大的、固定的光束寬度。此外，可得到〇 . 5m、 lm、2m或更大的可用掃描寬度。
[0101] 離子粒子束
[0102] 可以使用比電子重的粒子照射糖或包括糖的材料，例如纖維素材料、木質纖維材 料、淀粉材料或任何這些的混合物和本文中描述的其它材料。例如，可以使用質子、氦核、氬 離子、硅離子、氖離子、碳離子、磷離子、氧離子或氮離子。在一些實施方案中，比電子重的粒 子可以導致較高量的斷鏈。在一些情況下，帶正電的粒子由于其酸性可以比帶負電的粒子 導致更高量的斷鏈。
[0103] 可以使用例如線性加速器或回旋加速器產生重粒子束。在一些實施方案中，粒子 束的各個粒子的能量是約1. OMeV/原子單位至約6，OOOMeV/原子單位，例如約3MeV/原子單 位至約4，800MeV/原子單位，或約lOMeV/原子單位至約1，OOOMeV/原子單位。
[0104] 離子束處理在美國第12/417,699號中詳細地論述，其全部公開內容通過引用結合 在此。
[0105] 電磁輻射
[0106] 在用電磁福射進行照射的實施方案中，電磁福射可以具有例如每個光子大于 102eV的能量（以電子伏特計），例如大于10 3、104、105、106或甚至大于10^。在一些實施方案 中，電磁輻射具有每個光子介于1〇 4和107eV之間的能量，例如介于105和106eV之間。電磁輻 射可以具有例如大于l〇 16hz、大于10171^、1018、1019、10 2()或甚至大于10211^的頻率。在一些實 施方案中，電磁輻射具有介于1〇18和l〇 22hz之間的頻率，例如介于1019至1021hz之間。
[0107] 輻射處理的組合
[0108] 在一些實施方案中，使用兩種或兩種以上放射源，如兩種或兩種以上電離輻射。例 如，可以以任何順序用電子束接著用γ射線和具有約l〇〇nm至約280nm波長的UV光處理樣 品。在一些實施方案中，用三種電離輻射源處理樣品，如電子束、γ射線和高能UV光。
[0109] 淬滅和生物質的受控官能團化
[0110] 用一種或多種電離輻射(如光輻射(例如X-射線或γ-射線）、e束輻射或帶正電或 帶負電的比電子重的粒子(例如質子或碳離子））處理之后，本文中描述的含糖材料和無機 材料的任何混合物都被電離；即，它們包括用電子自旋共振波譜儀可檢測的水平的自由基。 當前在室溫下的自由基檢測的實際極限是約1〇 14自旋。電離之后，可以將已經電離的任何生 物質材料淬滅以降低電離生物質中的自由基水平，例如，因此用電子自旋共振波譜儀不再 可檢測到自由基。例如，可以通過對生物質施加足夠的壓力和/或通過使用與自由基反應 (淬滅）的流體(如氣體或液體)與電離的生物質接觸來淬滅自由基。使用氣體或液體不僅促 進自由基的淬滅，而且還允許操作者以希望的量和官能團種類(如羧酸基、烯醇基、醛基、硝 基、腈基、氨基、烷基氨基、烷基、氯烷基或氯氟烷基)控制電離生物質的官能團化。在一些情 況下，這些淬滅可以改善某些電離生物質材料的穩定性。例如，淬滅可以改善生物質對氧化 的抗性。通過淬滅官能團化還可以改善本文中描述的任何生物質的溶解度，可以改善其熱 穩定性(這在組合物的制造中可能是重要的），并且可以改善各種微生物的材料利用。例如， 通過淬滅引入生物質材料的官能團可以作為微生物附著的受體位點，例如增強各種微生物 的纖維素水解。
