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CN104059249A - 脱水包含多糖的生物质材料、从生物质材料中提取多糖的方法及脱水的生物质材料 - Google Patents

脱水包含多糖的生物质材料、从生物质材料中提取多糖的方法及脱水的生物质材料 Download PDF

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CN104059249A CN201410255119.3A CN201410255119A CN104059249A CN 104059249 A CN104059249 A CN 104059249A CN 201410255119 A CN201410255119 A CN 201410255119A CN 104059249 A CN104059249 A CN 104059249A
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Abstract

一种使包含多糖和水的生物质材料脱水的方法。该方法包括用包含醇的润湿组合物润湿生物质材料，以形成包含润湿的生物质材料和液体组分的生物质浆料，从生物质浆料中机械地分离出一部分液体组分，以及从润湿的生物质材料中机械地分离出至少一部分水。还公开了一种从生物质材料和脱水的生物质材料中提取多糖的方法。

Description

脱水包含多糖的生物质材料、从生物质材料中提取多糖的方法及脱水的生物质材料
本申请是申请日为2010年7月7日，申请号为201080027732.X，发明名称为“脱水包含多糖的生物质材料、从生物质材料中提取多糖的方法及脱水的生物质材料”的申请的分案申请。
发明领域
本发明涉及多糖材料，且更具体地涉及含有多糖的材料的脱水。
发明背景
诸如果胶和角叉菜胶的多糖以胶态形式用于许多应用中，包括但不限于食品制备。可从含有多糖的生物质材料中提取多糖，且这样的生物质材料可包括柑橘属果皮、苹果渣、制糖中产生的制糖甜菜渣、油提取产生的向日葵残渣、从马铃薯提取淀粉产生的马铃薯残渣、红藻和褐藻。
一些生物质材料含有汁、精油、糖、水或其组合。通常，从生物质材料中除去或提取诸如汁、精油和糖的材料，然后从剩余的生物质材料中提取果胶。这样的生物质材料可能含有大量的水，包括天然存在于材料中的水和在提取糖或其他组分期间添加到材料中的水。
在其国内的含有多糖的生物质材料资源短缺的国家，为了提取多糖，可从其他国家进口生物质材料，但常常需要长距离运输。因此，基于经济原因，在长距离运输生物质材料之前，可能有必要从含有多糖的生物质材料中除去大量的水。通常通过用燃烧的天然气直接加热来干燥含有多糖的生物质材料，以用于运输。使用大量的水来从生物质材料中提取含有非多糖的生物质材料组分(例如糖)并且清洁从该方法中产生的流出水，在经济上和环境上可能是不期望的。此外，通过用燃烧的天然气直接加热来干燥湿的含有多糖的生物质材料，在经济上和环境上也可能是不期望的。因此，存在对如下一种方法的需求：处理并使含有多糖的生物质材料脱水的方法，该方法使用较少的水且因此产生较少的出水，或降低能耗且减少温室气体(例如如CO2)排放，或两者。
发明概述
本发明通过提供一种使包含多糖和水的生物质材料脱水的方法，解决了上述需求中的一种或多种需求，其中该方法包括用含醇的润湿组合物润湿生物质材料，以形成包含润湿的生物质材料和液体组分的生物质浆料，从生物质浆料中机械地分离出液体组分的至少一部分，以及从润湿的生物质材料中机械地分离出至少一部分水。不期望受理论束缚，润湿组合物中的醇显示出促进从润湿的生物质材料中机械分离出水。
在一些实施方案中，所述方法还可包括在润湿步骤之前，从所述生物质材料中提取至少一种生物质组分。优选地，所述至少一种生物质组分可包括汁。
在一些实施方案中，所述方法还可包括在润湿步骤之前，粉碎所述生物质材料。
在一些实施方案中，其中润湿步骤可包括用所述润湿组合物洗涤所述生物质材料。
在一些实施方案中，其中从所述润湿的生物质材料中机械地分离出至少一部分水的步骤可包括加压所述生物质材料。
在一些实施方案中，其中所述润湿步骤可包括用所述润湿组合物洗涤所述生物质材料，进行多次洗涤，并且从所述生物质浆料中机械地分离出所述液体组分的至少一部分的步骤可包括在所述多次洗涤中的每次洗涤之后，从所述生物质浆料中机械地分离出所述液体组分的至少一部分。优选地，其中从所述润湿的生物质材料中机械地分离出至少一部分水的步骤可包括加压所述生物质材料。
优选地，其中所述多次洗涤的次数可以为2至4次洗涤。
优选地，其中所述多次洗涤可被逆流地进行。
在一些实施方案中，其中从所述润湿的生物质材料中机械地分离出至少一部分水的步骤可包括在所述多次洗涤中的每次洗涤之后，加压所述生物质材料。
在一些实施方案中，其中可实施从所述润湿的生物质材料中机械地分离出至少一部分水的步骤，以使得所述脱水的生物质材料包含按重量计所述脱水的生物质材料的约35％至约60％的量的干物质。
在一些实施方案中，其中可实施从所述润湿的生物质材料中机械地分离出至少一部分水的步骤，以使得所述脱水的生物质材料包含按重量计所述脱水的生物质材料的约45％至约60％的量的干物质。
在一些实施方案中，所述方法还可包括燃烧所述脱水的生物质材料的至少一部分以产生热，并且在所述脱水方法中或在其他热应用中利用所述热。
在一些实施方案中，所述方法还可包括在从所述润湿的生物质材料中机械地分离出至少一部分水的步骤之后，用热干燥所述脱水的生物质材料，以形成干燥的脱水的生物质材料，优选地，还可包括燃烧所述干燥的脱水的生物质材料的至少一部分以产生热，并且在所述脱水方法中利用所述热。
在一些实施方案中，其中所述生物质材料可选自由以下组成的组：柑橘属果皮、苹果渣、来自糖生产中的制糖甜菜残渣、来自向日葵油生产中的向日葵残渣、来自淀粉生产中的马铃薯残渣、红藻和褐藻。
在一些实施方案中，其中所述生物质材料可包括橙皮。
在一些实施方案中，其中所述醇可以是乙醇、异丙醇或其组合。
在一些实施方案中，其中所述醇可以以按重量计所述润湿组合物的约40％至约85％的量存在于所述润湿组合物中。
在一些实施方案中，其中所述醇可以以按重量计所述润湿组合物的至少约70％的量存在于所述润湿组合物中。
在一些实施方案中，其中所述润湿组合物还可包含水。
在一些实施方案中，其中从所述润湿的生物质材料中机械地分离出至少一部分水的步骤还可包括从所述润湿的生物质材料中除去所述醇的至少一部分。
根据本发明的另一方面，提供了一种从在水中的包含多糖的生物质材料中提取多糖的方法。该方法包括用含醇的润湿组合物润湿生物质材料，以形成包含润湿的生物质材料和液体组分的生物质浆料，从生物质浆料中机械地分离出液体组分的至少一部分，从润湿的生物质材料中机械地分离出至少一部分水，以形成脱水的生物质材料，以及从脱水的生物质材料中提取多糖的至少一部分。
根据本发明的又一方面，提供了一种醇洗涤的和加压的含有多糖的生物质材料。这种生物质材料包含按重量计生物质材料的约35％至60％的量的干物质和按重量计生物质材料的约3％至30％的量的残余糖。
根据本发明的第四方面，提供了一种从包含多糖和水的生物质材料中提取多糖的方法，所述方法包括：用包含醇的润湿组合物润湿所述生物质材料，以形成包含润湿的生物质材料和液体组分的生物质浆料；从所述生物质浆料中机械地分离出所述液体组分的至少一部分；从润湿的生物质材料中机械地分离出至少一部分水，以形成脱水的生物质材料；以及从所述脱水的生物质材料中提取所述多糖的至少一部分。
在一些实施方案中，所述方法还可包括在从所述润湿的生物质材料中机械地分离出至少一部分水的步骤之后，但在提取步骤之前，用热干燥所述脱水的生物质材料，以形成干燥的脱水的生物质材料。
在一些实施方案中，其中可在第一位置处进行润湿步骤和机械分离步骤，可在远离所述第一位置的第二位置处进行多糖提取步骤，并且所述方法还可包括将所述脱水的生物质材料的至少一部分从所述第一位置输送到所述第二位置。
根据本发明的第五方面，提供了一种制备食品的方法，包括将本发明的醇洗涤的和加压的含有多糖的生物质材料添加到食品基料中。
根据本发明的第六方面，提供了一种控制动物皮肤或人皮肤的pH的方法，包括使皮肤暴露于包含本发明的醇洗涤的和加压的含有多糖的生物质材料的组合物。
根据本发明的第七方面，提供了一种控制畜牧场中的大气氨的方法，包括使由畜牧场中的动物排放的动物废物暴露于包含本发明的醇洗涤的和加压的含有多糖的生物质材料的组合物。
根据本发明的第八方面，提供了一种使包含果胶和水的初始生物质材料脱水的方法，所述方法包括：粉碎所述初始生物质材料；用包含醇的润湿组合物润湿所述初始生物质材料，以形成生物质浆料，其中所述醇为乙醇、异丙醇、或其组合，并以按重量计所述润湿组合物的约40％至约96％的量存在于所述润湿组合物中；从所述生物质浆料中机械地分离出所述润湿组合物、水、或其组合的至少第一部分以形成润湿的生物质材料；以及通过加压所述润湿的生物质材料从所述润湿的生物质材料中机械地分离出所述润湿组合物、水、或其组合的至少第二部分以形成脱水的生物质材料，所述脱水的生物质材料包括大于所述初始生物质材料的按重量计的干物质百分数，其中所述初始生物质材料选自由以下组成的组：柑橘属果皮、苹果渣、来自糖生产中的制糖甜菜残渣、来自向日葵油生产中的向日葵残渣、以及来自淀粉生产中的马铃薯残渣。
