EA 030172B1 20180629

	Патентная документация ЕАПВ
Запрос:	ea000030172b*\id
Результат:	ID\|Номер и дата охранного документа

больше ...

Термины запроса в документе

Реферат

[RU]

1. Система для облучения биомассы, содержащая множество оболочечных систем, каждая из которых включает одну или большее количество камер, причем каждая камера сформирована из нескольких перекрывающихся непрозрачных для излучения блоков, внутри каждой камеры расположены облучающее устройство для обработки материала биомассы и обрабатывающий транспортер для перемещения материала биомассы, и оболочечные системы расположены рядами, которые проходят в первом направлении, причём каждая оболочечная система содержит два или большее количество камер, проходящих в направлении, в целом перпендикулярном первому направлению.

2. Система по п.1, в которой первая и вторая камеры каждой оболочки имеют общую стену.

3. Система по п.2, в которой каждая первая камера выполнена с возможностью приема необработанной биомассы из хранилища.

4. Система по п.3, в которой первая камера каждой оболочечной системы дополнительно окружает оборудование, выполненное с возможностью передачи обработанной биомассы из первой камеры во вторую камеру оболочечной системы.

5. Система по любому из пп.1-4, в которой облучающее устройство содержит ускоритель электронов.

6. Система по любому из пп.1-5, в которой обрабатывающий транспортер содержит вибрационный транспортер.

7. Способ получения обработанных материалов биомассы, осуществляемый в системе для облучения биомассы по любому из пп.1-6 и согласно которому разделяют материал биомассы на множество частей материала биомассы, перемещают части материала биомассы во множество первых камер, причём каждая первая камера принимает одну из частей материала биомассы, обрабатывают части материала биомассы в камерах, перемещают обработанные части материала биомассы из первых камер и объединяют обработанные части материала биомассы.

8. Способ по п.7, согласно которому обработку выполняют посредством дозирования ионизирующего излучения.

9. Способ по п.8, согласно которому обработка дополнительно включает метод, выбранный из группы, состоящей из обработки ультразвуком, окисления, пиролиза, обработки паром, химической обработки, механической обработки, измельчения замораживанием и комбинаций вышеперечисленного.

10. Способ по п.8 или 9, согласно которому дозирование ионизирующего излучения включает облучение пучком электронов.

11. Способ по п.9 или 10, согласно которому каждую часть материала биомассы обрабатывают с использованием дозы излучения примерно между 10 и примерно 150 Мрад.

12. Способ по любому из пп.9-11, согласно которому в каждой первой камере материал биомассы обрабатывают с использованием дозы излучения примерно между 10 и примерно 50 Мрад.

13. Способ по любому из пп. 7-12, согласно которому каждый этап перемещения включает перемещение пневматическим способом.

14. Способ по любому из пп.7-12, дополнительно включающий перемещения материала вибрационным транспортером при обработке частей материала биомассы.

15. Способ по любому из пп.7-14, дополнительно включающий непрерывное разделение материала биомассы, непрерывное перемещения частей материала в первые камеры, непрерывную обработку частей материала биомассы и непрерывное объединение частей обработанного материала биомассы для непрерывного вырабатывания обработанного материала биомассы.

16. Способ по любому из пп.7-15, согласно которому температура каждой части материала биомассы не превышает 150°С во время этапа обработки.

17. Способ по любому из пп.7-16, дополнительно включающий охлаждение каждой части материала биомассы во время обработки и/или охлаждение между облучениями, в частности, путём использования винтового охладителя.

18. Способ по любому из пп.7-17, дополнительно включающий после перемещения частей материала биомассы из первых камер перемещение частей материала биомассы в множество вторых камер, причём каждая вторая камера принимает одну из частей материала биомассы, обработку частей материала биомассы во вторых камерах, перемещение обработанных частей материала биомассы из вторых камер.

19. Способ по п.18, согласно которому каждые первая и вторая камеры имеют общую стену.

20. Способ по п.18 или 19, дополнительно включающий охлаждение частей материала биомассы между первым этапом обработки и вторым этапом обработки.

21. Способ по любому из пп.7-20, согласно которому обработка уменьшает или дополнительно уменьшает сопротивляемость материала биомассы.

22. Способ по п.7, согласно которому материалом биомассы является целлюлозный или лигноцеллюлозный материал.

23. Способ по п.22, согласно которому целлюлозную или лигноцеллюлозную биомассы выбирают из группы, состоящей из бумаги, бумажных изделий, бумажных отходов, бумажной массы, пигментной бумаги, мелованной бумаги, бумаги с покрытием, бумаги с наполнителями, журналов, печатной продукции, бумаги для принтера, бумаги с полимерным покрытием, карточек, картона, бумажного картона, хлопка, древесины, прессованной древесины, отходов лесоводства, древесных опилок, древесины осины, древесной стружки, травы, проса прутьевидного, китайского тростника, спартины, двукисточника тростниковидного, зерновых отходов, рисовой шелухи, мякины овса, мякины пшеницы, ячменной мякины, сельскохозяйственных отходов, силоса, соломы канолы, соломы пшеницы, соломы ячменя, соломы овса, рисовой соломы, джута, конопли, льна, бамбука, сизаля, абаки, стержней кукурузных початков, кукурузной соломы, соевой соломы, кукурузного волокна, люцерны, сена, волокна кокоса, отходов от переработки сахара, жмыха, свекловичного жома, жмыха агавы, водорослей, морских водорослей, навоза, сточных вод, аракачи съедобной, гречневой крупы, банана, ячменя, маниоки, кудзу, окры, саго, сорго, картофеля, сладкого картофеля, таро, ямса, бобов, конских бобов, чечевицы, гороха и смесей любых из них.

24. Способ по любому из пп.7-23, согласно которому обработанный материал вырабатывают со скоростью по меньшей мере 500 фунт/ч (226,8 кг/ч) на одну камеру.

Полный текст патента

(57) Реферат / Формула:

2. Система по п.1, в которой первая и вторая камеры каждой оболочки имеют общую стену.

5. Система по любому из пп.1-4, в которой облучающее устройство содержит ускоритель электронов.

6. Система по любому из пп.1-5, в которой обрабатывающий транспортер содержит вибрационный транспортер.

8. Способ по п.7, согласно которому обработку выполняют посредством дозирования ионизирующего излучения.

19. Способ по п.18, согласно которому каждые первая и вторая камеры имеют общую стену.

22. Способ по п.7, согласно которому материалом биомассы является целлюлозный или лигноцеллюлозный материал.

