輸方法。
[0033] 在一些情況下，本文中描述的系統或其組件可以是可移動的，以便可以將系統從 一個位置運輸到另一個位置(例如，通過列車、卡車或海洋船舶）。本文中描述的方法步驟可 以在一個或多個位置進行，在一些情況下，可以在轉運中進行一個或多個步驟。這種可移動 的加工在美國第12/374,549號和國際申請第W0 2008/011598號中描述，其全部公開內容均 通過引用結合在此。
[0034] 本文中描述的任何或所有方法步驟都可以在環境溫度下進行。如果希望，在某些 步驟期間可以進行冷卻和/或加熱。例如，可以在機械處理期間冷卻原料以增加其脆性。在 一些實施方案中，冷卻在初步機械處理和/或隨后的機械處理之前、期間或之后進行。冷卻 可以按照在12/502,629中描述的進行，其全部公開內容通過引用結合在此。此外，可以控制 發酵系統108中的溫度以增強糖化和/或發酵。
[0035] 現將更加詳細地描述上述方法的單獨步驟以及使用的材料。
[0036] 機械處理
[0037] 原料的機械處理可以包括例如切割、碾磨、粉碎、按壓、剪切或切削。
[0038]在一些實施方式中，初步機械處理步驟可以包括降低原料的尺寸。在一些情況下， 疏松原料(例如回收的紙或柳枝稷)通過剪切和/或切剁初步制備。在該初步制備步驟中，可 以使用濾網和/或磁鐵從進料流中去除過大或不希望的物體，例如巖石或鐵釘。
[0039] 除了該縮減尺寸（可以在加工期間初期和/或后期進行）之外，機械處理也可有利 地"打開"、"壓迫"、破碎或打碎所述生物質材料，從而使所述材料的纖維素在結構改性處理 期間更容易斷鏈和/或晶體結構破裂。照射時打開的材料也可能更容易氧化。
[0040] 如上所述，照射或其它結構改性處理之后，隨后的機械處理可以破壞在已經通過 結構改性處理減弱或產生微裂縫的材料結構內的鍵。所述材料分子結構的這種進一步破裂 有助于降低材料的抗性并且使其更容易被例如微生物(如細菌或酶)轉化。
[0041 ] 剪切/過篩
[0042]在一些實施方式中，例如用旋轉切割機剪切原料(在結構改性之前或之后）。也可 以將原料過篩。在一些實施方案中，剪切原料和使材料通過濾網是同時進行的。
[0043]如果希望，可以在初步機械處理(例如剪切)之前切割原料，例如使用切碎機或其 它切割機。在一些情況下，切碎和剪切使用"切碎機-剪切機機組"完成。可以串聯排列多個 切碎機-剪切機機組，例如可以串聯排列兩個切碎機-剪切機機組，使來自第一剪切機的輸 出作為輸入饋送至第二切碎機。多次通過切碎機-剪切機機組可以減小顆粒大小并增加總 表面積。
[0044] 其它機械處理
[0045]機械處理原料的其它方法包括例如碾磨或粉碎。碾磨可以使用例如錘磨機、球磨 機、膠體磨、圓錐或錐形磨、盤磨機、輪碾機、Wiley粉碎機或礱谷機進行。粉碎可以使用例如 切割/撞擊型粉碎機進行。粉碎機的具體實例包括石料粉碎機、棒式粉碎機、咖啡粉碎機和 磨盤粉碎機。粉碎或碾磨可以例如通過往復移動細棒或其它元件提供，在棒式磨中就是這 樣。其它機械處理方法包括機械撕破或撕裂、對纖維施加壓力的其它方法和空氣磨碎。合適 的機械處理進一步包括任何其它繼續進行由上述加工步驟引發的材料內部結構破裂的技 術。
[0046] 合適的切割/撞擊型粉碎機包括以商品名AlOAnalysis Grinder和M10 Universal Grinder由IKA Works市售的那些。這些粉碎機包括在碾磨腔內以高速旋轉(例如大于30m/ s，或甚至大于50m/s)的金屬搗輪和刀片。碾磨腔在操作期間可以處于環境溫度或可以例如 通過水或干冰冷卻。
