃物质或土壤调理剂。
[0062] 使木质纤维素糖浆以任意量与颗粒物质混合,其中糖浆起到颗粒物质的粘结剂的 作用。在各种实施方案中,糖浆按糖浆颗粒物质的最终组合的重量计为约0.1%至约20%。 糖浆可为总合并重量的约〇·1%、〇·5%、1%、2%、4%、6%、8%、10%、12%、14%、16%、 18%或20%。在各种实施方案中,糖浆为糖浆和颗粒物质的最终组合物的约0.1 %至20%、 0.5%至20%、0.5%至10%、0.5%至5%、2%至20%、或2%至10%。
[0063] 在各种实施方案中,颗粒物质为炭黑粉末、粉煤灰、或动物饲料成分。炭黑为通常 由重质石油产品诸如各种类型的焦油的不完全燃烧所产生的粉末形式的碳。其为具有高表 面积与体积比的次晶碳。炭黑被用作轮胎及其它橡胶产品的增强填料和着色剂,以及塑料、 油漆、色淀、墨和皮革的彩色颜料,和电气设备的绝缘材料。将炭黑与木质纤维素糖浆粘结 产生更易于处理和运输的组合物。该组合物可用于制备轮胎以及用于以上所列的其它应 用。
[0064]粉煤灰是发电厂中燃烧煤粉的联产品。其由燃烧期间所熔合的煤中的矿物质杂质 诸如粘土、长石、石英和页岩构成。该物质存在于废气中。其冷却并硬化,并且通过静电除尘 器或袋式过滤器收集。粉煤灰具有水泥质性质并且用作水泥中的添加剂。将粉煤灰与木质 纤维素糖浆粘结产生更易于处理和运输的组合物。该组合物可用于制备混凝土用的水泥。
[0065]饲料丸粒是动物饲料组分与将组分保持在一起的粘结剂的组合物。饲料组分可包 括此类成分如谷物、大豆、磨粉联产品、添加的维生素、矿物质、脂肪/油。谷物及其它组分通 常锤磨为颗粒形式以用于饲料丸粒。将动物饲料组分与木质纤维素糖浆粘结产生更易于处 理和运输的组合物。
[0066]可对木质纤维素糖浆与颗粒物质的混合物进行处理以形成便于处理的固体物质。 处理可包括诸如加热、压缩、挤出、粒化、模塑和/或干燥这些处理。可形成各种形状诸如压 块、丸粒、不规则形状等等。例如,可在高温下使混合物通过挤出机,然后通过制粒机后干 燥,以形成硬化的燃料丸粒。可使用通过模头推动或抽吸半软质固体的任何类型的如本领 域技术人员所知的挤出机。挤出可在高温和/或高压下进行。制粒机可用于减小木质纤维素 糖浆和颗粒物质组合物的体积并增大其密度,其可单独使用或与挤出结合使用,并且从而 使材料成形为丸粒。压块可采用螺旋压机或其它压缩设备形成。在成形后,使组合物干燥, 以形成固体木质纤维素糖浆组合物。根据用于制备本发明的固体组合物的起始物和方法, 水分可小于约30%、25%、20%、15%、10%或更小。
[0067]在一个实施方案中,木质纤维素糖浆用于接触颗粒物质。所述物质可包括任何粒 状的物质,诸如为粉末状、尘状或颗粒状。在一个实施方案中,颗粒物质不是可燃物质或土 壤调理剂。在一个实施方案中,将木质纤维素糖浆施用于覆盖表面诸如未铺设的道路、土 路、苗圃、果园、饲养场、或施工区的颗粒物质。木质纤维素糖浆可施用于任何有灰尘的表 面,使得糖浆用于控制粉尘。用于木质纤维素糖浆应用的表面可在与糖浆接触之前首先分 级并任选地湿润。可在应用前使糖浆与土壤或其它可铺展物质混合。通常以〇. 3-0.5加仑每 平方码的速度施用糖浆。糖浆的作用在于使路面颗粒粘结在一起,并且随着水蒸发,粉尘颗 粒仍存在由粉尘化所引起的团聚最小化问题。
[0068] 作为粘合剂的木质纤维素糖衆
[0069] 在各种实施例中,木质纤维素糖浆可用作粘合剂,或粘合剂的组分。糖浆可部分地 替换苯酚-甲醛粘合剂中的苯酚。可以干燥的、潮湿的、或液体形式使用包含木质纤维素糖 浆的粘合剂。包含木质纤维素糖浆的粘合剂可为增塑剂。木质纤维素糖浆粘合剂可用于一 些应用,诸如刨花板、胶合板、将托盘化袋点状胶结在一起以防止它们在储存、处理和装运 期间移动、油毯水泥(inoleum cements)、可再润湿的胶带和托盘化容器。