Евразийское 030172 (13) B1
патентное
ведомство
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОМУ ПАТЕНТУ
(45) Дата публикации и выдачи патента 2018.06.29
(21) Номер заявки 201591307
(22) Дата подачи заявки 2014.03.07
(51) Int. Cl.
D06M10/00 (2006.01) G21K 5/00 (2006.01) G21K 5/04 (2006.01)
(54) СПОСОБ И СИСТЕМА ДЛЯ ОБЛУЧЕНИЯ БИОМАССЫ
(31) 61/774,684; 61/774,723; 61/774,731; 61/774,735; 61/774,740; 61/774,744; 61/774,746; 61/774,750;
61/774,752; 61/774,754; 61/774,761; 61/774,773;
61/774,775; 61/774,780; 61/793,336 (32 ) 2013.03.08; 2013.03.08; 2013.03.08; 2013.03.08; 2013.03.08; 2013.03.08; 2013.03.08; 2013.03.08;
2013.03.08; 2013.03.08; 2013.03.08; 2013.03.08; 2013.03.08; 2013.03.08; 2013.03.15 (33) US
(43) 2016.02.29
(86) PCT/US2014/021616
(87) WO 2014/138545 2014.09.12
(71) (73) Заявитель и патентовладелец:
КСИЛЕКО, ИНК. (US)
(72) Изобретатель:
Медофф Маршалл, Мастерман Томас Крейг, Парадис Роберт (US)
(74) Представитель:
Веселицкий М.Б., Веселицкая И.А., Кузенкова Н.В., Каксис Р.А., Белоусов Ю.В., Куликов А.В., Кузнецова Е.В. (RU)
(56) US-A1-20110192989 US-A1-20110081336 US-A-4852138 US-A-3132251
(57) Материалы (например, растительную биомассу, биомассу животных и биомассу бытовых отходов) обрабатывают для получения полезных промежуточных и конечных продуктов, таких как энергия, топлива, продукты или материалы. Например, описаны оборудование систем и способы, которые могут быть использованы для обработки сырьевых материалов, таких как целлюлозные и/или лигноцеллюлозные материалы, с использованием массива камер.
№ 61/774761, поданной 8 марта 2013 г.; США № 61/774723, поданной 8 марта 2013 г.; и США
№ 61/793336, поданной 15 марта 2013 г. Полное описание каждой из указанных предварительных заявок включено в настоящий документ посредством ссылки.
Уровень техники
На сегодняшний день доступно большое количество потенциального лигноцеллюлозного сырья, включающего, в частности, сельскохозяйственные отходы, древесную биомассу, бытовые отходы, масличные семена/жмых и морские водоросли. В настоящее время указанные материалы часто используют недостаточно, применяя их, например, в качестве корма для животных, биогумусных материалов, топлива для сжигания в установке для совместного производства тепловой и электрической энергии, или даже захоранивая на свалках.
Лигноцеллюлозная биомасса содержит кристаллические целлюлозные фибриллы, встроенные в ге-мицеллюлозную матрицу, окруженную лигнином. Это обеспечивает компактную матрицу, труднодоступную для ферментов и для других химических, биохимических и/или биологических процессов. Материалы целлюлозной биомассы (например, материал биомассы, из которого был удален лигнин) являются более доступными для ферментов и других процессов превращения, но даже в этом случае природные целлюлозные материалы часто обеспечивают низкий выход (относительно теоретического выхода) при приведении в контакт с гидролизующими ферментами. Лигноцеллюлозная биомасса имеет даже большую сопротивляемость воздействию ферментов. Кроме того, каждый тип лигноцеллюлозной биомассы имеет свой собственный специфический состав целлюлозы, гемицеллюлозы и лигнина.
Раскрытие изобретения
В целом настоящие изобретения относятся к оболочкам для обработки материалов, таких как материалы биомассы. Настоящие изобретения также относятся к оборудованию, способам и системам для вырабатывания продуктов, например из материала биомассы. Способы и системы включают использование массива камер для обработки материала биомассы. В целом различные способы включают обработку трудно разлагаемой биомассы в камерах пучками электронов и, затем, биохимическую и химическую обработку материала с уменьшенной сопротивляемостью, например, для получения этанола, ксилита и других продуктов.
В одном аспекте настоящее изобретение относится к способу изготовления обработанных материалов, таких как материалы биомассы или содержащие углеводород материалы, включающему разделение материалов на множество частей, перемещение частей во множество камер, причём каждая камера принимает одну из частей, обработку частей материала в камерах, (например, для уменьшения сопротивляемости частей биомассы), перемещение частей из камер и объединение частей материала.
В другом аспекте настоящее изобретение относится к способам изготовления обработанных материалов, (например, обработанного материала биомассы, обработанного углеводородосодержащего материала), включающим разделение материала на множество частей материала, перемещение частей во множество первых камер, причём каждая первая камера принимает одну часть из частей материала. Затем, части обрабатывают в каждой из первых камер (например, если материалом является биомасса, ее обрабатывают для уменьшения сопротивляемости). После этой обработки части материала перемещают из первых камер и объединяют с вырабатыванием объединенного обработанного материала. Обработка может быть выбрана из группы, состоящей из дозирования ионизирующего излучения, обработки ультразвуком, окисления, пиролиза, обработки паром, химической обработки, механической обработки, измельчения замораживанием и комбинаций вышеперечисленного. При необходимости облучение может быть выполнено пучком электронов, например, с дозой примерно между 10 и примерно 150 Мрад (например, обрабатывают облучением в первой камере с дозой примерно между 10 и примерно 50 Мрад, или примерно между 5 и примерно 20 Мрад). Материал может быть перемещен (например, в камеры, из камер и/или сквозь камеры) пневматическим способом. При необходимости материал перемещают вибрационным транспортером при обработке частей материала.
Согласно некоторым вариантам реализации этапы способа являются непрерывными, так что материал непрерывно обрабатывается указанным способом. Например, согласно данному способу материал непрерывно разделяют, части материала непрерывно перемещают в первые камеры, части материала непрерывно обрабатывают и обработанные части материала непрерывно перемещают из первых камер и непрерывно объединяют.
Согласно некоторым вариантам реализации температура каждой части материала во время этапа обработки не превышает примерно 150°С. Например, при необходимости каждая часть материала может
быть охлаждена при обработке материала или может быть охлаждена перед обработкой материала или после нее, например, материал может быть охлажден между обработками посредством винтового охладителя. Обработанный материал может вырабатываться со скоростью по меньшей мере 500 фунт/ч (227 кг/ч) на одну камеру (например, больше чем примерно 1000 фунт/ч (454 кг/ч) на камеру, больше чем примерно 1500 фунт/ч (681 кг/ч) на камеру, больше чем примерно 2000 фунт/ч (908 кг/ч) на камеру, больше чем примерно 2500 фунт/ч (1135 кг/ч) на камеру, больше чем примерно 3000 фунт/ч (1362 кг/ч) на камеру, больше чем примерно 3500 фунт/ч (1589 кг/ч) на камеру, больше чем примерно 4000 фунт/ч (1816 кг/ч) на камеру, больше чем примерно 4500 фунт/ч (2043 кг/ч) на камеру). При необходимости обработку материала выполняют со скоростью примерно между 1000 фунтов в час (454 кг/ч) и примерно 10000 фунтов в час (4540 кг/ч), такой как примерно между 2000 фунт/ч (908 кг/ч) и примерно 6000 фунт/ч (2724 кг/ч) или примерно между 2000 фунт/ч (908 кг/ч) и примерно 5000 фунт/ч (2270 кг/ч). При необходимости обработку можно выполнять со скоростью даже больше чем примерно 10000 фунтов в час (4540 кг/ч), например, больше чем примерно 15000 фунтов в час (6810 кг/ч), больше чем примерно 20000 фунтов в час (9080 кг/ч), больше чем примерно 25000 фунтов в час (11350 кг/ч). Например, материал можно перемещать сквозь камеру со скоростью примерно между 1000 фунтов в час (454 кг/ч) и примерно 10000 фунтов в час (4540 кг/ч), примерно между 2000 фунтов в час и примерно 6000 фунтов в час, примерно между 2000 фунт/ч (908 кг/ч) и примерно 5000 фунт/ч (2270 кг/ч). При необходимости материал можно перемещать сквозь оболочки (например, во время обработки) со скоростью больше чем примерно 10000 фунтов в час (454 кг/ч), больше чем примерно 15000 фунтов в час (6810 кг/ч), больше чем примерно 20000 фунтов в час (9080 кг/ч) или еще больше чем примерно 25000 фунтов в час (11350 кг/ч).
Согласно некоторым вариантам реализации способ дополнительно включает после перемещения частей материала из первых камер перемещение частей материала в множество вторых камер, причём каждая вторая камера принимает одну из частей материала. Согласно данному варианту реализации части материала могут быть обработаны, например, облучением пучком электронов или любым из других указанных выше способов (например, ионизирующим излучением, ультразвуком, окислением, пиролизом, паром, химической обработкой, механической обработкой, измельчением замораживанием и комбинациями вышеперечисленного). Например, если материалом является биомасса, обработка во второй камере может дополнительно уменьшать сопротивляемость биомассы. Например, обработка во второй камере может доставлять в материал дозу излучения примерно между 1 и примерно 100 Мрад (например, примерно между 5 и примерно 20 Мрад). После этой второй обработки части материала могут быть перемещены из вторых камер и объединены. При необходимости первая и вторая камеры имеют общую стену. При необходимости части материала могут быть охлаждены между первым этапом обработки и вторым этапом обработки.
Как описано выше, согласно некоторым вариантам реализации материал биомассы включает целлюлозные или лигноцеллюлозные материалы. Обработка может уменьшать или дополнительно уменьшать сопротивляемость биомассы. Например, материал может быть выбран из группы, состоящей из бумаги, бумажных изделий, бумажных отходов, бумажной массы, пигментной бумаги, мелованной бумаги, бумаги с покрытием, бумаги с наполнителями, журналов, печатной продукции, бумаги для принтера, бумаги с полимерным покрытием, карточек, картона, бумажного картона, хлопка, древесины, прессованной древесины, отходов лесоводства, древесных опилок, древесины осины, древесной стружки, травы, проса прутьевидного, китайского тростника, спартины, двукисточника тростниковидного, зерновых отходов, рисовой шелухи, мякины овса, мякины пшеницы, ячменной мякины, сельскохозяйственных отходов, силоса, соломы канолы, соломы пшеницы, соломы ячменя, соломы овса, рисовой соломы, джута, конопли, льна, бамбука, сизаля, абаки, стержней кукурузных початков, кукурузной соломы, соевой соломы, кукурузного волокна, люцерны, сена, волокон кокоса, отходов от переработки сахара, жмыха, свекловичного жома, жмыха агавы, водорослей, морских водорослей, навоза, сточных вод, аракачи съедобной, гречневой крупы, банана, ячменя, маниоки, кудзу, окры, саго, сорго, картофеля, сладкого картофеля, таро, ямса, бобов, конских бобов, чечевицы, гороха и смесей любых из них.
В другом аспекте настоящее изобретение относится к обработке к обрабатывающему рабочему блоку, содержащему множество оболочечных систем, причём каждая оболочечная система содержит одну или большее количество камер, при этом внутри каждой камеры размещены облучающее устройство (например, ускоритель электронов) и обрабатывающий транспортер (например, вибрационный транспортер). При необходимости оболочечные системы могут быть расположены рядами, например, проходящих в первом направлении, причём каждая оболочечная система содержит две или большее количество камер (например, первую камеру и вторую камеру), проходящих в направлении, в целом перпендикулярном первому направлению.
Согласно некоторым вариантам реализации, например, в которых оболочки содержат первую и вторую камеру, причем каждая оболочка может иметь общую стену. При необходимости каждая первая камера выполнена с возможностью приема необработанной биомассы из хранилища, причём материал биомассы обрабатывается в каждой камере с использованием облучающего устройства и обрабатывающего транспортера (например, вибрационного транспортера). Кроме того, каждая первая камера каждой
оболочечной системы дополнительно окружает оборудование, выполненное с возможностью передачи обработанной биомассы из каждой первой камеры в каждую вторую камеру оболочечная системы.
Ограничение обработки биомассы облучением продиктовано тем, что в некоторых случаях, в которых обработка, например обработка для уменьшения сопротивляемости, требует конкретной дозировки для всего материала, при использовании одной или двух обрабатывающих камер производительность может быть очень низкой. Использование массива камер, в которых каждая камера оборудована облучающим устройством, может значительно повысить производительность. Кроме того, если массивы камер соединены с использованием общих стен, затраты строительных материалов могут быть значительно уменьшены.
Варианты реализации изобретения могут включать один или более из следующих суммарных признаков. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения выбранные признаки можно применять или использовать в любом порядке, тогда как согласно другим вариантам реализации изобретения применяют или используют конкретную выбранную последовательность. Отдельные признаки можно применять или использовать более одного раза в любой последовательности и даже непрерывно. Кроме того, всю последовательность или часть последовательности применяемых или используемых признаков можно применять или использовать один раз, неоднократно или непрерывно в любом порядке. Согласно некоторым возможным вариантам реализации изобретения указанные признаки можно применять или использовать с другими или, где это применимо, этими же, заданными или варьирующими, количественными или качественными параметрами, определяемыми специалистом в данной области техники. Например, параметры таких признаков, как размер, индивидуальные размеры (например, длина, ширина, высота), место, степень (например, в какой степени, например, степени сопротивляемости обработке), продолжительность, частота применения, плотность, концентрация, интенсивность и скорость, можно изменять или установить, где это применимо, как определяется специалистом в данной области техники.
Признаки, например, включают обрабатывающий рабочий блок, содержащий множество оболочеч-ных систем, причём каждая оболочечная система включает одну или большее количество камер, и внутри каждой камеры расположены облучающее устройство и обрабатывающий транспортер; оболочечные системы, которые расположены рядами; оболочечные системы, расположенные рядами, проходящих в первом направлении, причём каждая оболочечная система содержит два или большее количество камер, проходящих в направлении, в целом, перпендикулярном первому направлению; оболочки, которые имеют общую стену между первой и второй камерой внутри оболочки; оболочечная система с первой камерой, выполненной с возможностью приема из хранилища необработанной биомассы; камеры выполнены с возможностью обработки материала биомассы с использованием размещенных в них облучающего устройства и обрабатывающего транспортер; оборудование в оболочечной системе выполнено с возможностью передачи обработанной биомассы из первой камеры оболочечной системы во вторую камеру оболочечной системы; облучающее устройство в камере оболочечной системы выполнено с возможностью облучения материала в камере; транспортёр или система транспортеров содержит вибрационный транспортер, закрытый в камере.
Признаки, например, также могут включать способ получения обработанных материалов, который включает разделение материала на множество частей материала; перемещение множества частей материала во множество первых камер, причём каждая первая камера принимает одну из частей материала; обработку части материала в первой камере; перемещение части материала из первой камеры; объединение частей материала, которые перемещены из множества первых камер; обработку материалов ионизирующим излучением; обработку материалов ультразвуком; обработку материалов окислением; обработку материалов пиролизом; обработку материалов паром; химическую обработку материалов; механическую обработку материалов; обработку материалов замораживанием; обработку материалов пучком электронов; обработку материала облучением с дозой примерно между 10 и примерно 150 Мрад; обработку материала облучением с дозой примерно между 10 и примерно 50 Мрад; перемещение материала на этапе перемещения пневматическим способом; перемещение части материала расположенным в камере вибрационным транспортером во время обработки части материала в камере; непрерывное разделение материала; непрерывное перемещение частей материала в первые камеры; непрерывную обработку частей материала и непрерывное объединение частей материала; непрерывное изготовление обработанного материала; температуру части материала, не превышающую 150°С во время этапа обработки; охлаждение части материала при ее обработке; использование первой и второй камеры, имеющих общую стену; охлаждение части материала между первым этапом обработки и вторым этапом обработки; обработку материала биомассы для уменьшения или дополнительного уменьшения его сопротивляемости; обработку целлюлозного или лигноцеллюлозного материала для уменьшения или дополнительного уменьшения его сопротивляемости; обработку материала, который содержит бумагу; обработку материала, который содержит бумажные изделия; обработку материала, который содержит бумажные отходы; обработку материала, который содержит бумажную массу; обработку материала, который содержит пигментную бумагу; обработку материала, который содержит мелованную бумагу; обработку материала, который содержит бумагу с покрытием; обработку материала, который содержит бумагу с наполнителями; обработку материала, который содержит журналы; обработку материала, который содержит печатную продук
цию; обработку материала, который содержит бумагу для принтера; обработку материала, который содержит бумагу с полимерным покрытием; обработку материала, который содержит карточки; обработку материала, который содержит картон; обработку материала, который содержит бумажный картон; обработку материала, который содержит хлопок; обработку материала, который содержит древесину; обработку материала, который содержит прессованную древесину; обработку материала, который содержит отходы лесоводства; обработку материала, который содержит древесные опилки; обработку материала, который содержит древесину осины; обработку материала, который содержит древесные стружки; обработку материала, который содержит травы; обработку материала, который содержит просо прутьевидное; обработку материала, который содержит китайский тростник; обработку материала, который содержит спартину; обработку материала, который содержит двукисточник тростниковидный; обработку материала, который содержит зерновые отходы; обработку материала, который содержит рисовую шелуху; обработку материала, который содержит мякину овса; обработку материала, который содержит мякину пшеницы; обработку материала, который содержит ячменную мякину; обработку материала, который содержит сельскохозяйственные отходы; обработку материала, который содержит силос; обработку материала, который содержит солому канолы; обработку материала, который содержит солому пшеницы; обработку материала, который содержит солому ячменя; обработку материала, который содержит солому овса; обработку материала, который содержит рисовую солому; обработку материала, который содержит джут; обработку материала, который содержит коноплю, обработку материала, который содержит лен; обработку материала, который содержит бамбук, обработку материала, который содержит си-заль; обработку материала, который содержит абаку; обработку материала, который содержит стержни кукурузных початков; обработку материала, который содержит кукурузную солому; обработку материала, который содержит соевую солому; обработку материала, который содержит кукурузное волокно; обработку материала, который содержит люцерну; обработку материала, который содержит сено; обработку материала, который содержит волосяной покров кокоса; обработку материала, который содержит отходы от переработки сахара; обработку материала, который содержит жмых; обработку материала, который содержит свекловичный жом; обработку материала, который содержит жмых агавы; обработку материала, который содержит водоросли; обработку материала, который содержит морские водоросли; обработку материала, который содержит навоз; обработку материала, который содержит сточные воды; обработку материала, который содержит аракачу съедобную; обработку материала, который содержит гречневую крупу; обработку материала, который содержит банан; обработку материала, который содержит ячмень; обработку материала, который содержит маниоку, обработку материала, который содержит кудзу; обработку материала, который содержит окру; обработку материала, который содержит саго; обработку материала, который содержит сорго; обработку материала, который содержит обыкновенный домашний картофель; обработку материала, который содержит сладкий картофель; обработку материала, который содержит таро; обработку материала, который содержит ямс; обработку материала, который содержит бобы; обработку материала, который содержит конские бобы; обработку материала, который содержит чечевицу; обработку материала, который содержит горох; обработку материала, который вырабатывают путём обработки во множестве последовательных камер со скорость по меньшей мере 500 фунт/ч (152,5 кг/ч) на одну камеру.
Другие признаки и преимущества изобретения будут очевидны из следующего ниже подробного описания и пунктов приложенной формулы.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 показана блок-схема способа изготовления сахарных растворов и продуктов, производных из них;
на фиг. 2 - функциональная схема процесса обработки биомассы;
на фиг. 3А - перспективный вид массива камер для обработки биомассы;
на фиг. 3В - вид сверху массива камер для обработки биомассы, показывающий возможный путь потока биомассы;
на фиг. 3С - подробный вид массива камер, показывающий четыре камеры, имеющие общую стену.
Осуществление изобретения
При применении способов и систем, описанных в настоящей заявке, материалы, такие как целлюлозные и лигноцеллюлозные сырьевые материалы, например, которые могут быть получены из биомассы (например, биомассы растений, биомассы животных, бумаги и биомассы коммунально-бытовых отходов) и которые часто являются легко доступными, но обработка которых затруднена, могут быть преобразованы в пригодные для использования продукты (например, сахара, такие как ксилоза и глюкоза, и спирты, такие как этанол и бутанол). Также сюда включены способы и системы для обработки материалов (например, материалов содержащих биомассу и углеводороды), в которых используется массив камер.
Как показано на фиг. 1, способы изготовления сахарных растворов и продуктов включают, например, в случае необходимости механическую обработку целлюлозного и/или лигноцеллюлозного сырья 110. Перед этой обработкой и/или после нее указанное сырье может быть подвержено физической обработке другого типа, например облучению для снижения или дополнительного уменьшения его сопротивляемости 112. Сахарный раствор формируют осахариванием сырья 114, например, путём добавления
одного или более ферментов 111. Продукт может быть произведен из сахарного раствора, например, путём ферментации в спирт 116. Дополнительная обработка 124 может включать очистку раствора, например, дистилляцией. В случае необходимости этапы измерения содержания лигнина 118 и задания или регулировки технологических параметров на основании результатов этого измерения 120 могут быть выполнены в различных этапах процесса, например, как описано в патенте США № 8415122 от 9 апреля 2013, который по ссылке полностью включен в настоящую заявку.
Этап 112 обработки может быть облучением пучком электронов. Предпочтительный способ повышения производительности обработки и более равномерного распространения общих уровней обработки представлен на фиг. 2. Согласно данному способу материал биомассы, например, необработанный материал биомассы делят на множество частей (или рядов) биомассы, например 1, 2, 3... N частей (или рядов). Части или ряды биомассы размещают в N рядах камер, причём каждый ряд камер может содержать 1, 2, 3... М камер (например, 1, 2, 3... М колонок камер). Согласно данному варианту реализации, например, биомасса может быть обработана до необходимого общего уровня обработки применением множества уменьшенных уровней обработки. Это может быть предпочтительным, например, если материал не способен выдерживать высокую температуру полного уровня обработки, но выдерживает температуру пониженного уровня обработки. Количество рядов может быть между 1 и 100 (например, 2-50, 3-30, 4-20 или 10-20). Количество колонок камер может быть между 1 и 10 (например, между 1 и 6, между 2 и 6 или между 2 и 4.
Согласно другому варианту реализации способа, показанного на фиг. 2, биомасса в одной части (или ряду) может быть обработана в камерах в различных рядах. Например, способ может включать перенос биомассы из камеры (1, 1) в камеру (2, 2) и затем в камеру (N, 4). Таким образом, перенос части биомассы может быть полезен для обхода конкретных камер, если они являются нерабочими (например, ремонтируются, обслуживаются или не являются необходимыми).
На фиг. 3А показан перспективный вид вариант реализации массива обрабатывающих камер и некоторых связанных с ними систем. Возможный путь потока биомассы в системе обозначен стрелками. На фиг. 3В показан вид сверху этого варианта реализации. Данный вариант реализации содержит массив 9x2 обрабатывающих камер 302 или массив из 9 рядов и 2 колонок, причём ряды 1, 2 и 3 обозначены как R1, R2 и R3. Камеры размещены внутри каркаса оболочки 303. Исходную биомассу перемещают пневматическим способом по трубе 304 к входному отверстию в верхней части накопительного бункера 306. Накопительный бункер содержит оборудование для передачи биомассы в предподготовительный бункер-хранилище 308. Например, накопительный бункер может содержать пылеуловительные камеры и различные транспортеры и лифты. Накопительный бункер 306 также содержит оборудование для выпуска биомассу из бункера-хранилища 308 в массив обрабатывающих камер 302. В примере, показанном на фиг. 3В, биомассу доставляют пневматическим способом по трубе 310, которая функционально соединена (например, соединена по текучей среде, пневматически соединена) с трубами 312, которые связаны по текучей среде с входными отверстиями 314 для доставки биомассы в 9 камер, которые являются первыми в каждой колонке (камеры 316). Эти входные отверстия могут проходить сквозь стены (как показано на чертеже) или потолок соответствующих камер.
Части биомассы подают в каждую из камер 316 для облучения, как описано выше. Во время каждого сеанса обработки облучением системы, содержащие транспортеры, могут перемещать биомассу в каждом блоке под облучающими устройствами (например, содержащими сканирующий раструб и ускоритель пучка электронов). Над камерами размещена часть облучающего устройства, например электроннолучевая установка 320 и 322. Таким образом, например, обеспечена возможность обработки биомассы до более высокого общего уровня, например, 30-50 Мрад при двух равных вкладах, например, по 15-25 Мрад от каждой установки, в результате чего предотвращена опасность перегрева биомассы. Например, адиабатическое увеличение температуры (АТ) в результате поглощения ионизирующей радиации определено уравнением