[0111] 如果電離的生物質在大氣中擱置，那么它將被氧化至如通過與大氣中的氧氣反應 產生羧酸基的程度。在一些材料的一些情況下，這種氧化是希望的，因為它可以促進含糖生 物質分子量的進一步分解，并且氧化基團例如羧酸基在一些情況下對于溶解度和微生物利 用可能是有益的。然而，因為自由基在照射之后可以"存活"一段時間（例如長于1天、5天、30 天、3個月、6個月或甚至長于1年），材料性質可能隨時間繼續變化，在一些情況下，這可能是 不希望的。
[0112]通過電子自旋共振波譜法檢測照射樣品中的自由基和在這些樣品中的自由基存 活期在以下著作中論述:Bartolotta等，Physics in Medicine and Biology,46(2001)， 461-471和Bartolotta等，Radiation Protection Dosimetry，Vo1·84，Nos·1-4，pp·293-296( 1999)，其內容均通過引用結合在此。
[0113] 超聲、熱解、氧化
[0114] 可以使用一種或多種超聲、熱解和/或氧化加工工序結構上使機械處理的原料改 性。任何這些方法可以單獨使用或彼此組合和/或與照射組合使用。這些方法在美國第12/ 429，045號中詳細描述，其全部公開內容通過引用結合在此。
[0115] 其它方法
[0116] 可以單獨使用蒸汽爆破而不與本文中描述的任何方法組合，或與本文中描述的任 何方法組合使用。
[0117]本文中描述的任何加工技術可以在高于或低于正常、地球約束的大氣壓力的壓力 下使用。例如，使用輻射、超聲、氧化、熱解、蒸汽爆破或任何這些方法的組合提供包括糖的 材料的任何方法都可以在高壓下（可以增加反應速率)進行。例如，任何方法或方法組合都 可以在大于約大于25MPa的壓力下進行，例如大于50MPa、75MPa、100MPa、150MPa、200MPa、 250MPa、350MPa、500MPa、750MPa、1，OOOMPa 或大于 1，500MPa。
[0118] 主要方法
[0119] 趣
[0120] 為了將處理的原料轉化成可以被容易發酵的形式，在一些實施方式中，首先通過 糖化劑(例如酶)將原料中的纖維素水解至低分子量的糖，如食糖，這個過程稱為糖化。在一 些實施方式中，糖化劑包含酸，例如無機酸。當使用酸時，可能產生對微生物有毒性的副產 品，在這種情況下，所述過程可以進一步包括去除這些副產品。去除可以使用活性碳(例如 活性木炭)或其它合適的技術進行。
[0121 ]例如通過將材料和酶在溶劑(例如在水溶液中）中混合來用酶處理包括纖維素的 材料。
[0122] 酶和分解生物質（如生物質的纖維素和/或木質素部分)的破壞生物質的有機體包 含或制造各種纖維素分解酶(纖維素酶）、木質素酶或各種小分子破壞生物質的代謝物。這 些酶可以是協同作用降解生物質的結晶纖維素或木質素部分的酶復合物。纖維素分解酶的 實例包括：內切葡聚糖酶、纖維二糖水解酶和纖維二糖酶(β_葡萄糖苷酶）。通過內切葡聚糖 酶在隨機位置初步水解纖維素底物產生低聚中間體。這些中間體隨后被作為外切葡萄糖酶 如纖維二糖水解酶的底物以從纖維素聚合物的末端產生纖維二糖。纖維二糖是水溶性的1， 4-連接的葡萄糖二聚體。最后，纖維二糖酶裂解纖維二糖得到葡萄糖。
[0123] 鍵
[0124] 通過發酵由糖化處理的生物質材料產生的低分子量糖，微生物可以生產許多有用 的中間體和產物。例如，發酵或其它生物過程可以產生醇、有機酸、碳氫化合物、氫氣、蛋白 質或任何這些材料的混合物。
[0125] 例如，可以使用酵母菌和發酵單胞菌(Zymomonas)進行發酵或轉化。其它微生物在 以下材料部分中論述。酵母菌的最佳pH是約pH 4至5,而發酵單胞菌的最佳pH是約pH 5至6。 典型的發酵時間是約24至96小時，溫度在26°C至40°C范圍內，而嗜熱微生物偏好更高的溫 度。