在一些实施方案中，其中所述润湿步骤可包括用所述润湿组合物洗涤所述生物质材料。优选地，其中所述洗涤可具有从约10分钟至约30分钟的持续时间。
在一些实施方案中，其中所述润湿步骤可包括用所述润湿组合物洗涤所述生物质材料，进行多次洗涤，并且从所述生物质浆料中机械地分离出所述润湿组合物、水、或其组合的至少一部分的步骤可包括在所述多次洗涤中的每次洗涤之后，从所述生物质浆料中机械地分离出所述润湿组合物、水、或其组合的至少一部分。
在一些实施方案中，其中所述多次洗涤可包括2至4次洗涤。优选地，其中所述多次洗涤可被逆流地进行。
在一些实施方案中，其中从所述多次洗涤的第一次洗涤至所述多次洗涤的最后一次洗涤，存在于所述润湿组合物中的醇的浓度可增加。
在一些实施方案中，其中可实施从所述润湿的生物质材料中机械地分离出至少一部分水的步骤，以使得所述脱水的生物质材料包含按重量计所述脱水的生物质材料的约35％至约60％的量的干物质。
在一些实施方案中，其中从所述润湿的生物质材料中机械地分离出至少一部分水的步骤可包括通过施加约0.5巴至约8巴的压力持续约1分钟至约25分钟的持续时间加压所述润湿的生物质材料。
在一些实施方案中，其中从所述润湿的生物质材料中机械地分离出至少一部分水的步骤可包括用螺杆压力机加压所述润湿的生物质材料。
在一些实施方案中，所述方法还可包括在从所述润湿的生物质材料中机械地分离出所述润湿组合物、水、或其组合的至少一部分的步骤之后，用热干燥所述脱水的生物质材料，以形成干燥的脱水的生物质材料。
在一些实施方案中，所述方法还可包括从所述脱水的生物质材料中提取至少一部分果胶。优选地，其中可以以大于30％的果胶收率从所述脱水的生物质材料提取所述果胶。
在一些实施方案中，所述方法还可包括在从所述润湿的生物质材料中机械地分离出所述润湿组合物、水、或其组合的至少一部分的步骤之后，但在所述提取步骤之前，用热干燥所述脱水的生物质材料，以形成干燥的脱水的生物质材料。
在一些实施方案中，其中可在第一位置处进行所述润湿步骤和所述机械分离步骤，在远离所述第一位置的第二位置处进行所述果胶提取步骤，并且所述方法还可包括将所述脱水的生物质材料的至少一部分从所述第一位置输送到所述第二位置。
根据本发明的第九方面，提供了一种使包含角叉菜胶和水的初始生物质材料脱水的方法，所述方法包括：粉碎包含红藻的所述初始生物质材料；用包含醇的润湿组合物润湿所述初始生物质材料，以形成生物质浆料，其中所述醇为乙醇、异丙醇、或其组合，并以按重量计所述润湿组合物的约40％至约85％的量存在于所述润湿组合物中；从所述生物质浆料中机械地分离出所述润湿组合物、水、或其组合的至少第一部分以形成润湿的生物质材料；以及通过加压所述润湿的生物质材料从所述润湿的生物质材料中机械地分离出所述润湿组合物、水、或其组合的至少第二部分以形成脱水的生物质材料，所述脱水的生物质材料包括大于所述初始生物质材料的按重量计的干物质百分数。
在一些实施方案中，其中所述润湿步骤可包括用所述润湿组合物洗涤所述生物质材料。优选地，其中所述洗涤可具有从约10分钟至约30分钟的持续时间。
在一些实施方案中，其中所述润湿步骤可包括用所述润湿组合物洗涤所述生物质材料，进行多次洗涤，并且从所述生物质浆料中机械地分离出所述润湿组合物、水、或其组合的至少一部分的步骤可包括在所述多次洗涤中的每次洗涤之后，从所述生物质浆料中机械地分离出所述润湿组合物、水、或其组合的至少一部分。
在一些实施方案中，其中所述多次洗涤可包括2至4次洗涤。优选地，其中所述多次洗涤可被逆流地进行。
在一些实施方案中，其中从所述多次洗涤的第一次洗涤至所述多次洗涤的最后一次洗涤，存在于所述润湿组合物中的醇的浓度可增加。
在一些实施方案中，其中可实施从所述润湿的生物质材料中机械地分离出至少一部分水的步骤，以使得所述脱水的生物质材料包含按重量计所述脱水的生物质材料的约35％至约60％的量的干物质。
在一些实施方案中，其中从所述润湿的生物质材料中机械地分离出至少一部分水的步骤可包括通过施加约0.5巴至约8巴的压力持续约1分钟至约25分钟的持续时间加压所述润湿的生物质材料。
在一些实施方案中，其中从所述润湿的生物质材料中机械地分离出至少一部分水的步骤可包括用螺杆压力机加压所述润湿的生物质材料。
在一些实施方案中，所述方法还可包括在从所述润湿的生物质材料中机械地分离出所述润湿组合物、水、或其组合的至少一部分的步骤之后，用热干燥所述脱水的生物质材料，以形成干燥的脱水的生物质材料。
在一些实施方案中，所述方法还可包括从所述脱水的生物质材料中提取至少一部分角叉菜胶。优选地，还可包括在从所述润湿的生物质材料中机械地分离出所述润湿组合物、水、或其组合的至少一部分的步骤之后，但在所述提取步骤之前，用热干燥所述脱水的生物质材料，以形成干燥的脱水的生物质材料。
优选地，其中可在第一位置处进行所述润湿步骤和所述机械分离步骤，在远离所述第一位置的第二位置处进行所述角叉菜胶提取步骤，并且所述方法还可包括将所述脱水的生物质材料的至少一部分从所述第一位置输送到所述第二位置。
下面在以下详述、附图和权利要求书中提出了本发明的实施方式。
附图简述
图1是根据本发明的实施方式的具有单次加压的四步逆流乙醇醇洗涤的示意图。
图2是具有单次加压步骤的四步逆流异丙醇醇洗涤的示意图。
图3是根据本发明的实施方式的在加压果皮中使用的加压单元的分解图。
图4是安装到分析仪上的图3中的加压单元的透视图。
实施方式的详述
如本文上面概述的，本发明包括一种使包含多糖的生物质材料脱水的方法，一种从生物质材料中提取多糖的方法，以及包含多糖的脱水的生物质材料。
根据本发明的实施方式，使包含多糖和水的生物质材料脱水，以用于后续提取生物质材料中的至少一部分多糖。合适的含有多糖的生物质材料包括但不限于柑橘属果皮、苹果渣、制糖中产生的制糖甜菜渣、油萃取产生的向日葵残渣、来自淀粉生产的马铃薯残渣和其他含有果胶的生物质材料。另外，用于本发明的实施方式的其他合适的含有多糖的生物质材料包括但不限于含有角叉菜胶和琼脂的红藻和含有藻酸盐的褐藻。
根据本发明的一些实施方式，合适的含有多糖的生物质材料包括柑橘属果皮，例如但不限于橙皮、柠檬皮、酸橙皮和葡萄柚皮。干柑橘属果皮是制造果胶的重要原料，但干柑橘属果皮的成本高且可能占制备干柑橘属果皮的成本的约一半。通常用燃烧天然气产生的热来直接干燥柑橘属果皮。
根据本发明的实施方式，在脱水之前，可使含有多糖的生物质材料经历提取过程，以提取生物质材料中的一种或多种其他组分，例如柑橘类水果中的汁和精油、制糖甜菜中的糖、向日葵籽中的向日葵油、苹果中的苹果汁和马铃薯中的淀粉。此外，可使柑橘属果皮经历水洗涤，以从果皮中除去糖。
不期望受理论束缚，认为生物质材料中存在的多糖可结合水，从而使通过加压从含有多糖的生物质材料中除去水变得困难。出人意料地，根据本发明的实施方式，用醇处理含有多糖的生物质材料导致多糖原位降低其水结合能力，从而使得加压可行，并且提高含有多糖的生物质材料的干物质比例。正如本文使用的，干物质指在65℃至70℃下干燥生物质材料20小时至24小时之后保留的生物质材料中的材料。
在脱水之前，可通过剁碎、切割、研磨或其他方式来粉碎含有多糖的生物质材料。根据一些实施方式，含有多糖的生物质材料可被切割成约10mm至约30mm范围内的平均粒度，粒度是通过测量颗粒的最大尺寸来确定的。
根据本发明的一些实施方式，用包含醇的润湿组合物润湿包含多糖和水的生物质材料，以形成包含润湿的生物质材料和液体组分的生物质浆料。根据一些实施方式，将足以覆盖生物质材料的量的润湿组合物添加到生物质材料中。根据一些实施方式，润湿生物质材料的步骤包括用润湿组合物洗涤生物质材料，并且可包括搅拌生物质浆料。可用润湿组合物洗涤生物质材料一次，或可用润湿组合物洗涤生物质材料多次。根据一些实施方式，用润湿组合物洗涤生物质材料2到4次。在每次醇洗涤之后，该方法包括从生物质浆料中机械地分离出液体组分的至少一部分，并且根据一些实施方式，包括例如用弓形筛(bow sieve)或其他分离设备从生物质材料中排放出液体组分。
润湿组合物包括醇和合适的醇类，包括但不限于乙醇、异丙醇及其组合。根据一些实施方式，醇以按重量计润湿组合物的约40％至约85％的量、或以按重量计润湿组合物的至少约70％的量存在于润湿组合物中。根据一些实施方式，润湿组合物除包括醇外，还可包括水，且在一些实施方式中，水构成润湿组合物的除醇以外的所有余量或大体余量。
根据一些实施方式，生物质浆料的液体组分的pH可在从约4至约7的范围内，生物质浆料的液体组分的温度可在从约20℃至约50℃或从约20℃至约30℃的范围内，且每次洗涤步骤的持续时间可在从约10分钟至约30分钟或从约15分钟至约20分钟的范围内。