AT = D/Cp,
где D - средняя доза, кГр, Ср - теплоемкость, Дж/(г-°С), и AT - изменение температуры, °С. Обычно материал сухой биомассы имеет теплоемкость, близкую к 2 Дж/(г-°С). Если, например, биомассе сразу будет передана суммарная доза 40 Мрад, изменение температуры AT составит примерно 200°С. Учитывая, например, что биомасса перед облучением может иметь температуру приблизительно 25°С, ее температура после облучения может быстро вырасти примерно до 225°С, в результате чего материал биомассы претерпит значительное разложение. Согласно другому варианту реализации при облучении в два этапа с равными дозами по 20 Мрад и с охлаждением между сеансами облучения вызывает увеличение температуры AT примерно до 100°С. Если биомасса уже имеет температуру приблизительно 25°С, ее температура может вырасти только примерно до 125°С, которая является более приемлемой температурой, которая с учетом дополнительного охлаждения скорее всего не вызовет разложения материала до чрезмерной степени.
После обработки в первой камере в указанном ряду (камерах 316, например, в рядах R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8 и R9) в первой колонке камер (например, С1) каждую часть биомассы передают во вто
рую камеру (вторая колонка, С2) в ее ряду (например, рядах R1-R9) для дополнительно обработки. Между сеансами обработки, например во время перемещения от колонки С1 к колонке С2, биомасса может быть охлаждена. Таким образом, в примере, показанном на фиг. 3В, биомассу передают из каждой из первых камер 316 колонки С1 к соответствующей ей второй колонке С2 камер 318, например, с использованием пневматической системы. Согласно варианту реализации, в котором ряды включают больше чем две камеры, каждую часть биомассы передают в одну или большее количество последующих камер в данном ряду.
После обработки в каждой из камер в данном ряду (камерах 316 и 318 в показанном на чертеже примере) биомассу перемещают пневматическим способом сквозь выходное отверстие 324 в трубы 326, которые соединяют свои потоки в одной трубе 328. Посредством трубы 328 обработанную биомассу пневматическим способом перемещают в накопительный бункер 330. Накопительный бункер 330 содержит оборудование, подобное оборудованию в накопительном бункере 306 (например, пылеуловительные камеры, транспортер и лифты). Накопительный бункер принимает биомассу из трубы 328 посредством входного отверстия, после чего может перемещать материал в бункер-хранилище 332. Затем накопительный бункер может передавать обработанную биомассу из бункера-хранилища для дальнейшей обработки, распределения или в другие склады пневматическим способом посредством трубы 334.
Согласно варианту реализации, показанному на фиг. 3В, путь потока, обозначенный стрелками, показывает, что каждая часть биомассы может быть облучена дважды, например, в первый раз в первой колонке камер 316 и во второй раз во второй колонке камер 318. Биомасса может быть перемещена под сканирующим раструбом, т.е., например, шириной 70 дюймов (1,12 м), и биомасса может находиться в форме слоя, т.е., например, примерно толщиной 0,25 дюймов (6,35 мм). Если биомасса имеет плотность примерно 34,5 фунтов/куб. фут (552,6 кг/м3) и перемещается со скоростью 20 фут/мин (6,1 м/мин), в обеих камерах 316 и 318 может быть обработано примерно 4740 фунт/ч (2152 кг/ч) биомассы. Таким образом, с использованием всего массива камер, показанного на фиг. 3А-ЗС, при обработке девяти частей биомассы в 9 рядах камер, могут быть обработаны примерно 42660 фунт/ч (19368 кг/ч) биомассы. При необходимости могут быть использованы большее или меньшее количество камер, в результате чего может быть увеличена или уменьшена общая производительность при заданной скорости обработки. Кроме того, согласно некоторым вариантам реализации средняя скорость обработки биомассы составляет больше чем примерно 500 фунт/ч (227 кг/ч) на одну часть биомассы (например, больше чем примерно 1000 фунт/ч (454 кг/ч), больше чем примерно 1500 фунт/ч (681 кг/ч), больше чем примерно 2000 фунт/ч (908 кг/ч), больше чем примерно 2500 фунт/ч (1135 кг/ч), больше чем примерно 3000 фунт/ч (1362 кг/ч), больше чем примерно 3500 фунт/ч (1589 кг/ч), больше чем примерно 4000 фунт/ч (1816 кг/ч), больше чем примерно 4500 фунт/ч (2043 кг/ч), больше чем больше чем примерно 5000 фунт/ч (2270 кг/ч), больше чем примерно 6000 фунт/ч (2724 кг/ч) или примерно между 1000 фунт/ч (454 кг/ч) и 5000 фунт/ч (2270 кг/ч)). Если мощность излучателя является достаточно высокой, могут быть достигнуты еще более высокие скорости обработки, например, больше чем примерно 15000 фунтов в час (6810 кг/ч), больше чем примерно 20000 фунтов в час (9080 кг/ч), больше чем примерно 25000 фунтов в час (11350 кг/ч) или даже примерно до 30000 фунтов в час (13620 кг/ч). Материал также может быть обработан с пониженными скоростями. Скорости перемещения материала под пучком электронов при необходимости могут различаться в значительной степени и независимо между излучателями в различных камерах. Например, скорость перемещения может быть снижена для увеличения дозы облучения или повышена для уменьшения дозы облучения под одним или большим количеством излучателей.
Камеры, которые образуют массив установок для обработки, могут включать камеры, имеющие одну или большее количество общих стенок, как подробно показано на увеличенном виде на фиг. 3С. Например, камера 318 и камера 316 имеют общую стену 350. Камеры, например 316 и 318 могут содержать оборудование и системы для обработки материала, такого как биомасса.
Доза облучения, примененная в каждой из камер, может быть примерно той же самой. Согласно другому варианту реализации доза облучения в каждой из камер может быть различной. Например, как только пучок электронов достиг оптимального и/или целевого напряжения, доза облучения, примененная в каждой камере, может быть различаться независимо примерно между 1 и примерно 200 Мрад (например, между 10 и примерно 150 Мрад, примерно между 10 и примерно 100 Мрад, примерно между 10 и примерно 50 Мрад, примерно между 1 и примерно 50 Мрад). Доза облучения в каждой камере может быть меньше чем примерно 50 Мрад (например, меньше чем примерно 45 Мрад, меньше чем примерно 40 Мрад, меньше чем примерно 35 Мрад, меньше чем примерно 30 Мрад, меньше чем примерно 25 Мрад, меньше чем примерно 20 Мрад, меньше чем примерно 15 Мрад, меньше чем примерно 10 Мрад). Доза облучения при каждом значении может независимо составлять по меньшей мере 1 Мрад (например, по меньшей мере 2 Мрад, по меньшей мере, 3 Мрад, по меньшей мере 4 Мрад, по меньшей мере 5 Мрад, по меньшей мере 6 Мрад, по меньшей мере 7 Мрад, по меньшей мере 8 Мрад, по меньшей мере 9 Мрад, по меньшей мере 10 Мрад, по меньшей мере 20 Мрад, по меньшей мере 30 Мрад, по меньшей мере 40 Мрад, по меньшей мере 50 Мрад).
Камеры выполнены с возможностью удерживания излучения, а также размещения облучающих устройств и относящегося к ним оборудования. Предпочтительно камеры выполнены из непрозрачных
для излучения материалов, например, бетона, свинца, стали, грунта или их комбинаций.
Типичным материалом для камеры является бетон, который имеет половинную толщину (толщину, при которой излучение ослабляется наполовину) 2,4 дюйма (60,9 мм). Таким образом, стены могут иметь толщину примерно 4 фута (1,22 м), в результате чего излучение, облучающее стены, будет ослаблено до 1/1000000 исходной интенсивности. Для дозы 250 кГр, примененной внутри конструкции, результирующее излучение за пределами конструкции, с учетом F-фактор, равного 1,0, составит 0,00025 мбэр, что значительно ниже пределов безопасности. Стены могут быть более тонкими или более толстыми, например, могут иметь толщину между 3 и 12 футами (0,9-3,7 м). В дополнение к стенам полы и потолки камеры могут иметь двери, выполненные из непрозрачных для излучения материалов. Материалы могут быть многослойными, например двери могут быть выполнены из стали толщиной 6 дюймов (152,4 мм), покрытой с обеих сторон слоями свинца толщиной 1 дюйм (25,4 мм).
Ниже будут описаны некоторые подробности и варианты способов обработки сырья, которые могут быть использованы, например, с вариантами реализации, уже описанными выше, или в других вариантах реализации, описанных ниже.
Обработка излучением.
Сырьевой материал можно обработать путем облучения для модифицирования его структуры для уменьшения сопротивляемости материала обработке. Такая обработка позволяет, например, понизить среднюю молекулярную массу исходного сырья, изменить кристаллическую структуру исходного сырья и/или увеличить площадь поверхности и/или пористость исходного сырья. Облучение можно осуществить с помощью, например, пучка электронов, ионного пучка, ультрафиолетового (УФ) излучения с длиной волны от 100 до 280 нм, гамма-излучения или рентгеновского излучения. Обработка облучением и системы для такой обработки описаны в патенте США 8142620 и в патентной заявке США № 12/417731, полное описание которых включено в настоящий документ посредством ссылки.
Каждая форма излучения ионизирует биомассу посредством конкретных взаимодействий, которые определяются энергией излучения. Тяжелые заряженные частицы в основном ионизируют вещества за счет кулоновского рассеяния; кроме того, указанные взаимодействия генерируют быстрые электроны, которые могут дополнительно ионизировать вещество. Альфа-частицы идентичны ядру атома гелия и образуются при альфа-распаде различных радиоактивных ядер, таких как изотопы висмута, полония, астата, радона, франция, радия, некоторых актинидов, таких как актиний, торий, уран, нептуний, кюрий, калифорний, америций и плутоний. Электроны взаимодействуют через кулоновское рассеяние и тормозное излучение, возникающее при изменении скорости электронов.
Частицы в случае их использования могут быть нейтральными (незаряженными), положительно заряженными или отрицательно заряженными. Будучи заряженными, заряженные частицы могут нести один положительный или отрицательный заряд или множество зарядов, например, один, два, три или даже четыре или более зарядов. В тех случаях, когда необходимо расщепление цепей для изменения молекулярной структуры углеводсодержащего материала, предпочтительными могут быть положительно заряженные частицы, в том числе, благодаря их кислотной природе. При применении частиц указанные частицы могут иметь массу покоящегося электрона или больше, например, в 500, 1000, 1500 или 2000 или более раз больше массы покоящегося электрона. Например, частицы могут иметь массу от примерно 1 атомной единицы до примерно 150 атомных единиц, например от примерно 1 атомной единицы до примерно 50 атомных единиц или от примерно 1 до примерно 25, например 1, 2, 3, 4, 5, 10, 12 или 15 атомных единиц.
Гамма облучение имеет преимущество, состоящее в значительной глубине проникновения в различные материалы в образце.
Согласно вариантам реализации изобретения, в которых облучение осуществляют посредством
электромагнитного излучения, энергия на фотон (в электрон-вольтах) электромагнитного облучения мо-
жет составлять, например, больше, чем например больше 103, 104, 105, 106 или даже больше 10
эВ. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения энергия на фотон электромагнитного излу-
чения составляет от 104 до 107, например от 105 до 106 эВ. Частота электромагнитного излучения может
составлять, например, больше 1016 Гц, больше 1017 Гц, 1018, 1019, 1020 или даже больше 1021 Гц. Согласно
некоторым вариантам реализации изобретения частота электромагнитного облучения составляет от 1018
до 1022 Гц, например от 1019 до 1021 Гц.
Бомбардировку электронами можно осуществить с помощью электроннолучевого устройства, номинальная энергия которого составляет менее 10 МэВ, например менее 7 МэВ, менее 5 МэВ или менее 2 МэВ, например от примерно 0,5 до 1,5 МэВ, от примерно 0,8 до 1,8 МэВ или от примерно 0,7 до 1 МэВ. Согласно другим вариантам реализации изобретения номинальная энергия составляет от примерно 500
до 800 кэВ.
Пучок электронов может иметь сравнительно высокую суммарную мощность (объединенную мощность пучка всех ускоряющих головок, или, при применении множества ускорителей, всех ускорителей и всех головок), например по меньшей мере 25 кВт, например по меньшей мере 30, 40, 50, 60, 65, 70, 80, 100, 125 или 150 кВт. В некоторых случаях мощность даже составляет 500 кВт, 750 кВт или даже 1000 кВт или более. В некоторых случаях мощность пучка электронов составляет 1200 кВт или более, напри
мер 1400, 1600, 1800 или даже 3000 кВт.
Такую высокую суммарную мощность пучка обычно достигают путем применения множества ускоряющих головок. Например, электронно-лучевое устройство может включать две, четыре или более ускоряющих головки. Применение множества головок, каждая из которых имеет сравнительно низкую мощность пучка, предотвращает чрезмерное повышение температуры материала, предотвращая, тем самым, горение материала, и также увеличивает однородность дозы, проходящей через толщину слоя материала.
В целом предпочтительно, что слой материала биомассы имеет сравнительно равномерную толщину. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения толщина составляет меньше примерно 1 дюйма (2,54 см) (например, меньше примерно 0,75 дюйма (1,905 см), меньше примерно 0,5 дюйма (1,27 см), меньше примерно 0,25 дюйма (0,635 см), меньше примерно 0,1 дюйма (0,254 см), от примерно 0,1 (0,254 см) до 1 дюйма (2,54 см), от примерно 0,2 (0,508 см) до 0,3 дюйма (0,762 см)).
Желательно обрабатывать материал как можно быстрее. В целом предпочтительно, когда обработку можно выполнить при мощности дозы излучения большей, чем примерно 0,25 Мрад на с, например, больше примерно 0,5, 0,75, 1, 1,5, 2, 5, 7, 10, 12, 15 или даже больше примерно 20 Мрад на с, например, от примерно 0,25 до 2 Мрад на с. Более высокие мощности дозы позволяют обеспечить более высокую пропускную способность заданной (например, требуемой) дозы. Более высокие мощности дозы в целом требуют более высокие линейные скорости для избежания термического разложения материала. Согласно одному из вариантов реализации изобретения ускоритель устанавливают на 3 МэВ, ток пучка 50 мА и линейная скорость составляет 24 футов/мин (731,52 см/мин), для толщины образца примерно 20 мм (например, измельченного материала из стержня кукурузного початка с объемной плотностью 0,5 г/см3).
Согласно некоторым вариантам реализации изобретения бомбардировку электронами осуществляют до получения материалом суммарной дозы по меньшей мере 0,1, 0,25, 1, 5 Мрад, например по меньшей мере 10, 20, 30 или по меньшей мере 40 Мрад. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения обработку осуществляют до получения материалом дозы от примерно 10 до примерно 50 Мрад, например, от примерно 20 до примерно 40 Мрад или от примерно 25 до примерно 30 Мрад. Согласно другим вариантам реализации изобретения предпочтительной является суммарная доза от 25 до 35 Мрад, применяемая в идеале на протяжении пары циклов, например, при 5 Мрад/цикл, при этом каждый цикл продолжается в течение примерно одной секунды. Способы, системы и оборудование для охлаждения можно использовать перед, во время, после и между циклами облучения, например, путем применения охлаждающего винтового транспортера и/или охлаждаемого вибрационного транспортера.
Используя множество головок, как описано выше, материал можно обработать за множество циклов, например за два цикла при дозе от 10 до 20 Мрад/цикл, например от 12 до 18 Мрад/цикл, разделенных несколькими секундами охлаждения, или за три цикла при дозе от 7 до 12 Мрад/цикл, например от 5 до 20 Мрад/цикл, от 10 до 40 Мрад/цикл, от 9 до 11 Мрад/цикл. Как описано в настоящей заявке, обработка материала с помощью нескольких сравнительно низких доз обычно лучше, чем одна высокая доза, предотвращает перегревание материала и также повышает однородность дозы, проходящей через толщину материала. Согласно другим вариантам реализации изобретения материал перемешивают или иным образом смешивают во время или после каждого цикла и затем перед следующим циклом опять выравнивают с получением равномерного слоя для дополнительного повышения однородности при обработке.
Согласно некоторым вариантам реализации изобретения электроны ускоряются, например, до скорости больше чем 75% относительно скорости света, например, больше чем 85, 90, 95 или 99% относительно скорости света.
Согласно некоторым вариантам реализации изобретения любую обработку, описанную в настоящей заявке, проводят с применением лигноцеллюлозного материала, который остается сухим, как при покупке, или который был высушен, например, с помощью тепла и/или пониженного давления. Например, согласно некоторым вариантам реализации изобретения целлюлозный и/или лигноцеллюлозный материал содержит менее примерно 25 мас.% удерживаемой воды, измеренной при 25°С и при относительной влажности пятьдесят процентов (например, менее примерно 20 мас.%, менее примерно 15 мас.%, менее примерно 14 мас.%, менее примерно 13 мас.%, менее примерно 12 мас.%, менее примерно 10 мас.%, менее примерно 9 мас.%, менее примерно 8 мас.%, менее примерно 7 мас.%, менее примерно 6 мас.%, менее примерно 5 мас.%, менее примерно 4 мас.%, менее примерно 3 мас.%, менее примерно 2 мас.%, менее примерно 1 мас.% или менее примерно 0,5 мас.%
Согласно некоторым вариантам реализации изобретения можно применять два или более ионизирующих источников, таких как два или более источника электронов. Например, пробы можно обработать, в любом порядке, с помощью пучка электронов, с последующим гамма-облучением и УФ облучением с длинами волн от примерно 100 до примерно 280 нм. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения пробы обрабатывают с помощью трех источников ионизирующего облучения, таких как пучок электронов, гамма-облучение и УФ облучение с высокой энергией. Биомассу перемещают через зону обработки, где ее можно подвергнуть бомбардировке электронами.
Может быть предпочтительным повторить обработку для более основательного уменьшения сопро
тивляемости биомассы обработке и/или дополнительного модифицирования биомассы. В частности, технологические параметры можно отрегулировать после первого (например, второго, третьего, четвертого или более) цикла в зависимости от сопротивляемости материала обработке. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения можно использовать транспортер, который содержит круговую систему, в которой биомассу множество раз перемещают через различные процессы, описанные выше. Согласно некоторым другим вариантам реализации изобретения для многократной обработки биомассы (например, 2, 3, 4 или более раз) применяют множество обрабатывающих устройств (например, электроннолучевые генераторы). Согласно другим вариантам реализации изобретения единственный электроннолучевой генератор может быть источником множества пучков (например, 2, 3, 4 или более пучков), которые можно использовать для обработки биомассы.
Эффективность при изменении молекулярной/супермолекулярной структуры и/или уменьшении сопротивляемости углеводсодержащей биомассы обработке зависит от применяемой энергии электронов и получаемой дозы, при этом время воздействия зависит от мощности и дозы. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения мощность дозы и суммарную дозу регулируют таким образом, чтобы не разрушить (например, не обуглить или не сжечь) материал биомассы. Например, углеводы не должны быть повреждены при обработке, чтобы они могли высвобождаться из биомассы неповрежденными, например, в виде мономерных сахаров.
Согласно некоторым вариантам реализации изобретения обработку (с применением любого источника электронов или комбинации источников) осуществляют до получения материалом дозы, составляющей по меньшей мере примерно 0,05 Мрад, например, по меньшей мере примерно 0,1; 0,25; 0,5; 0,75;
1,0; 2,5; 5,0; 7,5; 10,0; 15; 20; 25; 30; 40; 50; 60; 70; 80; 90; 100; 125; 150; 175 или 200 Мрад. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения обработку осуществляют до получения материалом дозы, составляющей от 0,1 до 100, от 1 до 200, от 5 до 200, от 10 до 200, от 5 до 150, от 50 до 150 Мрад, от 5 до 100, от 5 до 50, от 5 до 40, от 10 до 50, от 10 до 75, от 15 до 50, от 20 до 35 Мрад.
Согласно некоторым вариантам реализации изобретения используют сравнительно низкие дозы облучения, например, для увеличения молекулярной массы целлюлозного или лигноцеллюлозного материала (с применением любого источника излучения или комбинации источников, описанных в настоящей заявке). Например, дозу по меньшей мере примерно 0,05 Мрад, например, по меньшей мере примерно 0,1 Мрад или по меньшей мере примерно 0,25; 0,5; 0,75; 1,0;, 1,5; 2,0; 2,5; 3,0; 3,5; 4,0 или по меньшей мере примерно 5,0 Мрад. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения облучение осуществляют до тех пор, пока материал не получит дозу от 0,1 до 2,0 Мрад, например от 0,5 до 4,0 Мрад или от 1,0 до 3,0 Мрад.
Также может быть желательным осуществлять обручение из множества направлений, одновременно или последовательно, для обеспечения требуемой степени проникновения излучения в материал. Например, в зависимости от плотности и влагосодержания материала, такого как древесина, и типа применяемого источника излучения (например, гамма-излучение или пучок электронов), максимальное проникновение излучения в материал может составлять только примерно 0,75 дюйма (примерно 1,9 см). В таких случаях, более толстую секцию (до 1,5 дюймов (примерно 3,8 см)) можно подвергнуть облучению посредством первого облучения материала с одной стороны и затем перевернуть материал и облучать с другой стороны. Облучение из множества направлений может быть особенно полезным при применении облучения пучком электронов, при котором облучение происходит быстрее, чем гамма-облучение, но которое обычно не обеспечивает такой большой глубины проникновения.
Непрозрачные для излучения материалы.
Как описано выше, настоящее изобретение может включать обработку материала в камере и/или бункере, сконструированном с применением непрозрачных для излучения материалов. Согласно другим вариантам реализации изобретения непрозрачные для излучения материалы выбраны таким образом, чтобы иметь возможность защитить компоненты от рентгеновского излучения с высокой энергией (коротковолнового), которое может проникать через многие материалы. Одним из важных факторов при конструировании кожуха, экранирующего излучение, является длина затухания применяемых материалов, которая будет определять требуемую толщину конкретного материала, смеси материалов или слоистой структуры. Длина затухания представляет собой глубину проникновения, при которой излучение уменьшается в приблизительно 1/е (е = число Эйлера) раз относительно падающего излучения. Хотя фактически все материалы непрозрачны для облучения при достаточной толщине, материалы с высоким процентным содержанием (например, плотностью) элементов, имеющих высокое значение Z (атомное число), имеют более короткую длину затухания излучения и, таким образом, при применении таких материалов, можно использовать более тонкий и более легкий экранирующий кожух. Примерами материалов с высоким значением Z, применяемых при радиационной защите, являются тантал и свинец. Другим важным параметром при радиационной защите является половина расстояния, представляющая собой толщину конкретного материала, которая будет уменьшать интенсивность гамма-лучей на 50%. В качестве примера, для рентгеновского излучения с энергией 0,1 МэВ половина толщины составляет примерно 15,1 мм для бетона, примерно 2,7 мм для свинца, тогда как при энергии рентгеновского излучения 1 МэВ половина толщины для бетона составляет примерно 44,45 мм и для свинца составляет примерно 7,9
мм. Непрозрачные для излучения материалы могут представлять собой материалы, которые являются толстыми или тонкими при условии, что они могут уменьшать излучение, проходящее через них по направлению к другой стороне материала. Таким образом, если необходимо, чтобы конкретная оболочка имела низкую толщину стенки, например, для обеспечения небольшого веса или вследствие ограничения размеров, выбранный материал должен иметь достаточное значение Z и/или такую длину затухания, чтобы половина его длины была меньше или равна требуемой толщине стенки оболочки.
В некоторых случаях, непрозрачный для излучения материал может представлять собой слоистый материал, например, содержащий слой из материала с более высоким значением Z для обеспечения эффективного экранирования и слой из материала с более низким значением Z для обеспечения других свойств (например, конструктивной целостности, прочности при ударе и т.д.). В некоторых случаях слоистый материал может представлять собой ламинат "подобранный согласно значению Z", например, в том числе ламинат, в котором слои обеспечивают градиент Z в диапазоне от последовательно расположенных элементов с высоким значением Z до элементов с более низким значением Z. В некоторых случаях непрозрачные для излучения материалы могут представлять собой перекрывающиеся блоки, например, свинцовые и/или бетонные блоки может поставить компания NELCO Worldwide (Берлингтон, Массачусетс), и можно использовать камеры с переменной конфигурацией.
Непрозрачный для излучения материал может уменьшать излучение, проходящее через структуру (например, стенку, дверь, потолок, оболочка, ряд указанных структур или их комбинаций), изготовленную из указанного материала, на по меньшей мере примерно 10%, (например, по меньшей мере примерно 20%, по меньшей мере примерно 30%, по меньшей мере примерно 40%, по меньшей мере примерно 50%, по меньшей мере примерно 60%, по меньшей мере примерно 70%, по меньшей мере примерно 80%, по меньшей мере примерно 90%, по меньшей мере примерно 95%, по меньшей мере примерно 96%, по меньшей мере примерно 97%, по меньшей мере примерно 98%, по меньшей мере примерно 99%, по меньшей мере примерно 99,9%, по меньшей мере примерно 99,99%, по меньшей мере примерно 99,999%) по сравнению с падающим излучением. Следовательно, оболочка, выполненная из непрозрачного для излучения материала, может уменьшать воздействие на оборудование/систему/компоненты на такую же величину. Непрозрачные для излучения материалы могут включать нержавеющую сталь, металлы со значениями Z выше 25 (например, свинец, железо), бетон, пустую породу, песок и их комбинации. Непрозрачные для излучения материалы могут включать барьерный слой в направлении падающего излучения, составляющий по меньшей мере примерно 1 мм (например, 5, 10 мм, 5, 10, 100 см, 1 м и даже по меньшей мере примерно 10 м).
Источники излучения.
Тип излучения определяет виды применяемых источников излучения, а также излучающих устройств и вспомогательного оборудования. Способы, системы и оборудование, описанные в настоящей заявке, например, для обработки материалов посредством излучения, могут использовать источники, описанные в настоящей заявке, а также любой другой подходящий источник.
Источники гамма-излучения включают радиоактивные ядра, так как изотопы кобальта, кальция, технеция, хрома, галлия, индия, йода, железа, криптона, самария, селена, натрия, таллия и ксенона.
