说明书设备保护外壳
本申请以引用的方式并入以下共同未决的临时申请的全部公开 内容：均于2012年10月10日提交的USSN 61/711,801和USSN 61/711,807；2013年3月8日提交的共同未决的临时申请：USSN 61/774,684；USSN 61/774,773；USSN 61/774,731；USSN 61/774,735； USSN 61/774,740；USSN 61/774,744；USSN 61/774,746；USSN 61/774,750；USSN 61/774,752；USSN 61/774,754；USSN 61/774,775； USSN 61/774,780；USSN 61/774,761；USSN 61/774,723；以及2013 年3月15日提交的USSN 61/793,336。
发明背景
现今可获得许多潜在的木质纤维素原料，包括例如农业残余物、 木质生物质、城市废物、油籽/油饼以及海草。目前，这些材料经常 未充分使用，被用作例如动物饲料、生物堆肥材料、在联产设施中燃 烧抑或甚至被填埋。
木质纤维素生物质包括嵌入半纤维素基质中由木质素围绕着的 晶体纤维素原纤维。这样产生紧凑基质，所述紧凑基质难以由酶以及 其它化学、生物化学和/或生物方法接近。纤维素生物质材料(例如， 已除去木质素的生物质材料)更易于由酶和其它转化方法接近，但是 即便如此，天然存在的纤维素材料当与水解酶接触时通常具有低产率 (相对于理论产率)。木质纤维素生物质甚至更难以受酶攻击。此外， 每种类型的木质纤维素生物质具有其自身特定的纤维素、半纤维素和 木质素组成。
概述
本发明涉及用于从材料例如生物质材料产生产物的系统、方法和 加工设备。一般来说，所述方法包括在拱顶中使用一个或多个输送机 输送具有不顺应性的生物质时用电子束处理所述材料，并且然后将不 顺应性减小的材料生物化学地和化学地加工成例如乙醇、木糖醇和其 它产物。拱顶中的辐射可对拱顶中的加工设备造成损坏，或辐射可产 生反应性气体，例如臭氧，所述反应性气体也可降低加工设备的性能。 由于设备故障以及因停机时间和必要的修理所致的承担成本，这种损 坏可能存在危害。这种损坏的减轻可通过将设备和/或加工设备的部 件封闭在设备外壳中来实现，所述设备外壳是辐射不透明的并且可用 对所述部件和/或设备惰性的气体进行吹扫。
一方面，本发明涉及一种保护加工设备的方法，所述加工设备是 例如材料(例如生物质)、生物质加工设备以及可能为照射生物质所需 的其它辅助设备。加工设备可包括例如用于在电子束下输送生物质材 料的振动式输送机和所述输送机所需的相关设备，尤其是有助于移动 生物质的设备。这包括为输送机提供振动的设备。辅助输送机零件包 括用于输送所需的所有零件和任选地输送机的振动零件。所述方法包 括在用气体吹扫设备外壳时将振动式输送机的电动机部件封闭在大 致上辐射不透明的设备外壳(例如，包括铅的材料)中。所述方法可使 电机对辐射的暴露相较于在无设备外壳的情况下将会发生的辐射暴 露减少。例如，可使对电动机的辐射暴露减少至少10％、至少20％、 至少30％、至少50％、至少70％或甚至更多(例如，至少90％)。
在一些实例中，所述方法中使用的气体可包括例如空气、氧减少 的空气、惰性气体、氮气、氩气、氦气、二氧化碳以及这些的混合物。 任选地，设备外壳中的气体以至少10分钟(例如每5分钟一次、每分 钟一次、每30秒一次)的交换时间交换。
在一些实例中，所述方法还包括使设备外壳移动例如以接近电动 机、定位设备外壳和/或调整设备外壳。设备外壳可被配置为可移动 的(例如，安装在轮子、轨道、滑块上)。任选地，所述方法包括在设 备外壳与振动式输送机之间提供间隙以适应在使用期间振动式输送 机的部件的振动和/或提供空气流出设备外壳的路径。