[0047] 加工條件
[0048] 原料可以以干燥狀態、水化狀態（例如具有多達10重量％的吸附水）或濕潤狀態 (例如具有介于約10重量％和約75重量％之間的水)進行機械處理。在一些情況下，原料可 以在氣體(如非空氣的氣體流或氣氛)下進行機械處理，例如氧氣或氮氣或蒸汽。
[0049] 通常優選以大體上干燥的條件(例如具有少于10重量％的吸附水，并且優選少于5 重量％的吸附水)機械處理原料，因為干纖維往往更易碎且因此容易結構上破壞。在一個優 選實施方案中，使用切割/撞擊型粉碎機粉碎大體上干燥、結構上改性的原料。
[0050] 然而，在一些實施方案中，可以將原料分散在液體中并且進行濕潤碾磨。液體優選 是將在其中進一步加工(例如糖化)經過處理的原料的液體介質。通常優選在向液體介質中 加入任何剪切或熱敏感成分(如酶和營養劑)之前終止濕潤碾磨，因為濕潤碾磨通常是相對 高剪切的加工。在一些實施方案中，所述濕潤碾磨設備包括轉子/定子配置。濕潤碾磨機包 括由IKA Works，Wilmington，NC(www. ikausa. com)市售的膠體和維形磨。
[0051] 如果希望，可以從包括木質素的任何原料中去除木質素。此外，為了幫助原料的分 解，在一些實施方案中，可以在照射和/或機械處理之前、期間或之后冷卻原料，如在12/ 502,629中描述的，其全部公開內容通過引用結合在此。此外或或者，可以用加熱、化學品 (例如無機酸、堿或強氧化劑如次氯酸鈉)和/或酶處理原料。然而，在許多實施方案中，由于 機械和結構改性處理的組合提供的抗性的有效降低，這些額外的處理是不必要的。
[0052] 處理的原料的特性
[0053]可以將機械處理系統配置成生產具有特定特性(例如特定的體積密度、最大尺寸、 纖維長寬比或表面積比）的進料流。
[0054]在一些實施方案中，機械處理生物質材料的BET表面積大于0. lm2/g，例如大于 0· 25m2/g、大于0.5m2/g、大于 1.0m2/g、大于 1.5m2/g、大于 1.75m2/g、大于5.0m2/g、大于 10m2/ g、大于25m2/g、大于35m2/g、大于50m2/g、大于60m 2/g、大于75m2/g、大于 100m2/g、大于 150m2/ g、大于200m2/g或甚至大于250m2/g。
[0055]在結構改性之前或之后的機械處理的原料的孔隙度可以是例如大于20%、大于 25%、大于35%、大于50%、大于60%、大于70%，例如大于80%、大于85%、大于90%、大于 92%、大于94%、大于95%、大于97.5%、大于99%或甚至大于99.5%。
[0056]材料的孔隙度和BET表面積通常在各種機械處理之后和結構改性之后增加。
[0057]如果生物質材料是纖維狀的，那么在一些實施方式中，機械處理的材料的纖維可 以具有相對大的平均長度直徑比（例如大于20比1)，甚至材料已經機械處理多于一次之后 也是如此。此外，纖維可以具有相對窄的長度和/或長度直徑比分布。
[0058]本文中使用的平均纖維寬度（即直徑)是隨機選擇大約5,000根纖維光學測定的寬 度。平均纖維長度是校正的長度加權長度。BET(Brunauer、Emmet和Teller)表面積是多點表 面積，孔隙度是通過壓汞法測定的。
[0059]如果生物質材料是纖維狀的，那么機械處理的材料的纖維的平均長度直徑比可以 是例如大于8/1，例如大于10/1、大于15/1、大于20/1、大于25/1或大于50/1。纖維的平均長 度可以是例如介于約0.5mm和2.5mm之間，例如介于約0.75mm和1.0mm之間，纖維的平均寬度 (即直徑)可以是例如介于約5μηι和5Ομπι之間，例如介于約1 Ομπι和3Ομπι之間。