Источники рентгеновского излучения включают столкновение пучка электронов с металлическими мишенями, такими как вольфрам или молибден, или сплавы, или компактные источники света, такие как источники, коммерчески производимые компанией Lyncean.
Альфа-частицы идентичны ядру атома гелия и образуются при альфа-распаде различных радиоактивных ядер, таких как изотопы висмута, полония, астата, радона, франция, радия, некоторых актиноидов, таких как актиний, торий, уран, нептуний, кюрий, калифорний, америций и плутоний.
Источники ультрафиолетового излучения включают дейтериевые или кадмиевые лампы.
Источники инфракрасного излучения включают керамические лампы с сапфировыми, цинковыми или селенидными диафрагмами.
Источники микроволн включают клистроны, радиочастотные источники типа Slevin или источники с атомными пучками, в которые применяют газообразные водород, кислород или азот.
Ускорители, применяемые для ускорения частиц (например, электроны или ионы), могут быть постоянного тока (например, электростатическими постоянного тока или электродинамическими постоянного тока), радиочастотными линейными, магнитоиндукционными линейными или непрерывного излучения. Например, в способах, описанных в настоящем документе, можно использовать различные устройства облучения, в том числе источники ионизации электрическим полем, электростатические ионные сепараторы, генераторы ионизации электрическим полем, источники термоэлектронной эмиссии, источники ионов со сверхвысокочастотным разрядом, рециркуляционные или статические ускорители, динамические линейные ускорители, ускорители Ван-де-Граафа, ускорители марки Cockroft Walton (например, ускорители ПЕЛЛЕТРОН (PELLETRON(r))), LINACS, Dynamitrons (например, ускорители ДИНА-МИТРОН (DYNAMITRON(r))), циклотроны, синхротроны, бетатроны, ускорители трансформаторного типа, микротроны, плазменные генераторы, каскадные ускорители и складчатые тандемные ускорители. Например, в компании IBA, Бельгия можно приобрести ускорители циклотронного типа, такие как сис
тема РОДОТРОН (RHODOTRON(r)), при этом в компании RDI, теперь IBA Industrial, можно приобрести ускорители постоянного тока, такие как ДИНАМИТРОН (DYNAMITRON(r)). Другие подходящие системы ускорителей включают, например: системы типа трансформатора постоянного тока с изолированной магнитной сеткой (ICT), которые можно приобрести в компании Nissin High Voltage, Япония; ускорители S-band LINAC, которые можно приобрести в компании L3-PSD (США), ускорители Linac Systems (Франция), Mevex (Канада) и Mitsubishi Heavy Industries (Япония); ускорители L-band LINAC, которые можно приобрести в компании Iotron Industries (Канада); и ускорители на основе ИЛУ, которые можно приобрести в компании Лаборатории Будкера (Россия). Ионы и ионные ускорители рассмотрены публикациях Introductory Nuclear Physics, Kenneth S. Krane, John Wiley & Sons, Inc. (1988), Krsto Prelec, FIZIKA В 6 (1997) 4, 177-206, Chu William Т., "Overview of Light-Ion Beam Therapy" Columbus-Ohio, ICRU-IAEA Meeting, 18-20 марта 2006 г., Iwata Y. et al., "Altemating-Phase-Focused IH-DTL for Heavy-Ion Medical Accelerators" Proceedings of EPAC 2006, Эдинбург, Шотландии) и Leaner C.M. et al., "Status of the Superconducting ECR Ion Heavy Venus" Proceedings of EPAC 2000, Вена, Австрия. Некоторые ускорители частиц и их применение описаны, например Medoff в патенте США № 7931784, полное описание которого включено в настоящий документ посредством ссылки.
Электроны можно получить с помощью радиоактивных ядер, которые подвергаются бета-распаду, таких как изотопы йода, цезия, технеция и иридия. Альтернативно, в качестве источника электронов можно использовать электронную пушку благодаря ее термоэлектронной эмиссии и ускорять за счет ускоряющего потенциала. Электронная пушка генерирует электроны, которые затем ускоряются за счет большой разницы потенциалов (например, больше примерно 500 тысяч, больше примерно 1 миллиона, больше примерно 2 миллионов, больше примерно 5 миллионов, больше примерно 6 миллионов, больше примерно 7 миллионов, больше примерно 8 миллионов, больше примерно 9 миллионов или даже больше 10 миллионов вольт) и затем их сканируют магнитным способом в плоскости X-Y, где электроны сначала ускоряются в направлении Z вниз по трубе ускорителя и выделяются через диафрагму из фольги. Сканирование пучков электронов можно использовать для увеличения поверхности облучения при облучении материалов, например, биомассы, перемещаемой через сканирующий пучок. Сканирование пучков электронов также позволяет равномерно распределить тепловую нагрузку на диафрагме и помогает уменьшить разрушение диафрагмы из фольги вследствие местного нагревания под действием пучка электронов. Разрушение диафрагмы из фольги является причиной значительного времени простоя из-за последующих необходимых ремонтных работ и повторного запуска электронной пушки.
В способах, описанных в настоящей заявке, можно использовать различные другие устройства облучения, в том числе источники ионизации электрическим полем, электростатические ионные сепараторы, генераторы ионизации электрическим полем, источники термоэлектронной эмиссии, источники ионов со сверхвысокочастотным разрядом, рециркуляционные или статические ускорители, динамические линейные ускорители, ускорители Ван-де-Граафа и складчатые тандемные ускорители. Такие устройства рассмотрены, например, Medoff в патенте США № 7931784, полное описание которого включено в настоящий документ посредством ссылки.
В качестве источника излучения можно использовать пучок электронов. Преимуществами пучка электронов являются высокие мощности дозы (например, 1, 5 или даже 10 Мрад на с), высокая пропускная способность, оборудование с меньшей герметизацией и с меньшей изоляцией. Пучки электронов также могут иметь высокий электрический коэффициент полезного действия (например, 80%), позволяющий использовать меньше энергии относительно других способов облучения, что может обуславливать более низкую стоимость эксплуатации и пониженные выбросы парниковых газов, соответствующие меньшему количеству применяемой энергии. Пучки электронов можно получить, например, с помощью электростатических генераторов, каскадных генераторов, трансформаторных генераторов, низкоэнергетических ускорителей с системой сканирования, низкоэнергетических ускорителей с линейным катодом, линейных ускорителей и импульсных ускорителей.
Электроны также могут быть более эффективны с точки зрения вызова изменений молекулярной структуры углеводсодержащих материалов, например, посредством механизма расщепления цепей. Кроме того, электроны с энергиями от 0,5 до 10 МэВ могут проникать в материалы с низкой плотностью, такие как материалы биомассы, описанные в настоящей заявке, например, материалы с объемной плотностью менее 0,5 г/см3 и глубиной от 0,3 до 10 см. Электроны в качестве источника ионизирующего излучения можно применять, например, для сравнительно тонких штабелей, слоев или подложек материалов, например, с толщиной менее примерно 0,5 дюйма (1,27 см), например менее примерно 0,4 дюйма (1,016 см), 0,3 дюйма (0,762 см), 0,25 дюйма (0,635 см) или менее примерно 0,1 дюйма (0,254 см). Согласно некоторым вариантам реализации изобретения энергия каждого электрона из пучка электронов составляет от примерно 0,3 до примерно 2,0 МэВ (миллион электрон-вольт), например от примерно 0,5 до примерно 1,5 МэВ или от примерно 0,7 до примерно 1,25 МэВ. Способы облучения материалов описаны в публикации заявки на патент США 2012/0100577 А1, поданной 18 октября 2011 г., полное описание которой включено в настоящий документ посредством ссылки.
Устройства для электронно-лучевого облучения можно приобрести или сконструировать. Напри
мер, элементы или компоненты, такие как индукторы, конденсаторы, кожухи, источники питания, кабели, электропроводка, системы с регулируемым напряжением, элементы с регулировкой силы тока, изоляционный материал, микроконтроллеры и оборудование для охлаждения, можно приобрести и смонтировать с получением устройства. В некоторых случаях серийное устройство можно модифицировать и/или адаптировать. Например, устройства и компоненты можно приобрести в любом из коммерческих источников, описанном в настоящем документе, включая Ion Beam Applications (Лувен-ля-Нев, Бельгия), Wasik Associates Inc. (Дракат, Массачусетс), NHV Corporation (Япония), the Titan Corporation (Сан-Диего, Калифорния), Vivirad High Voltage Corp (Биллерика, Массачусетс) и/или Лаборатории Будкера (Россия). Типичные энергии электронов могут составлять 0,5, 1, 2, 4,5, 7,5 или 10 МэВ. Мощность типичного устройства для электронно-лучевого облучения может составлять 1, 5, 10, 20, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 125, 150, 175, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 600, 700, 800, 900 или даже 1000 кВт. Ускорители, которые можно использовать, включают облучатели NHV средней энергии серии EPS-500 (например, с напряжением ускорителя 500 кВ и током пучка 65, 100 или 150 мА), EPS-800 (например, с напряжением ускорителя 800 кВ и током пучка 65 или 100 мА) или EPS-1000 (например, с напряжением ускорителя 1000 кВ и током пучка 65 или 100 мА). Кроме того, можно использовать ускорители из серии NHV с высокой энергией, такие как EPS-1500 (например, с напряжением ускорителя 1500 кВ и током пучка 65 мА), EPS-2000 (например, с напряжением ускорителя 2000 кВ и током пучка 50 мА), EPS-3000 (например, с напряжением ускорителя 3000 кВ и током пучка 50 мА) и EPS-5000 (например, 5000 и током пучка 30 мА).
Выбор оптимального решения при рассмотрении технических характеристик мощности устройства для электронно-лучевого облучения включает стоимость эксплуатации, капитальные затраты, амортизационные расходы и габариты устройства. Выбор оптимального решения при рассмотрении уровней экспозиционной дозы электронно-лучевого облучения может быть основан на затратах на энергию и заботе об экологии, безопасности и здоровье. Обычно, генераторы размещают в камере, например, из свинца или бетона, особенно при использовании рентгеновского излучения, которое генерируется в процессе. Выбор оптимального решения при рассмотрении энергий электронов включает стоимость энергии.
С помощью устройства для электронно-лучевого облучения можно создать либо неподвижный пучок, либо сканирующий пучок. Сканирующий пучок может быть предпочтительным благодаря большой длине развертки сканирования и высоким скоростям сканирования, поскольку эти свойства эффективно заменяют большую ширину неподвижного пучка. Кроме того, доступные ширины развёртки составляют 0,5, 1, 2 м или более. Сканирующий пучок является предпочтительным согласно большинству вариантов реализации изобретения, описанных в настоящей заявке, вследствие большей ширины развертки и пониженной вероятности местного нагревания и поломки диафрагм.
Электронные пушки - WINDOWS.
Система извлечения для ускорителя электронов может содержать две диафрагмы из фольги. Охлаждающий газ в системе извлечения с двумя диафрагмами из фольги может представлять собой продувочный газ или смесь, например воздух, или чистый газ. Согласно одному из вариантов реализации изобретения газ представляет собой инертный газ, такой как азот, аргон, гелий и/или диоксид углерода. Предпочтительно применять газ, а не жидкость, поскольку потери энергии в пучке электронов минимизированы. Можно также использовать смеси чистого газа, либо предварительно смешанные, либо смешанные на линии перед попаданием на диафрагмы или в пространство между диафрагмами. Охлаждающий газ можно охладить, например, с помощью системы теплообмена (например, холодильника) и/или путем испарения из конденсированного газа (например, жидкого азота, жидкого гелия). Диафрагмы из фольги описаны в PCT/US 2013/064332, поданной 10 октября 2013 г., полное описание которой включено в настоящий документ посредством ссылки.
Нагревание и пропускная способность при обработке облучением.
При неупругих столкновениях в биомассе при взаимодействии электронов из пучка электронов с веществом может происходить несколько процессов. Например, ионизация материала, расщепление цепи полимеров в материале, сшивание полимеров в материале, окисление материала, генерирование рентгеновского излучения ("тормозного излучения") и колебательного возбуждения молекул (например, генерирование фононов). Не будучи связанными с конкретным механизмом, уменьшение сопротивляемости обработке может быть обусловлено несколькими из указанных эффектов неупругого столкновения, например, ионизацией, расщеплением цепей полимеров, окислением и генерированием фононов. Некоторые из указанных эффектов (например, в частности, генерирование рентгеновского излучения), требуют экранирования и технических барьеров, например, заключение процессов облучения в бетонную камеру (или камеру из другого непрозрачного для излучения материала). Другой эффект облучения, колебательное возбуждение, эквивалентен нагреванию образца. Нагревание образца путем облучения может помочь уменьшить сопротивляемость обработке, но перегрев может разрушить материал, как будет описано ниже.
Адиабатическое повышение температуры (AT) в результате поглощения ионизирующего излучения описывается уравнением
AT = D/Cp,
где D представляет собой среднюю дозу, кГр, Ср представляет собой теплоемкость, Дж/г °С и AT представляет собой изменение температуры, °С. Теплоемкость типичного сухого материала биомассы будет составлять около 2. Влажная биомасса будет иметь более высокую теплоемкость в зависимости от количества воды, поскольку теплоемкость воды очень высока (4,19 Дж/г °С). Металлы имеют гораздо более низкие теплоемкости, например, теплоемкость нержавеющей стали 304 составляет 0,5 Дж/г °С. Изменение температуры вследствие мгновенного поглощения излучения биомассой и нержавеющей сталью для различных доз облучения показано в таблице. На практике при более высоких температурах биомасса разлагается, что приводит к максимальному отклонению от предполагаемых изменений в температуре.
Рассчитанное увеличение температуры для биомассы и нержавеющей стали
Доза (Мрад)
Биомасса
Сталь
расчетное ЛТ (°С)
ЛТ (°С)
200
250(Разложение)
1000
100
500(Разложение)
2000
150
750(Разложение)
3000
200
1000(Разложение)
4000
Высокие температуры могут разрушить и/или модифицировать биополимеры в биомассе, так что полимеры (например, целлюлоза) не подходят для дополнительной обработки. Биомасса, подвергаемая воздействию высоких температур, может стать темной, липкой и испускать запахи, указывающие на разложение. Липкость может даже затруднить перемещение материала. Запахи могут быть неприятными и создавать проблему безопасности. Фактически, было обнаружено, что в процессах, описанных в настоящей заявке, целесообразно поддерживать биомассу при температуре ниже примерно 200°С (например, нижет примерно 190°С, ниже примерно 180°С, ниже примерно 170°С, ниже примерно 160°С, ниже примерно 150°С, ниже примерно 140°С, ниже примерно 130°С, ниже примерно 120°С, ниже примерно 110°С, от примерно 60 до 180°С, от примерно 60 до 160°С, от примерно 60 до 150°С, от примерно 60 до 140°С, от примерно 60 до 130°С, от примерно 60 до 120°С, от примерно 80 до 180°С, от примерно 100 до 180°С, от примерно 120 до 180°С, от примерно 140 до 180°С, от примерно 160 до 180°С, от примерно 100 до 140°С, от примерно 80 до 120°С).
Было обнаружено, что для процессов, описанных в настоящей заявке (например, для уменьшения сопротивляемости обработке), необходимо облучение с дозой выше примерно 10 Мрад. Кроме того, необходима высокая пропускная способность, чтобы облучение не стало узким местом при обработке биомассы. Обработка подчиняется уравнению мощности дозы
М = FP/D х время,
где М представляет собой массу облученного материала (кг), F представляет собой долю мощности, которая поглощается (безразмерная величина), Р представляет собой мощность излучения (кВт=напряжение в МэВ х ток в мА), время представляет собой время обработки (с) и D представляет собой поглощенную дозу (КГр). В типичном процессе, в котором доля поглощенной мощности фиксирована, мощность излучения остается постоянной и необходима определенная доза, пропускную способность (например, М, обработанной биомассы) можно повысить путем увеличения времени облучения. Однако увеличение времени облучения без возможности охлаждения материала может привести к чрезмерному его нагреванию, как проиллюстрировано с помощью расчетов, показанных выше. Поскольку биомасса имеет низкую удельную теплопроводность (меньше примерно 0,1 Вт м-1^1), рассеяние тепла происходит медленно, в отличие, например, от металлов (больше примерно 10 Вт м-1^1), которые могут рассеивать энергию быстро, при условии, что имеется сток тепла для передачи энергии.
Электронные пушки - поглотители пучка.
Согласно некоторым вариантам реализации изобретения системы и способы включают поглотитель пучка (например, затвор). Например, поглотитель пучка можно использовать для быстрого прекращения или уменьшения облучения материала без выключения электропитания электроннолучевого устройства. Альтернативно, поглотитель пучка можно использовать при подключении питания пучка электронов, например поглотитель пучка может остановить пучок электронов, пока ток пучка не достиг требуемого уровня. Поглотитель пучка можно поместить между первой диафрагмой из фольги и второй диафрагмой из фольги. Например, поглотитель пучка можно установить таким образом, чтобы он был передвижным, то есть так, чтобы его можно было перемещать на траекторию пучка и убирать с указанной траектории. Даже можно использовать частичное перекрытие пучка, например, для регулирования дозы облучения. Поглотитель пучка можно установить на полу, на транспортере для биомассы, прикрепить к стенке, к устройству излучения (например, к кронштейну для сканирования) или к любой опорной конструкции. Поглотитель пучка предпочтительно закрепляют относительно кронштейна для сканирования таким образом, чтобы пучок можно было эффективно регулировать с помощью поглотителя пучка. Поглотитель
пучка может содержать шарнир, рельс, колеса, прорези или другие средства, позволяющие ему функционировать при перемещении в пучок и из пучка. Поглотитель пучка можно выполнить из любого материала, который будет задерживать по меньшей мере 5% электронов, например по меньшей мере 10, 20,
30, 40, 50, 60, 70, по меньшей мере 80, 85, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99 или даже примерно 100%
электронов.
Поглотитель пучка можно выполнить из металла, в том числе, но не ограничиваясь ими, из нержавеющей стали, свинца, железа, молибдена, серебра, золота, титана, алюминия, олова или сплавов перечисленных металлов, или ламинатов (слоистых материалов), изготовленных с применением указанных металлов (например, керамического материала с металлическим покрытием, полимера с металлическим покрытием, композиционного материала с металлическим покрытием, многослойных металлических материалов).
Поглотитель пучка можно охладить, например, с помощью охлаждающей текучей среды, такой как водный раствор или газ. Поглотитель пучка может быть частично или полностью полым, например содержать полости. Внутреннее пространство поглотителя пучка можно использовать для охлаждающих жидкостей и газов. Поглотитель пучка может иметь любую форму, в том числе плоскую, изогнутую, круглую, овальную, квадратную, прямоугольную, скошенную и клиновидную формы.
Поглотитель пучка может иметь перфорационные отверстия, что позволяет некоторым электронам проходить через них, регулируя (например, уменьшая), таким образом, уровни облучения по всей площади диафрагмы или в определенных областях диафрагмы. Поглотитель пучка может представлять собой сеть, изготовленную, например, из волокон или проволоки. Для регулирования облучения можно использовать множество поглотителей пучка, совместно или независимо. Поглотитель пучка можно регулировать дистанционно, например, с помощью радиосигнала, или жестко вмонтировать в двигатель для передвижения пучка в разные положения.
Поглотители пучка.
Варианты реализации изобретения, описанные в настоящей заявке, в случае обработки излучением также могут включать ловушку для пучка. Цель ловушки для пучка состоит в безопасном поглощении пучка заряженных частиц. Подобно поглотителю пучка ловушку для пучка можно использовать для блокировки пучка заряженных частиц. Однако ловушка для пучка является гораздо более надежной, чем поглотитель пучка и предназначена для блокировки полной мощности пучка электронов в течение продолжительного периода времени. Указанные ловушки часто используют для блокировки пучка при подключении ускорителя к питанию.
Кроме того, ловушки для пучка выполнены с возможностью выдерживания тепла, выделяемого указанными пучками, и обычно изготовлены из таких материалов, как медь, алюминий, углерод, бериллий, вольфрам или ртуть. Ловушки для пучка можно охладить, например, с помощью охлаждающей текучей среды, которая может находиться в тепловом контакте с ловушкой для пучка.
Материалы биомассы.
Лигноцеллюлозные материалы включают, но не ограничиваются ими, древесину, прессованную древесину, древесные отходы (например, опилки, древесину осины, древесную стружку), травы (например, просо прутьевидное, китайский тростник, спартину, двукисточник тростниковидный), зерновые отходы, (например, рисовую шелуху, шелуху овса, солому пшеницы, ячменную шелуху), сельскохозяйственные отходы (например, силос, солому канолы, солому пшеницы, солому ячменя, солому овса, солому риса, джут, коноплю, лен, бамбук, сизаль, абаку, стержни кукурузных початков, кукурузную солому, соевую солому, кукурузное волокно, люцерну, сено, волосяной покров кокоса), отходы от переработки сахара (например, жмых, свекловичный жом, жмых агавы), водоросли, морские водоросли, навоз, сточные воды и смеси любых из перечисленных веществ.
В некоторых случаях лигноцеллюлозный материал включает стержни кукурузных початков. Измельченные или раздробленные молотом стержни кукурузных початков можно распределить в виде слоя сравнительно равномерной толщины для облучения и после облучения их легко диспергировать в среде для дальнейшей обработки. В некоторых случаях для облегчения уборочных работ и сбора используют кукурузное растение целиком, включая кукурузные стебли, кукурузные зерна и в некоторых случаях даже корневую систему растения.
Преимущественно не требуется дополнительных питательных веществ (кроме источника азота, например, мочевины или аммиака) в процессе ферментации стержней кукурузных початков или целлюлозных или лигноцеллюлозных материалов, содержащих значительные количества стержней кукурузных початков.
Кроме того, стержни кукурузных початков, перед и после измельчения, легче перемещать и диспергировать и они проявляют меньшую склонность к образованию взрывчатых смесей в воздухе по сравнению с другими целлюлозными или лигноцеллюлозными материалами, такими как сено и травы.
Целлюлозные материалы включают, например, бумагу, бумажные изделия, бумажные отходы, бумажную массу, пигментную бумагу, мелованную бумагу, бумагу с покрытием, бумагу с наполнителями, журналы, печатную продукцию (например, книги, каталоги, справочники, этикетки, календари, поздравительные открытки, брошюры, проспекты, газетную бумагу), бумагу для принтера, бумагу с полимер
ным покрытием, карточки, картон, бумажный картон, материалы с высоким содержанием а-целлюлозы, такие как вата, и смеси любых из перечисленных материалов. Например, бумажные изделия, описанные в заявке на патент США № 13/396365 ("Magazine Feedstocks" Medoff с соавторами, поданной 14 февраля 2012 г.), полное описание которой включено в настоящий документ посредством ссылки.
Целлюлозные материалы также могут включать лигноцеллюлозные материалы, которые были частично или полностью делигнифицированы.
В некоторых случаях можно использовать другие материалы биомассы, например крахмальные материалы. Крахмальные материалы включают сам крахмал, например кукурузный крахмал, пшеничный крахмал, картофельный крахмал или рисовый крахмал, производное крахмала или материал, содержащий крахмал, такой как съедобный продукт питания или сельскохозяйственная культура. Например, крахмальный материал может представлять собой аракачу съедобную, гречневую крупу, банан, ячмень, маниоку, кудзу, окру, саго, сорго, обыкновенный домашний картофель, сладкий картофель, таро, ямс или один или более видов бобовых, таких как конские бобы, чечевица или горох. Смеси любых двух или более крахмальных материалов также являются крахмальными материалами. Кроме того, можно использовать смеси крахмальных, целлюлозных и/или лигноцеллюлозных материалов. Например, биомасса может представлять собой растение целиком, часть растения или разные части растения, например, пшеницы, хлопка, кукурузы, риса или дерева. Крахмальные материалы можно обработать с применением любых способов, описанных в настоящей заявке.
Микробные материалы, которые можно использовать в качестве сырья, включают, но не ограничиваются ими, любой природный или генетически модифицированный микроорганизм или организм, которые содержит или способен обеспечить источник углеводов (например, целлюлозу), например, протисты, например, животные протисты (например, простейшие, такие как флагеллаты, амебоидные простейшие, инфузории и споровики) и растительные протисты (например, водоросли, такие как альвеолярные, хло-рарахнофитовые, криптомонадовые, эвглениды, глаукофитовые, гаптофитовые, красные водоросли, страменопилы и зеленые водоросли). Другие примеры включают морские водоросли, планктон (например, макропланктон, мезопланктон, микропланктон, нанопланктон, пикопланктон и фемтопланктон), фитопланктон, бактерии (например, грамположительные бактерии, грамотрицательные бактерии и экс-тремофилы), дрожжи и/или их смеси. В некоторых случаях, микробную биомассу можно получить из природных источников, например океана, озер, водных объектов, например, соленой воды или пресной воды, или на суше. В качестве альтернативы или в дополнение, микробную биомассу можно получить из систем культивирования клеток, например крупномасштабных систем сухого и влажного культивирования и ферментации.
Согласно другим вариантам реализации изобретения материалы биомассы, такие как целлюлозные, крахмальные и лигноцеллюлозные исходные материалы, можно получить из трансгенных микроорганизмов и растений, которые были модифицированы относительно сорта дикого типа. Такие модификации можно осуществить, например, посредством повторяющихся стадий селекции и разведения с получением в растении требуемых признаков. Кроме того, указанные растения могли содержать по сравнению с сортом дикого типа удаленный, модифицированный, с подавленной экспрессией и/или добавленный генетический материал. Например, генетически модифицированные растения можно получить с помощью технологий рекомбинантных ДНК, в которых генетические модификации включают внесение или модифицирование специфических генов из родительских сортов, или, например, путем применения трансгенного разведения, при котором в растение вводят специфический ген или гены из другого вида растения и/или бактерий. Другой путь создания генетической изменчивости реализуют через мутационное разведение, при котором из эндогенных генов искусственно создают новые аллели. Искусственные гены можно создать разными способами, включая обработку растения или семян, например, с помощью химических мутагенов (например, с применением алкилирующих агентов, эпоксидов, алкалоидов, пе-роксидов, формальдегида), облучения (например, рентгеновского облучения, гамма-облучения, нейтронов, бета-частиц, альфа-частиц, протонов, дейтронов, УФ-облучения) и теплового удара или с применением другой внешней нагрузки и последующих методов селекции. Другие способы получения модифицированных генов реализуют с применением ПЦР сниженной точности и перестановки в ДНК с последующей вставкой необходимой модифицированной ДНК в требуемое растение или семя.