在一些其它实例中，所述方法包括将生物质加工设备放置在拱顶 内部。例如，所述方法可包括其中振动式输送机被设置于拱顶内的方 法。此外以及任选地，所述方法可包括其中拱顶含有照射设备的方法。 任选地，例如用于吹扫设备外壳的气体从拱顶内提供。例如，从拱顶 内提供的气体可在吹扫设备外壳之前进行过滤或处理(例如以除去臭 氧和/或破坏臭氧)。
另一方面，本发明涉及用于保护电动机例如振动式输送机的电动 机的系统。所述系统可包括具有安装在平面结构上的电动机部件的振 动式输送机和被配置成定位在所述电动机上方的大致上辐射不透明 的设备外壳。设定设备外壳的开口端的尺寸以便在设备外壳处于适当 位置中时在设备外壳与平面结构之间提供周向间隙。任选地，通过使 用挡块、凹槽、垫片和/或紧固件将设备外壳相对于输送机固定来维 持所述间隙。所述系统还可包括被配置用于使吹扫气体流入设备外壳 的管道。任选地，所述系统包括用于使设备外壳移入和移出所述部件 上方的位置的设备，例如，包括附接至设备外壳的轮子、用于使设备 外壳滑动的轨道、设置在设备外壳下方的轮子(例如附接至地面)、滑 块(例如，滑轨)、直线导轨以及其组合。电动机部件包括电动机、支 撑结构、管道、管路、电气部件。这可包括移动外壳所需的设备。
另一方面，本发明涉及保护生物质加工设备的方法。所述方法包 括在振动式输送机上将材料如生物质材料(例如木质纤维素材料)输 送穿过辐射场(如在电子束下)。所述方法还包括将电动机部件例如输 送机(如振动式输送机)的电动机部件封闭在大致上辐射不透明的设 备外壳中。为了附加保护，可用气体如空气、氮或这些的组合吹扫设 备外壳。
所描述的设备外壳可有效保护在对材料进行辐射加工中使用的 加工设备/部件。设备外壳还提供体积，在所述体积内可容易地控制 气氛，例如交换或抽空以用于无臭氧空气和/或其它惰性气体。设备 外壳可容易地制造并且耐用，从而提出针对由于辐射所致的加工设备 的偶然、意外和或无意降解的经济的解决方案。
本发明的实施方式可任选地包括以下总结的特征中的一个或多 个。在一些实施方式中，可以任何次序应用或使用所选择的特征，而 在其它实施方式中应用或使用特定选择的顺序。可在任何顺序中应用 或使用单独特征多于一次。此外，所应用或使用的特征的整个顺序或 顺序的一部分可以任何次序一次或重复地应用或使用。在一些任选的 实施方式中，如由本领域的技术人员所确定，可用不同的或在适用情 况下相同的、设定的或变化的定量或定性参数来应用或使用所述特 征。例如，如由本领域技术人员所确定，在适用情况下可改变或设定 特征参数如大小、单独尺寸(例如长度、宽度、高度)、位置、程度(例 如，到何种程度如不顺应性程度)、持续时间、使用频率、密度、浓 度、强度以及速度。
特征例如包括一种用于保护材料加工设备、在输送机上在电子束 下输送生物质材料以及将输送机的电动机部件封闭在辐射不透明的 设备外壳中的方法，例如在用气体吹扫所述外壳时并且所述气体可以 是空气。设备外壳中的气体以小于每10分钟一次的速率交换。用于 吹扫设备外壳的气体可以是空气、氧减少的空气、氮气、氩气、氦气、 二氧化碳以及其混合物。
用于输送生物质的输送机通常在拱顶内。照射设备也可以在拱顶 中。用于吹扫设备外壳的气体可来自拱顶内并且在设备外壳中使用所 述气体之前可将所述气体进行过滤。气体的过滤可包括除去臭氧。还 存在被配置来使吹扫气体流入设备外壳的管道。输送机可以是振动式 输送机。