根据一些实施方式，脱水方法还包括从润湿的生物质材料中机械地分离出至少一部分水。此外，根据一些实施方式，脱水方法还包括从润湿的生物质材料中机械地分离出至少一部分水和至少一部分醇。在润湿组合物包含醇和水的实施方式中，醇可以以共沸物形式一起从润湿的生物质材料中被分离出来。根据一些实施方式，这可通过加压润湿的生物质材料来完成。根据具体的实施方式，在加压期间，压力可在从约0.5巴至约8巴或从约2巴至约4巴的范围内，且加压的持续时间可在从约1分钟至约25分钟、或约10分钟至约25分钟、或约15分钟至约25分钟的范围内。根据一些实施方式，可使用螺杆压力机进行加压步骤。
根据具体的实施方式，可使含有多糖的生物质材料经历用润湿组合物的单次醇洗涤，随后是单次加压。当在该实施方式中使用乙醇时，润湿组合物中的乙醇的浓度可以为按重量计润湿组合物的至少60％，然而，当使用异丙醇时，润湿组合物中的异丙醇的浓度可以为按重量计润湿组合物的至少约40％。然而，在使用更稠密的生物质材料(例如制糖甜菜材料)的实施方式中，在糖提取或来自淀粉生产中的马铃薯成浆状之后，可使用更高的醇浓度和更长的醇洗涤时间。在这样的实施方式中，醇浓度可在按重量计从润湿组合物的约60％至约80％、或按重量计从润湿组合物的约70％至约80％的范围内，洗涤持续时间可在从约30分钟至24小时、或30分钟至约6小时、或约1小时至约3小时的范围内。根据一些实施方式，通过再次加压被洗涤和加压的生物质材料可获得在生物质材料中的稍高的干物质含量。
根据一些实施方式，在脱水方法中，润湿步骤可包括用润湿组合物洗涤生物质材料，进行多次洗涤，且从生物质浆料中机械地分离出液体组分的至少一部分的步骤可包括在多次洗涤中的每次洗涤之后，从生物质浆料中机械地分离出液体组分的至少一部分。
根据具体的实施方式，多次洗涤可以具有约2次至约4次如下连续步骤：用醇洗涤生物质材料并且在每次洗涤之后加压。在该实施方式中，所使用的醇可具有按重量计润湿组合物的约至少70％的浓度，以避免损失果胶，润湿组合物中的醇可包括异丙醇或乙醇或两者，对于生物质材料中的少量残余糖，每次洗涤步骤的持续时间可在从约20分钟至约30分钟的范围内，生物质浆料的液体组分的pH可在从约4至约7的范围内，且生物质浆料的液体组分的温度可在从约20℃至约50℃、或约20℃至约30℃的范围内。根据该实施方式，加压可进行一次或数次。当仅使用两次洗涤时，两次或三次加压提高生物质材料中的干物质的量，并且降低生物质材料中的残余糖含量，但在更多次洗涤步骤时，一次加压步骤可能是足够的。根据该实施方式，加压生物质材料的持续时间可在从约1分钟至约25分钟、或15分钟至约25分钟的范围内，且施加的压力可在从约0.5巴至约8巴、或从约2巴至约4巴的范围内。
根据一些实施方式，多次洗涤可逆流地进行，随后是最后的单独加压步骤。根据该实施方式，逆流洗涤的次数可在约2至约4的范围内，在第一次洗涤中醇浓度可在按重量计润湿组合物的约40％至约50％、或按重量计润湿组合物的约45％至约50％的范围内，如通过气相色谱法测量，在最后一次洗涤中润湿组合物中的醇浓度可为按重量计润湿组合物的约80％。根据该实施方式，合适的醇可以是异丙醇或乙醇或两者的组合，每次洗涤步骤的持续时间可在从约10分钟至约30分钟、或从约15分钟至约20分钟的范围内，生物质浆料的液体组分的pH可在从约4至约7的范围内，且生物质浆料的液体组分的温度可在从约20℃至约50℃、或从约20℃至约30℃的范围内。根据该实施方式，可在任何工业加压设备上进行加压步骤，且加压步骤的持续时间可在从约1分钟至约25分钟、或从约10分钟至约25分钟的范围内。根据一些实施方式，加压设备可以是使用约0.5巴至约4巴或约2巴至约4巴范围的背压的单螺杆压力机型。
根据一些实施方式，从润湿的生物质材料中机械地分离出至少一部分水的步骤被实施，使得脱水的生物质材料包含按重量计从脱水的生物质材料的约35％至约70％、或按重量计从脱水的生物质材料的约45％至约60％的量的干物质。另外，根据一些实施方式，脱水的生物质材料中的残余糖可在按重量计从脱水的生物质材料的约3％至约30％、或从约3％至约20％、或从约3％至约15％的范围内。
当干物质以按重量计脱水的生物质材料的至少约45％、或约45％至约60％、或约45％至约55％的量存在于脱水的生物质材料中时，脱水的生物质材料是可燃烧的而无需进一步干燥。根据本发明的一些实施方式，使生物质材料脱水的方法还可包括燃烧至少一部分脱水的生物质材料，以产生热，且该热可用于脱水方法中，例如用于加热润湿组合物，或在一些实施方式中，干燥脱水的生物质材料，或用于其他热应用。根据一些实施方式，可通过燃烧其他生物质材料(例如甘蔗废料或木头)来补充这样的供热系统。因此，根据本发明的一些实施方式，脱水方法还可包括在从润湿的生物质材料中机械地分离出至少一部分水的步骤之后，用热干燥生物质材料，以形成干燥的脱水的生物质材料。同样，可燃烧这种干燥的脱水的生物质材料，以产生热，且该热可用于脱水方法中。干燥脱水的生物质材料可降低长距离地运输脱水的生物质材料的成本。根据另一个实施方式，从脱水的生物质中产生的热可用于除生物质脱水方法以外的应用中，以进一步减少对其他产生热或能量的资源(例如油、天然气和类似物)的需求。
根据本发明的实施方式，脱水的生物质材料可用于多糖生产中。根据具体的实施方式，从包含多糖和水的生物质材料中提取多糖的方法包括用包含醇的润湿组合物润湿生物质材料，以形成包含润湿的生物质材料和液体组分的生物质浆料，从生物质浆料中机械地分离出液体组分的至少一部分，从润湿的生物质材料中机械地分离出至少一部分水，以形成脱水的生物质材料，以及从脱水的生物质材料中提取多糖的至少一部分。根据一些实施方式，在第一位置处进行润湿步骤和机械分离步骤，在远离第一位置的第二位置处进行提取多糖的步骤，且该方法还包括将干燥的脱水的生物质材料的至少一部分从第一位置输送到第二位置。可以以比运输通过常规方式脱水的生物质材料的价格经济的价格来长距离地运输所得到的脱水的生物质材料。
根据另一个实施方式，多糖提取方法还可包括在从生物质材料中机械地分离出至少一部分水的步骤之后，用热干燥生物质材料，以形成干燥的脱水的生物质材料。这可进一步降低运输干燥的脱水的生物质材料的成本。
此外，根据本发明的这种实施方式，从提取得到的多糖可表征为具有与用相同的初始材料，但不使初始材料经历由本发明的实施方式描述的过程得到的多糖相同或相近的质量。
另外，根据本发明的实施方式的醇洗涤的和加压的含有多糖的生物质材料存在若干有效用途。这些实施方式包括醇洗涤的和加压的含有多糖的生物质材料在食品和非食品中的用途。正如本文使用的，食品包括固体、液体、半固体、胶状和可流动食品，并且包括饮料。本发明的实施方式包括一种制备食品的方法：包括将醇洗涤的和加压的含有多糖的生物质材料添加到食品基料中。合适的食品基料包括任何可食用的材料，包括但不限于水、乳制品、糖果、果汁、蔬菜汁、调味汁、糖浆剂、焙烤食品和类似物。
根据本发明的实施方式，使生物质材料脱水的较低成本可更经济地使用脱水的生物质材料，用于某些较低成本应用，例如碱度控制应用。一种这样的应用包括醇洗涤的和加压的含有多糖的生物质材料在畜牧场中中和氨的用途，另一个是醇洗涤的和加压的含有多糖的生物质材料控制动物皮肤或人皮肤的pH的用途。在家禽农场中的这样的应用可降低或消除跗关节烧伤。因此，本发明的一个实施方式是一种控制动物皮肤或人皮肤的pH的方法，包括使皮肤暴露于包含醇洗涤的和加压的含有多糖的生物质材料的组合物。另一个实施方式是一种控制畜牧场中的大气氨(airborneammonia)的方法，包括使由畜牧场中的动物排放的动物废物暴露于包含醇洗涤的和加压的含有多糖的生物质材料的组合物。
根据本发明的实施方式，醇洗涤的和加压的含有多糖的生物质材料可以以湿的形式或干的形式用于上述应用中。根据一些实施方式，醇洗涤的和加压的含有多糖的生物质材料可被研磨，且在具体地实施方式中可被研磨成面粉状稠度。
转向图1和图2，图示了根据本发明的一些实施方式的四步逆流醇洗涤脱水方法。除了使用不同的醇以外，图1和图2图示的方法相同。在图1图示的方法中使用异丙醇，而在图2图示的方法中使用乙醇。因此，对于这两个图，参考数字相同，并且关于图1和图2的方法在下文仅被描述一次。这些图还图示了质量平衡，在下文本发明的一些实施方式的实施例描述中进一步描述质量平衡。
图1和图2都图示了脱水方法示意图10，该示意图10以添加到包含醇的第一次洗涤14的柑橘属果皮12开始。来自第一次洗涤14的流出物16被从系统中排放掉，且来自第一次洗涤的橙皮18被运送到同样包含醇的第二次洗涤20中。来自第二次洗涤的流出物22被以逆流方式供回至第一次洗涤14。来自第二次洗涤的橙皮24被供给到包含醇的第三次洗涤26，且来自第三次洗涤26的流出物28被逆流供给到第二次洗涤20。来自第三次洗涤26的橙皮30被供给到包含醇的第四次洗涤32。来自第四次洗涤32的流出物34被供给到第三次洗涤26。来自第四次洗涤32的橙皮36被供给到加压站38，且来自加压站38的流出物40也被逆流供给到第三次洗涤26。醇42经由第四次洗涤32被添加到系统。加压站38排放脱水的橙皮44。
实施例
通过下面的实施例进一步阐述了本发明，下面的实施例不以任何方式被理解为显示限制本发明的范围。相反，应清楚地理解，可依赖于本领域技术人员在阅读其中的描述后可想到的多种其他实施方式、其修改和其等同物，而并不偏离所附权利要求的范围。除非另外指明，否则％为按重量计。
测试程序