[0060]在生物質材料是纖維狀的一些實施方案中，機械處理的材料的纖維長度的標準偏 差小于纖維平均長度的60 %，例如小于平均長度的50%、小于平均長度的40%、小于平均長 度的25%、小于平均長度的10%、小于平均長度的5%或甚至小于平均長度的1 %。
[0061 ] 增密
[0062] 增密的材料可以通過本文中描述的任何方法進行加工。可以將具有低體積密度的 機械處理的原料增密成具有較高體積密度的產物。例如，可以通過將材料密封在相對不透 氣的結構（例如由聚乙烯制成的袋子或由聚乙烯和尼龍的交替層制成的袋子）中并且隨后 從所述結構抽空滯留氣體(例如空氣)使具有〇.〇5g/cm 3的體積密度的原料材料增密。從所 述結構抽空空氣之后，所述材料可以具有例如大于0.3g/cm3的體積密度，例如0.5g/cm 3、 0.6g/cm3、0.7g/cm3或更大，例如0.85g/cm 3。增密之后，可以通過本文中描述的任何方法加 工產物。當希望將材料運輸到另一個位置(例如偏遠的制造廠，所述材料可以在此加入溶液 中，例如使所述材料糖化或發酵)時這可能是有利的。本文中描述的任何材料均可以進行增 密(例如為了運輸或儲存），并且隨后被"打開"以通過本文中描述的任何一種或多種方法進 一步加工。增密例如在美國第12/429,045號中描述，其全部公開內容通過引用結合在此。
[0063] 結構改性處理
[0064]原料經受一種或多種結構改性處理以通過例如降低原料的平均分子量、改變原料 的晶體結構(例如，通過在結構內產生微裂縫，通過衍射方法測量其可能改變或不改變結晶 度)和/或增加原料的表面積和/或孔隙度。在一些實施方案中，結構改性降低原料的分子量 和/或增加原料的氧化水平。
[0065]使原料結構改性的方法包括照射、超聲、氧化、熱解、化學處理(例如酸或堿處理） 和蒸汽爆破的一種或多種。在一些優選實施方式中，通過包括照射的方法使結構改性。當使 用照射時，所述方法可以進一步包括超聲、氧化、熱解、化學處理和蒸汽爆破的一種或多種。 [0066] 輻射處理
[0067]照射組合物可以包括使所述組合物經受加速的電子，如具有大于約2MeV、4MeV、 6MeV或甚至大于約8MeV的電子，例如約2.0至8. OMeV或約4.0至6. OMeV。在一些實施方案中， 電子被加速到例如大于75%光速的速度，例如大于85%、90%、95%或99%光速的速度。 [0068] 在一些情況下，照射以大于約0.25Mrad每秒的劑量速率進行，例如大于約0.5、 0.75、1.0、1.5、2.0或甚至大于約2.5Mrad每秒。在一些實施方案中，照射以介于5.0和 1500.0千拉德/小時之間的劑量速率劑量速率進行，例如介于10.0和750.0千拉德/小時之 間或介于50.0和350.0千拉德/小時之間。
[0069]在一些實施方案中，進行照射(用任何放射源或放射源的組合)直到材料接受至少 Ο · IMrad、至少Ο · 25Mrad的劑量，例如至少1 · OMrad、至少2 · 5Mrad、至少5 · OMrad、至少 10 . OMrad、至少60Mrad或至少lOOMrad。在一些實施方案中，進行照射直到材料接受約 0.1 Mrad至約500Mrad、約0.5Mrad至約200Mrad、約 IMrad至約 lOOMrad或約5Mrad至約60Mrad 的劑量。