设备外壳是可移动的，以使得可接近电动机如振动式电动机。设 备外壳和输送机被配置成在输送机是振动式输送机时适应部件的移 动，并且在设备外壳与振动式输送机设备尤其是电动机之间可存在间 隙。具有电动机部件的振动式输送机被安装在结构上；以使得在设备 外壳处于适当位置以保护电动机设备时，在结构与设备外壳之间提供 间隙。通过使用挡块、凹槽、垫片或紧固件将设备外壳相对于输送机 固定来维持所述间隙。此外，提供设备以便使设备外壳移入和移出输 送机部件上方的位置。用于移动设备外壳的设备可以是轮子、轨道、 滑轨、直线导轨以及其组合。
当与无设备外壳相比时，设备外壳可以使输送机设备得到的辐射 暴露量减少至少10％。或者，辐射暴露的减少可以是至少20％、任 选地至少30％或进一步任选地至少50％，并且进一步至少70％和或 者至少90％的辐射暴露减少。
根据以下详细说明、并且根据权利要求书，本发明的其他特征和 优点将是清楚的。
附图描述
前述内容将是从本发明的示例性实施方案的以下更具体的描述 清楚的，如在附图中所示。附图未必按比例绘制，而是将重点放在示 出本发明的实施方案上。
图1是示出用于保护生物质输送机的部件的外壳的拱顶的透视 切开视图。
图2A是包括用于保护输送机的电动机部件的设备外壳的振动式 输送机的透视图。图2B和2C是设备外壳的详细透视图。
图3A是管道的透视图。图3B是所述管道的轴向截面视图。图 3C是沿图3A中的线3C-3C取得的所述管道的轴向截面视图。
详述
使用本文所述的方法和系统，可将可来源于生物质(例如，植物 生物质、动物生物质、纸和城市废物生物质)并且通常可容易获得但 难以加工的纤维素和木质纤维素原料材料转化成有用产物(例如，糖 如木糖和葡萄糖，以及醇类如乙醇和丁醇)。包括用于使用辐射处理 生物质的方法和系统，其中加工设备和/或加工设备的部件被封闭在 辐射不透明的设备外壳中。在优选的实施方式中，用对所述部件和/ 或设备惰性的气体吹扫设备外壳。
本文描述用于制造源自其的糖溶液和产物的许多方法。这些方法 可包括例如任选地机械处理纤维素和/或木质纤维素原料。在此处理 之前和/或之后，可用另一种处理物理(例如照射、蒸汽爆炸、热解、 超声处理和/或氧化)来处理原料以减小或进一步减小其不顺应性。通 过例如添加一种或多种酶糖化原料来形成糖溶液。产物可源自糖溶 液，例如，通过发酵成醇。进一步加工可包括纯化所述溶液，例如通 过蒸馏。如果需要，可在所述方法的各个阶段进行测量木质素含量以 及基于此测量设定或调整工艺参数(例如照射剂量)的步骤，例如如在 2011年2月11日提交的美国申请序列号12/704,519中所描述，所述 申请的完整公开内容以引用的方式并入本文。
由于不顺应性减小处理步骤可能是高能量过程，所以可在拱顶和 /或储槽中进行所述处理以便容纳源自可能是危险的高能过程的能量 和/或一些产物。例如，拱顶可被配置成包括热能、电能(例如，高电 压、放电)、辐射能量(例如，X-射线、加速粒子、γ射线、紫外线辐 射)、爆炸能量(例如，冲击波、射弹、爆炸气浪)、气体(例如，臭氧、 蒸汽、氮氧化物和/或挥发性有机化合物)以及这些的组合。虽然拱顶 中的这种包括可保护拱顶外部的人员和设备，但在拱顶内部的设备经 受源自高能过程的能量和/或产物。在一些情况下，拱顶的这种包括 可加剧所述效应，例如通过不允许气体(例如臭氧、蒸汽、氮氧化物 和/或挥发性有机化合物)耗散或通过提供用于辐射的反射表面，或者 拱顶可提供由于爆炸所致的冲击波的反射表面或外壳可提供绝缘，从 而导致拱顶中的温度被升高。在操作期间拱顶的内部因此可以是破坏 环境。通过确保在操作期间没有人在拱顶内来减轻对人的危害。可通 过将设备或设备的部件封闭在拱顶和/或储槽内的保护外壳中来减轻 对设备的危害。