用于评价来自根据实施例的本发明实施方式中的样品的测试程序如下所示：
测定非酰胺化果胶中的酯化度(DE)和半乳糖醛酸(GA)
仪器：
1.分析天平
2.玻璃烧杯，250ml，5个
3.量杯，100ml
4.真空泵
5.吸滤瓶
6.1号玻璃砂滤坩埚(布氏漏斗和滤纸)
7.计时器
8.试管
9.105℃干燥箱
10.干燥器
11.磁力搅拌器和磁铁
12.滴定管(10ml，精度±0.05ml)
13.移液管(20ml：2个，10ml：1个)
14.pH计/自动滴定管或酚酞
化学品：
1.无二氧化碳的水(去离子水)
2.异丙醇(IPA)，60％和100％
3.盐酸(HCl)，0.5N和发烟37％
4.氢氧化钠(NaOH)，0.1N(校正到小数点后四位，例如0.1002)，0.5N
5.硝酸银(AgNO3)，0.1N
6.硝酸(HNO3)，3N
7.指示剂，酚酞，0.1％
程序–测定％DE和％GA
(酸醇：100ml60％IPA+5ml发烟HCl37％)：
1.在250ml玻璃烧杯中称量2.0000g果胶。
2.加入100ml酸醇，并在磁力搅拌器上搅拌10min。
3.通过干燥的、被称重的玻璃砂滤坩埚过滤。
4.用6x15ml酸醇彻底冲洗烧杯。
5.用60％IPA洗涤，直至滤液无氯化物*(约500ml)。
6.用20ml100％IPA洗涤。
7.在105℃下干燥样品21/2小时。
8.在干燥器中干燥并冷却之后，称量坩埚。
9.在250ml玻璃烧杯中精确称量0.4000g样品。
10.称量两份样品，以进行两次测定。两次测定之间的绝对偏差最大应是1.5％。如果偏差超过1.5％，则必须重新测试。
11.用约2ml100％IPA润湿果胶，并加入约100ml无二氧化碳的去离子水，同时在磁力搅拌器上搅拌。
*(氯化物测试：将约10ml滤液转移到试管中，加入约3ml3N HNO3，并且加入几滴AgNO3。如果溶液是澄清的，则滤液将无氯化物，否则将存在氯化银沉淀。)
现在准备用指示剂或通过使用pH-计/自动滴定管来滴定样品。
程序–仅测定％DE
(酸醇：100ml60％IPA+5ml发烟HCl37％)：
1.在250ml玻璃烧杯中称量2.00g果胶。
2.加入100ml酸醇，并在磁力搅拌器上搅拌10min。
3.通过装有滤纸的布氏漏斗过滤。
4.用90ml酸醇彻底冲洗烧杯。
5.用1000ml60％IPA洗涤。
6.用约30ml100％IPA洗涤。
7.在布氏漏斗上通过真空吸滤干燥样品约15min。
8.在250ml玻璃烧杯中称量约0.40g样品。
9.称量两份样品，以进行两次测定。两次测定之间的绝对偏差最大应是1.5％。如果偏差超过1.5％，则必须重新测试。
10.用约2ml100％IPA润湿果胶，并且加入约100ml去离子水，同时在磁力搅拌器上搅拌。
现在准备用指示剂或通过使用pH-计/自动滴定管来滴定样品。
注：对具有％DE＜10％的样品进行非常缓慢地滴定是非常重要的，因为在滴定期间，样品将仅仅缓慢地溶解。
使用指示剂滴定：
1.加入5滴酚酞指示剂，并且用0.1N NaOH滴定，直至变色(将其记为V1滴定量)。
2.在搅拌的同时加入20.00ml0.5N NaOH。静置精确的15min。当静置时，必须用箔覆盖样品。
3.在搅拌的同时加入20.00ml0.5N HCl，并且搅拌，直至颜色消失。
4.加入3滴酚酞指示剂，并且用0.1N NaOH滴定，直至变色(将其记为V2滴定量)。
盲试(进行两次测定)：
·将5滴酚酞加入到100ml无二氧化碳的水或去离子水(与用于样品中的水相同的类型)中，并且在250ml玻璃烧杯中用0.1N NaOH(1-2滴)滴定，直至变色。
·加入20.00ml0.5N NaOH，并且使样品不受影响地静置精确的15分钟。当静置时，必须用箔覆盖样品。
·加入20.00ml0.5N HCl和3滴酚酞，并且用0.1N NaOH滴定，直至变色(将其记为B1)。滴定所允许的最大量为1ml0.1N NaOH。如果滴定使用超过1ml，则必须用少量的去离子水稀释0.5N HCl。如果在加入0.5N HCl时，样品已显示变色，则必须用少量的无二氧化碳的水稀释0.5N NaOH。用水稀释所允许的最大限度是使得溶液在0.52N和0.48N之间。
使用pH-计/自动滴定管滴定：
使用自动滴定管ABU80型，可应用下面的设置：
1.用0.1N NaOH滴定至pH8.5(将结果记录为V1滴定量)。
2.在搅拌的同时加入20.00ml0.5N NaOH，并且在不搅拌下使样品静置精确的15分钟。当静置时，必须用箔覆盖样品。
3.在搅拌的同时加入20.00ml0.5N HCl，并且搅拌直至pH恒定。
4.随后，用0.1N NaOH滴定至pH8.5(将结果记录为V2滴定量)。盲试(进行两次测定)：
1.用0.1N NaOH(1-2滴)将100ml无二氧化碳的水或去离子水(与用于样品中的水相同的类型)滴定至pH8.5。
2.在搅拌的同时加入20.00ml0.5N NaOH，并且在不搅拌下使盲试样品静置精确的15min。当静置时，必须用箔覆盖样品。
3.在搅拌的同时加入20.00ml0.5N HCl，并且搅拌，直至pH恒定。
4.用0.1N NaOH滴定至pH8.5(将其记为B1)。滴定所允许的最大量为1ml0.1N NaOH。如果滴定使用超过1ml，则必须用少量的去离子水稀释0.5N HCl。如果在加入0.5N HCl时，pH不能降至低于8.5，则必须用少量的无二氧化碳的水稀释0.5N NaOH。用水稀释所允许的最大限度是使得稀释液在0.52N和0.48N之间。
计算：
·Vt＝V1+(V2－B1)
·％DE(酯化度)＝{(V2－B1)×100}/Vt
·％DFA(游离酸度)＝100－％DE
·％GA*(半乳糖醛酸度)＝(194.1×Vt×N×100)/400
*基于无灰和无水分的
194.1：GA的分子量
N:用于滴定的0.1N NaOH的校正当量浓度(例如，0.1002N)
400:用于滴定的洗涤并干燥的样品的重量，mg
％果胶纯度＝{(果胶的酸洗涤的干量)×100}/果胶的称量量)
测定果皮中的残余糖：
仪器
1.玻璃烧杯，400ml
2.天平(精度0.2g)
3.磁力搅拌器
4.磁铁
5.纸过滤器(粗的)，例如AGF614型
6.65℃-70℃干燥箱
7.布氏漏斗
8.真空泵
溶液
1.异丙醇50％
程序
1.在玻璃烧杯中称量约3g干果皮。
2.加入100ml50％异丙醇。
3.在磁力搅拌器上搅拌4小时，并且过滤。
4.用250ml50％异丙醇洗涤滤液。
5.将过滤器和滤液置于65℃-70℃干燥箱过夜，并且测定滤液的重量。计算果皮中的残余糖：
(干果皮的重量－干燥的被洗涤的果皮的重量)×100/干果皮的重量
测定基于橙、酸橙和柠檬的果胶的分子量、特性粘度和分子量分布
通过凝胶渗透色谱尺寸排阻色谱来根据分子的尺寸分离分子。来自色谱柱的流出物通过三个检测器，折射率(RI)检测器/直角激光光散射(RALLS)检测器/粘度检测器(DP)。Viscotek软件将检测器信号转变成分子量和特性粘度并计算整个群体的加权平均值。
原理
使用SEC(尺寸排阻色谱)进行分析。SEC的原理是基于尺寸来分离分子，首先洗脱较大的分子，然后洗脱较小的分子，然后洗脱盐。
设备分析和条件。
Viscotek Tri-Sec仪器
Viscotek泵VE1121GPC泵
脱气器
具有样品制备模块的自动进样器AS3500，Thermo Separation Products
3柱的柱加热炉，STH585(40℃)
来自Supelco的3TSK Columns GMPWXL和保护柱
RALLS检测器，直角激光光散射检测器LD600
双检测器，RI检测器，折射率和粘度计检测器，模块250
数据管理器，采集单元
计算机，Tri-Sec软件
溶剂：pH4.8的0.3M醋酸锂缓冲液。
流速：1.0ml/min
果胶浓度：约1mg/ml
温度：40℃
注入体积：100μl满环。
对于一次运行，分析时间为50分钟。通过进行两次运行并比较它们来测试样品。如果在Mw结果之间存在大于10％的偏差(％STDV)，则进行两次新的运行。
手动样品制备：
在注入之前，必须手动地溶解并过滤(0.45μm过滤器)已知的含有不溶性物质的样品。
1.称出40.0mg样品，至100ml蓝盖瓶中。
2.加入磁铁和100ml乙醇。
3.将样品放入包括75℃水浴或块式加热器(block heater)的磁力搅拌器中。
4.在温和搅拌时，加入40ml溶剂。
5.密封瓶盖，并在75℃下，温和地搅拌样品30min。
6.在约20℃水浴中冷却样品，直至达到室温。
使用自动进样器AS3500进行样品制备：
在自动进样器小瓶中称出约1.5mg果胶。将小瓶放入自动进样器架中。使用来自AS3500自动进样器的样板4。使用自动进样器中的以下单元：
稀释循环：3
加热器：开始温度：70℃
1–加载20μl溶剂S-1(S-1＝96％乙醇)
5–加入10μl至样品中
11–加载1500μl溶剂S-2(S-2＝0.3M醋酸锂缓冲液)
15–加入1300μl至样品中(0.1％果胶溶液—1mg/ml)
16–混合9.9分钟
18–混合9.9分钟
19–等待5.0min.