Способы внесения требуемой генетической изменчивости в семя или растение включают, например, применение бактериального носителя, баллистическую трансфекцию, осаждение фосфата кальция, электропорацию, сплайсинг генов, подавление экспрессии генов, липофекцию, микроинъекцию и применение вирусных носителей. Дополнительные генетически модифицированные материалы были описаны в заявке на патент США № 13/396369, поданной 14 февраля 2012 г., полное описание которой включено в настоящий документ посредством ссылки.
Любые из способов, описанных в настоящей заявке, можно реализовать с помощью смесей любых материалов биомассы, описанных в настоящей заявке.
Другие материалы.
Другие материалы (например, природные или синтетические материалы), например полимеры, можно обработать и/или получить с помощью способов, оборудования и систем, описанных в настоящей
заявке. Например, полиэтилена (например, линейного полиэтилена низкой плотности и полиэтилена высокой плотности), полистиролов, сульфонированных полистиролов, поливинилхлорида, сложных полиэфиров (например, нейлона, DACRON(tm), KODEL(tm)), полиалкиленовых эфиров, поливиниловых эфиров, полиамидов (например, KEVLAR(tm)), полиэтилентерефталата, ацетата целлюлозы, ацеталя, полиакрило-нитрила, поликарбонатов (например, LEXAN(tm)), акриловых материалов [например, по-ли(метилметакрилата)], полиакрилонитрилов, полиуретанов, полипропилена, полибутадиена, полиизобу-тилена, полиакрилонитрила, полихлоропрена (например неопрена), поли(цис-1,4-изопрена) [например, природного каучука], поли(транс-1,4-изопрена) [например, гуттаперчи], фенолформальдегида, меламин-формальдегида, эпоксидов, сложных полиэфиров, полиаминов, поликарбоновых кислот, полимолочных кислот, поливиниловых спиртов, полиангидридов, полифторуглеродов (например, TEFLON(tm)), соединений органического кремния (например, силиконового каучука), полисиланов, простых полиэфиров (например, полиэтиленоксида, полипропиленоксида), восков, масел и из смесей. В настоящее изобретение также включены пластмассы, резины, эластомеры, волокна, воски, гели, масла, адгезивы, термопластмассы, термореактивные пластмассы, разлагаемые микроорганизмами полимеры, смолы, полученные с применением указанных полимеров, другие полимеры, другие материалы и их комбинации. Указанные полимеры можно получить с помощью любого применимого способа, в том числе с помощью катионной полимеризации, анионной полимеризации, радикальной полимеризации, полимеризации по механизму метатезиса, полимеризации с раскрытием кольца, привитой полимеризации, аддитивной полимеризации. В некоторых случаях способы обработки, описанные в настоящем документе, можно использовать, например, для привитой полимеризации, инициируемой радикалами, и сшивания. Также можно обработать и/или изготовить композиционные материалы полимеров, например, со стеклом, металлами, биомассой (например, волокнами, частицами) и керамикой.
Другие материалы, которые можно обработать с применением способов, систем и оборудования, описанного в настоящем документе, представляют собой керамические материалы, минеральные вещества, металлы, неорганические соединения. Например, кристаллы кремния и германия, нитриды кремния, оксиды металлов, полупроводники, изоляторы, цементы и/или проводники.
Кроме того, можно обработать промышленные многокомпонентные или штампованные материалы (например, отформованные, экструдированные, сваренные, склепанные, многослойные или объединенные любым способом), например кабели, трубы, плиты, оболочки, интегральные полупроводниковые кристаллы, монтажные плата, провода, шины, стекла, ламинированные материалы, приводы, ремни, машины и их комбинации. Например, обработка материала способами, описанными в настоящем документе, позволяет модифицировать поверхности, например, делая их поддающимися дальнейшей функциона-лизации, объединению (например, сварке), и/или обработка позволяет сшивать материалы.
Получение материала биомассы - механическая обработка.
Биомасса может находиться в сухой форме, например содержать менее примерно 35% влаги (например, менее примерно 20%, менее примерно 15%, менее примерно 10% менее примерно 5%, менее примерно 4%, менее примерно 3%, менее примерно 2% или даже менее примерно 1%). Биомассу также можно поставлять во влажном состоянии, например в виде влажного твердого вещества, шлама или суспензии, содержащей по меньшей мере примерно 10 мас.% твердой фазы (например, по меньшей мере примерно 20 мас.%, по меньшей мере примерно 30 мас.%, по меньшей мере примерно 40 мас.%, по меньшей мере примерно 50 мас.%, по меньшей мере примерно 60 мас.%, по меньшей мере примерно
70 мас.%).
В способах, описанных в настоящей заявке, можно использовать материалы с низкой объемной плотностью, например целлюлозное или лигноцеллюлозное сырье, которое было предварительно обработано физическими способами для обеспечения объемной плотности, составляющей менее примерно 0,75 г/см3, например менее примерно 0,7; 0,65; 0,60; 0,50; 0,35; 0,25; 0,20; 0,15; 0,10; 0,05 или менее, например примерно 0,025 г/см3. Объемную плотность определяют с помощью ASTM D1895B. Короче, способ включает заполнение измерительного цилиндра известного объема пробой и измерение массы пробы. Объемную плотность рассчитывают путем деления массы пробы в граммах на известный объем цилиндра в кубических сантиметрах. При необходимости, материалы с низкой объемной плотностью можно уплотнить, например, способами, описанными в патенте США № 7971809, принадлежащем Medoff, полное описание которого включено, тем самым, посредством ссылки.
В некоторых случаях предварительная обработка включает просеивание материала биомассы. Просеивание можно осуществить через сетку или перфорированную пластину с требуемым размером отверстий, например, меньше примерно 6,35 мм (1/4 дюйма, 0,25 дюйма), (например, меньше примерно 3,18 мм (1/8 дюйма, 0,125 дюйма), меньше примерно 1,59 мм (1/16 дюйма, 0,0625 дюйма), меньше примерно 0,79 мм (1/32 дюйма, 0,03125 дюйма), например, меньше примерно 0,51 мм (1/50 дюйма, 0,02000 дюйма), меньше примерно 0,40 мм (1/64 дюйма, 0,015625 дюйма), меньше примерно 0,23 мм (0,009 дюйма), меньше примерно 0,20 мм (1/128 дюйма, 0,0078125 дюйма), меньше примерно 0,18 мм (0,007 дюйма), меньше примерно 0,13 мм (0,005 дюйма) или даже меньше примерно 0,10 мм (1/256 дюйма, 0,00390625 дюйма)). В одной из конфигураций требуемая биомасса проваливается через перфорацион
ные отверстия или сито и таким образом, биомасса с размером, большим, чем перфорационные отверстия или сито, не подвергается облучению. Такие более крупные материалы можно обработать повторно, например, путем измельчения или их можно просто удалить из обработки. В другой конфигурации материал, размеры которого больше, чем перфорационные отверстия, облучают и более мелкий материал удаляют путем просеивания или используют повторно. В такого рода конфигурации транспортер сам (например, часть транспортера) может быть перфорированным или изготовлен с применением сетки. Например, согласно одному из конкретных вариантов реализации изобретения материал биомассы может быть влажным, при этом перфорационные отверстия или сетка позволяют воде вытекать из биомассы перед облучением.
Просеивание материала также можно осуществить ручным способом, например с помощью оператора или механического устройства (например, автомата, оборудованного цветовым, отражательным или другим датчиком), которое удаляет нежелательный материал. Просеивание также можно осуществить путем магнитного просеивания, при этом магнит размещают около перемещаемого материала, и магнитный материал удаляют путем магнитного воздействия.
Возможная предварительная обработка может включать нагревание материала. Например, часть транспортера, перемещающая биомассу или другой материал, может проходить через зону нагрева. Зону нагрев можно создать, например, с помощью ИК-излучения, микроволн, сжигания (например, газа, угля, нефти, биомассы), резистивного нагревания и/или индуктивных катушек. Тепло можно применять по меньшей мере с одной стороны или более чем одной стороны, нагревание может быть непрерывным или периодическим и нагревать можно только часть материала или весь материал. Например, часть перемещаемого желоба можно нагреть с помощью нагревательной рубашки. Нагревание можно осуществить, например, с целью сушки материала. В случае сушки материала указанную сушку можно облегчить, при нагревании или без него, путем перемещения газа (например, воздуха, кислорода, азота, Не, CO2, аргона) над биомассой и/или через биомассу при ее перемещении.
В некоторых случаях предварительная обработка может включать охлаждение материала. Охлаждение материала описано в патенте США № 7900857, принадлежащем Medoff, описание которого включено в настоящий документ посредством ссылки. Например, охлаждение можно осуществить путем подачи охлаждающей текучей среды, например, воды (например, с глицерином) или азота (например, жидкого азота) в нижнюю часть перемещающего желоба. Согласно альтернативному варианту реализации изобретения охлаждающий газ, например охлажденный азот, можно продувать поверх материала биомассы или под перемещающей системой.
Другой возможный способ предварительной обработки может включать добавление материала в биомассу или другие виды сырья. Дополнительный материал можно добавить, например, путем орошения, разбрызгивания и/или вливания материала в биомассу при ее перемещении. Материалы, которые можно добавить, включают, например, металлы, керамические материалы и/или ионы, как описано в публикации заявки на патент США 2010/0105119 А1 (поданной 26 октября 2009 г.) и публикации заявки на патент США 2010/0159569 А1 (поданной 16 декабря 2009 г.), полное описание которых включено в настоящий документ посредством ссылки. Возможные материалы, которые можно добавить, включают кислоты и основания. Другие материалы, которые можно добавить, представляют собой окислители (например, пероксиды, хлораты), полимеры, полимеризуемые мономеры (например, содержащие ненасыщенные связи), воду, катализаторы, ферменты и/или организмы. Материал можно добавить, например, в чистой форме, в виде раствора в растворителе (например, воде или органическом растворителе) и/или в виде раствора. В некоторых случаях растворитель является летучим и может быть приготовлен с целью испарения, например путем нагревания и/или продувания газа, как описано ранее. Добавленный материал может образовывать равномерное покрытие на биомассе или представлять собой гомогенную смесь разных компонентов (например, биомассы и дополнительного материала). Добавленный материал может модулировать последующую стадию облучения путем увеличения эффективности облучения, демпфирования облучения или изменения воздействия облучения (например, от пучков электронов до рентгеновского излучения или нагревания). Указанный способ может не воздействовать на облучение, но может быть применим для дальнейшей последовательной обработки. Добавленный материал может помочь при перемещении материала, например, за счет снижения уровней пыли.
Биомассу можно направлять на транспортер (например, вибрационные транспортеры, используемые в камерах, описанных в настоящей заявке) с помощью ленточного транспортера, пневматического транспортера, винтового транспортера, бункера, трубы, вручную или посредством комбинации перечисленных выше устройств. Биомассу можно, например, сбрасывать, выливать и/или помещать на транспортер любым из указанных способов. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения материал доставляют к транспортеру, применяя заключенную в оболочку систему распределения материала, что помогает поддержать атмосферу с низким содержанием кислорода и/или регулировать пыль и мелкие частицы. Взвешенные или суспендированные в воздухе мелкие частицы биомассы и пыли являются нежелательными, поскольку они могут создать опасность взрыва или повредить фольгу диафрагмы электронной пушки (при применении такого устройства для обработки материала).
Материал можно выровнять для формирования равномерной толщины, составляющей от примерно
0,0312 (примерно 0,7925 мм) до 5 дюймов (примерно 127 мм) (например, от примерно 0,0625 (примерно 1,5875 мм) до 2,000 дюймов (примерно 50,8 мм), от примерно 0,125 (примерно 3,175 мм) до 1 дюйма (примерно 25,7 мм), от примерно 0,125 (примерно 3,175 мм) до 0,5 дюйма (примерно 12,7 мм), от примерно 0,3 (примерно 7,62 мм) до 0,9 дюйма (примерно 22,86 мм), от примерно 0,2 (примерно 5,08 мм) до 0,5 дюйма (примерно 12,7 мм), от примерно 0,25 (примерно 6,35 мм) до 1 дюйма (примерно 25,4 мм), от примерно 0,25 (примерно 6,35 мм) до 0,5 дюйма (примерно 12,7 мм), 0,100 (примерно 2,54 мм) +/- 0,025 дюйма (примерно 0,635 мм), 0,150 (примерно 3,81 мм) +/- 0,025 дюйма (примерно 0,635 мм), 0,200 (примерно 5,08 мм) +/- 0,025 дюйма (примерно 0,635 мм), 0,250 (примерно 6,35 мм) +/- 0,025 дюйма (примерно 0,635 мм), 0,300 (примерно 7,62 мм) +/- 0,025 дюйма (примерно 0,635 мм), 0,350 (примерно 8,89 мм) +/- 0,025 дюйма (примерно 0,635 мм), 0,400 (примерно 10,16 мм) +/- 0,025 дюйма (примерно 0,635 мм), 0,450 (примерно 11,43 мм) +/- 0,025 дюйма (примерно 0,635 мм), 0,500 (примерно 12,7 мм) +/- 0,025 дюйма (примерно 0,635 мм), 0,550 (примерно 13,97 мм) +/- 0,025 дюйма (примерно 0,635 мм), 0,600 (примерно 15,24 мм) +/- 0,025 дюйма (примерно 0,635 мм), 0,700 (примерно 17,78 мм) +/- 0,025 дюйма (примерно 0,635 мм), 0,750 (примерно 19,05 мм) +/- 0,025 дюйма (примерно 0,635 мм), 0,800 (примерно 20,32 мм) +/- 0,025 дюйма (примерно 0,635 мм), 0,850 (примерно 21,59 мм) +/- 0,025 дюйма (примерно 0,635 мм), 0,900 (примерно 22,86 мм) +/- 0,025 дюйма (примерно 0,635 мм), 0,900 (примерно 22,86 мм) +/- 0,025 дюйма (примерно 0,635 мм).
В целом предпочтительно перемещать материал через пучок электронов как можно быстрее для максимизирования пропускной способности. Например, материал можно перемешать со скоростями, составляющими по меньшей мере 1 фут/мин (примерно 0,305 м/мин), например по меньшей мере 2 фут/мин (примерно 0,610 м/мин), по меньшей мере 3 фут/мин (примерно 0,914 м/мин), по меньшей мере 4 фут/мин (примерно 1,219 м/мин), по меньшей мере 5 фут/мин (примерно 1,524 м/мин), по меньшей мере 10 фут/мин (примерно 3,048 м/мин), по меньшей мере 15 фут/мин (примерно 4,572 м/мин), 20 (примерно 6,093 м/мин), 25 (примерно 7,62 м/мин), 30 (примерно 9,144 м/мин), 35 (примерно 10,668 м/мин), 40 (примерно 12,192 м/мин), 45 (примерно 13,716 м/мин), 50 фут/мин (примерно 15,24 м/мин). Скорость перемещения связана с током пучка, например, в случае биомассы толщиной % дюйма (примерно 0,635 см) и 100 мА, для обеспечения достаточной дозы облучения транспортер может перемещаться со скоростью примерно 20 футов/мин (примерно 6,096 м/мин), при 50 мА транспортер может перемещаться со скоростью примерно 10 футов/мин (примерно 3,048 м/мин) для обеспечения приблизительно такой же дозы облучения.
После перемещения материала через зону облучения можно осуществить дополнительную предварительную обработку. Возможная дополнительная предварительная обработка может, например, представлять собой процесс, описанный применительно к обработке путем предварительного облучения. Например, биомассу можно обработать путем просеивания, нагревания, охлаждения и/или объединения с добавками. Исключительно при предварительном облучении может иметь место гашение радикалов, например, гашение радикалов путем добавления текучих сред или газов (например, кислорода, закиси азота, аммиака, жидкостей), при применении давления, теплоты и/или добавления акцепторов радикалов. Например, биомассу можно перемещать из заключенного в оболочку транспортера и подвергать воздействию газа (например, кислорода), при этом происходит гашение биомассы с образованием карбоксили-рованных групп. Согласно одному из вариантов реализации изобретения биомассу во время облучения подвергают воздействию химически активного газа или жидкости. Гашение биомассы, которая подвергалась облучению, описано в патенте США № 8083906, принадлежащем Medoff, полное описание которого включено в настоящий документ посредством ссылки.
При необходимости, наряду с облучением можно использовать один или более способов механической обработки для дополнительного уменьшения сопротивляемости обработке углеводсодержащего материала. Указанные способы можно применять перед облучением, во время и/или после него.
В некоторых случаях механическая обработка может включать начальную подготовку исходного сырья непосредственно после получения, например уменьшение размеров материалов, например, путем измельчения, например резки, дробления, приложения сдвиговых усилий, распыления или рубки. Например, в некоторых случаях, рыхлое исходное сырье (например, бумагу вторичной переработки, крахмальные материалы или просо прутьевидное) подготавливают путем приложения сдвиговых усилий или размельчения (shredding). Механическая обработка позволяет уменьшить объемную плотность углево-дсодержащего материала, увеличить площадь поверхности углеводсодержащего материала и/или уменьшить один или более размеров углеводсодержащего материала.
Согласно другому варианту реализации или в дополнение к данному исходной материал можно обработать посредством другого способа обработки, такого как химические способы обработки, например, с помощью кислоты (HCl, H2SO4, H3PO4), основания (например, KOH и NaOH), химического окислителя (например, пероксидов, хлоратов, озона), облучения, парового взрыва, пиролиза, обработки ультразвуком, окисления, химической обработки. Указанные способы обработки можно реализовать в любом порядке и в любой последовательности и комбинациях. Например, исходный материал можно сначала обработать физически с применением одного или более способов обработки, например, путем химической обработки, в том числе и в комбинации с кислотным гидролизом (например, при применении HCl,
H2SO4, H3PO4), облучением, обработкой ультразвуком, окислением, пиролизом или паровым взрывом, и затем подвергнуть механической обработке. Такая последовательность может быть предпочтительной, поскольку материалы, обработанные посредством одного или более других способов обработки, например, с помощью облучения или пиролиза, обычно являются более хрупкими и, следовательно, может быть легче осуществить дальнейшее изменение структуры материала при механической обработке. В качестве еще одного примера исходный материал можно пропускать через ионизирующее облучение, используя транспортер, как описано в настоящей заявке, и затем подвергать механической обработке. Химическая обработка позволяет удалить некоторую часть или весь лигнин (например, при химической варке целлюлозы) и позволяет частично или полностью гидролизовать материал. Указанные способы также можно использовать с предварительно гидролизованным материалом. Кроме того, указанные способы можно использовать с материалом, который не был предварительно гидролизован. Перечисленные способы можно использовать со смесями гидролизованного и негидролизованного материалов, например, со смесями, содержащими примерно 50% или более негидролизованного материала, примерно 60% или более негидролизованного материала, примерно 70% или более негидролизованного материала, примерно 80% или более негидролизованного материала или даже 90% или более негидролизованного материала.
Наряду с уменьшением размера, которое можно выполнить вначале и/или позднее при обработке, механическая обработка также может быть предпочтительной с точки зрения "раскрытия", "напряжения", разрушения или разрыхления углеводсодержащих материалов, получения целлюлозы из материалов более восприимчивых к расщеплению цепей и/или разрушению кристаллической структуры в ходе физической обработки.
Способы механической обработки углеводсодержащего материала включают, например, размол или дробление. Размол можно выполнить с применением, например, молотковой дробилки, шаровой мельницы, коллоидной мельницы, конической или конусной мельницы, дисковой мельницы, бегунковой мельницы, мельницы Уайли, зерновой мельницы или другой мельницы. Дробление можно осуществить с применением, например, резательной дробилки/дробилки ударного действия. Некоторые типичные дробилки включают жерновые дробилки, штифтовые дробилки, кофейные дробилки и гратосниматели. Дробление или размол можно обеспечить, например, с помощью возвратно-поступательного штифта или другого элемента, как это имеет место в штифтовой мельнице. Другие механические способы обработки включают механическую продольную резку или разрывание, другие способы, в которых волокна оказывают давление, и дробление путем истирания под действием воздуха. Подходящие способы механической обработки дополнительно включают любой другой способ, продолжающий разрушение внутренней структуры материала, которое было инициировано предыдущими стадиями обработки.
Системы механической подготовки сырья можно выполнить с возможностью получения потоков с конкретными характеристиками, такими как, например, конкретные максимальные размеры, конкретные соотношения длины к ширине или конкретные отношения площадей поверхности. Физическая подготовка позволяет увеличить скорость реакций, улучшить движение материала на транспортере, улучшить профиль облучения материала, улучшить однородность облучения материала или снизить требуемое время обработки путем раскрытия материалов и превращения их в более доступные материалы для процессов и/или реагентов, таких как реагенты в растворе.
Объемной плотностью исходного сырья можно управлять (например, увеличивать). В некоторых случаях может быть желательным получить материал с низкой объемной плотностью, например, путем уплотнения материала (например, уплотнение может сделать более легким и менее дорогостоящим перемещение материала в другое место) и затем возвращения материала к состоянию с более низкой объемной плотностью (например, после перемещения). Материал можно уплотнить, например, от менее примерно 0,2 до более примерно 0,9 г/см3 (например, менее примерно 0,3 до более примерно 0,5 г/см3, менее примерно 0,3 до более примерно 0,9 г/см3, менее примерно 0,5 до более примерно 0,9 г/см3, менее примерно 0,3 до более примерно 0,8 г/см3, менее примерно 0,2 до более примерно 0,5 г/см3). Например, материал можно уплотнить с помощью способов и оборудования, описанных Medoff в патенте США № 7932065 и международной публикации № WO 2008/073186 (которая была подана 26 октября 2007 г., опубликована на английском языке и предназначена для Соединенных Штатов), полные описания которых включены в настоящий документ посредством ссылки. Уплотненные материалы можно обработать любыми способами, описанными в настоящей заявке, или любой материал, обработанный с помощью любого из способов, описанных в настоящей заявке, можно впоследствии подвергнуть уплотнению.
Согласно некоторым вариантам реализации изобретения материал, подлежащий обработке, находится в форме волокнистого материала, содержащего волокна, полученные при приложения сдвиговых усилий к источнику волокон. Например, указанное приложение сдвиговых усилий можно выполнить с помощью ротационного ножевидного инструмента.
Например, к источнику волокон, например, который является трудно разлагаемым или который имел пониженные уровни сопротивляемости обработке, можно приложить сдвиговые усилия, например, в ротационном ножевидном инструменте, с получением первого волокнистого материала. Первый волокнистый материал пропускают через первое сито, например, со средним размером отверстий 1,59 мм
или менее (1/16 дюйма, 0,0625 дюйма), и получают второй волокнистый материал. При необходимости, источник волокон можно разрезать перед приложением сдвиговых усилий, например, с помощью шредера. Например, при использовании бумаги в качестве источника волокон, бумагу можно сначала нарезать на полоски, которые, например, имеют ширину от 1/4 (примерно 0,635 см) до 1/2-дюйма (примерно 1,27 см), используя шредер, например, вращающийся в противоположных направлениях шнековый шредер, такой как шредеры, производимые компанией Munson (Ютика, Нью-Йорк). В качестве альтернативы размельчению (shredding), размер бумаги можно уменьшить путем резки до требуемого размера с помощью гильотинной резательной машины. Например, гильотинную резательную машину можно использовать для разрезания бумаги на листы, например, шириной 10 дюймов (примерно 25,4 см) и длиной 12 дюймов (примерно 30,5 см).
Согласно некоторым вариантам реализации изобретения приложение сдвиговых усилий к источнику волокон и пропускание полученного первого волокнистого материала через первое сито выполняют одновременно. Приложение сдвиговых усилий и пропускание также можно осуществить в процессе с периодической загрузкой.
Например, ротационный ножевидный инструмент можно использовать для одновременного нарезания источника волокон и просеивания первого волокнистого материала. Ротационный ножевидный инструмент содержит бункер, который можно загрузить обрезками источника волокна, полученными при нарезании указанного источника.
Согласно другим вариантам реализации изобретения перед осахариванием и/или ферментацией исходное сырье обрабатывают физическим способом. Физические способы обработки могут включать один или более из любых способов, описанных в настоящей заявке, такие как механическая обработка, химическая обработка, облучение, обработка ультразвуком, окисление, пиролиз или паровой взрыв. Способы обработки можно использовать при комбинации двух, трех, четырех или даже всех из описанных технологий (в любом порядке). При применении более чем одного способа обработки указанные способы можно применять одновременно или в разное время. Кроме того, можно использовать другие способы, изменяющие молекулярную структуру исходного сырья на основе биомассы, по отдельности или в комбинации со способами, описанными в настоящей заявке.
Механические способы обработки, которые можно использовать, и характеристики механически обработанных углеводсодержащих материалов более подробно описаны в публикации заявки на патент США 2012/0100577 А1, поданной 18 октября 2011 г., полное описание которых тем самым включено в настоящий документ посредством ссылки.
Обработка ультразвуком, пиролиз, окисление, паровой взрыв.
При необходимости, вместо облучения или наряду с ним можно использовать один или более способов, выбранных из обработки ультразвуком, пиролиза, окислительных способов или способов на основе парового взрыва, для уменьшения или дальнейшего уменьшения сопротивляемости углеводсодержа-щего материала обработке. Например, указанные способы можно применять перед облучением, во время и/или после него. Такие способы подробно описаны Medoff в патенте США № 7932065, полное описание которого включено в настоящий документ посредством ссылки.
