型壓力的壓制機易于得到且與能夠生成約1410kg/cm2壓力的壓制機相 比相當低廉。例如，生成約10.化g/cm2-約21.化g/cm2壓力的壓制機通常在酒和橄攬油工 業(yè)中使用W分別壓制葡萄和橄攬。
[0075]當甘薦薦渣用作水解產物從其中壓出作為生物量時，纖維條件一般并不重要，除 非生物量殘余物用作鑄造廠原料。然而，當來源于薦渣的生物量殘余物用作高能量密度燃 料替代物時，含濕量是重要因素。因此，非較低壓力的較高壓力可能是進行固/液分離步驟 108的目的期望的。
[0076] 壓制也是有利的，因為它減少了固液分離前來自洗涂水的稀釋。洗涂水可W用于 輔助水解產物從生物量中分離。然而，洗涂水會稀釋糖蒸汽且由此降低發(fā)酵水解產物中的 乙醇濃度。如果使用洗涂水，則可W通過使用蒸發(fā)器或類似機器減少糖蒸汽稀釋W降低水 解產物中的含水量。從蒸發(fā)中回收的水可W再循環(huán)入隨后的洗涂過程。添加蒸發(fā)作為工藝 步驟增加了從發(fā)酵中產生的水解產物的糖濃度和乙醇濃度且由此降低了蒸饋成本。
[0077] 一旦從生物量中分離了單糖類，則有大量可W用于發(fā)酵步驟108中將生物量水解 產物的單糖類轉化成乙醇或其他生物燃料的微生物存在。例如，如果生物量水解產物包含 纖維素水解產物，W便包括葡萄糖（是己糖），則水解產物中的葡萄糖可W被許多酵母菌株 發(fā)酵，包括啤酒糖酵母（傳統(tǒng)的貝克酵母菌）和馬克思克魯維酵母等。
[0078] 另一方面，如果生物量水解產物包含半纖維素水解產物，則該水解產物會包括戊 糖類的木糖和阿拉伯糖和較低濃度的己糖類，除外軟木材水解產物的情況。就軟木材半纖 維素的情況而言，己糖的甘露糖是主要的糖且戊糖的木糖是次一級最豐富的。可W將半纖 維素水解產物中發(fā)現的戊糖類和己糖類的組合轉化成生物燃料例如乙醇的微生物并非如 對纖維素水解產物得到的那些一樣豐富。為了將來自半纖維素水解產物的糖類轉化成乙 醇，優(yōu)選使用可W發(fā)酵5-碳和6-碳糖類的微生物，使得所有可得到的半纖維素水解產物的 糖類成分可W被轉化成乙醇或其他生物燃料。如果生物量水解產物包含纖維素水解產物和 半纖維素水解產物的組合，則上述結果同樣是確切的?？蒞發(fā)酵己糖類和戊糖類的微生物 可W來源于管囊酵母屬、克魯維酵母菌屬、畢赤酵母屬和假絲酵母屬。嗜較管囊酵母優(yōu)選用 于發(fā)酵包含半纖維素水解產物的液體水解產物。特別地，當固定化時，已經發(fā)現嗜較管囊酵 母有效地發(fā)酵由軟木材生產的半纖維素水解產物。
[0079] 除固定化的酵母外，固定化的細菌也可W用于發(fā)酵生物量水解產物中的己糖和戊 糖。例如，重組細菌運動發(fā)酵單胞菌（N服L重組體8b)可W用于發(fā)酵由軟木材、硬木材和/ 或草本來源生產的半纖維素水解產物。
[0080] 具有互補代謝特性的微生物也可W在步驟108中的同一發(fā)酵工藝中合并，W使其 互補特性和能力得到共同應用，例如互補己糖和戊糖的發(fā)酵能力或互補的代謝速率。例如， 因為重組體發(fā)酵單胞菌屬不能發(fā)酵甘露糖即包含在軟木材水解產物中的最普遍的糖，所W 優(yōu)選使用能夠在用于發(fā)酵軟木材水解產物時有效地發(fā)酵己糖的甘露糖得到乙醇或另一種 生物燃料的互補酵母或細菌與重組體運動發(fā)酵單胞菌配對。另一方面，就甘薦薦渣而言，其 中水解產物主要包含木糖和葡萄糖，無需另一種微生物來輔助重組體發(fā)酵單胞菌屬來進行 令人滿意的包含的糖類的發(fā)酵。
[0081] 其他微生物的組合也是可能的，包括共同配對的不同細菌、共同配對的不同酵母、 共同配對的各種酵母和細菌或同時配對或組合的具有互補特征的任意數量的微生物，包括 同時使用任意數量的微生物。然而，但當組合的微生物的數量增加時，其能力開始顯著重疊 且由此降低了另外的微生物的添加價值。