能够叠加：是(在结束正运行样品的分析之前，开始下一个样品制备过程)
自动进样器的运行时间设置为50min或更多。使用100ml满环注入(full loop injection)。当使用自动进样器时，通过放置在自动进样器环之后的0.5mm在线过滤器自动过滤样品。作为对照样品，使用具有分子量70,000道尔顿、浓度约3.0mg/ml的葡聚糖和已知Mw的果胶样品。除了RI检测器外，必须通过具有已知浓度的果胶溶液来控制回收率(recovery)。对于日对照，使用葡聚糖标准品。对于周对照，使用果胶样品。对于回收率的月对照，使用果胶溶液。葡聚糖T70Mw70,000和普鲁兰多糖Mw212,000用于校准。仅由Viscotek监控器进行校准。
为了登记仪器数据，用关于净化、流速、泵压力、炉温、检测器信号、电桥平衡和回收率的数据来维持日志。
洗脱液制备1L
30,603g醋酸锂二水合物M＝102.01
17,157ml(18,02g)100％醋酸
多达1L MilliQ-水
0,25g叠氮化钠，用于保存
在溶解之后超滤0,2μ
所有化学品必须是分析级。
许可标准
为了测试样品，常常进行两次测定，并且比较结果。如果在Mw结果之间有大于10％偏差(％STDV)，则进行新的两次测定。对于果胶标准品，Mw结果的许可标准是10％的偏差(％STDV)。对于葡聚糖70,000道尔顿，Mw结果的许可标准是相对于标准分子量5％的偏差。
测定钙灵敏度
原理
将固定量的果胶溶解在热水中，并且使用3.0M醋酸缓冲液将溶液pH调节到3.60。随后，加入的272ppm钙增大粘度。钙灵敏度，CS-99-2，被定义为在5℃下19小时之后该溶液的粘度(以厘泊表示)。
仪器
1.粘度玻璃器皿，48mm内径，高度110mm
2.磁力搅拌器
3.磁力搅拌棒，三角形：长40mm，侧边6mm
4.具有磁力搅拌器或适当的搅拌块恒温器(stirring block thermostat)的水浴(75℃)
5.箔或其他耐热覆盖材料，例如表面皿
6.容量移液管5ml和20ml(或足够的分配器)
7.容量瓶：2000ml(或5000ml)
8.具有复合电极的pH-计
9.实验室规模
10.通风橱
11.无保护环的布鲁克菲尔德LVT粘度计
化学品
·异丙醇(2-丙醇)，100％
·氯化钙二水合物(CaCl2，2H2O)
·醋酸钠三水合物(C2H3NaO2，3H2O)
·醋酸(C2H4O2)，＞99％
·离子交换水
试剂
·pH3.60的3.0M醋酸钠缓冲液(2000ml)
在容量烧杯中，将81.64g醋酸钠三水合物溶解在约1200ml离子交换水中。该溶液被定量转移到2000ml容量瓶。
在通风橱中，加入309ml醋酸。混合组分并且加入离子交换水至2000ml。溶液pH应在3.60±0.05，并且在使用之前，必须验证。
·pH3.60的M醋酸钠缓冲液(5000ml)
在容量烧杯中，将204.00g醋酸钠三水合物溶解在约1200ml离子交换水中。该溶液被定量转移到5000ml容量瓶。
在通风橱中，加入772ml醋酸。混合组分并且加入离子交换水至5000ml。溶液pH应在3.60±0.05，并且在使用之前，必须验证。
·氯化钙溶液
称量32.0g氯化钙二水合物至称量盘或容量烧杯中，并且定量地转移到1000ml容量瓶中。加入约200ml离子交换水，混合组分，并且加入离子交换水至1000ml。
程序
1.称量果胶至粘度玻璃器皿中；对于非标准果胶：0.64g(即0.4％)，而对于标准果胶：0.80g(即0.5％)
2.加入的5.0ml是异丙醇。
3.在磁力搅拌器中搅拌样品，同时加入130ml沸腾(＞85℃)H2O。在所有搅拌步骤即(3)-(5)期间，覆盖(通过例如箔)粘度玻璃器皿是重要的。
4.在水加入之后(3)的1min内，加入20ml pH3.60的3.0M醋酸钠缓冲液。
5.在(4)之后的1min内，将样品置于具有连续的磁力搅拌的75℃的水浴中，持续10±2min。
6.如果样品含有可见块，则必须丢弃该样品，并且必须重复全部的溶解程序。
7.通过约2cm的涡流搅拌样品。很快地(在2秒内)将5ml氯化钙溶液加入到样品中，并且混合约10秒。
重要事项
如果在加入钙时，涡流消失，和/或观察到局部胶凝或捕获的空气泡，则必须将样品标记为预胶凝的，作为分析的结果。显著地，静置样品意图气泡自发消失并且作为“正常”样品继续进行，所得到的结果将太低。在这种情况下，可使用较低的果胶浓度进行分析。
1.为了不降低粘度，在其测量之前，移走磁铁并且用例如箔覆盖玻璃。
2.在从(7)后5min内，将样品置于5℃的水浴中，持续19±3小时。确保水浴的水位等于样品表面的高度。
3.如果在样品表面存在空气泡，在使用无其保护环的布鲁克菲尔德LVT粘度计进行粘度测量之前，温和地除去空气泡。使用2号转轴且转轴速度60rpm，在5℃下测量样品粘度。1min后读取粘度计读数。
4.如果读数低于10，换成1号转轴，并且在1min后，以60rpm重新测量。
5.如果读数高于100，将样品置于5℃的水浴中，持续19±3小时，并且使用3号转轴，以60rpm下1-min后重新测量粘度。
6.通过粘度计读数乘以适当的转轴依赖因子来计算以厘泊表示的粘度。CS值等于所计算的粘度。
测定润湿组合物中的异丙醇
原理
在气相色谱仪上分析了样品。单个样品添加到叔丁醇溶液。
仪器
·分析天平
·自动移液管
·移液管
·50ml和100ml量瓶
化学品
·异丙醇，分析级
·叔丁醇，分析级
·去离子水
程序
1.称量约5.0000g润湿组合物至100ml含约20ml去离子水的量瓶中，并且称出以4个小数位表示的含量。
2.用去离子水填充烧瓶至刻度。
3.转移5ml至50ml含10ml2％(w/v)叔丁醇的量瓶中。
4.用去离子水填充烧瓶至刻度。
5.将样品转移到小瓶中，并且每个小瓶注入三次
6.制备含有0.1％、0.2％、0.3％和0.4％(w/v)异丙醇和0.4％叔丁醇的标准样品。
在实施例中处理果皮的程序
在下面的实施例中，在实验室规模实验、具有顺序洗涤和加压的中试装置规模实验和具有逆流洗涤和加压的中试装置规模实验中加工水果。另外，在实验室规模和中试装置规模实验中提取果胶。这些程序被如下描述：
在实验室规模中处理果皮
1.仪器
2.马铃薯削皮器
3.玻璃烧杯-1000ml，2000ml
4.手持式榨汁机
5.pH-计
6.TA-XT2质构仪，稳定的微系统
7.测力仪-25kg，50kg。
8.在图3和图4中图示了压力单元60。压力单元60包括支座62、安装在支座中的筛板64、用于接合支座并容纳果皮的圆柱体66和用于倚住筛板64对圆柱体66中的果皮加压的柱塞68。支座62包括底座70和从底座70向上延伸的中空的圆柱形管72，该圆柱形管72具有用于接纳通过加压果皮而被除去的液体的第一隔室。筛板64具有被加压的液体从其穿过的1mm孔，并且置于管72的靠近管72的顶部76的第一隔室74内的肩状物(未示出)上。容纳果皮的圆柱体66具有用于接纳果皮的第二隔室78，且柱塞68具有28mm的直径，并且通过容纳果皮的圆柱体中的顶部开口80被往复式地接合在容纳果皮的圆柱体66内。整个加压单元安装到TA-XT2质构仪82(该列表中的条目6)上，用于加压果皮。
材料
1.在当地超市购买的新鲜柠檬和橙
2.去矿物质水
3.96％乙醇
4.100％异丙醇
5.10％硝酸
程序
1.剥去水果的外皮
2.将水果榨汁
3.将榨汁的水果切成约5mm的小立方体
4.洗涤并加压切下的水果块
5.在约68℃下，干燥被加压的水果块整夜
在25kg测力仪中，所使用的压力为约4巴，且在50kg测力仪中，所使用的压力为约8巴。
在中试装置规模中处理果皮-顺序洗涤和加压
装置：
·100升塑料容器
·中试装置规模
·搅拌器，IKA Werke RW44，德国
·Vincent螺杆压力机P-4，USA
·密度测量设备
·25升提取容器
材料：
·从丹麦Futura,得到的被榨汁的橙皮
·去矿物质水
·80％异丙醇
·浓硝酸
·离子交换树脂，Lewatit S-1468,LANXESS,Leverkusen，德国
·助滤剂，硅藻土
果皮的洗涤和加压
1.当来到时，将被榨汁的橙皮浸没在80％IPA中并搅拌30分钟
2.在具有4巴背压的Vincent螺杆压力机上加压被洗涤过的果皮
3.用80％IPA覆盖被加压过的果皮，并且在80％IPA中洗涤另外的30分钟
4.在具有4巴背压的Vincent螺杆压力机上加压被洗涤过的果皮
5.继续洗涤和加压循环，直至加压后的果皮的干物质是恒定的
6.对于一些运行，干燥被加压过的果皮并进行标准的果胶提取：
·18升去矿物质水
·80ml硝酸
·在70℃下提取7小时
·在搅拌的同时，用50ml离子交换树脂进行离子交换30分钟
·用三体积80％IPA沉淀
在中试装置规模中处理果皮-逆流
根据图2中的示意图来进行该中试规模
装置：
·100升塑料容器
·中试装置榨汁器，Otto1800，Centenario，巴西
·中试装置规模
·搅拌器，IKA Werke RW44，德国
·Vincent螺杆压力机P-4，Vincen Corporation USA
·切割机，Rex-切割机，30升Kilia，德国
·密度测量设备
·25升提取容器
·布氏漏斗
材料：
·从丹麦Futura,得到的新鲜橙
·去矿物质水
·96％乙醇，WWR International ApS，丹麦
·浓硝酸
·离子交换树脂Lewatit S-1468,LANXESS,Leverkusen，德国