Промежуточные соединения и продукты.
Применяя процессы, описанные в настоящей заявке, материал биомассы можно превратить в один или более продуктов, таких как энергия, топлива, продукты питания и материалы. Например, промежуточные соединения и продукты, такие как органические кислоты, соли органических кислот, ангидриды, эфиры органических кислот и топлива, например топлива для двигателей внутреннего сгорания или сырьевые материалы для топливных элементов. В настоящей заявке описаны системы и процессы, в которых можно использовать в качестве исходного сырья целлюлозные и/или лигноцеллюлозные материалы, которые являются легкодоступными, но часто трудно поддаются обработке, например, потоки бытовых отходов и потоки макулатуры, такие как потоки, содержащие газетную бумагу, крафт-бумагу, гофрированную бумагу или их смеси.
Специфические примеры продуктов включают, но не ограничиваются ими, водород, сахара (например, глюкозу, ксилозу, арабинозу, маннозу, галактозу, фруктозу, дисахариды, олигосахариды и полисахариды), спирты (например, одноатомные спирты или двухатомные спирты, так как этанол, н-пропанол, изобутанол, вторичный бутанол, трет-бутанол или н-бутанол), гидратированные или содержащие воду спирты (например, содержащие больше 10, 20, 30 или даже больше 40% воды), биодизельное топливо, органические кислоты, углеводороды (например, метан, этан, пропан, изобутен, пентан, н-гексан, биодизельное топливо, биобензин и их смеси), попутные продукты (например, белки, такие как разлагающие клетчатку белки (ферменты) или одноклеточные белки) и смеси любых из указанных соединений в любой комбинации или относительной концентрации и, возможно, в комбинации с любыми добавками (например, топливными добавками). Другие примеры включают карбоновые кислоты, соли карбоновой кислоты, смесь карбоновых кислот и солей карбоновых кислот и сложные эфиры карбоновых кислот (например, метиловый, этиловый и н-пропиловые сложные эфиры), кетоны (например, ацетон), альдегиды (например, ацетальдегид), альфа- и бета-ненасыщенные кислоты (например, акриловую кислоту) и оле-фины (например, этилен). Другие спирты и производные спиртов включают пропанол, пропиленгликоль,
1,4-бутандиол, 1,3-пропандиол, сахарные спирты (например, эритритол, гликоль, глицерин, сорбит, треи-тол, арабитол, рибитол, маннитол, дульцит, фуситол, идитол, изомальт, мальтитол, лактитол, ксилит и другие полиолы) и метиловые или этиловые сложные эфиры любого из перечисленных спиртов. Другие продукты включают метилакрилат, метилметакрилат, D-молочную кислоту, L-молочную кислоту, пиро-виноградную кислоту, полимолочную кислоту, лимонную кислоту, муравьиную кислоту, уксусную кислоту, пропионовую кислоту, масляную кислоту, янтарную кислоту, валериановую кислоту, капроновую кислоту, 3-гидроксипропионовую кислоту, пальмитиновую кислоту, стеариновую кислоту, щавелевую кислоту, малоновую кислоту, глутаровую кислоту, олеиновую кислоту, линоленовую кислоту, гликоле-вую кислоту, гамма-гидроксимасляную кислоту и их смеси, соли любых из перечисленных кислот, смеси любых кислот и их соответствующие соли.
Любую комбинацию перечисленных выше продуктов друг с другом и/или перечисленных выше продуктов с другими продуктами, при этом другие продукты можно получить с применением способов, описанных в настоящей заявке или иным образом, можно упаковать вместе и продавать в виде продуктов. Продукты можно объединять, например перемешивать, смешивать, или совместно растворять или можно просто упаковать или продавать вместе.
Любой из продуктов или комбинаций продуктов, описанных в настоящей заявке, можно дезинфицировать или стерилизовать перед продажей продуктов, например после очистки или выделения или даже после упаковки, для нейтрализации одного или более потенциально нежелательных загрязняющих веществ, которые могут присутствовать в продукте (продуктах). Такую санацию можно осуществить путем бомбардировки электронами, например с дозой меньше примерно 20 Мрад, например от примерно 0,1 до 15 Мрад, от примерно 0,5 до 7 Мрад или от примерно 1 до 3 Мрад.
Процессы, описанные в настоящей заявке, позволяет получать потоки различных побочных продуктов, которые можно использовать для генерирования пара и электричества для применения в других частях предприятия (совместное производство тепловой и электрической энергии) или продавать на открытом рынке. Например, пар, образующийся при горении потоков побочных продуктов, можно использовать в процессе дистилляции. В качестве другого примера, электричество, генерируемое при горении потоков побочных продуктов, можно использовать в электронно-лучевых генераторах, применяемых при предварительной обработке.
Побочные продукты, используемые для генерирования пара и электричества, получают из некоторого числа источников на всем протяжении процесса. Например, анаэробное сбраживание сточных вод позволяет получить биогаз с высоким уровнем метана и маленьким количеством отработанной биомассы (шлама). В качестве другого примера, можно использовать твердые вещества, полученные после осаха-ривания и/или после дистилляции (например, непрореагировавший лигнин, целлюлозу и гемицеллюлозу, оставшуюся от предварительной обработки и первичных процессов), например, сжигая их в качестве топлива.
Другие промежуточные соединения и продукты, в том числе продукты питания и фармацевтические продукты, описаны в публикации заявки на патент США 2010/0124583 А1, принадлежащей Medoff, опубликованной 20 мая 2010 г., полное описание которой тем самым включено в настоящий документ посредством ссылки.
Продукты, полученные из лигнина.
Считается, что отработанная биомасса (например, отработанный лигноцеллюлозный материал), полученная в результате лигноцеллюлозной обработки описанными способами, имеет высокое содержание лигнина и помимо того, что ее можно использовать для получения энергии посредством сжигания в установке для совместного производства тепловой и электрической энергии, может применяться в качестве других ценных продуктов. Например, лигнин можно использовать как есть в качестве пластмассы или его свойства можно улучшить синтетическими способами для получения другой пластмассы. В некоторых случаях лигнин также можно превратить в лигносульфонаты, которые можно использовать в качестве связующих веществ, диспергаторов, эмульгаторов или в качестве комплексообразующих агентов.
При применении в качестве связующего вещества лигнин или лигносульфонат можно, например, использовать в угольных брикетах, в керамических материалах, для связывания черного углерода, для связывания удобрений и гербицидов, в качестве пылеподавителя, при получении фанеры и прессованной древесины, для связывания кормов для животных, в качестве связующего вещества для стекловолокна, в качестве связующего вещества в мастике для приклеивания линолеума и в качестве стабилизатора грунтов.
При применении в качестве диспергатора лигнин или лигносульфонаты можно использовать, например, в бетонных смесях, глиняных и керамических материалах, красителях и пигментах, при дублении кожи и в сухой штукатурке.
При применении в качестве эмульгатора лигнин или лигносульфонаты можно использовать, например, в асфальте, пигментах и красителях, пестицидах и парафиновых эмульсиях.
При применении в качестве комплексообразующего агента, лигнин или лигносульфонаты можно использовать, например, в системах питательных микроэлементах, чистящих составах и системах водо-подготовки, например, для систем котлов и систем охлаждения.
В случае производства энергии лигнин в целом имеет более высокое энергосодержание, чем голо-целлюлоза (целлюлоза и гемицеллюлоза), поскольку он содержит больше углерода, чем голоцеллюлоза. Например, сухой лигнин может иметь энергосодержание от примерно 11000 БТЕ (примерно 25,6 МДж/кг) до 12500 БТЕ на фунт (примерно 29,1 МДж/кг) по сравнению с диапазоном от 7000 (примерно 16,3 МДж/кг) до 8000 БТЕ на фунт (примерно 18,6 МДж/кг) голоцеллюлозы. По существу, лигнин можно уплотнить и превратить в брикеты и гранулы, применяемые для сжигания. Например, лигнин можно превратить в гранулы с помощью любого способа, описанного в настоящей заявке. Для получения более медленногорящей гранулы или брикета лигнин можно подвергнуть сшиванию, например, применяя дозу облучения от примерно 0,5 до 5 Мрад. Сшивание позволяет получить более медленногорящий форм-фактор. Форм-фактор, такой как гранула или брикет, можно превратить в "синтетический уголь" или древесный уголь посредством пиролиза в отсутствие воздуха, например, при температуре от 400 до 950°С. Перед пиролизом может быть желательным сшивание лигнина для поддержания конструктивной целостности.
Осахаривание.
Для превращения исходного сырья в форму, которую можно легко обработать, глюкан- или ксилан-содержащую целлюлозу в исходном сырье можно подвергать гидролизу с получением низкомолекулярных углеводов, таких как сахара, с помощью осахаривающего агента, например, фермента или кислоты, процесс, называемый осахариванием. Затем низкомолекулярные углеводы можно использовать, например, на существующем производственном предприятии, таком как предприятие по производству одноклеточного белка, предприятие по производству ферментов или предприятие по производству топлива, например, предприятие по производству этанола.
Исходное сырье можно подвергать гидролизу путем использования фермента, например путем объединения материалов и фермента в растворителе, например в водяном растворе.
Согласно альтернативному варианту реализации изобретения ферменты могут поступать за счет организмов, которые разлагают биомассу, такую как целлюлозные и/или лигниновые части биомассы, содержат или продуцируют различные разлагающие клетчатку ферменты (целлюлазы), лигниназы или различные разрушающие биомассу метаболиты с маленькими молекулами. Указанные ферменты могут представлять собой комплекс ферментов, которые действуют синергически и разлагают кристаллические целлюлозные или лигниновые части биомассы. Примеры разлагающих клетчатку ферментов включают эндоглюканазы, целлобиогидролазы и целлобиазы (бета-глюкозидазы).
Во время осахаривания целлюлозный субстрат можно сначала гидролизовать с помощью эндоглю-каназ в случайных местах с получением олигомерных промежуточных соединений. Далее указанные промежуточные соединения становятся субстратами для экзотермического расщепления глюканаз, таких как целлобиогидролаза, с получением целлобиозы из концевых групп целлюлозного полимера. Целло-биоза представляет собой водорастворимый 1,4-связанный димер глюкозы. И наконец, целлобиаза расщепляет целлобиозу с получением глюкозы. Эффективность (например, время гидролиза и/или полнота гидролиза) такого процесса зависит от сопротивляемости обработке целлюлозного материала.
Соответственно, обработанные материалы биомассы можно осахаривать путем объединения материала и фермента целлюлаза в жидкой среде, например водном растворе. В некоторых случаях, перед осахариванием материал кипятят, замачивают или варят в горячей воде, как описано Medoff и Masterman в публикации заявки на патент США 2012/0100577 А1, опубликованной 26 апреля 26 2012 г., полное описание которой включено в настоящий документ.
Процесс осахаривания можно частично или полностью осуществить в баке (например, в баке с объемом по меньшей мере 4000, 40000 или 500000 л), на производственном предприятии и/или его можно частично или полностью осуществить при перемещении, например, в железнодорожной цистерне, автоцистерне или в супертанкере или трюме судна. Время, необходимое для полного осахаривания, будет зависеть от условий обработки и применяемых углеводсодержащего материала и фермента. При проведении осахаривания на производственном предприятии в контролируемых условиях целлюлозу можно, по существу, полностью превратить в сахар, например глюкозу, в течение от примерно 12 до 96 ч. Если осахаривание осуществляют частично или полностью при перемещении, осахаривание может занять больше времени.
В целом предпочтительно, чтобы содержимое бака в ходе осахаривания перемешивали, например, используя струйное перемешивание, как описано в международной заявке на патент № PCT/US 2010/035331, поданной 18 мая 2010 г., которая была опубликована на английском языке как WO 2010/135380 и предназначена для Соединенных Штатов, полное описание которой включено в настоящий документ посредством ссылки.
Добавление поверхностно-активных веществ может увеличить скорость осахаривания. Примеры поверхностно-активных веществ включают неионные поверхностно-активные вещества, такие как поли-этиленгликолевые поверхностно-активные вещества Твин (Tween(r)) 20 или Твин (Tween(r)) 80, ионные поверхностно-активные вещества или амфотерные поверхностно-активные вещества.
В целом предпочтительно, чтобы концентрация раствора сахара, полученного в результате осахари-вания, была сравнительно высокой, например больше 40 или больше 50, 60, 70, 80, 90 или даже больше
95 мас.%. Воду можно удалить, например, путем испарения, для увеличения концентрации раствора сахара. Это уменьшит объем, подвергаемый перемещению, а также позволит подавить рост микробов в растворе.
Согласно альтернативному варианту реализации изобретения можно использовать растворы сахара с более низкими концентрациями, в этом случае может быть желательным добавление противомикроб-ной добавки, например антибиотика широкого спектра действия, при низкой концентрации, например, от 50 до 150 ppm. Другие подходящие антибиотики включают амфотерицин В, ампициллин, хлорамфени-кол, ципрофлоксацин, гентамицин, гигромицин В, канамицин, неомицин, пенициллин, пуромицин, стрептомицин. Антибиотики будут подавлять рост микроорганизмов во время перемещении и хранения и их можно использовать при подходящих концентрациях, например, от 15 до 1000 ppm по массе, например от 25 до 500 ppm или от 50 до 150 ppm. При необходимости, можно добавить антибиотик, даже если концентрация сахара сравнительно высокая. Согласно альтернативному варианту реализации изобретения можно использовать другие добавки с противомикробными или консервирующими свойствами. Противомикробная добавка (добавки) предпочтительно представляют собой пищевые добавки.
Раствор со сравнительно высокой концентрацией можно получить за счет ограничения количества воды, добавляемой к углеводсодержащему материалу с ферментом. Концентрацию можно регулировать, например, контролируя степень осахаривания. Например, концентрацию можно увеличить путем добавления в раствор большего количества углеводсодержащего материала. Для поддержания уровня сахара, который образуется в растворе, можно добавить поверхностно-активное вещество, например, одно из веществ, описанных выше. Кроме того, можно увеличить растворимость путем увеличения температуры раствора.
Например, раствор можно поддерживать при температуре от 40 до 50°С, от 60 до 80°С или даже при более высокой температуре. Осахаривающие агенты.
Подходящие разлагающие клетчатку ферменты включают целлюлазы, полученные из видов, относящихся к родам Bacillus, Coprinus, Myceliophthora, Cephalosporium, Scytalidium, Penicillium, Aspergillus, Pseudomonas, Humicola, Fusarium Thielavia, Acremonium, Chrysosporium и Trichoderma, в частности цел-люлазы, полученные с помощью штамма, выбранного из вида Aspergillus (см., например, публикацию Европейского патента № 0458162), Humicola insolens (переклассифицированного как Scytalidium thermo-philum, см., например, патент США № 4435307), Coprinus cinereus, Fusarium oxysporum, Myceliophthora thermophila, Meripilus giganteus, Thielavia terrestris, Acremonium sp. (в том числе, но не ограничиваясь ими, A. persicinum, A. acremonium, A. brachypenium, A. dichromosporum, A. obclavatum, A. pinkertoniae, A. roseogriseum, A. incoloratum и А. furatum). Предпочтительные штаммы включают Humicola insolens DSM 1800, Fusarium oxysporum DSM 2672, Myceliophthora thermophila CBS 117.65, Cephalosporium sp. RYM-202, Acremonium sp. CBS 478.94, Acremonium sp. CBS 265.95, Acremonium persicinum CBS 169.65, Acremonium acremonium AHU 9519, Cephalosporium sp. CBS 535.71, Acremonium brachypenium CBS 866.73, Acremonium dichromosporum CBS 683,73, Acremonium obclavatum CBS 311.74, Acremonium pinkertoniae CBS 157.70, Acremonium roseogriseum CBS 134.56, Acremonium incoloratum CBS 146.62 и Acremonium furatum CBS 299.70H. Разлагающие клетчатку ферменты также можно получить из Chrysosporium, предпочтительно, штамма Chrysosporium lucknowense. Дополнительные штаммы, которые можно использовать, включают, но не ограничиваются ими, Trichoderma (в частности, Т. viride, T. reesei и Т. koningii), алкалофильный Bacillus (см., например, патент США № 3844890 и публикацию Европейского патента № 0458162) и Streptomyces (см., например, публикацию Европейского патента № 0458162).
Наряду с ферментами или в комбинации с ними для осахаривания лигноцеллюлозных и целлюлозных материалов можно использовать кислоты, основания и другие химические соединения (например, окислители). Указанные материалы можно использовать в любой комбинации или последовательности (например, до, после и/или во время добавления фермента). Например, можно использовать сильные минеральные кислоты (например, HCl, H2SO4, H3PO4) и сильные основания (например, NaOH, KOH).
Сахара.
В процессах, описанных в настоящей заявке, например после осахаривания, можно выделить сахара (например, глюкозу и ксилозу). Например, сахара можно выделить с помощью осаждения, кристаллизации, хроматографии (например, хроматографии с псевдодвижущимся слоем, хроматографии высокого давления), центрифугирования, экстракции, любого другого способа выделения, известного в данной области техники, и их комбинаций.
Гидрирование и другие химические превращения.
Процессы, описанные в настоящей заявке, могут включать гидрирование. Например, глюкозу и ксилозу можно гидрировать с получением сорбита и ксилита, соответственно. Гидрирование можно выполнить путем применения катализатора (например, Pt/гамма-Al2O3, Ru/C, никелевого катализатора Ре-нея или других катализаторов, известных в данной области техники) в комбинации с H2 при высоком давлении (например, от 10 (примерно 69 кПа) до 12000 фунт/кв.дюйм (примерно 82,7 МПа)). Можно использовать другие виды химического превращения продуктов в результате процессов, описанных в настоящей заявке, например производство продуктов, полученных из органического сахара (например,
фурфурола и продуктов, полученных из фурфурола). Химические превращения полученных из сахара продуктов описаны в патенте США № 13/934704, поданном 3 июля 2013 г., описание которого в полном объеме включено в настоящий документ посредством ссылки. Ферментирование.
Дрожжи и бактерии Zymomonas, например, можно использовать для ферментации или превращения сахара (сахаров) в спирт (спирты). Ниже описаны другие микроорганизмы. Оптимальное значение рН для ферментации составляет от примерно 4 до 7. Например, оптимальное значение рН для дрожжей составляет от примерно 4 до 5, тогда как оптимальное значение рН для Zymomonas составляет от примерно 5 до 6. Типичное время ферментации составляет от примерно 24 до 168 ч (например, от 24 до 96 ч) при температуре в диапазоне от 20 до 40°С (например, от 26 до 40°С), однако термофильные микроорганизмы предпочитают более высокие температуры.
Согласно некоторым вариантам реализации изобретения, например при применении анаэробных организмов, по меньшей мере часть ферментации проводят в отсутствие кислорода, например в атмосфере инертного газа, такого как N2, Ar, Не, CO2 или их смеси. Кроме того, смесь можно постоянно продувать инертным газом, проходящим через бак при протекании части или всего процесса ферментации. В некоторых случаях, анаэробные условия можно достичь или поддерживать за счет образования диоксида углерода в процессе ферментации, при этом дополнительный инертный газ не требуется.
Согласно некоторым вариантам реализации изобретения весь или часть процесса ферментации можно прервать перед полным превращением низкомолекулярного сахара в продукт (например, этанол). Промежуточные продукты ферментации включают сахар и углеводы с высокими концентрациями. сахара и углеводы можно выделить с применением любых средств, известных в данной области техники. Указанные промежуточные продукты ферментации можно использовать при получении продукта питания для потребления человеком или животным. Дополнительно или в качестве альтернативы, промежуточные продукты ферментации можно измельчить до тонкодисперсных частиц в лабораторной мельнице из нержавеющей стали и получить мукообразное вещество. В процессе ферментации можно использовать струйное перемешивание, и в некоторых случаях осахаривание и ферментацию выполняют в одном и том же баке.
Питательные вещества для микроорганизмов можно добавить во время осахаривания и/или ферментации, например пакеты с пищевыми питательными веществами, описанные в публикации заявки на патент США 2012/0052536, поданной 15 июля 2011 г., полное описание которой включено в настоящий документ посредством ссылки.
"Ферментация" включает способы и продукты, описанные в патентных заявках № PCT/US 2012/71093, опубликованной 27 июня 2013 г., PCT/US 2012/71907, опубликованной 27 июня 2012 г., и PCT/US 2012/71083, опубликованной 27 июня 2012 г., содержание которых в полном объеме включено в настоящий документ посредством ссылки.
Передвижные ферментеры можно использовать, как описано в международной патентной заявке № PCT/US 2007/074028 (которая была подана 20 июля 2007 г., была опубликована на английском языке как WO 2008/011598 и предназначена для Соединенных Штатов) и в опубликованном патенте США № 8318453, содержание которых включено в настоящий документ в полном объеме. Подобным образом, оборудование для осахаривания может быть передвижным. Кроме того, осахаривание и/или ферментацию можно частично или полностью осуществить во время перевозки.
Ферментирующие агенты.
Микроорганизм(ы), применяемые при ферментации, могут представлять собой природные микроорганизмы и/или сконструированные микроорганизмы. Например, микроорганизм может представлять собой бактерию (в том числе, но не ограничиваясь ими, например, бактерию, разлагающую клетчатку), гриб, (в том числе, но не ограничиваясь ими, например, дрожжи), растение, протист, например, простейшее или грибоподобный протист (в том числе, но не ограничиваясь ими, например, слизевик) или морские водоросли. При совместимости организмов можно использовать смеси организмов.
Подходящие ферментирующие микроорганизмы обладают способностью превращать углеводы, такие как глюкоза, фруктоза, ксилоза, арабиноза, манноза, галактоза, олигосахариды или полисахариды, в продукты ферментации. Ферментирующие микроорганизмы включают штаммы рода Saccharomyces spp. (в том числе, но не ограничиваясь ими, S. cerevisiae (пекарские дрожжи), S. distaticus, S. uvarum), рода Kluyveromyces, (в том числе, но не ограничиваясь ими, K. marxianus, K. fragilis), рода Candida (в том числе, но не ограничиваясь ими, С. pseudotropicalis и С. brassicae), Pichia stipitis (родственник Candida she-hatae), рода Clavispora (в том числе, но не ограничиваясь ими, С. lusitaniae и С. opuntiae), рода Pachysolen (в том числе, но не ограничиваясь ими, P. tannophilus), рода Bretannomyces (в том числе, но не ограничиваясь ими, например, В. Clausenii (Philippidis G.P., 1996, Cellulose bioconversion technology, в Handbook on Bioethanol: Production and Utilization, Wyman C.E., ed., Taylor & Francis, Washington, DC, 179-212)). Другие подходящие микроорганизмы включают, например, Zymomonas mobilis, Closthdium spp. (в том числе, но не ограничиваясь ими, С. thermocellum (Philippidis, 1996, supra), С. saccharobutylacetonicum, С. tyrobu-tyricum С. saccharobutylicum, С. Puniceum, С. beijernckii и С. acetobutylicum), Moniliella spp. (в том числе, но не ограничиваясь ими, М. pollinis, М. tomentosa, М. madida, М. nigrescens, M. oedocephali, M. megachil
iensis), Yarrowia lipolytica, Aureobasidium sp., Trichosporonoides sp., Trigonopsis variabilis, Trichosporon sp., Moniliellaacetoabutans sp., Typhula variabilis, Candida magnoliae, Ustilaginomycetes sp., Pseudozyma tsuku-baensi, дрожжевые виды родов Zygosaccharomyces, Debaryomyces, Hansenula и Pichia и грибы рода dema-tioid Torula (например, T.corallina).
Дополнительные микроорганизмы включают группу Lactobacillus. Примеры включают Lactobacillus casei, Lactobacillus rhamnosus, Lactobacillus delbrueckii, Lactobacillus plantarum, Lactobacillus coryniformis, например Lactobacillus coryniformis подвид torquens, Lactobacillus pentosus, Lactobacillus brevis. Другие микроорганизмы включают Pediococus penosaceus, Rhizopus oryzae.
Некоторые организмы, такие как бактерии, дрожжи и грибы, можно использовать для ферментации продуктов, полученных из биомассы, таких как сахара и спирты, с получением янтарной кислоты и подобных продуктов. Например, организмы можно выбрать из: Actinobacillus succinogenes, Anaerobiospiril-lum succiniciproducens, Mannheimia succiniciproducens, Ruminococcus flaverfaciens, Ruminococcus albus, Fibrobacter succinogenes, Bacteroides fragilis, Bacteroides ruminicola, Bacteroides amylophilus, Bacteriodes succinogenes, Mannheimia succiniciproducens, Corynebacterium glutamicum, Aspergillus niger, Aspergillus fumigatus, Byssochlamys nivea, Lentinus degener, Paecilomyces varioti, Penicillium viniferum, Saccharomyces cerevisiae, Enterococcus faecali, Prevotella ruminicolas, Debaryomyces hansenii, Candida catenulata VKM Y-5, С. mycoderma VKM Y-240, С. rugosa VKM Y-67, С. paludigena VKM Y-2443, C. utilis VKM Y-74, C. utilis
766, C. zeylanoides VKM Y-6, C. zeylanoides VKM Y-14, C. zeylanoides VKM Y-2324, С. zeylanoides VKM
Y-1543, С. zeylanoides VKM Y-2595, C. valida VKM Y-934, Kluyveromyces wickerhamii VKM Y-589, Pichia anomala VKM Y-118, P. besseyi VKM Y-2084, P. media VKM Y-1381, P. guilliermondii H-P-4, P. guillier-mondii 916, P. inositovora VKM Y-2494, Saccharomyces cerevisiae VKM Y-381, Torulopsis Candida 127, T. Candida 420, Yarrowia lipolytica 12a, Y. lipolytica VKM Y-47, Y. lipolytica 69, Y. lipolytica VKM Y-57, Y. lipolytica 212, Y. lipolytica 374/4, Y. lipolytica 585, Y. lipolytica 695, Y. lipolytica 704 и смесей перечисленных организмов.
Многие такие микробные штаммы являются общедоступными, и их можно приобрести на рынке или через хранилища, такие как АТСС (Американская коллекция клеточных культур, Манассас, Вирджиния, США), NRRL (Коллекция клеточных культур Службы сельскохозяйственных исследований, Пеория, Иллинойс, США) или DSMZ (Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen GmbH, Бра-уншвейг, Германия), в частности.
Коммерчески доступные дрожжи включают, например, Ред Стар (Red Star(r))/Лесаффре Этанол Ред (Lesaffre Ethanol Red) (которые можно приобрести в компании Red Star/Lesaffre, США), ФАЛИ (FALI(r)) (которые можно приобрести в компании Fleischmann's Yeast, подразделение Burns Philip Food Inc., США), СУПЕРСТАРТ (SUPERSTART(r)) (которые можно приобрести в компании Alltech, в настоящее время Lalemand), ГЕРТ СТРАНД (GERT STRAND(r)) (которые можно приобрести в компании Gert Strand АВ, Швеция) и ФЕРМОЛ (FERMOL(r)) (которые можно приобрести в компании DSM Specialties).