[0082] 根據使用的生物量和處理的不同，預處理和水解步驟16可W由生物量產生木糖、 甘露糖、阿拉伯糖、半乳糖和葡萄糖形式的可溶性糖類，W備用于步驟108中的發(fā)酵。然而， 對發(fā)酵步驟108具有抑制性的其他二次產物也由生物量產生或從其中提取。在將生物量轉 化成可發(fā)酵的己糖類和戊糖類的發(fā)酵抑制劑的濃度將根據生物量的來源和用于預處理和 水解步驟16的豐富的不同而改變。例如，乙酸通過從半纖維素上裂解乙酷基產生。此外。 一些戊糖類和己糖類因脫水成慷醒和HMF而降解。酪類和多酪類化合物（共同地稱作"酪 類化合物"）也因木質素降解而形成。盡管生成的酪類化合物、慷醒、HMF和乙酸都是潛在 有價值的化合物，但是它們也是發(fā)酵抑制劑，并且可W防止或抑制發(fā)酵，特別是在其濃度增 加時。
[0083] 此外，慷醒和HMF降解產生乙酷丙酸、乙酸和甲酸，運些甚至是更有效的發(fā)酵抑制 劑。從木材半纖維素水解和伴隨的木質素降解產生的酪類和多酪類化合物包括愈創(chuàng)木酪、 香草醒、苯酪、香草酸、紫下香酸、水楊酸、龍膽酸等。已知許多運些化合物例如香草醒和香 草酸抑制微生物酵母例如管囊酵母屬和糖酵母屬的生長和/或使用其發(fā)酵。
[0084] 除由半纖維素成分降解形成二次產物外，還可W在預處理和水解步驟16過程中 通過預處理和/或糖化條件從生物量中提取其他分子。運些提取的化合物也可W抑制酵母 和其他視為例如細菌中的代謝過程，包括發(fā)酵。
[00化]此外，在半纖維素水解產物中發(fā)現金屬陽離子包括巧、侶、鐘和鋼，且重金屬可W因水解導致的金屬容器降解存在。運種金屬陽離子的存在也可W抑制上述一些濃度。
[0086]正如從上述討論中顯而意見的，生物量水解產物中微生物所經歷的環(huán)境于所定義 的人造培養(yǎng)基完全相反，在所定義的人造培養(yǎng)基中，所有或大部分運些另外的抑制劑不存 在或W實驗方式一次加入一種W研究其效果。實際上，在生物量水解產物中，上述各種抑制 性化合物等可W共同起協(xié)同作用，使得非抑制量的一些化合物可W在一種或多種另外的化 合物的存在下變成抑制性的，所述的一種或多種另外的化合物也低于其相應的各抑制性濃 度。
[0087] 因為許多二次產物可W在其濃度增加時降解發(fā)酵過程，所W將生物量轉化成乙醇 的在先方法已經使用了昂貴的調整步驟W從水解產物中除去或降低抑制劑濃度，然后發(fā) 酵?？缎选MF和乙酸乙基酪類是最常見發(fā)現的生物量水解產物中的抑制劑。0. 2-5.Og/L慷 醒、0. 2-6.Og/LHMF和3. 0-10. 9g/L乙酸的水平被視為常見且可W顯著減少或防止發(fā)酵。 同樣，0. 1-lOg/L的酪類的濃度是常見的且可W是抑制性的。常用于通過降低HMF和慷醒濃 度改善水解產物毒性的方法是通過使用氨氧化巧"過度石灰處理"調整pH。過度石灰處理 是運樣一種過程，其中W超過抑調整所必需的加入石灰。然而，在W石灰過度處理后，高水 平的抑制劑可能仍然存在。此外，過度石灰處理妨礙了來自水解產物的具有高價值的二次 產物回收。
[0088] 為了處理在生物量水解產物中通常發(fā)現的高水平抑制性二次產物的可能性-例 如可W抑制游離態(tài)的發(fā)酵微生物的水平-發(fā)酵步驟108過程中，可W固定發(fā)酵微生物，且更 優(yōu)選固定在藻酸巧中。固定賦予微生物對抑制劑的抗性增加且由此提高了發(fā)酵效率。例 如，在藻酸巧中固定顯著地降低了酵母嗜較管囊酵母對軟木材水解產物中包含的抑制劑的 易感性。優(yōu)選用于固定微生物的藻酸巧或其他物質是具有高表面積的形式，例如珠、海綿或 篩網形式。
[0089] 固定微生物是附著不同固相上或包含在不同固相中，例如藻酸巧，其允許底物、產 物、抑制劑等與微生物交換，而同時從整個生物量水解產物環(huán)境中分離微生物。因此，包圍 固定化的微生物的微環(huán)境不一定與其游離細胞對應物所經歷的相同。作為結果，例如，本專 利文件教導了固定嗜較管囊酵母和在半纖維素水解產物中發(fā)現的抑制劑的存在下、甚至在 可W抑制游離態(tài)發(fā)酵微生物的濃度下發(fā)酵戊糖類和己糖類的方法。
[0090] 通過在發(fā)酵步驟108過程中固定發(fā)酵微生物，調整生物量水解產物W降低抑制性 二次產物的濃度乃至可能完全將其除去的需求得到顯著改善。運是因為將抑制性二次產物 的濃度降至使用游離微生物發(fā)酵所必需的水平得W消除。因此，正如圖2中反映出的，降低 抑制劑濃度的調整步驟22是任選的步驟。