·助滤剂，硅藻土，Celite545
果皮的洗涤和加压
7.在榨汁机上对新鲜橙进行榨汁
8.在切割机上将约20kg果皮切成约10mm的粒度，并且浸没在80％乙醇中约20分钟，伴有轻微搅拌。
9.排出果皮，用于醇。
10.在搅拌的同时，用乙醇洗涤被排出且被切割的果皮，持续20分钟(乙醇为新鲜的80％或来自后续洗涤步骤的乙醇)，并且在筛上排出。
11.在五次逆流洗涤步骤之后，在具有4巴背压的Vincent螺杆压力机上加压最后一批被洗涤的果皮。
12.对于一些运行，干燥被加压过的果皮并进行标准的果胶提取：
·18升去矿物质水
·80ml硝酸
·在70℃下提取7小时
·在搅拌的同时，用50ml离子交换树脂进行离子交换30分钟
·用三体积80％IPA沉淀
在实验室规模中提取果胶
仪器
1.玻璃烧杯-2000ml
2.布氏漏斗
3.具有螺旋桨式搅拌桨的搅拌器，Eurostar digital,IKA Werke
4.尼龙布
化学品
1.去矿物质水
2.62％硝酸
3.硅藻土
4.离子交换树脂，Amberlite SR1L，由Rohm&Haas生产
5.100％异丙醇
6.60％异丙醇
程序
1.在装备有搅拌器和温度控制器的玻璃烧杯中将约900ml去矿物质水加热到70℃。
2.将约20干果皮加入到水中，并且通过添加62％硝酸将pH调解到1.7-1.8。
3.在搅拌的同时，在70℃下进行提取，持续5小时。
4.在提取之后，在用10ml62％硝酸和500ml去矿物质水的混合物冲洗之前，使用硅藻土作为助滤剂在布氏漏斗上过滤容器中的组分。
5.在搅拌的同时，通过每升被过滤的提取物添加约50ml树脂(Amberlite SR1L，由Rohm&Haas生产)，使被过滤的提取物进行离子交换。在搅拌时，在搅拌时的20分钟期间，进行离子交换。
6.在装备有布的布氏漏斗上过滤被离子交换的滤液。
7.通过在温和搅拌的同时，将被过滤的离子交换的滤液加入到三份100％异丙醇中，来沉淀被过滤的离子交换的滤液。
8.沉淀物被收集到尼龙布上，并且通过手动加压，以除去尽可能多的异丙醇。
9.在60％异丙醇中洗涤手动加压的沉淀物一次，然后在大气压力下在干燥箱中在约68℃下干燥。
10.在干燥之后，碾磨果胶。
在中试装置规模中提取果胶
1.在18升提取容器中，混合600g干果皮、18升离子交换水和80ml62％硝酸，并且在搅拌的同时，在70℃下提取7小时。
2.在具有硅藻土的布氏漏斗上过滤混合物。
3.在45℃下用每升滤液50ml离子交换树脂使滤液进行离子交换，持续30分钟。
4.在尼龙布上排出离子交换树脂。
5.在三体积80％异丙醇中沉淀被离子交换的滤液。
6.用60％异丙醇洗涤沉淀物一次，并且在约65℃下干燥24小时。
来自实施例的样品的分析
实施例1-10涉及实验室实验，而实施例11-14涉及在中试装置中的实验，以及实施例15-18涉及在中试装置中对果胶和角叉菜胶废弃材料进行的实验。
实施例1：醇浓度的影响
在第一组实验中，在不同条件下的一次洗涤和一次加压之后，测量了果皮干物质、果胶收率、果皮中的残余糖浓度、DE和果胶分子量Mw，并且在下表1中示出数据。
表1：洗涤和加压的果皮的干物质、糖浓度、果胶收率、DE和分子量
根据表1中的数据，果胶收率随润湿组合物中的乙醇浓度的增加而增加。这表明至少70％的乙醇浓度导致洗涤中的果胶损失明显较少。
表1还表明DE随乙醇浓度稍微增加，且当乙醇浓度从70％增加到96％时，分子量增大。这表明在洗涤期间，乙醇浓度与果胶的损失有关，并且表明对于一些实施方式，至少约70％至96％的乙醇浓度可能是期望的。另外，表1表明在无洗涤和加压时，果皮干物质为约13％。对在普通水中和pH为4的水中洗涤时，干物质降至约11％。当在乙醇中洗涤，随后进行一次加压时，果皮干物质随乙醇浓度增加，当使用96％乙醇时，增加至高达约20％。在这些实验中，在普通水中洗涤和在具有pH4的水中洗涤提供约相同的果皮中的糖浓度，在乙醇中洗涤也提供约相同的果皮中的糖浓度。在乙醇中洗涤的两种情况下，糖浓度降至约22％-25％。
因此，这些第一组实验表明，通过用乙醇洗涤，果胶收率尤其提高，且果皮干物质显著增加，然而与常规的用水洗涤相比，残余糖稍减少。
实施例2：醇洗涤次数的影响
在这组实验中，研究了醇洗涤步骤的次数。
表2：被洗涤不同次数的果皮的干物质和残余糖
根据表2中的数据，通过在96％乙醇中2-3次洗涤，在一次加压之后，果皮干物质增加了约20％。在96％乙醇中2-4次洗涤将果皮中的糖浓度降至约18％或与在96％乙醇中洗涤一次相比减少约30％。因此，2-4次洗涤提供被洗涤果皮中的最高的干物质和最低的残余糖浓度。
实施例3：洗涤时间的影响
接下来，研究了洗涤时间。记录了在96％乙醇中洗涤不同时间、随后进行一次加压之后的果皮的果皮干物质和残余糖。
表3：被洗涤不同时间的果皮的干物质和残余糖
根据表3中的数据，在一次加压下，当洗涤时间从15分钟增加到30分钟时，干物质未变化，而残余糖随洗涤时间增加而减少。因此，表3中的数据表明，进行约30分钟的洗涤提供果皮中的高的果皮干物质和低的残余糖。
实施例4：洗涤温度的影响
在接下来的实验中，在70％醇中在不同温度下洗涤果皮。在每次洗涤60分钟之后，对被洗涤过的果皮加压三次。
表4：洗涤温度的影响
根据表4中的数据，较高的生物质浆料液体温度提供较低的果皮干物质，且当洗涤温度从24℃提高到50℃时，果皮干物质减少了约5％。另外，当提高洗涤温度时，被洗涤的果皮中的糖浓度减少。当洗涤温度从24℃提高到50℃时，糖水平减少了约40％。表4中的数据还表明，当洗涤温度从24℃提高到50℃时，果胶收率提高了约5％，这可能是由于较低的残余糖导致的。此外，当洗涤温度从24℃提高到50℃时，所得到的果胶的DE显示为从约75％增加到约79％，且当洗涤温度从24℃提高到50℃时，分子量显示为减少了约8％。因此，高洗涤温度可有利于果皮中的较低的残余糖水平，较高的果胶收率和较高的DE，然而低洗涤温度可有利于较高的分子量。
实施例5：在洗涤中pH的影响
在下一组实验中，在不同pH的醇中洗涤新鲜的果皮。将果皮洗涤四次，且每次持续一小时。在每次洗涤之后，将被洗涤过的果皮加压三次。
表5：不同pH下洗涤的影响
表5中的数据表明，不论生物质浆料的液体组分中的pH，果皮干物质都是恒定的，然而，数据显示被洗涤过的果皮中的糖浓度随生物质浆料的液体组分的pH的增加而增加。当生物质浆料的液体组分的pH从pH10降至pH1时，糖水平减少了约30％。根据表5中的数据，当在从约4至约7范围的pH下进行洗涤时，果胶达到最大值。pH10时的果胶收率比pH4时的果胶收率下降了约15％。在从约1至约7的pH范围内，DE是恒定的。然而，当pH进一步增加到10时，DE下降了约10％。在从约1至约7的pH范围下洗涤之后，所得到的果胶的分子量基本上保持恒定。然而，当pH进一步增加到10时，分子量下降了约30％。因此，表5中的数据表明，低pH有利于低的果皮中的残余糖、高的果胶收率、高的DE和高的果胶分子量。
实施例6：加压次数的影响
在这些实验的第一组中，在醇中洗涤新鲜的果皮三次，洗涤一小时。在每次洗涤之后，加压洗涤过的果皮一次或两次。在这些实验的第二组中，在醇中洗涤新鲜的果皮四次，且在每次洗涤之后，加压一次、两次和三次。
表6：加压次数的影响
根据表6中的数据，加压两次增加果皮干物质。然而，数据显示在70％醇中两次加压提供果皮干物质的最大的增加。与果皮被洗涤一次和加压一次的对照相比，用70％乙醇进行三次洗涤和在每次洗涤之后加压两次将干物质从约13％增加到约24％，几乎使干物质加倍。加压步骤的次数不能很大地改变糖水平。然而，70％乙醇显示为提供被洗涤和加压的果皮的最低的糖浓度。表6中的数据表明加压两次导致果胶收率略微下降。所得到的果胶的DE几乎不受加压次数的影响。该数据可表明在96％乙醇中洗涤提供略微高的DE的趋势。另外，表6中的数据似乎表明分子量随加压次数增加而下降的趋势。这种趋势在70％醇中的洗涤比在96％醇中的洗涤显著。
因此，第一组实验表明加压次数有利于较高的果皮干物质和一定程度的残余糖的量。然而，较低浓度的醇似乎具有更强的影响。另一方面，加压次数似乎有利于稍低的DE和分子量。
表5和表6中的数据表明，不论果皮被洗涤三次或四次并且被加压两次或三次，果皮干物质似乎不存在显著不同。然而，使用四次洗涤并且在每次洗涤之后进行三次加压，在被洗涤过的果皮中得到最低浓度的糖。此外，表5和表6中的数据表明洗涤次数和加压次数对果胶收率不具有主要影响，随加压次数增加，收率略微下降的趋势，以及随洗涤次数和加压次数增加，所得到的果胶的DE保持不变。
表6中的数据表明四次洗涤提供较高的分子量，且加压一次提供较高的分子量。因此，这第二组实验表明更多次洗涤和更高次数加压有利于果皮中的较低的残余糖水平，而更多次洗涤和低次数加压有利于所得到的果胶的较高的分子量。表5和表6中的数据还表明果皮干物质、果胶收率和所得到的果胶的DE似乎不受更多次洗涤步骤和更高次数加压的影响。
实施例7：加压时间的影响
在这些实验中，醇洗涤次数为4，且在每次加压之后，加压时间设置为从0秒且多达600秒范围内的不同时间。
表7：加压时间的影响
表7中的数据表明，当果皮被加压一次，但具有60秒的保持时间时，该果皮的干物质与被加压三次但不具有保持时间的果皮的干物质大约相同。当保持时间增加时，果皮干物质增加，并且使用保持时间分别180秒、600秒和600秒的三次加压，干物质提供最高的果皮干物质，约37％，这是在水中洗涤并且加压一次而无保持时间的果皮的值的约三倍。用乙醇时，果皮的干物质与用IPA时果皮的干物质几乎一样高。