Дистилляция.
После ферментации полученные жидкости можно подвергать дистилляции с применением, например, "бражной колонны", для отделения этанола и других спиртов от основного объема воды и остаточной твердой фазы. Пар, выходящий из бражной колонны, может представлять собой, например, 35 мас.% этанола и может быть загружен в ректификационную колонну. Смесь почти азеотропного (92,5%) этанола и воды из ректификационной колонны можно очистить с получением чистого (99,5%) этанола, используя парофазные молекулярные сита. Кубовые остатки бражной колонны можно направить на первую ступень трехступенчатого испарителя. Обратный холодильник ректификационной колонны может обеспечить тепло для такой первой ступени испарителя. После первой ступени испарителя твердое вещество можно отделить с применением центрифуги и высушить в барабанной сушилке. Часть (25%) продукта из центрифуги можно повторно использовать для ферментации, а остаток направить на вторую и третью ступени испарителя. Большую часть конденсата из испарителя можно вернуть в процесс в виде довольно чистого конденсата, при этом небольшую часть отделяют и направляют на обработку сточных вод для предотвращения накопления низкокипящих соединений.
Углеводородсодержащие материалы.
Согласно другим вариантам реализации изобретения с помощью способов и систем, описанных в настоящей заявке, можно обработать углеводородсодержащие материалы. Любой процесс, описанный в настоящей заявке, можно использовать для обработки любого углеводородсодержащего материала, описанного в настоящей заявке. Подразумевают, что "углеводородсодержащие материалы", применяемые в настоящей заявке, включают нефтеносные пески, нефтеносный сланец, битуминозные пески, угольную пыль, угольную суспензию, битум, различные типы угля и другие природные и синтетические материалы, содержащие как углеводородные компоненты, так и твердое вещество. Твердое вещество может включать горную породу, песок, глину, камень, ил, буровой шлам или другое твердое органическое и/или неорганическое вещество. Указанный термин также может включать отходы, такие как отходы и побочные продукты бурения, отходы и побочные продукты при переработке нефти или другие отходы, содержащие углеводородные компоненты, такие как асфальтовая кровельная плитка и покрытие, асфаль
товое дорожное покрытие и т.п.
Согласно другим вариантам реализации, в которых используются способы и системы, описанные в настоящей заявке, могут быть обработаны древесина и содержащие древесину продукты. Например, могут быть обработаны древесные продукты, такие как панели, листы, слоистые материалы, балки, древесностружечные плиты, композиты, грубая древесная обрезь, мягкая древесина и твердая древесина. Кроме того, могут быть обработаны срубленные деревья, кустарники, древесные стружки, древесные опилки, корни, кора, пни, разлагающаяся древесина и другая древесина, содержащая материал биомассы.
Транспортирующие системы.
Для перемещения материалов биомассы можно использовать различные транспортирующие системы, например, как описано, в камеру и под пучок электронов в камере. Типичные транспортеры представляют собой ленточные транспортеры, пневматические транспортеры, винтовые транспортеры, тележки, поезда, поезда или тележки на рельсах, подъемники, фронтальные погрузчики, экскаваторы типа обратная лопата, краны, можно использовать различные скребки и лопаты, вагонетки и загрузочные устройства. Например, в различных процессах, описанных в настоящей заявке, можно использовать вибрационные транспортеры. Вибрационные транспортеры описаны в PCT/US 2013/64289, поданной 10 октября 2013 г., полное описание которой включено в настоящий документ посредством ссылки.
Вибрационные транспортеры особенно полезны для распределения материала по поверхности и обеспечения равномерного слоя на поверхности желоба транспортера. Например, исходное сырье может образовывать груду материала, которая может иметь высоту, составляющую по меньшей мере четыре фута (примерно 122 см) (например, по меньшей мере примерно 3 фута (примерно 91 см), по меньшей мере примерно 2 фута (примерно 61 см), по меньшей мере примерно 1 фут (примерно 30,5 см), по меньшей мере примерно 6 дюймов (15,24 см), по меньшей мере примерно 5 дюймов (12,7 см), по меньшей мере примерно, 4 дюйма (10,16 см), по меньшей мере примерно 3 дюйма (7,62 см), по меньшей мере примерно 2 дюйма (5,08 см), по меньшей мере примерно 1 дюйм (2,54 см), по меньшей мере примерно 1/2 дюйма (1,27 см)), и ширину, меньшую, чем ширина транспортера (например, менее примерно 10%, менее примерно 20%, менее примерно 30%, менее примерно 40%, менее примерно 50%, менее примерно 60%, менее примерно 70%, менее примерно 80%, менее примерно 90%, менее примерно 95%, менее примерно 99%). Вибрационный транспортер позволяет распределять материал таким образом, чтобы охватить всю ширину желоба транспортера и обеспечить равномерную толщину, предпочтительно, как описано выше. В некоторых случаях, можно использовать дополнительный способ распределения. Например, распределитель, такой как разбрасыватель, разбрасыватель каплями (drop spreader) (например, CHRISTY SPREADER(tm)) или их комбинации можно использовать для распределения (например, размещения, разливания, разбрасывания и/или разбрызгивания) сырьевого материала по большой площади. В некоторых случаях распределитель может доставлять биомассу на вибрационный транспортер в виде широкого ливня или завесы. Кроме того, с помощью второго транспортера, расположенного выше относительно первого транспортера (например, первый транспортер используют при облучении сырьевого материала), можно сбрасывать биомассу на первый транспортер, при этом второй транспортер может иметь ширину, которая в поперечном направлении относительно направления перемещения меньше, чем ширина первого транспортера. В частности, если второй транспортер представляет собой вибрационный транспортер, сырьевой материал распределяется под действием второго и первого транспортера. Согласно некоторым возможным вариантам реализации изобретения второй транспортер упирается в отвод с косым поперечным разрезом (например, с косым разрезом с соотношением 4:1), так что материал можно сбрасывать на первый транспортер в виде широкой завесы (например, более широкой, чем ширина второго транспортера). Начальная площадь биомассы, сбрасываемой посредством распределителя (например, разбрасывателя, гравитационного разбрасывателя, транспортера или вибрационного транспортера с поперечным разрезом) может включать всю ширину первого вибрационного транспортера или может включать часть такой ширины. После падения на транспортер материал под действием вибраций транспортера распределяется даже более равномерно, так что вся ширина транспортера предпочтительно покрывается равномерным слоем биомассы. Согласно некоторым вариантам реализации изобретения можно использовать комбинации распределителей. Некоторые способы распределения исходного сырья описаны в патенте США № 7153533, поданном 23 июля 2002 г. и опубликованном 26 декабря 2006 г., полное описание которого включено в настоящий документ посредством ссылки.
В целом предпочтительно перемещать материал через пучок электронов как можно быстрее для максимизирования пропускной способности. Например, материал можно перемешать со скоростями, составляющими по меньшей мере 1 фут/мин (примерно 0,31 м/мин), например по меньшей мере 2 фут/мин (примерно 0,61 м/мин), по меньшей мере 3 фут/мин (примерно 0,91 м/мин), по меньшей мере 4 фут/мин (примерно 1,22 м/мин), по меньшей мере 5 фут/мин (примерно 1,52 м/мин), по меньшей мере 10 фут/мин (примерно 3,05 м/мин), по меньшей мере 15 фут/мин (примерно 4,57 м/мин), по меньшей мере 20 (примерно 6,09 м/мин), по меньшей мере 25 (примерно 7,62 м/мин), по меньшей мере 30 (примерно 9,14 м/мин), по меньшей мере 40 (примерно 12,19 м/мин), по меньшей мере 50 фут/мин (примерно 15,24 м/мин), по меньшей мере 60 фут/мин (примерно 18,29 м/мин), по меньшей мере 70 фут/мин (примерно 21,34 м/мин), по меньшей мере 80 фут/мин (примерно 24,38 м/мин), по меньшей мере 90 фут/мин (при
мерно 27,43 м/мин). Скорость перемещения связана с током пучка и заданной дозой облучения, например, в случае биомассы толщиной 1/4 дюйма (0,635 см), распределенной по транспортеру шириной 5,5 футов (примерно 1,68 см), и 100 мА, для обеспечения достаточной дозы облучения транспортер может перемещаться со скоростью примерно 20 футов/мин (примерно 6,096 м/мин), при 50 мА транспортер может перемещаться со скоростью примерно 10 футов/мин (примерно 3,048 м/мин) для обеспечения приблизительно такой же дозы облучения.
Скорость, с которой материал может перемещаться, зависит от формы и массы перемещаемого материала и требуемой обработки. Текучие материалы, например зернистые материалы, особенно поддаются перемещению с помощью вибрационных транспортеров. Скорости перемещения могут, например, составлять по меньшей мере 100 фунт/ч (примерно 45 кг/ч) (например, по меньшей мере 500 фунт/ч (примерно 227 кг/ч), по меньшей мере 1000 фунт/ч (примерно 454 кг/ч), по меньшей мере 2000 фунт/ч (примерно 907 кг/ч), по меньшей мере 3000 фунт/ч (примерно 1361 кг/ч), по меньшей мере 4000 фунт/ч (примерно 1814 кг/ч), по меньшей мере 5000 фунт/ч (примерно 2268 кг/ч), по меньшей мере 10000 фунт/ч (примерно 4536 кг/ч), по меньшей мере 15000 фунт/ч (примерно 6804 кг/ч) или даже по меньшей мере 25000 фунт/ч (примерно 11340 кг/ч)). Некоторые типичные скорости перемещения могут составлять от примерно 1000 (примерно 454 кг/ч) до 10000 фунт/ч (примерно 4536 кг/ч), (например, от примерно 1000 фунт/ч (примерно 454 кг/ч) до 8000 фунт/ч (примерно 3629 кг/ч), от примерно 2000 (примерно 907 кг/ч) до 7000 фунт/ч (примерно 3175 кг/ч), от примерно 2000 (примерно 907 кг/ч) до 6000 фунт/ч (примерно 2722 кг/ч), от примерно 2000 (примерно 907 кг/ч) до 5000 фунт/ч (примерно 2268 кг/ч), от примерно 2000 (примерно 907 кг/ч) до 4500 фунт/ч (примерно 2041 кг/ч), от примерно 1500 (примерно 680 кг/ч) до 5000 фунт/ч (примерно 2268 кг/ч), от примерно 3000 (примерно 1361 кг/ч) до 7000 фунт/ч (примерно 3175 кг/ч), от примерно 3000 (примерно 1361 кг/ч) до 6000 фунт/ч (примерно 2722 кг/ч), от примерно 4000 (примерно 1814 кг/ч) до 6000 фунт/ч (примерно 2722 кг/ч) и от примерно 4000 (примерно 1814 кг/ч) до 5000 фунт/ч (примерно 2268 кг/ч)). Типичные скорости перемещения зависят от плотности материала. Например, для биомассы с плотностью примерно 35 фунт/фут3 (примерно 0,56 г/см3) и при скорости перемещения примерно 5000 фунт/ч (примерно 2268 кг/ч), материал перемещается со скоростью примерно 143 фут3/ч (примерно 4 м3/ч), если толщина материала составляет 1/4" (0,635 см) и ширина желоба составляет 5,5 футов (примерно 168 см), материал перемещают со скоростью примерно 1250 фут/ч (381 м/ч) (примерно 21 фут/мин (примерно 6,40 м/мин)). Поэтому скорости перемещения материала могут сильно варьировать. Предпочтительно, например, слой биомассы толщиной 1/4" перемещают со скоростями от примерно 5 (примерно 1,52 м/мин) до 100 фут/мин (примерно 30,48 м/мин) (например, от примерно 5 (примерно 1,52 м/мин) до 100 фут/мин (примерно 30,48 м/мин), от примерно 6 (примерно 1,82 м/мин) до 100 фут/мин (примерно 30,48 м/мин), от примерно 7 (примерно 2,13 м/мин) до 100 фут/мин (примерно 30,48 м/мин), от примерно 8 (примерно 2,44 м/мин) до 100 фут/мин (примерно 30,48 м/мин), от примерно 9 (примерно 2,74 м/мин) до 100 фут/мин (примерно 30,48 м/мин), от примерно 10 (примерно 3,05 м/мин) до 100 фут/мин (примерно 30,48 м/мин), от примерно 11 (примерно 3,35 м/мин) до 100 фут/мин (примерно 30,48 м/мин), от примерно 12 (примерно 3,66 м/мин) до 100 фут/мин (примерно 30,48 м/мин), от примерно 13 (примерно 3,96 м/мин) до 100 фут/мин (примерно 30,48 м/мин), от примерно 14 (примерно 4,27 м/мин) до 100 фут/мин (примерно 30,48 м/мин), от примерно 15 (примерно 4,57 м/мин) до 100 фут/мин (примерно 30,48 м/мин), от примерно 20 (примерно 6,10 м/мин) до 100 фут/мин (примерно 30,48 м/мин), от примерно 30 (примерно 9,14 м/мин) до 100 фут/мин (примерно 30,48 м/мин), от примерно 40 (примерно 12,19 м/мин) до 100 фут/мин (примерно 30,48 м/мин), от примерно 2 (примерно 0,61 м/мин) до 60 фут/мин (примерно 18,29 м/мин), от примерно 3 (примерно 0,91 м/мин) до 60 фут/мин (примерно 18,29 м/мин), от примерно 5 (примерно 1,52 м/мин) до 60 фут/мин (примерно 18,29 м/мин), от примерно 6 (примерно 1,83 м/мин) до 60 фут/мин (примерно 18,29 м/мин), от примерно 7 (примерно 2,13 м/мин) до 60 фут/мин (примерно 18,29 м/мин), от примерно 8 (примерно 2,44 м/мин) до 60 фут/мин (примерно 18,29 м/мин), от примерно 9 (примерно 2,74 м/мин) до 60 фут/мин (примерно 18,29 м/мин), от примерно 10 (примерно 3,05 м/мин) до 60 фут/мин (примерно 18,29 м/мин), от примерно 15 (примерно 4,57 м/мин) до 60 фут/мин (примерно 18,29 м/мин), от примерно 20 (примерно 6,10 м/мин) до 60 фут/мин (примерно 18,29 м/мин), от примерно 30 (примерно 9,14 м/мин) до 60 фут/мин (примерно 18,29 м/мин), от примерно 40 (примерно 12,19 м/мин) до 60 фут/мин (примерно 18,29 м/мин), от примерно 2 (примерно 0,61 м/мин) до 50 фут/мин (примерно 15,24 м/мин), от примерно 3 (примерно 0,91 м/мин) до 50 фут/мин (примерно 15,24 м/мин), от примерно 5 (примерно 1,52 м/мин) до 50 фут/мин (примерно 15,24 м/мин), от примерно 6 (примерно 1,83 м/мин) до 50 фут/мин (примерно 15,24 м/мин), от примерно 7 (примерно 2,13 м/мин) до 50 фут/мин (примерно 15,24 м/мин), от примерно 8 (примерно 2,44 м/мин) до 50 фут/мин (примерно 15,24 м/мин), от примерно 9 (примерно 2,74 м/мин) до 50 фут/мин (примерно 15,24 м/мин), от примерно 10 (примерно 3,05 м/мин) до 50 фут/мин (примерно 15,24 м/мин), от примерно 15 (примерно 4,57 м/мин) до 50 фут/мин (примерно 15,24 м/мин), от примерно 20 (примерно 6,10 м/мин) до 50 фут/мин (примерно 15,24 м/мин), от примерно 30 (примерно 9,14 м/мин) до 50 фут/мин (примерно 15,24 м/мин), от примерно 40 (примерно 12,19 м/мин) до 50 фут/мин (примерно 15,24 м/мин)). Предпочтительно, что материал перемещают при постоянной скорости, например для поддержания постоянного облучения материала при его прохождении под пучком электронов (например, под ливнем, полем).
Описанные вибрационные транспортеры могут включать сита, применяемые для просеивания и сортировки материалов. Портовые отверстия на боку или на дне желобов можно использовать для сортировки, отбора или удаления специфических материалов, например, в зависимости от размера или формы. Некоторые транспортеры имеют противовесы для уменьшения динамических сил, действующих на опорную структуру. Некоторые вибрационные транспортеры выполнены в виде шнековых подъемников, спроектированы таким образом, что могут огибать поверхности и/или спроектированы с возможностью сбрасывания материал с одного транспортера на другой (например, на ступень, каскад или на ряд ступеней или лестницу). Наряду с перемещением материалов транспортеры можно использовать, сами по себе или в сочетании с другим оборудованием или системами, для просеивания, отбора, сортировки, классификации, распределения, сортировки по размеру, технического контроля, извлечения, удаления металлов, замораживания, перемешивания, смешивания, ориентирования, нагревания, тепловой обработки, сушки, обезвоживания, очистки, промывания, выщелачивания, гашения, нанесения покрытий, обеспыливания и/или подачи. Транспортеры также могут содержать покрытия (например, пыленепроницаемые покрытия), затворы с боковой выгрузкой, затворы с выгрузкой через дно, специальные прокладки (например, прокладки, предотвращающие слипание, прокладки из нержавеющей стали, резины, специализированной стали и/или рифленые прокладки), секционные желоба, ванны для гашения, сита, перфорированные плиты, детекторы (например, детекторы металла), высокотемпературные устройства, устройства для пищевых продуктов, нагреватели, сушилки и/или охладители. Кроме того, желоб может иметь различные формы, например, иметь плоское дно, V-образное дно, содержать в верхней части фланец, иметь изогнутое дно, иметь плоскую форму с выступами в любом направлении, иметь трубчатую форму, форму полутрубы, иметь покрытие или иметь любые комбинации из перечисленных выше форм. В частности, транспортеры могут быть связаны с системами и/или оборудованием для облучения.
Транспортеры (например, вибрационный транспортер) можно изготовить из коррозионностойких материалов. При изготовлении транспортеров можно использовать конструкционные материалы, которые включают нержавеющую сталь (например, нержавеющую сталь 304, 316, сплавы ХАСТЕЛЛОУ (HASTELLOY(r)) и сплавы ИНКОНЕЛЬ (INCONEL(r))). Например, коррозионностойкие сплавы ХАС-
ТЕЛЛОУ (HASTELLOY(r)) от компании Hynes (Кокомо, Индиана, США), такие как сплав HASTEL-
LOY(r) B-3(r), сплав HASTELLOY(r) HYBRID-BC1(r), сплав HASTELLOY(r) C-4, сплав HASTELLOY(r) C-
22(r), сплав HASTELLOY(r) C-22HS(r), сплав HASTELLOY(r) C-276, сплав HASTELLOY(r) С-2000(r), сплав HASTELLOY(r) G-30(r), сплав HASTELLOY(r) G-35(r), сплав HASTELLOY(r) N и сплав HASTELLOY(r) ULTIMET(r).
Вибрационные транспортеры могут иметь не прилипающие антиадгезионные покрытия, например TUFFLON(tm) (Dupont, Делавэр, США). Вибрационные транспортеры также могут иметь антикоррозионные покрытия. Например, покрытия, которые может поставлять компания Metal Coatings Corp (Хьюстон, Техас, США), и другие покрытия, такие как фторполимерное покрытие, покрытие КСИЛАН (XYLAN(r)), покрытие из дисульфида молибдена, эпоксидно-фенольное покрытие, покрытие из фосфатов черных металлов, полиуретановое высокоглянцевое верхнее покрытие для эпоксидной смолы, покрытие из неорганического цинка, политетрафторэтилена, покрытие ППС/РИТОН (PPS/RYTON(r)), фторированное эти-
ленпропиленовое покрытие, покрытие ПВДФ/ДИКОР (PVDF/DYKOR(r)), ЭСТФЕ/ХАЛАР
(ECTFE/HALAR(r)) и керамическое эпоксидное покрытие. Указанные покрытия могут улучшать устойчивость к технологическим газам (например, озону), химической коррозии, точечной коррозии, истирающей коррозии и окислению.
В некоторых случаях наряду с системами перемещения, описанными в настоящем документе, одну или более других систем перемещения можно заключить в оболочку. При применении оболочки помещенный в оболочку транспортер можно также продувать инертным газом для поддержания атмосферы с пониженным уровнем кислорода. Поддержание низких уровней кислорода позволяет избежать образования озона, который в некоторых случаях является нежелательным вследствие его реакционноспособно-сти и токсичной природы. Например, кислород может составлять менее примерно 20% (например, менее примерно 10%, менее примерно 1%, менее примерно 0,1%, менее примерно 0,01% или даже менее примерно 0,001%). Продувку можно осуществить с помощью инертного газа, в том числе, но не ограничиваясь ими, с помощью азота, аргона, гелия или диоксида углерода. Указанные газы могут поступать, например, в результате испарения жидкого источника (например, жидкого азота или гелия), могут быть получены или выделены из воздуха in situ или могут поступать из цистерн. Инертный газ можно рецир-кулировать и любое количество остаточного кислорода можно удалить с помощью катализатора, такого как слой медного катализатора. Согласно альтернативному варианту реализации изобретения для поддержания низких уровней кислорода можно выполнять комбинации продувки, рециркулирования и удаления кислорода.
Заключенный в оболочку транспортер также можно продувать с применением химически активного газа, который может взаимодействовать с биомассой. Такую продувку можно осуществить перед, во время или после процесса облучения. Химически активный газ может представлять собой, но не ограничиваться ими, закись азота, аммиак, кислород, озон, углеводороды, ароматические соединения, амиды,
пероксиды, азиды, галогениды, оксигалогениды, фосфиды, фосфины, арсины, сульфиды, тиолы, бораны и/или гидриды. Химически активный газ можно активировать в оболочку, например, путем облучения (например, с помощью пучка электронов, путем УФ-облучения, микроволнового облучения, нагревания, ИК-облучения) таким образом, чтобы он взаимодействовал с биомассой. Биомассу саму можно активировать, например, путем облучения. Биомассу предпочтительно активируют пучком электронов с получением радикалов, которые затем взаимодействуют с активированным или неактивированным химически активным газом, например посредством радикального соединения или гашения.
Продувочные газы, подаваемые в заключенный в оболочку транспортер, также можно охладить, например, ниже примерно 25°С, ниже примерно 0°С, ниже примерно -40°С, ниже примерно -80°С, ниже примерно -120°С. Например, указанный газ можно испарить из сжатого газа, такого как жидкий азот, или сублимировать из твердого диоксида углерода. В качестве альтернативного примера, газ можно охладить с помощью охладителя или можно охладить часть или весь транспортер.
Другие варианты реализации изобретения.
Любой материал, способы или обработанные материалы, описанные в настоящей заявке, можно использовать для получения продуктов и/или промежуточных соединений, таких как композиционные материалы, наполнители, связующие вещества, полимерные добавки, адсорбенты и агенты контролируемого высвобождения. Указанные способы могут включать уплотнение, например, путем воздействия на материалы давлением и теплом. Например, композиционные материалы можно получить путем объединения волокнистых материалов со смолой или полимером. Например, смолу, которую можно сшить под действием облучения, например, термопластичную смолу можно объединить с волокнистым материалом для получения комбинации волокнистый материал/сшиваемая смола. Такие материалы можно, например, использовать в качестве строительных материалов, защитных покрытий, контейнеров и других конструкционных материалов (например, формованных и/или экструдированных продуктов). Поглощающие материалы могут быть, например, в форме гранул, хлопьев, волокон и/или листов. Адсорбенты можно использовать, например, в качестве подстилки для домашних животных, упаковочного материала или в системах контроля загрязнения окружающей среды. Матрицы для контролируемого высвобождения также могут быть в форме, например, гранул, хлопьев, волокон и/или листов. Матрицы для контролируемого высвобождения можно, например, использовать для высвобождения лекарственных средств, биоцидов, душистых веществ. Например, композиционные материалы, поглощающие материалы и агенты для контролируемого высвобождения и их применение описаны в международной заявке на патент № PCT/US 2006/010648, поданной 23 марта 2006 г., и в патенте США № 8074910, поданном 22 ноября 2011 г., полное описание которых включено в настоящий документ посредством ссылки.
В некоторых случаях материал биомассы обрабатывают на первом уровне для уменьшения сопротивляемости обработке, например, с применением ускоряемых электронов, для селективного высвобождения одного или более сахаров (например, ксилозы). Затем биомассу можно обработать до второго уровня для высвобождения одного или более других сахаров (например, глюкозы). В некоторых случаях между обработками биомассу можно высушить. Способы обработки могут включать применение химических и биохимических способов обработки для высвобождения сахаров. Например, материал биомассы можно обработать до уровня менее примерно 20 Мрад (например, менее примерно 15 Мрад, менее примерно 10 Мрад, менее примерно 5 Мрад, менее примерно 2 Мрад) и затем обработать раствором серной кислоты, содержащей менее 10% серной кислоты (например, менее примерно 9%, менее примерно 8%, менее примерно 7%, менее примерно 6%, менее примерно 5%, менее примерно 4%, менее примерно 3%, менее примерно 2%, менее примерно 1%, менее примерно 0,75%, менее примерно 0,50 %, менее примерно 0,25%) для высвобождения ксилозы. Ксилозу, например, которая высвобождается в раствор, можно отделить от твердой фазы и, возможно, твердой фазы, промытой растворителем/раствором (например, водой и/или подкисленной водой). В некоторых случаях твердое вещество можно высушить, например, на воздухе и/или в вакууме, возможно, при нагревании (например, при температуре ниже примерно 150°С, ниже примерно 120°С) до обеспечения содержания воды ниже примерно 25 мас.% (ниже примерно 20 мас.%, ниже примерно 15 мас.%, ниже примерно 10 мас.%, ниже примерно 5 мас.%). Затем твердое вещество можно обработать при уровне менее примерно 30 Мрад (например, менее примерно 25 Мрад, менее примерно 20 Мрад, менее примерно 15 Мрад, менее примерно 10 Мрад, менее примерно 5 Мрад, менее примерно 1 Мрад или даже совсем без обработки) и затем обработать ферментом (например, целлюлазой) для высвобождения глюкозы. Глюкозу (например, глюкозу в растворе) можно отделить от оставшейся твердой фазы. Затем твердое вещество можно дополнительно обработать, например использовать для получения энергии/или других продуктов (например, продуктов, полученных из лигнина).
Вкусовые вещества, ароматизаторы и красители.
Любые из продуктов и/или промежуточных соединений, описанных в настоящей заявке, например, полученные с применением способов, систем и/или оборудования, описанного в настоящем документе, можно объединить с ароматизаторами, душистыми веществами, красителями и/или их смесями. Например, любое одно или более веществ (возможно вместе с ароматизаторами, душистыми веществами и/или красителями), выбранных из сахаров, органических кислот, топлив, полиолов, таких как сахарные спир
ты, биомассы, волокон и композиционных материалов можно объединить (например, путем составления смесей, смешивания или химического взаимодействия) с другими продуктами или использовать для получения других продуктов. Например, один или более такой продукт можно использовать для изготовления мыла, детергентов, конфет, напитков (например, колы, вина, пива, настоек, таких как джин или водка, спортивных напитков, кофе, чая), сиропов, лекарственных средств, адгезивов, листов (например, тканых, нетканых, фильтров, тканей) и/или композиционных материалов (например, плит). Например, один или более такой продукт можно объединить с травами, цветами, лепестками, специями, витаминами, ароматическими смесями или свечами. Например, приготовленные, смешанные или прореагировавшие комбинации могут иметь вкусы/ароматы грейпфрута, апельсина, яблока, малины, банана, салата, сельдерея, шоколада, корицы, ванили, мяты перечной, мяты, лука, чеснока, перца, шафрана, имбиря, молока, вина, пива, чая, постной говядины, рыбы, моллюсков, оливкового масла, кокосового жира, свиного жира, молочного жира, говяжьего бульона, бобовых, картофеля, мармелада, ветчины, кофе и сыров.
Ароматизаторы, душистые вещества и красители можно добавлять в любом количестве, например от примерно 0,001 мас.%, до примерно 30 мас.%, например от примерно 0,01 до примерно 20, от примерно 0,05 до примерно 10 или от примерно 0,1 до примерно 5 мас.%. Их можно приготавливать, смешивать и/или подвергать реакциям (например, с любым одним или более продуктом или промежуточным соединением, описанным в настоящей заявке) посредством любых способов и в любом порядке или последовательности (например, перемешивать, смешивать, эмульгировать, загущать, диффундировать, нагревать, обрабатывать ультразвуком и/или суспендировать). Можно также использовать наполнители, связующие вещества, эмульгатор, антиокислители, например, белковые гели, крахмалы и кремнезем.