1. 一种用于粘结颗粒物质的方法,所述方法包括: a) 提供木质纤维素糖浆; b) 提供至少一种颗粒物质,使所述(b)的颗粒物质与所述(a)的糖浆接触; 其中所述糖浆粘结所述颗粒物质。2. 根据权利要求1所述的方法,其中所述(c)的接触是使所述(a)的糖浆与所述(b)的颗 粒物质混合。3. 根据权利要求2所述的方法,其中所述颗粒物质选自动物饲料成分、炭黑、和粉煤灰。4. 根据权利要求1所述的方法,其中所述(c)的接触是将所述(a)的糖浆施用于所述(b) 的颗粒物质。5. 根据权利要求4所述的方法,其中所述(b)的颗粒物质覆盖道路、公路、苗圃、果园、或 施工区。6. -种用于使两个表面粘合的方法,所述方法包括:a)将包含木质纤维素糖浆的组合 物施用于至少一个表面;以及b)使所述两个表面彼此接触,使得所述木质纤维素糖浆置于 所述两个表面之间。7. 根据权利要求6所述的方法,其中所述组合物选自水泥和可再润湿的胶带。8. 根据权利要求1或6所述的方法,其中所述木质纤维素糖浆是由木质纤维素生物质制 备醇的过程的联产品。9. 根据权利要求8所述的方法,其中所述木质纤维素生物质选自玉米棒、玉米秸杆、草、 小麦秸杆、大麦秸杆、干草、稻杆、柳枝稷、废纸、甘蔗渣、高粱植物材料、大豆植物材料、木本 植物、蔬菜、水果和花。10. 根据权利要求1或6所述的方法,其中所述木质纤维素糖浆是采用氨来预处理木质 纤维素生物质的过程的联产品。11. 根据权利要求10所述的方法,其中所述木质纤维素糖浆包含: a) 约40 %至约70 %的固体; b) 约10g/l至约30g/l的乙酰胺;和 c) 至少约40g/l的糖; 其中所述纤维素糖衆具有约lg/cm3至约2g/cm3的密度和在100°F(38°C )下小于500SSU 的粘度。12. -种组合物,所述组合物包含木质纤维素糖浆和至少一种附加颗粒物质。13. 根据权利要求12所述的组合物,其中所述木质纤维素糖浆是由木质纤维素生物质 制备醇的过程的联广品。14. 根据权利要求13所述的组合物,其中所述木质纤维素生物质选自玉米棒、玉米秸 杆、草、小麦秸杆、大麦秸杆、干草、稻杆、柳枝稷、废纸、甘蔗渣、高粱植物材料、大豆植物材 料、木本植物、蔬菜、水果、花、棕榈空果串、和能源甘蔗。15. 根据权利要求12所述的组合物,其中所述木质纤维素糖浆是采用氨来预处理木质 纤维素生物质的过程的联产品。16. 根据权利要求15所述的组合物,其中所述糖浆包含: a) 约40 %至约70 %的固体; b) 约10g/l至约30g/l的乙酰胺;和 C)至少约40g/l的糖; 其中所述纤维素糖衆具有约lg/cm3至约2g/cm3的密度和在100°F(38°C )下小于500SSU 的粘度。
C09J197/02GK105980337SQ201480067313
2016年9月28日
2014年10月10日
S.W.奥格勒, S.C.维拉卡斯, D.W.伍德
纳幕尔杜邦公司

最新木质纤维素生物质发酵过程的糖浆粘结剂和粘合剂的制作方法的相关内容如下:

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