表7中描述的数据表明糖水平普遍低，但具有约20分钟的总保持时间的加压似乎具有优势，用乙醇观察到相同的结果。
根据表7中的数据，果胶收率和所得到的果胶的DE似乎都与加压时间无关。在表7描述的使用IPA的实施例中，当加压时间不超过约180秒时，分子量显示为最高。当总的加压时间增加时，分子量下降。然而，用乙醇时，即使在长的总加压时间下，分子量仍是高的。
因此，表7中的数据表明加压时间有利于高的干物质和低的残余糖，而加压时间不影响果胶收率和所得到的果胶的DE。
在表7描述的实施例中，当用IPA进行洗涤且加压时间超过180秒时，似乎存在所得到的果胶的较低分子量的趋势。然而，用乙醇时，通过更长时间的加压，对高的分子量似乎是有利的。
实施例8：在加压期间压力的影响
为了表明在加压期间所使用的压力的影响，进行了两个试验。容许25kg压力的测力仪和容许50kg压力的测力仪。
表8：在加压期间压力的影响
在表8描述的实施例中，提高压力提供果皮干物质的最多微小增加，然而，似乎较高的压力导致稍微高的糖浓度。另外，较高的压力似乎导致稍微低的果胶收率。然而，收率与前述结果相当。在高的压力下观察到DE略微下降，但两个DE值都在前述结果内。
实施例9：醇种类的影响
在这组实验中，进一步研究了IPA和乙醇之间的不同。在IPA的情况下，进行了四次独立试验。
表9：醇种类的影响
在表9描述的数据中，与乙醇相比，当使用IPA时，果皮干物质增加了约5％。然而，与IPA相比，当使用乙醇时，糖浓度降低约15％。乙醇显示为提供略微高的收率，约5％，和稍高的DE。乙醇显示为提供高的分子量-约10％。因此，在实施例9中，乙醇有利于较高的果胶收率和较高的果胶分子量，然而，IPA有利于较高的果皮干物质和较低的残余糖。
实施例10：柠檬和橙的比较
对在柠檬皮和橙皮上进行的不同处理的比较。
表10：柠檬和橙的比较
在表10描述的数据中，当在pH4下进行洗涤时，干物质显著减少，在70％乙醇中洗涤并在每次洗涤之后加压三次增加干物质，与柠檬相比，在橙中干物质高，洗涤并加压极大地减少糖浓度，且乙醇洗涤并加压非常有效。另外，果胶收率随洗涤增加，且对于被乙醇洗涤过的果皮，是最高的，然而，DE不受影响。
上述实验室规模-实施例表明：
关于醇浓度，当醇浓度为按重量计润湿组合物的70％或更高时，果胶收率提高。与用水洗涤相比，果皮干物质显著增加，且残余糖略微减少。洗涤步骤的次数具有实质影响，且2-4次洗涤步骤似乎为用于提供果皮中的最高的干物质和被洗涤的果皮中的最低的残余糖浓度的最佳次数的洗涤步骤。洗涤时间也起作用，且用于提供高的果皮干物质和果皮中的低的残余糖水平的最佳洗涤时间似乎为约30分钟。高的洗涤温度似乎有利于果皮中的较低的残余糖水平、较高的果胶收率和所得到的果胶的较高的DE。然而，低的洗涤温度似乎有利于所得到的果胶的较高的分子量。低的pH有利于果皮中的低的残余糖、高的果胶收率、所得到的果胶的高的DE和所得到的果胶的高的分子量。洗涤之后的加压次数似乎有利于较高的果皮干物质和较低程度的残余糖水平。然而，当组合加压次数和洗涤步骤的次数时，残余糖减少，而果皮干物质基本上保持恒定。加压时间有利于高的果皮干物质和低的残余糖，但不影响果胶收率或所得到的果胶的DE。使用在70％醇中的三步洗涤连同具有180+600+600秒保持时间的三次加压，果皮干物质增加三倍，至37％。在加压期间，压力似乎不具有实质影响，且当洗涤液体的体积加倍时，相同的结果似乎也适用。关于醇类型，乙醇似乎有利于稍高的果胶收率和稍高的果胶分子量，然而异丙醇有利于稍高的果皮干物质和较低的残余糖。因此，乙醇和异丙醇可互换使用。关于果胶初始材料，柠檬和橙表现大约相同。根据这些实验室实验，特别地期望的实施方式似乎是如下方法：在室温下在70％乙醇中洗涤新鲜果皮三次，每次洗涤步骤进行约30分钟，且在每次洗涤之后，在4巴-8巴下加压被洗涤过的果皮三次，每次加压时间维持约200秒-600秒。
在中试装置规模中进行接下来的实施例，以证实实验室结果，并且评价使用逆流醇洗涤和在洗涤之后一次单独加压步骤的构思。
实施例12：在中试装置中顺序洗涤和加压新鲜果皮
在实施例12中，使用被新榨汁的橙皮作为初始材料，并且对于加压，使用螺杆型压力机。
在表11中列出从洗涤和加压实验得到的结果。在每次加压之后，添加新鲜的80％IPA，用于下一步洗涤。
实施例11：用IPA洗涤随后加压的结果
表12示出来自实验室分析的结果。关于分子量量度，选择特性粘度。
表12：实验室分析
表11和表12中描述的数据表明，洗涤并加压4-6次将果皮干物质提高到按重量计高于果皮的50％，并且在这些洗涤和加压中，消耗的IPA中的IPA浓度按重量计恒定为润湿组合物的约80％。另外，果胶收率提高到高于30％。另外，在约5次加压之后，被加压过的果皮中的残余糖水平降至约10％。此外，在表11和表12描述的数据中，不论洗涤次数和加压次数，所得到的果胶产物的DE、GA和IV(分子量)都相当恒定。另外，它们都在正常范围内，这可表明高的果胶收率不由杂质造成。然而，当洗涤次数和加压次数增加时，所得到的果胶产物的冷溶液的透明度似乎降低，然而，温暖的果胶溶液的透明度仍然高。
这可归因于由于增加的加压次数而产生的增加的果皮的浸渍。然而，杂质似乎是热溶性的。这可能表明低的透明度是由于在实施例中使用的被上蜡的水果导致。
因此，表11和表12中描述的实施例表明，当使用螺杆型压力机时，与在实验室实验中使用的液压型压力机相比，可得到明显更高的果皮干物质。这些实施例还证实了加压时间为重要因素。在这些实施例中使用的螺杆型压力机以约20rpm运行，这相当于约10分钟-15分钟的运行持续时间。
实施例11：在中试装置中用异丙醇进行四步逆流洗涤
在表13中列出从洗涤果皮得到的结果。
表13：洗涤时间和IPA的密度
洗涤时间，分钟 IPA密度g/ml
5 0.880
10 0.890
15 0.895
20 0.895
在表14中列出来自洗涤和加压的结果。
表14：逆流洗涤和加压的结果
表15列出从逆流洗涤和加压中的每步骤中所得到的果胶产物的实验室分析。
表15：所得到的果胶产物的分析
在表16中列出理论质量平衡。
表16：根据E-系列的理论质量平衡
根据E-系列的质量平衡：
表17：逆流洗涤的质量平衡
相似地，根据D-系列的质量平衡：
表18：逆流洗涤的质量平衡
图1表明系列E的质量平衡并且表明在来自生物质浆料的消耗的液体组分中的IPA浓度和在先前引入的IPA润湿组合物中的IPA浓度之间存在良好的相关性。同样，来自在前面洗涤步骤中使用的生物质浆料的液体组分的量合理地与来自后续洗涤步骤的消耗的液体组分很好地相关。然而，实际数据不等于理论值。这可反映事实：在过程期间，这些数据存在一些损失，因为范围可能太小。因此，在这些实验中使用的逆流方案不能提供合理的稳定态体系，其中逆流洗涤产生约4Kg果皮，具有按重量计果皮的约28％的干物质，且用于蒸馏的醇的消耗量达到约35kg，具有约34％的IPA浓度。能量方面，被蒸馏的消耗的IPA来自被加压的果皮中的IPA，且消耗的IPA来自第一次洗涤。在加压之后，产出3.8kg湿果皮，这相当于1.846kg干果皮和1.954kg IPA。IPA具有按重量计润湿组合物的62.8％的浓度，这转化成1.227kg IPA。理论上，在第一次洗涤中消耗的IPA是引至第4次洗涤的IPA(即具有80％浓度的24kg或19.2kg IPA)减去留在被加压过的果皮中的IPA。因此，待蒸馏的IPA的量为17.973kg。理论上，从第一次洗涤中离开的IPA的量为来自第2次洗涤的IPA量减去留在被洗涤过的果皮中的IPA的量。这总计40.2kg，这转化成具有45％浓度的这种IPA，其稍高于实际测量值33.4％。为了计算能量消耗，必须做出假设：进入第4次洗涤的IPA不是24kg，而仅15kg。在这种情况下，在第1次洗涤中消耗的IPA变为31.2kg，具有34.5％的浓度，这接近于实际测量值。
下面的表示出根据本发明的实施方式的醇洗涤方法的能量消耗和常规的干燥方法的能量消耗。
表19：醇洗涤方法的能量消耗
表20：常规的干燥方法的能量消耗
表21：当使用醇洗涤方法时的节约额
如在表19-21中示出的，每1mT干果皮，根据本发明的实施方式的醇洗涤和加压方法将每mT干果皮的能量成本减少约280美元。另外，根据本发明的实施方式的醇洗涤方法节约水消耗和流出物并且将每1mT产生的干果皮排放的CO2的量减少了约1mT CO2。关于果胶质量，似乎存在经历醇洗涤方法的果胶中的较高DE的趋势。正如先前观察，在醇洗涤方法期间，透明度似乎受损。因此，由于该工作仅施加一次加压，所以细粉的量实质上比通过包括连续洗涤和加压的方法所观察到的细粉少。不期望受理论束缚，期望的是透明度由如下事实导致：初始材料是来自注定作为新鲜水果将被吃掉的新鲜橙的果皮。这样的水果通常被上蜡，因此怀疑蜡是较低透明度的原因。另外，半乳糖醛酸高，这表明纯的果胶，且用醇洗涤除去新鲜果皮中的大量糖。
实施例13：在中试装置中用乙醇进行四步逆流洗涤
用乙醇代替异丙醇进行逆流实验。
表22示出了来自洗涤和加压方案的数据。
表22：逆流洗涤和加压的结果
注：在干果皮上进行提取。
表23列出从逆流洗涤和加压中的每步骤得到的果胶产物的实验室分析。
表23：所得到的果胶产物的分析
在表24中列出理论质量平衡。
表24：根据E-系列的理论质量平衡
根据E-系列的理论质量平衡：
表25：逆流洗涤的质量平衡