Согласно одному из вариантов реализации изобретения ароматизаторы, душистые вещества и красители можно добавлять в биомассу непосредственно после облучения биомассы с тем, чтобы реакцион-носпособные центры, образовавшиеся при облучении, могли взаимодействовать с реакционноспособны-ми совместимыми центрами ароматизаторов, душистых веществ и красителей.
Ароматизаторы, душистые вещества и красители могут представлять собой природные и/или синтетические материалы. Указанные материалы могут представлять собой одно или более соединение, композицию или их смеси (например, составленную или природную композицию из нескольких соединений). В некоторых случаях ароматизаторы, душистые вещества, антиокислители и красители можно получить биологическим способом, например, в результате процесса ферментации (например, ферментации осахаренных материалов, как описано в настоящей заявке). В качестве альтернативы или дополнительно, указанные ароматизаторы, душистые вещества и красители можно взять из целого организма (например, растения, гриба, животного, бактерий или дрожжей) или из части организма. Организм можно собрать и/или экстрагировать с получением красителя, ароматизаторов, душистых веществ и/или антиокислителя с применением любых средств, включающих применение способов, систем и оборудования, описанных в настоящей заявке, экстракцию горячей водой, сверхкритическую флюидную экстракцию, химическую экстракцию (например, экстракцию растворителем или реакционную экстракцию, в том числе, с применением кислот и оснований), механическую экстракцию (например, прессование, измельчение, фильтрование), применение фермента, применение бактерий, например, для разложения исходного материала, и комбинации указанных способов. Указанные соединения можно получить посредством химической реакции, например, путем объединения сахара (например, полученного, как описано в настоящей заявке) с аминокислотой (реакция Майяра). Ароматизатор, душистое вещество, антиокислитель и/или краситель может представлять собой промежуточное соединение и/или продукт, полученный с помощью способов, оборудования или систем, описанных в настоящей заявке, например, и сложный эфир и продукт, полученный из лигнина.
Некоторые примеры ароматизатора, душистых веществ или красителей представляют собой полифенолы. Полифенолы представляют собой пигменты, ответственные за красный, пурпурный и голубой цвета многих фруктов, овощей, злакового зерна и цветов. Полифенолы также могут проявлять антиокси-дантные свойства и часто имеют горький вкус. Антиоксидантные свойства делают их важными консервантами. Одним из классов полифенолов являются флавоноиды, так как антоцианидины, флаванонолы, флаван-3-олы, флаваноны и флаванонолы. Другие фенольные соединения, которые можно использовать, включают фенольные кислоты и их сложные эфиры, такие как хлорогеновая кислота и полимерные тан-нины.
Из числа красителей можно использовать неорганические соединения, минералы или органические соединения, например диоксид титана, оксид цинка, оксид алюминия, кадмий желтый (например, CdS), кадмий оранжевый (например, CdS с некоторым добавлением Se), ализариновый красный (например, синтетическую или несинтетическую розовую марену), ультрамарин (например, синтетический ультрамарин, природный ультрамарин, синтетический ультрамарин фиолетовый), кобальт голубой, кобальт желтый, кобальт зеленый, виридиан (например, гидратированный оксид хрома (III)), халькофиллит, ко-нихальцит, корнубит, корнваллит и лироконит. Можно использовать черные пигменты, такие как черный углерод и самодиспергированные черные красители.
Некоторые ароматизаторы и душистые вещества, которые можно использовать, включают АЦА-ЛЕА TBHQ, АЦЕТ С-6, АЛЛИЛ АМИЛ ГЛИКОЛАТ, АЛЬФА ТЕРПИНЕОЛ, АМБРЕТТОЛИД, АМ-
БРИНОЛ 95, АНДРАН, АФЕРМАТ, ЭППЛАЙД, БАКДАНОЛ (BACDANOL(r)), БЕРГАМАЛЬ, БЕТА-ИОНОН ЭПОКСИД, БЕТА-НАФТИЛИЗОБУТИЛОВЫЙ ЭФИР, БИЦИКЛОНОНАЛАКТОН, БОРНА-
ФИКС (BORNAFIX(r)), КАНТОКСАЛ, КАШМЕРАН (CASHMERAN(r)), КАШМЕРАН БАРХАТ (CASHMERAN(r) VELVET), КАССИФИКС (CASSIFFIX(r)), ЦЕДРАФИКС, ЦЕДРАМБЕР (CEDRAM-BER(r)), ЦЕДРИЛАЦЕТАТ, ЦЕЛЕСТОЛИД, ЦИННАМАЛЬВА, ЦИТРАЛЬ ДИМЕТИЛАЦЕТАТ, ЦИТ-РОЛАТ(tm), ЦИТРОНЕЛЛОЛ 700, ЦИТРОНЕЛЛОЛ 950, ЦИТРОНЕЛЛОЛ КЕР, ЦИТРОНЕЛЛИЛАЦЕ-ТАТ, ЦИТРОНЕЛЛИЛАЦЕТАТ ЧИСТЫЙ, ЦИТРОНЕЛЛИЛФОРМИАТ, КЛАРИЦЕТ, КЛОНАЛ, КО-НИФЕРАН, КОНИФЕРАН ЧИСТЫЙ, КОРТЕКС АЛЬДЕГИД 50% ПЕОМОЗА, ЦИКЛАБУТ, ЦИКЛ-АЦЕТ (CYCLACET(r)), ЦИКЛАПРОП (CYCLAPROP(r)), ЦИКЛЕМАКС(tm), ЦИКЛОГЕКСИЛЭТИЛАЦЕ-ТАТ, ДАМАСКОЛ, ДЕЛЬТА ДАМАСКОН, ДИГИДРОЦИКЛАЦЕТ, ДИГИДРОМИРЦЕНОЛ, ДИГИД-РОТЕРПИНЕОЛ, ДИГИДРОТЕРПИНИЛАЦЕТАТ, ДИМЕТИЛЦИКЛОРМОЛ, ДИМЕТИЛОКТАНОЛ PQ, ДИМИРЦЕТОЛ, ДИОЛА, ДИПЕНТЕН, ДУЛЦИНИЛ (DULCINYL(r)) ПЕРЕКРИСТАЛЛИЗОВАННЫЙ, ЭТИЛ-3-ФЕНИЛГЛИЦИДАТ, ФЛЕРАМОН, ФЛЕРАНИЛ, ФЛОРАЛ СУПЕР, ФЛОРАЛОЗОН,
ФЛОРИФФОЛ, ФРАЙСТОН, ФРУКТОН, ГАЛАКСОЛИД (GALAXOLIDE(r)) 50, ГАЛАКСОЛИД (GAL-AXOLIDE(r)) 50 ВВ, ГАЛАКСОЛИД (GALAXOLIDE(r)) 50 IPM, ГАЛАКСОЛИД (GALAXOLIDE(r)) НЕРАЗБАВЛЕННЫЙ, ГАЛЬБАСКОН, ГЕРАЛЬДЕГИД, ГЕРАНИОЛ 5020, ГЕРАНИОЛ 600 ТИПА, ГЕРАНИОЛ 950, ГЕРАНИОЛ 980 (ЧИСТЫЙ), ГЕРАНИОЛ CFT КЕР, ГЕРАНИОЛ КЕР, ГЕРАНИЛАЦЕТАТ КЕР, ГЕРАНИЛАЦЕТАТ, ЧИСТЫЙ, ГЕРАНИЛФОРМИАТ, ГРИЗАЛЬВА, ГУАИЛ АЦЕТАТ, ГЕЛИО-НАЛ(tm), ХЕРБАК, ГЕРБАЛАЙМ(tm), ГЕКСАДЕКАНОЛИД, ГЕКСАЛОН, ГЕКСЕНИЛ САЛИЦИЛАТ ЦИС 3-, ГИАЦИНТ БОДИ, ГИАЦИНТ БОДИ № 3, ГИДРАТРОПОВЫЙ АЛЬДЕГИД ДМА, ГИДРОКСИОЛ, ИНДОЛАРОМ, ИНТРЕЛЕВЕН АЛЬДЕГИД, ИНТРЕЛЕВЕН АЛЬДЕГИД СПЕЦИАЛЬНЫЙ, ИОНОН
АЛЬФА-, ИОНОН БЕТА, ИЗОЦИКЛОЦИТРАЛЬ, ИЗОЦИКЛОГЕРАНИОЛ, АМБРАЛЮКС (ISO E SUPER(r)), ИЗОБУТИЛ ХИНОЛИН, ЖАСМАЛЬ, ЖЕССЕМАЛЬ (JESSEMAL(r)), КАРИЗМАЛ (KHARIS-
MAL(r)), КАРИЗМАЛ (KHARISMAL(r)) СУПЕР, КУСИНИЛ, КОАВОН (KOAVONE(r)), КОХИНУЛ (KOHINOOL(r)), ЛИФФАРОМ(tm), ЛИМОКСАЛЬ, ЛИНДЕНОЛ(tm), ЛИРАЛЬ (LYRAL(r)), ЛИРАМ СУПЕР,
МАНДАРИН АЛЬД 10% TRI ЕТН, ЦИТР, МАРИТИМА, МСК ЧИНЕЗЕ, МЕЙИФФ(tm), МЕЛАФЛЕР,
МЕЛОЗОН, МЕТИЛАНТРАНИЛАТ, МЕТИЛ ИОНОН АЛЬФА ЭКСТРА, МЕТИЛ ИОНОН ГАММА А, МЕТИЛ ИОНОН ГАММА КЕР, МЕТИЛ ИОНОН ГАММА ЧИСТЫЙ, МЕТИЛ ЛАВАНДА КЕТОН,
МОНТАВЕРДИ (MONTAVERDI(r)), МУГУЭСИЯ, ЦИТРОНЕЛЛИЛ ОКСИАЦЕТАЛЬДЕГИД 50, MACK Z4, МИРАК АЛЬДЕГИД, МИРЦЕНИЛ АЦЕТАТ, НЕКТАРАТ(tm), NEROL 900, НЕРИЛ АЦЕТАТ, ОЦИ-
МЕН, ОКТАЦЕТАЛЬ, АПЕЛЬСИНОВЫХ ЦВЕТОВ ЭФИР, ОРИВОН, ОРРИНИФФ 25%, ОКСАСПИ-РАН, ОЗОФЛЕР, ПАМПЛЕФЛЕУР (PAMPLEFLEUR(r)), ПЕОМОЗА, ФЕНОКСАНОЛ
(PHENOXANOL(r)), ПИКОНИЯ, ПРЕЦИКЛЕМОН Б, ПРЕНИЛАЦЕТАТ, ПРИЗМАНТОЛ, РЕЗЕДА БО-
ДИ, РОЗАЛЬВА, РОЗАМАСК, САНДЖИНОЛ, САНТАЛИФФ(tm), СИВЕРТАЛЬ, ТЕРПИНЕОЛ, ТЕРПИ-НОЛЕН 20, ТЕРПИНОЛЕН 90 PQ, ТЕРПИНОЛЕН РЕКТИФИЦИР, ТЕРПИНИЛАЦЕТАТ, ТЕРПИНИЛ-
АЦЕТАТ JAX, ТЕТРАГИДРО, МУГУОЛ (MUGUOL(r)), ТЕТРАГИДРО МИРЦЕНОЛ, ТЕТРАМЕРАН,
ТИМБЕРСИЛК(tm), ТОБАКАРОЛ, ТРИМОФИКС (TRIMOFIX(r)) О ТТ, ТРИПЛАЛЬ (TRIPLAL(r)), ТРИ-САМБЕР (TRISAMBER(r)), ВАНОРИС, ВЕРДОКС(tm), ВЕРДОКС(tm) НС, ВЕРТЕНЕКС (VERTENEX(r)), BEPTEHEKC (VERTENEX(r)) НС, ВЕРТОФИКС (VERTOFIX(r)) КЕР, ВЕРТОЛИФФ, ВЕРТОЛИФФ ИЗО, ВИОЛИФФ, ВИВАЛЬДИ, ЗЕНОЛИД, АБСОЛЮ ИНДИЯ 75 РСТ МИГЛИОЛ, АБСОЛЮ МОРОК-КО 50 РСТ DPG, АБСОЛЮ МОРОККО 50 РСТ ТЕС, АБСОЛЮ ФРАНЦУЗКИЙ, АБСОЛЮ ИНДИЯ, АБСОЛЮ MD 50 РСТ ВВ, АБСОЛЮ МОРОККО, КОНЦЕНТРАТ PG, НАСТОЙКА 20 РСТ, АМБЕР-ГРИС, АБСОЛЮ АМБРЕТТА, АМБРЕТОВОЕ МАСЛО, МАСЛО ПОЛЫНИ 70 РСТ ТУЙОН, АБСОЛЮ БАЗИЛИКА ГРАНД ВЕРТ, БАЗИЛИК ГРАНД ВЕРТ АБСОЛЮ MD, БАЗИЛИКОВОЕ МАСЛО ГРАНД ВЕРТ, БАЗИЛИКОВОЕ МАСЛО ВЕРВЕЙНА, БАЗИЛИКОВОЕ МАСЛО ВЬЕТНАМ, ЛАВРОВОЕ МАСЛО БЕСТЕРПЕНОВОЕ, АБСОЛЮ ПЧЕЛИНОГО ВОСКА N G, АБСОЛЮ ПЧЕЛИНОГО ВОСКА, БЕНЗОЙНЫЙ РЕЗИНОИД СИАМ, БЕНЗОЙНЫЙ РЕЗИНОИД СИАМ 50 РСТ DPG, БЕНЗОЙНЫЙ РЕ-ЗИНОИД СИАМ 50 РСТ PG, БЕНЗОЙНЫЙ РЕЗИНОИД СИАМ 70,5 РСТ ТЕС, АБСОЛЮ ПОЧЕК ЧЕРНОЙ СМОРОДИНЫ 65 РСТ PG, АБСОЛЮ ПОЧЕК ЧЕРНОЙ СМОРОДИНЫ MD 37 РСТ ТЕС, АБСО-ЛЮ ПОЧЕК ЧЕРНОЙ СМОРОДИНЫ МИГЛИОЛ, АБСОЛЮ ПОЧЕК ЧЕРНОЙ СМОРОДИНЫ БУРГУНДСКОЕ, МАСЛО БУА-ДЕ-РОЗ, АБСОЛЮ ОТРУБЕЙ, РЕЗИНОИД ОТРУБЕЙ, АБСОЛЮ-ДРОКА ИТАЛИЯ, КАРДАМОН ГВАТЕМАЛА СО2 ЭКСТРАКТ, КАРДАМОННОЕ МАСЛО ГВАТЕМАЛА, КАРДАМОННОЕ МАСЛО ИНДИЯ, СРЕДИННАЯ НОТА МОРКОВИ, АБСОЛЮ МАСЛА КАССИИ ЕГИПЕТ, АБСОЛЮ МАСЛА КАССИИ MD 50 РСТ IPM, АБСОЛЮ КАСТОРЕУМА 90 РСТ ТЕС, АБ-СОЛЮ КАСТОРЕУМА С 50 РСТ МИГЛИОЛ, АБСОЛЮ КАСТОРЕУМА, РЕЗИНОИД КАСТОРЕУМА, РЕЗИНОИД КАСТОРЕУМА 50 РСТ DPG, ЦЕДРОЛ ЦЕДРЕН, МАСЛО ЦЕДРУС АТЛАНТИКА РЕ-ДИСТ, МАСЛО РИМСКОЙ РОМАШКИ, МАСЛО ДИКОЙ РОМАШКИ, МАСЛО ДИКОЙ РОМАШКИ С НИЗКИМ СОДЕРЖАНИЕМ ЛИМОНЕНА, МАСЛО ИЗ КОРЫ КОРИЧНОГО ДЕРЕВА ЦЕЙЛАН, АБ-СОЛЮ ЦИСТА, АБСОЛЮ ЦИСТА БЕСЦВЕТНЫЙ, ЦИТРОНЕЛЛОВОЕ МАСЛО АЗИЯ, НЕ СОДЕРЖАЩЕЕ ЖЕЛЕЗО, АБСОЛЮ ЦИБЕТА 75 РСТ PG, АБСОЛЮ ЦИБЕТА, НАСТОЙКА ЦИБЕТА 10 РСТ,
АБСОЛЮ ФРАНЦУЗКОГО ШАЛФЕЯ МУСКАТНОГО ОБЕСЦВЕЧ., АБСОЛЮ ФРАНЦУЗКОГО
ШАЛФЕЯ МУСКАТНОГО, ШАЛФЕЙ МУСКАТЫЙ C'LESS 50 РСТ PG, МАСЛО ФРАНЦУЗКОГО
ШАЛФЕЯ МУСКАТНОГО, КОПАЙСКИЙ БАЛЬЗАМ, МАСЛО КОПАЙСКОГО БАЛЬЗАМА, МАСЛО ИЗ СЕМЯН КОРИАНДРА, КИПАРИСОВОЕ МАСЛО, КИПАРИСОВОЕ МАСЛО ОРГАНИЧЕСКОЕ, МАСЛО ПОЛЫНИ ГОРЬКОЙ, ГАЛЬБАНОЛ, АБСОЛЮ ГАЛЬБАНУМА БЕСЦВЕТНЫЙ, МАСЛО ГАЛЬБАНУМА, РЕЗИНОИД ГАЛЬБАНУМА, РЕЗИНОИД ГАЛЬБАНУМА 50 РСТ DPG, РЕЗИНОИД ГАЛЬБАНУМА ГЕРКОЛУН ВНТ, РЕЗИНОИД ГАЛЬБАНУМА ТЕС ВНТ, АБСОЛЮ GENTIANE MD 20 РСТ ВВ, КОНКРЕТ GENTIANE, АБСОЛЮ ГЕРАНИ ЕГИПЕТ MD, АБСОЛЮ ГЕРАНИ ЕГИПЕТ, ГЕРАНИЕВОЕ МАСЛО КИТАЙ, ГЕРАНИЕВОЕ МАСЛО ЕГИПЕТ, ИМБИРНОЕ МАСЛО 624, ИМБИРНОЕ МАСЛО РЕКТИФИЦИРОВАННОЕ РАСТВОРИМОЕ, СРЕДИННАЯ НОТА ГВАЯКОВОГО ДЕРЕВА, АБСОЛЮ СЕНА MD 50 РСТ ВВ, АБСОЛЮ СЕНА, АБСОЛЮ СЕНА MD 50 РСТ TEC, HEAL-
INGWOOD, ИССОПОВОЕ МАСЛО ОРГАНИЧЕСКОЕ, АБСОЛЮ БЕССМЕРТНИКА ЮГОСЛАВИЯ
MD 50 РСТ ТЕС, АБСОЛЮ БЕССМЕРТНИКА ИСПАНИЯ, АБСОЛЮ БЕССМЕРТНИКА ЮГОСЛАВИЯ, АБСОЛЮ ЖАСМИНА ИНДИЯ MD, АБСОЛЮ ЖАСМИНА ЕГИПЕТ, АБСОЛЮ ЖАСМИНА ИНДИЯ, АБСОЛЮ ЖАСМИНА МОРОККО, АБСОЛЮ АРАБСКОГО ЖАСМИНА, АБСОЛЮ ЖОН-
КИЛИИ MD 20 РСТ ВВ, АБСОЛЮ ЖОНКИЛИИ ФРАНЦИЯ, МОЖЖЕВЕЛОВОЕ МАСЛО FLG,
МОЖЖЕВЕЛОВОЕ МАСЛО РЕКТИФИЦИРОВАННОЕ РАСТВОРИМОЕ, РЕЗИНОИД ЛАБДАНУМА 50 РСТ ТЕС, РЕЗИНОИД ЛАБДАНУМА ВВ, РЕЗИНОИД ЛАБДАНУМА MD, РЕЗИНОИД ЛАБДАНУ-МА MD 50 РСТ ВВ, АБСОЛЮ ЛАВАНДИНА Н, АБСОЛЮ ЛАВАНДИНА MD, ЛАВАНДИНОВОЕ МАСЛО АБРИАЛЬ ОРГАНИЧЕСКОЕ, ЛАВАНДИНОВОЕ МАСЛО ГРОССО ОРГАНИЧЕСКОЕ, ЛА-ВАНДИНОВОЕ МАСЛО СУПЕР, АБСОЛЮ ЛАВАНДЫ Н, АБСОЛЮ ЛАВАНДЫ MD, ЛАВАНДОВОЕ МАСЛО БЕЗ КУМАРИНА, ЛАВАНДОВОЕ МАСЛО БЕЗ КУМАРИНА ОРГАНИЧЕСКОЕ, ЛАВАНДОВОЕ МАСЛО MAILLETTE ОРГАНИЧЕСКОЕ, ЛАВАНДОВОЕ МАСЛО МТ, АБСОЛЮ МАЦИСА ВВ, МАСЛО ИЗ ЦВЕТКОВ МАГНОЛИИ НИЗКОЕ СОДЕРЖАНИЕ МЕТИЛОВОГО ЭФИРА ЭВГЕНОЛА, МАСЛО ИЗ ЦВЕТКОВ МАГНОЛИИ, МАСЛО ИЗ ЦВЕТКОВ МАГНОЛИИ MD, МАСЛО ИЗ ЛИСТЬЕВ МАГНОЛИИ, МАНДАРИНОВОЕ МАСЛО MD, МАНДАРИНОВОЕ МАСЛО MD ВНТ, АБСОЛЮ МАТЕ ВВ, АБСОЛЮ ДРЕВЕСНОГО МХА MD ТЕХ IFRA 43, АБСОЛЮ ДУБОВОГО МХА MD TEC IFRA
43, АБСОЛЮ ДУБОВОГО МХА IFRA 43, АБСОЛЮ ДРЕВЕСНОГО МХА MD IPM IFRA 43, РЕЗИНО-
ИД МИРРЫ ВВ, РЕЗИНОИД МИРРЫ MD, РЕЗИНОИД МИРРЫ ТЕС, МИРТОВОЕ МАСЛО, НЕ СОДЕРЖАЩЕЕ ЖЕЛЕЗО, МИРТОВОЕ МАСЛО ТУНИС РЕКТИФИЦИРОВАННОЕ, АБСОЛЮ НАРЦИССА MD 20 РСТ ВВ, АБСОЛЮ НАРЦИССА ФРАНЦУЗКОГО, НЕРОЛИЕВОЕ МАСЛО ТУНИС, МАСЛО МУСКАТНОГО ОРЕХА БЕСТЕРПЕНОВОЕ, АБСОЛЮ OEILLET, РЕЗИНОИД ОЛИБАНУМА, РЕ-ЗИНОИД ОЛИБАНУМА ВВ, РЕЗИНОИД ОЛИБАНУМА DPG, РЕЗИНОИД ОЛИБАНУМА ЭКСТРА 50 РСТ DPG, РЕЗИНОИД ОЛИБАНУМА MD, РЕЗИНОИД ОЛИБАНУМА MD 50 РСТ DPG, РЕЗИНОИД ОЛИБАНУМА ТЕС, РЕЗИНОИД ОПОПОНАКСА ТЕС, ОРАНЖЕВОЕ ПОМЕРАНЦЕВОЕ МАСЛО MD ВНТ, ОРАНЖЕВОЕ ПОМЕРАНЦЕВОЕ МАСЛО MD SCFC, АБСОЛЮ ЦВЕТКА АПЕЛЬСИНОВОГО ДЕРЕВА ТУНИС, ВОДНОЕ АБСОЛЮ ЦВЕТКА АПЕЛЬСИНОВОГО ДЕРЕВА ТУНИС, АБСОЛЮ ИЗ ЛИСТЬЕВ АПЕЛЬСИНОВОГО ДЕРЕВА, ВОДНОЕ АБСОЛЮ ИЗ ЛИСТЬЕВ АПЕЛЬСИНОВОГО ДЕРЕВА ТУНИС, АБСОЛЮ ФИАЛКОВОГО КОРНЯ ИТАЛИЯ, КОНКРЕТ ФИАЛКОВОГО КОРНЯ 15 РСТ ИРОН, КОНКРЕТ ФИАЛКОВОГО КОРНЯ 8 РСТ ИРОН, ФИАЛКОВЫЙ КОРЕНЬ ПРИРОДНЫЙ
15 РСТ ИРОН 4095С, ФИАЛКОВЫЙ КОРЕНЬ ОТИРОДНЫЙ 8 РСТ ИРОН 2942С, РЕЗИНОИД ФИАЛКОВОГО КОРНЯ, АБСОЛЮ ОСМАНТУСА, АБСОЛЮ ОСМАНТУСА MD 50 РСТ ВВ, СРЕДИННАЯ НОТА ПАЧУЛИ № 3, ПАЧУЛЕВОЕ МАСЛО ИНДОНЕЗИЯ, ПАЧУЛЕВОЕ МАСЛО ИНДОНЕЗИЯ, НЕ СОДЕРЖАЩЕЕ ЖЕЛЕЗО, ПАЧУЛЕВОЕ МАСЛО ИНДОНЕЗИЯ MD, ПАЧУЛЕВОЕ МАСЛО БИДИ-СТИЛЛИРОВАННОЕ, СРЕДИННАЯ НОТА МЯТЫ БОЛОТНОЙ, АБСОЛЮ МЯТЫ ПЕРЕЧНОЙ MD, ПЕТИГРЕНЕВОЕ ПОМЕРАНЦЕВОЕ МАСЛО ТУНИС, ПЕТИГРЕНЕВОЕ ЛИМОННОЕ МАСЛО, ПЕ-ТИГРЕНЕВОЕ МАСЛО ПАРАГВАЙ БЕСТЕРПЕНОВОЕ, ПЕТИГРЕНЕВОЕ МАСЛО БЕСТЕРПЕНО-ВОЕ STAB, МАСЛО ИЗ ЯГОД ДУШИСТОГО ПЕРЦА, МАСЛО ИЗ ЛИСТЬЕВ ДУШИСТОГО ПЕРЦА, РОДИНОЛ ЭКСТРАКТ ИЗ ГЕРАНИ КИТАЙ, АБСОЛЮ БОЛГАРСКОЙ РОЗЫ НИЗКОЕ СОДЕРЖАНИЕ МЕТИЛОВОГО ЭФИРА ЭВГЕНОЛА, АБСОЛЮ РОЗЫ МОРОККО НИЗКОЕ СОДЕРЖАНИЕ МЕТИЛОВОГО ЭФИРА ЭВГЕНОЛА, АБСОЛЮ ТУРЕЦКОЙ РОЗЫ НИЗКОЕ СОДЕРЖАНИЕ МЕТИЛОВОГО ЭФИРА ЭВГЕНОЛА, АБСОЛЮ РОЗЫ, АБСОЛЮ БОЛГАРСКОЙ РОЗЫ, АБСОЛЮ ДАМАССКОЙ РОЗЫ, АБСОЛЮ РОЗЫ MD, АБСОЛЮ РОЗЫ МОРОККО, АБСОЛЮ ТУРЕЦКОЙ РОЗЫ, РОЗОВОЕ МАСЛО БОЛГАРСКОЕ, РОЗОВОЕ МАСЛО ДАМАССКОЕ НИЗКОЕ СОДЕРЖАНИЕ МЕТИЛОВОГО ЭФИРА ЭВГЕНОЛА, РОЗОВОЕ МАСЛО ТУРЕЦКОЕ, РОЗМАРИНОВОЕ МАСЛО КАМФОРА ОРГАНИЧЕСКОЕ, РОЗМАРИНОВОЕ МАСЛО ТУНИС, САНДАЛОВОЕ МАСЛО ИНДИЯ, САНДАЛОВОЕ МАСЛО ИНДИЯ РЕКТИФИЦИРОВАННОЕ, САНТАЛОЛ, МАСЛО SCHINUS MOLLE,
НАСТОЙКА РОЖКОВОГО ДЕРЕВА 10 РСТ, РЕЗИНОИД СТИРАКСА, РЕЗИНОИД СТИРАКСА,
МАСЛО БАРХАТЦЕВ, СРЕДИННАЯ НОТА ЧАЙНОГО ДЕРЕВА, АБСОЛЮ ДИПТЕРИКСА 50 РСТ РАСТВОРИТЕЛИ, АБСОЛЮ ДИПТЕРИКСА, АБСОЛЮ ТУБЕРОЗЫ ИНДИЯ, СРЕДИННАЯ НОТА ВЕТИВЕРА ЭКСТРА, ВЕТИВЕРОВОЕ МАСЛО ГАИТИ, ВЕТИВЕРОВОЕ МАСЛО ГАИТИ MD, ВЕТИ-ВЕРОВОЕ МАСЛО ЯВА, ВЕТИВЕРОВОЕ МАСЛО ЯВА MD, АБСОЛЮ ИЗ ЛИСТЬЕВ ФИАЛКИ ЕГИ-
ПЕТ, АБСОЛЮ ИЗ ЛИСТЬЕВ ФИАЛКИ ЕГИПЕТ ОБЕСЦВЕЧ., АБСОЛЮ ИЗ ЛИСТЬЕВ ФРАНЦУЗ-КОЙ ФИАЛКИ, АБСОЛЮ ИЗ ЛИСТЬЕВ ФИАЛКИ MD 50 РСТ ВВ, МАСЛО ПОЛЫНИ БЕСТЕРПЕНО-ВОЕ, ЭКСТРА МАСЛО ИЛАНГА, МАСЛО ИЛАНГА III и комбинации указанных соединений.
Красящие вещества можно обнаружить среди веществ, перечисленных в списке международных
цветовых индексов, разработанном Обществом красильщиков и колористов. Красящие вещества вклю-
чают красители и пигменты, а также те вещества, которые обычно применяют для окрашивания тек-
стильных изделий, красок, чернил и красок для струйных принтеров. Некоторые красящие вещества, ко-
торые можно использовать, включают каротиноиды, арилиды желтые, диарилиды желтые, р-нафтолы,
нафтолы, бензимидазолоны, конденсационные дисазопигменты, пиразолоны, никель азо-желтый, фтало-
цианины, хинакридоны, перилены и периноны, изоиндолинон и изоиндолиновые пигменты, триарилкар-
бониевые пигменты, дикетопирроло-пирролевые пигменты, тиоиндигоидные пигменты. Картеноиды
включают, например, альфа-каротен, бета-каротен, гамма-каротен, ликопин, лютеин и экстракт астаксан-
тин аннатто, дегидратированную свеклу (свекольный порошок), кантаксантин, карамель, р-апо-8'-
каротенал, экстракт кошенили, кармин, натрий медный хлорофиллин, темную частично обезжиренную
варенную хлопковую муку, глюконат железа, молочнокислое железо, экстракт красящих веществ из ви-
нограда, экстракт кожицы винограда (enocianina), масло из моркови, паприку, паприку олеосмола, пер-
ламутровые пигменты на основе слюды, рибофлавин, шафран, диоксид титана, экстракт ликопина из
томатов; концентрат ликопина из томатов, куркуму, куркуму олеосмола, FD &C Голубой № 1, FD &C Го-
лубой № 2, FD &C Зеленый № 3, Оранжевый В, Красный Цитрусовый № 2, FD &C Красный № 3, FD &C
Красный № 40, FD &C Желтый № 5, FD &C Желтый № 6, Глинозем (сухой гидроксид алюминия), карбо-
нат кальция, калий натрий медный хлорофиллин (комплекс хлорофиллин-медь), дигидроксиацетон, ок-
сихлорид висмут, железо-аммонийный ферроцианид, ферроцианид двухвалентного железа, гидроксид
хрома зеленый, оксиды хрома зеленые, гуанин, пирофиллит, тальк, алюминиевую пудру, бронзовую пуд-
ру, медную пудру, оксид цинка, D &C Голубой № 4, D &C Зеленый № 5, D &C Зеленый № 6, D &C Зеле-
ный № 8, D &C Оранжевый № 4, D &C Оранжевый № 5, D &C Оранжевый № 10, D &C Оранжевый № 11,
FD &C Красный № 4, D &C Красный № 6, D &C Красный № 7, D &C Красный № 17, D &C Красный № 21,
D &C Красный № 22, D &C Красный № 27, D &C Красный № 28, D &C Красный № 30, D &C Красный №
31, D &C Красный № 33, D &C Красный № 34, D &C Красный № 36, D &C Красный № 39, D &C Фиолето-
вый № 2, D &C Желтый № 7, экстракт D &C Желтый № 7, D &C Желтый № 8, D &C Желтый № 10, D &C
Желтый № 11, D &C Черный № 2, D &C Черный № 3 (3), D &C Коричневый № 1, экстракт D &C, хром-
кобальт-алюминий оксид, железо-аммонийный цитрат, пирогаллол, кампешевый экстракт, сополимеры
1,4-бис[(2-гидроксиэтил)амино]-9,10-антрацендион-бис(2-пропенового) сложного эфира, сополимеры
1,4-бис[(2-метилфенил)амино]-9,10-антрацендиона, сополимеры 1,4-бис[4-(2-
метакрилоксиэтил)фениламино]антрахинона, карбазол фиолетовый, комплекс хлорофиллин-медь, хром-
кобальт-алюминий оксид, C.I. Vat Оранжевый 1, 2-[[2,5-диэтокси-4-[(4-метилфенил)тиол]фенил]азо]-
1,3,5-бензолтриол, 16,23-дигидродинафто[2,3-а:2',3'-1]нафт [2',3':6,7]индоло[2,3-с]карбазол-
5,10,15,17,22,24-гексон, N,N'-(9,10-дигидро-9,10-диоксо-1,5-антрацендиил)бис-бензамид, 7,16-дихлор-6,15-дигидро-5,9,14,18-антразинететрон, 16,17-диметоксидинафто(1,2,3-cd:3',2',1'-lm)перилен-5,10-дион, сополимеры (3) поли(гидроксиэтил метакрилатого) красителя, Активный Черный 5, Активный Голубой 21, Активный Оранжевый 78, Активный Желтый 15, Активный Голубой № 19, Активный Голубой № 4, C.I. Активный Красный 11, C.I. Активный Желтый 86, C.I. Активный Голубой 163, C.I. Активный Красный 180, 4-[(2,4-диметилфенил)азо]-2,4-дигидро-5-метил-2-фенил-3H-пиразол-3-он (растворитель Желтый 18), 6-этокси-2-(6-этокси-3-оксобензо[b]тиен-2(3H)-илиден) бензо[Ь]тиофен-3(2Н)-он, Фталоцианин зеленый, красящие продукты реакции виниловый спирт/метилметакрилат, C.I. Активный Красный 180, C.I. Активный Черный 5, C.I. Активный Оранжевый 78, C.I. Активный Желтый 15, C.I. Активный Голубой 21, диатрия 1-амино-4-[[4-[(2-бром-1-оксоаллил)амино]-2-сульфонатофенил]амино]-9,10-дигидро-9,10-диоксоантрацен-2-сульфонат (Активный Голубой 69), D &C Голубой № 9, [фталоцианинато(2-)] медь и их смеси.
Отличные от тех, что приведены в примерах в настоящей заявке, или если явно не указано специально, все численные диапазоны, количества, величины и проценты, такие как те, которые выражают количества материалов, элементарные составы, время и температуры реакции, соотношения количеств и другие параметры, в следующей части описания изобретения и прилагаемой формуле изобретения следует понимать, как если бы им предшествовало слово "примерно", даже если термин "примерно" может в явной форме не стоять рядом с указанной величиной, количеством или диапазоном. Соответственно, если не указано иное, численные параметры, приведенные в следующем описании изобретения и прилагаемой формуле изобретения, являются приближенными значениями, которые могут меняться в зависимости от требуемых искомых свойств, которые предполагают обеспечить с помощью настоящего изобретения. По меньшей мере, и не в качестве попытки ограничить применение доктрины эквивалентов объемом формулы изобретения, каждый численный параметр должен, по меньшей мере, рассматриваться в свете количества приведенных значащих цифр и с применением обычных методов округления.
Несмотря на то что численные диапазоны и параметры, определяющие широкий объем изобрете
ния, являются приближениями величинами, численные значения, приведенные в конкретных примерах, указаны как можно точнее. Однако любое численное значение по природе содержит ошибку, обязательно возникающую в результате стандартного отклонения, обнаруживаемого в лежащих в ее основе соответствующих экспериментальных измерениях. Кроме того, когда в настоящей заявке приводят численные диапазоны, указанные диапазоны включают конечные точки приведенных диапазонов (например, можно использовать конечные точки). При применении в настоящей заявке процентного содержания по массе численные величины приведены относительно суммарной массы.
Кроме того, следует понимать, что любой численный диапазон, приведенный в настоящем документе, предполагает включение всех входящих в него поддиапазонов. Например, подразумевают, что диапазон "от 1 до 10" включает все поддиапазоны между (и в том числе) приведенным минимальным значением 1 и приведенным максимальным значением 10, т.е. включает минимальное значение равное 1 или больше 1 и максимальное значение равное 10 или меньше 10. Подразумевают, что термин "один" и существительные в единственном числе, применяемые в настоящей заявке, включают "по меньшей мере один" или "один или более", если не указано иное.
Любой патент, публикация или другой описанный материал, в целом или частично, который, как указано, включен в настоящую заявку посредством ссылки, включен в настоящий документ только в той степени, в какой включенный материал не противоречит существующим определениям, утверждениям или другому раскрывающему сущность изобретения материалу, описанному в настоящей заявке. По существу и в необходимой степени, описание, ясно изложенное в настоящей заявке, заменяет любой противоречащий материал, включенный в настоящий документ посредством ссылки. Любой материал или его часть, который, как указано, включен в настоящий документ посредством ссылки, но который противоречит существующим определениям, утверждениям или другому раскрывающему сущность изобретения материалу, описанному в настоящем документе, будет включен только в той степени, которая не вызывает противоречия между указанным включенным материалом и существующим материалом, раскрывающим сущность изобретения.
Несмотря на то что настоящее изобретение было подробно показано и описано со ссылками на предпочтительные варианты его реализации, специалистам в данной области техники будет понятно, что в нем могут быть сделаны различные изменения в форме и деталях без отступления от сущности и объема настоящего изобретения, определяемого прилагаемой формулой изобретения.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Система для облучения биомассы, содержащая множество оболочечных систем, каждая из которых включает одну или большее количество камер, причем каждая камера сформирована из нескольких перекрывающихся непрозрачных для излучения блоков, внутри каждой камеры расположены облучающее устройство для обработки материала биомассы и обрабатывающий транспортер для перемещения материала биомассы, и оболочечные системы расположены рядами, которые проходят в первом направлении, причём каждая оболочечная система содержит два или большее количество камер, проходящих в направлении, в целом перпендикулярном первому направлению.
2. Система по п.1, в которой первая и вторая камеры каждой оболочки имеют общую стену.
3. Система по п.2, в которой каждая первая камера выполнена с возможностью приема необработанной биомассы из хранилища.
4. Система по п.3, в которой первая камера каждой оболочечной системы дополнительно окружает оборудование, выполненное с возможностью передачи обработанной биомассы из первой камеры во вторую камеру оболочечной системы.
5. Система по любому из пп.1-4, в которой облучающее устройство содержит ускоритель электронов.
6. Система по любому из пп.1-5, в которой обрабатывающий транспортер содержит вибрационный транспортер.
7. Способ получения обработанных материалов биомассы, осуществляемый в системе для облучения биомассы по любому из пп.1-6 и согласно которому
разделяют материал биомассы на множество частей материала биомассы,
перемещают части материала биомассы во множество первых камер, причём каждая первая камера принимает одну из частей материала биомассы, обрабатывают части материала биомассы в камерах, перемещают обработанные части материала биомассы из первых камер и объединяют обработанные части материала биомассы.
8. Способ по п.7, согласно которому обработку выполняют посредством дозирования ионизирующего излучения.
9. Способ по п.8, согласно которому обработка дополнительно включает метод, выбранный из группы, состоящей из обработки ультразвуком, окисления, пиролиза, обработки паром, химической обработки, механической обработки, измельчения замораживанием и комбинаций вышеперечисленного.
10. Способ по п.8 или 9, согласно которому дозирование ионизирующего излучения включает об-
лучение пучком электронов.
11. Способ по п.9 или 10, согласно которому каждую часть материала биомассы обрабатывают с использованием дозы излучения примерно между 10 и примерно 150 Мрад.
12. Способ по любому из пп.9-11, согласно которому в каждой первой камере материал биомассы обрабатывают с использованием дозы излучения примерно между 10 и примерно 50 Мрад.
13. Способ по любому из пп. 7-12, согласно которому каждый этап перемещения включает перемещение пневматическим способом.
14. Способ по любому из пп.7-12, дополнительно включающий перемещения материала вибрационным транспортером при обработке частей материала биомассы.
15. Способ по любому из пп.7-14, дополнительно включающий непрерывное разделение материала биомассы, непрерывное перемещения частей материала в первые камеры, непрерывную обработку частей материала биомассы и непрерывное объединение частей обработанного материала биомассы для непрерывного вырабатывания обработанного материала биомассы.
16. Способ по любому из пп.7-15, согласно которому температура каждой части материала биомассы не превышает 150°С во время этапа обработки.
17. Способ по любому из пп.7-16, дополнительно включающий охлаждение каждой части материала биомассы во время обработки и/или охлаждение между облучениями, в частности, путём использования винтового охладителя.
18. Способ по любому из пп.7-17, дополнительно включающий после перемещения частей материала биомассы из первых камер перемещение частей материала биомассы в множество вторых камер, причём каждая вторая камера принимает одну из частей материала биомассы, обработку частей материала биомассы во вторых камерах, перемещение обработанных частей материала биомассы из вторых камер.
19. Способ по п.18, согласно которому каждые первая и вторая камеры имеют общую стену.
20. Способ по п.18 или 19, дополнительно включающий охлаждение частей материала биомассы между первым этапом обработки и вторым этапом обработки.
21. Способ по любому из пп.7-20, согласно которому обработка уменьшает или дополнительно уменьшает сопротивляемость материала биомассы.
22. Способ по п.7, согласно которому материалом биомассы является целлюлозный или лигноцел-люлозный материал.
23. Способ по п.22, согласно которому целлюлозную или лигноцеллюлозную биомассы выбирают из группы, состоящей из бумаги, бумажных изделий, бумажных отходов, бумажной массы, пигментной бумаги, мелованной бумаги, бумаги с покрытием, бумаги с наполнителями, журналов, печатной продукции, бумаги для принтера, бумаги с полимерным покрытием, карточек, картона, бумажного картона, хлопка, древесины, прессованной древесины, отходов лесоводства, древесных опилок, древесины осины, древесной стружки, травы, проса прутьевидного, китайского тростника, спартины, двукисточника трост-никовидного, зерновых отходов, рисовой шелухи, мякины овса, мякины пшеницы, ячменной мякины, сельскохозяйственных отходов, силоса, соломы канолы, соломы пшеницы, соломы ячменя, соломы овса, рисовой соломы, джута, конопли, льна, бамбука, сизаля, абаки, стержней кукурузных початков, кукурузной соломы, соевой соломы, кукурузного волокна, люцерны, сена, волокна кокоса, отходов от переработки сахара, жмыха, свекловичного жома, жмыха агавы, водорослей, морских водорослей, навоза, сточных вод, аракачи съедобной, гречневой крупы, банана, ячменя, маниоки, кудзу, окры, саго, сорго, картофеля, сладкого картофеля, таро, ямса, бобов, конских бобов, чечевицы, гороха и смесей любых из них.
24. Способ по любому из пп.7-23, согласно которому обработанный материал вырабатывают со скоростью по меньшей мере 500 фунт/ч (226,8 кг/ч) на одну камеру.
11.
11.
Евразийская патентная организация, ЕАПВ Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2
030172
- 1 -
(19)
030172
- 1 -
(19)
030172
- 1 -
(19)
030172
- 4 -
030172
- 37 -