[0126] 可以使用可移動的發酵罐，如在美國臨時專利申請60/832,735(現在是公開國際 申請第WO 2008/011598號）中描述的。類似地，糖化設備可以是可移動的。此外，糖化和/或 發酵可以在轉運期間部分或完全地進行。
[0127] 后加工
[0128] 麵
[0129] 發酵之后，可以使用例如"醪塔"蒸餾所得流體以使乙醇和其它醇與大部分水和殘 余固體分離。流出醪塔的蒸氣可以是例如35重量％乙醇并且可以被進料到精餾塔中。來自 精餾塔的接近共沸的（92.5%)乙醇和水的混合物可以使用氣相分子篩純化至純(99.5%) 乙醇。可以將醪塔殘渣傳送至三效蒸發器的第一效。精餾塔回流冷凝器可以為該第一效提 供熱量。第一效之后，可以使用離心機分離固體并且在旋轉干燥器中干燥。可以將離心機流 出液的一部分(25 % )回收發酵并且將其余部分傳送至第二和第三蒸發器效。大部分蒸發器 冷凝液可以作為相當干凈的冷凝液返回加工中，只分離一小部分至廢水處理以防止低沸點 化合物的建立。
[0130] 中間體和產物
[0131] 使用例如這些初級加工和/或后加工，可以將處理的生物質轉化成一種或多種產 物，如能量、燃料、食品和材料。產品的特定實例包括但不限于氫氣、醇(例如一元醇或二元 醇，如乙醇、正丙醇或正丁醇）、糖、生物柴油、有機酸(例如醋酸和/或乳酸）、碳氫化合物、gij 產品（例如蛋白質，如纖維素分解蛋白質（酶)或單細胞蛋白質）和任何這些的混合物。其它 實例包括羧酸，如醋酸或丁酸、羧酸鹽、羧酸和羧酸鹽和羧酸酯（例如甲酯、乙酯和正丙酯） 的混合物、酮、醛、α、β不飽和酸如丙烯酸和烯烴如乙烯。其它醇和醇衍生物包括丙醇、丙二 醇、1，4_ 丁二醇、1，3_丙二醇、任何這些醇的甲酯或乙酯。其它產品包括丙烯酸甲酯、異丁烯 酸甲脂、乳酸、丙酸、丁酸、琥珀酸、3-羥基丙酸、任何所述酸的鹽和任何所述酸和相應的鹽 的混合物。
[0132] 其它中間體和產品包括食品和醫藥產品，它們在美國臨時申請第12/417,900號中 描述，其全部公開內容通過引用結合在此。
[0133] gg
[0134] 生物質材料
[0135] 生物質可以是例如纖維素或木質纖維材料。這些材料包括紙和紙制品（例如聚乙 烯涂布紙和牛皮紙）、木材、木材相關材料，例如刨花板、草、稻殼、甘蔗渣、黃麻、大麻、亞麻、 竹子、劍麻、蕉麻、稻草、玉米芯、椰子毛和α纖維素含量高的材料，例如棉花。原料可以從未 用過的廢棄紡織材料(例如零料）、用后廢物(例如碎布)獲得。當使用紙制品時，它們可以是 未用過的材料(例如廢棄未用過的材料），或它們可以是用后廢物。除了未用過的原材料以 外，還可以使用用后的、工業上的（例如廢料)和加工廢物(例如來自紙加工的流出液)作為 纖維來源。生物質原料還可以來自或源于人(例如污水）、動物或工廠廢物。其它纖維素和木 質纖維材料已經在美國專利第6，448，307號、第6，258，876號、第6，207，729號、第5，973，035 號和第5,952,105號中描述。
[0136] 在一些實施方案中，生物質材料包括本身是或包括具有一個或多個β-l，4-鍵并具 有介于約3,000和50,000之間的數均分子量的材料的糖。這種糖本身是或包括纖維素（I)， 纖維素（I)通過β(1，4)_糖苷鍵的縮合從(β-葡萄糖1)衍生而得。這種鍵本身與存在于淀粉 和其它糖中的α(1，4)_糖苷鍵有差異。
[0137]
[0138] 淀粉材料包括淀粉本身，例