图2示出了根据E-系列的质量平衡，并且在理论质量平衡和实际质量平衡之间有相当好的相关性。
从能量节约观点考虑，成本节约额与在用异丙醇进行的实验中得到的结果是相同的，这还意味着CO2的排放降至与用异丙醇洗涤的水平相同的水平。关于所得到的果胶的质量，它与从非醇洗涤的果皮中得到的果胶的果胶质量最低同等水平。乙醇洗涤似乎提供具有较高分子量(以特性粘度形式测量)、较高DE和较高果胶纯度(以半乳糖醛酸形式测量)的果胶产物。另外，用乙醇洗涤提高溶液中所得到的果胶透明性的透明度。此外，通过乙醇洗涤，果胶的钙灵敏度似乎稍微降低，然而，这很有可能在实验误差内。
实施例14：在中试装置中用乙醇进行两步逆流洗涤
实施例12和实施例13表明用醇洗涤和随后加压一次在下面的干燥含有被洗涤和加压的聚合物的材料方面提供能量节约。它们还表明当从被洗涤、加压和干燥的材料中提取时，所得到的聚合物的质量仍然与从与其相同的材料(即不被洗涤和加压的材料)中提取得到的聚合物的质量至少同等水平。
表26示出通过采用两步逆流洗涤随后加压的中试装置实验的结果。
表26：逆流洗涤和加压的结果
根据实施例12-14，在加压之后，果皮干物质为约60％，这与使用四步洗涤方案的果皮干物质相同，所以使用两步逆流洗涤随后加压一次可实现能量节约。因此，实施例12-14表明即使在洗涤中使用从约45％至约80％范围的醇浓度，使用包括2-4次洗涤步骤的逆流洗涤方案提供高的果胶收率。另外，这样的逆流洗涤方案提供与从未经历这样的逆流洗涤的果皮中提取的果胶产物至少同等水平的果胶产物。
实施例15：在中试装置中用异丙醇对果胶废弃物进行四步逆流洗涤
含有聚合物的材料的另一实例是从果胶生产中产生的废弃材料。这样的废弃物传统地用于牲口饲料，并且进行该实施例，以评价醇洗涤和加压方法，以证明该方法是否将产生具有足够的可燃烧的干物质的废弃产物。在表27中列出实验结果。
表27：来自洗涤和加压果胶废弃材料的结果
样品 废弃物Kg IPA Kg IPA密度％ 废弃物干物质％
1151-105-0 20.0 16.8
1151-105-F1 9.5 42.1 30 24.4
1151-105-F2 9.1 36.2 50 33.8
1151-105-F3 7.7 34.1 60 33.9
1151-105-F4 8.0 33.2 70 28.9
1151-105-F-加压 4.3 255 78 51.5
因此，当使用采用异丙醇进行四步逆流洗涤随后单独加压时，得到约50％的废弃物干物质。这使得废弃物可燃烧，有与具有约50％干物质的木头的燃烧值大约相同的假定燃烧值。
果胶废弃物的燃烧值：8GJ/吨
天然气的燃烧值：39GJ/1000m3
因此，通过使用这样的被洗涤和加压的果胶废弃物，通过下面的CO2排放的减少可节约约20％天然气。
实施例16：在中试装置中用异丙醇顺序洗涤和加压果胶废弃物
为了证明通过顺序洗涤和加压将是否提供相同的果胶废弃物干物质，在80％异丙醇中洗涤果胶废弃材料20分钟，并且随后在螺杆压力机上在4巴的背压下加压。
在表28中列出结果。
表28：被洗涤和加压的果胶废弃物的干物质
样品 注释 废弃物干物质％
H-41–果胶 新鲜废弃物 12.6
H-41–果胶 1次洗涤并加压 50.4
H-41–果胶 2次洗涤并加压 52.7
H-41–果胶 3次洗涤并加压 53.3
表28中的数据表明用80％异丙醇进行单次洗涤随后在4巴下单次加压足以将果胶废弃物的干物质增加到高于50％。
实施例17：用不同浓度的乙醇洗涤一次的果胶废弃物材料
在该实施例中，用不同浓度的乙醇洗涤果胶废弃物材料一次，并且随后通过螺杆压力机在4巴的背压下加压一次。
在表29中列出结果。
表29：用不同浓度的乙醇洗涤的果胶废弃物的干物质
样品 注释 乙醇％ 废弃物干物质％ 注释
H-6–果胶 新鲜废弃物 0 13.9
H-6–果胶 洗涤并加压 40 不可加压
H-6–果胶 洗涤并加压 65 44.6
H-6–果胶 洗涤并加压 73 40.6
表29中的该数据表明当使用至少约60％浓度的乙醇时，生成可燃烧的废弃材料。
实施例18：用异丙醇和乙醇洗涤一次的角叉菜胶废弃材料
角叉菜胶废弃物是含有水结合聚合物的材料的另一实例。这样的废弃物传统地用作土壤改良剂。在该实施例中，用40％异丙醇洗涤角叉菜胶废弃物，并且在螺杆压力机上加压。另外，用60％乙醇洗涤角叉菜胶废弃物，并且在螺杆压力机上加压。
在表30中列出结果。
表30：用异丙醇和乙醇洗涤的角叉菜胶废弃物的干物质
样品 注释 IPA％ 乙醇％ 废弃物物质％
C-128–角叉菜胶 新鲜废弃物 0 0 30.5
C-128–角叉菜胶 洗涤并加压 40 0 54.7
C-128–角叉菜胶 洗涤并加压 0 60 46.3
表30中的数据表明用异丙醇或乙醇洗涤并且加压角叉菜胶废弃物导致在废弃物中使废弃物可燃烧的高的干物质。同样，结果表明异丙醇可以以比乙醇低的浓度使用。
总之，实施例15-18表明根据本发明的方法可被用于增加含有多糖的废弃材料的干物质，以提供可燃烧材料，从而节约能量并降低CO2排放。
实施例19：用异丙醇洗涤的制糖甜菜废弃材料
在该实施例中，根据本发明的实施方式使用在提取糖之后得到的制糖甜菜废弃物。制糖甜菜的干物质为28.0％，且在第一测试中，用30升40％异丙醇洗涤15kg制糖甜菜废弃物20分钟。洗涤过的制糖甜菜废弃物可以不在先前实施例中使用的螺杆压力机上被加压，而当在双螺杆压力机(Stord Bard)上加压时，干物质达到26.7％。类似地，当通过常规的倾析器运行洗涤过的制糖甜菜废弃物时，所得到的材料的干物质达到28.2％。不期望受理论束缚，认为制糖甜菜废弃物的致密结构需要较高浓度的醇和可能较长的洗涤时间。
因此，使用15kg制糖甜菜废弃物并且在每次中使用30升异丙醇进行了一系列洗涤。洗涤进行1小时至45小时，且在前面实施例中使用的螺杆压力机上加压一次和两次之后，测定所得到的材料的干物质。
表31：洗涤并加压的制糖甜菜废弃物的干物质
洗涤时间，小时 加压次数 干物质％ 干物质％
45 1 48.3
45 2 48.3
24 1 47.9
24 2 52.2
12 1 48.5
12 2 51.1
6 1 46.4
6 2 50.3
3 1 45.5
3 2 46.8
1 1 49.7
1 2 51.1
表31中的数据表明，在80％重量的异丙醇中洗涤一小时之后，干物质增加到按重量计甜菜废弃材料的约50％，且表明两次加压稍增加干物质。该实施例表明当处理更稠的含有多糖的材料时，用乙醇洗涤比约20分钟-30分钟更长的时间可能是必须的。
实施例20：两步醇洗涤和加压被常规水洗涤的新鲜的果皮
在该实施例中，首先在室温下用40升水洗涤约20kg榨汁的橙皮，然后根据实施例14使用用于洗涤的乙醇来处理橙皮。
表32：两步醇洗涤和加压被常规水洗涤的新鲜果皮的结果
与实施例14的表26比较，表明第一次常规的水洗涤导致较低的果皮干物质和较低的果胶收率。不期望受理论束缚，这可通过在第一次常规的水洗期间果胶的损失来解释。
表33列出所得到的果胶产物的实验室分析。
表33所得到的果胶产物的分析
表33中的数据表明，当与在实施例13中的四步醇洗涤相比，用水预洗涤似乎具有稍微减少的残余糖。此外，以特性粘度形式测量的分子量比表13中的分子量低。不期望受理论束缚，这可能是由于在水洗涤期间一些高分子量果胶溶解。然而，所得到的果胶产物的其他特征与实施例13中得到的特征同等水平。因此，用水预洗涤具有进一步降低果皮中的残余糖的优点，但在果皮干物质、果胶收率和所得到的果胶产物的分子量方面受到损失。
虽然已参考本发明的具体实施方式，详细描述了本发明，但将理解，在获得对前述的理解时，本领域技术人员可易于设想这些实施方式的改变、变体和等同物。因此，本发明的范围应被评定为所附权利要求和其任何等同物的范围。

Claims (10)

1.一种包含多糖的脱水的生物质材料，其中所述脱水的生物质材料包含按重量计所述脱水的生物质材料的约35％至约60％的量的干物质和按重量计所述脱水的生物质材料的约3％至约30％的残余糖含量。
2.根据权利要求1所述的脱水的生物质材料，其中所述干物质为按重量计所述脱水的生物质的约50％至约60％。
3.根据权利要求1所述的脱水的生物质材料，其中所述残余糖含量为按重量计所述脱水的生物质材料的约3％至约15％。
4.根据权利要求1所述的脱水的生物质材料，其中所述生物质材料选自由以下组成的组：柑橘属果皮、苹果渣、来自糖生产中的制糖甜菜残渣、来自向日葵油生产中的向日葵残渣、来自淀粉生产中的马铃薯残渣、红藻和褐藻。
5.一种脱水的柑橘属果皮，包含按重量计所述脱水的柑橘属果皮的约35％至约60％的量的干物质和按重量计所述脱水的柑橘属果皮的约3％至约30％的残余糖含量。
6.根据权利要求5所述的脱水的柑橘属果皮，其中所述干物质为按重量计所述脱水的柑橘属果皮的约45％至约60％。
7.根据权利要求5所述的脱水的柑橘属果皮，其中所述干物质为按重量计所述脱水的柑橘属果皮的约50％至约60％。
8.根据权利要求5所述的脱水的柑橘属果皮，其中所述残余糖含量为按重量计所述脱水的柑橘属果皮的约3％至约20％。
9.根据权利要求5所述的脱水的柑橘属果皮，其中所述残余糖含量为按重量计所述脱水的柑橘属果皮的约3％至约15％。
10.根据权利要求5所述的脱水的柑橘属果皮，其中所述柑橘属果皮选自由以下组成的组：橙皮、柠檬皮、酸橙皮和葡萄柚皮。
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