[0091] 在降低抑制性二次產物濃度的調整步驟22中調整生物量水解產物仍然是期望 的，其中，例如二次產物的濃度（分別的或組合的）甚至足W高至干擾固定化的微生物對糖 類的發(fā)酵。然而，在運種情況中，抑制性二次產物的濃度一般無需降至與使用游離微生物發(fā) 酵所必需的相同水平，且由此可W使用嚴格程度較低和成本較低的調整工藝。為了補償與 總發(fā)酵工藝相關的成本，可能期望通過圖2中的任選的高價值二次產物回收步驟24回收具 有高價值的二次產物。然而，在從生物量水解產物中部分取出（和可能的回收）二次產物 后，特別是考慮到抑制劑的協(xié)同作用特性，運些產物的濃度在水解產物中仍然保持充分升 高至干擾糖類被游離態(tài)發(fā)酵微生物發(fā)酵成乙醇或其他生物燃料。因此，固定化的發(fā)酵微生 物在發(fā)酵步驟108中的應用甚至在使用任選的調整步驟22降低生物量水解產物中包含的 二次產物濃度時也是極為有益的。
[0092] 在一些情況中，還期望甚至在抑制性二次產物濃度不足W抑制固定化的微生物發(fā) 酵時進行調整步驟22,其中，例如二次產物具有高價值且由此期望通過高價值產品回收步 驟24單獨回收高價值二次產物。例如，運是期望的，其中所回收的高價值二次產物的凈價 值可W用于補償且由此降低與總發(fā)酵過程相關的成本。
[0093] 有許多進行調整步驟22W降低抑制性二次產物的濃度的方法。使用不同的調整 步驟22的方法將導致不同濃度的抑制性二次產物保留在水解產物中。為調整步驟22選擇 的調整方法可W依賴于各種因素，包括發(fā)酵過程中使用的微生物對抑制性二次產物的敏感 性、成本和在回收步驟24過程中是否期望回收高價值二次產物。微生物敏感性越強，則約 期望在步驟22中調整水解產物的過程中降低來自生物量水解產物的抑制性產物的濃度。 然而，固定發(fā)酵微生物將降低微生物對抑制性二次產物的敏感性且由此可能在調整步驟22 過程中降低復雜性和成本?？蒞在降低二次產物濃度的調整步驟22中使用的一些調整條 件方法包括、但不限于：1)對水解產物過度使用石灰處理；2)活性炭（AC)處理、然后是抑 調整；3)離子交換、然后是過度石灰處理；4)AC處理、然后是離子交換；和5)AC處理、然后 是納米過濾。
[0094] 在調整步驟22過程中，可W如圖2中所示作為任選的步驟24進一步回收在分離 時具有高價值的抑制性二次產物。可W在步驟24中從水解產物中回收二次產物，然后用于 其他目的。來自固-液分離18的水解產物包含許多高價值二次產物，包括、但不限于用于 預處理工藝16的無機酸，例如硫酸、從半纖維素聚合物水解的乙酸、從部分木質素水解中 釋放的抗氧化劑分子（酪類和多酪類化合物）、其他有機酸、保健食品、藥物化妝品或藥物 產品和不同的巧喃類和巧喃衍生物例如5-徑甲基慷醒和慷醒。高價值二次產物回收24可 W通過吸附在不同基質上進行，包括活性炭、離子交換樹脂、離子交換膜、有機分子"清除" 樹脂、聚苯乙締珠或另一種運樣的具有高表面積的培養(yǎng)基。高價值二醇產物回收24還可W 通過經從可溶性己糖類和戊糖類中分離進行，所述的分離通過離子排斥色譜法、高效液相 色譜法或過濾法進行，包括使用中空纖維或膜技術的顯微過濾、納米過濾和超濾。高價值二 次產物回收24可W包括串聯(lián)的幾種上述方法W回收不同的分子種類。此外，可W定制回收 方法24W根據原料生物量的性質回收特定的二次產物?；厥崭邇r值的二醇產物24還為發(fā) 酵過程26提供了益處，因為許多回收的二次產物（乙酸、巧喃類及其衍生物、酪類和多酪類 化合物、乙酷丙酸、甲酸等）對酵母和細菌將糖類發(fā)酵成乙醇而言是抑制性的。因此，回收 高價值二醇產物24既增加了整個工藝的經濟性，又使得戊糖類和己糖類的發(fā)酵26更有效。
[0095] 甚至在部分回收許多高價值產物24后，運些產物的濃度仍然保持升高且考慮到 抑制劑的協(xié)同作用特性，它們足W干擾糖類到乙醇的發(fā)酵26。為了更有效地發(fā)酵從生物量 殘余物中分離的己糖類和戊糖類和高價值產物，可W固定化發(fā)酵微生物。固定賦予微生物 對抑制劑的抗性增加且由此提高了發(fā)酵效率。例如，在藻酸巧中固定化顯著降低了微生物 例如酵母酵母嗜較管囊酵母對軟木材水解產物中包含的抑制劑的易感性。優(yōu)選用于固定微 生物的藻酸巧或其他物質是具有高表面積的形式