如果用于减小不顺应性的处理方法包括例如用电离辐射照射原 料，则可能发生不小心照射拱顶内的设备。例如，撞击材料的电子束 可通过“分解(breaking)”辐射(轫致辐射)产生X-射线，所述辐射取决于 其能量也可以是电离。例如，在由金属(例如不锈钢)制成的输送机表 面上照射生物质原料将产生X-射线，尤其是当电子撞击金属表面时。 当不存在生物质或小于足够量的生物质来覆盖输送机表面时，X-射线 的产生将会特别强，例如在启动、关闭期间或当在其正常参数之外操 作所述过程时。
此外，电子束可通过照射氧(例如，空气中存在的氧)产生臭氧。 臭氧是具有2.07V(相对于标准氢电极)氧化还原电位的强氧化剂，其 氧化还原电位高于其它已知的强氧化剂，如分别具有1.77V、1.67V、 1.36V和0.94V的氧化还原电位的过氧化氢、高锰酸盐、氯气和次氯 酸盐。因此，材料例如有机材料易于通过电离辐射降解和被臭氧氧化。 例如，所述材料可通过断链、交联、氧化和加热降解。此外，金属部 件易于发生氧化和通过臭氧降解，从而导致它们例如腐蚀/凹陷和/或 生锈。
因此，可损坏包括聚合物和一些金属(例如，可能排除耐腐蚀金 属或贵金属)的设备。例如，损坏可发生至包括有机材料的皮带，例 如用于设备中的那些，例如如像振动式输送机的驱动电动机与偏心飞 轮之间的联接。(振动式输送机描述于2012年10月10日提交的美国 临时申请序列号61/711,807中，其中所描述的全部内容以引用的方式 并入本文)。可易于由臭氧和辐射损坏的系统和/或电动机部件包括例 如，轮子、轴承、弹簧、减震器、螺线管、致动器、开关、齿轮、轴、 垫圈、粘合剂、紧固件、螺栓、螺母、螺钉、托架、框架、滑轮、盖、 减振器、滑块、过滤器、通风孔、活塞、风扇、风扇叶片、电线、电 线护套、阀、驱动轴、计算机芯片、微处理器、电路板以及电缆。可 通过电离辐射和臭氧降解的一些有机材料包括热塑性塑料和热固性 塑料。例如，可易于损坏的有机材料包括酚醛塑料(例如，Bakelite)、 氟化烃(例如，Teflon)、热塑性塑料、聚酰胺、聚酯、聚氨酯、橡胶(例 如，丁基橡胶、氯化聚乙烯、聚降冰片烯)、聚醚、聚乙烯(线性低密 度聚乙烯、高密度聚乙烯)、聚苯乙烯、乙烯类聚合物(例如，聚氯乙 烯)、纤维素塑料、氨基树脂(例如，脲甲醛)、聚胺、聚氨酯、聚酰胺、 丙烯酸树酯(例如甲基丙烯酸甲酯)、缩醛(例如，聚甲醛)、润滑剂(例 如，油和凝胶)、聚硅氧烷以及这些的组合。
为了保护可包括以上所讨论的材料或本文所述的其它材料或设 备的设备，本发明包括使用辐射不透明材料封闭和/或屏蔽材料免于 辐射。在一些实施方式中，选择辐射不透明材料以便能够防护所述部 件免于具有高能量的X-射线(短波长)，X-射线能够穿透许多材料。设 计辐射屏蔽外壳的一个重要因素是所用材料的衰减长度，衰减长度将 决定特定材料、材料的共混物或分层结构的所需厚度。衰减长度是辐 射被减小至入射辐射的辐射大约1/e(e＝欧拉数)倍的穿透距离。虽然 几乎所有的材料在足够厚的情况下都是辐射不透明的，但含有高组成 百分比(例如，密度)的具有高Z值(原子序数)的元素的材料具有较短 的辐射衰减长度，并且因此如果使用这类材料，可提供更薄、更轻的 外壳。用于辐射屏蔽中的高Z值材料的实例是钽和铅。辐射屏蔽中的 另一个重要参数是减半距离，减半距离是将使γ射线强度降低50％的 特定材料的厚度。作为具有0.1MeV能量的X射线辐射的实例，减 半厚度对于混凝土是约15.1mm并且对于铅是约0.27mm，而具有1 MeV的X射线能量，减半厚度对于混凝土是约44.45mm并且对于铅 是约7.9mm。辐射不透明材料可以是厚的或薄的材料，只要其能够 减小辐射穿过至另一侧的辐射。因此，如果希望特定外壳具有较小壁 厚，例如，对于轻质来说或由于大小限制，所选择的材料应具有足够 的Z值和/或衰减长度，以使得其减半长度小于或等于所需的外壳壁 厚。
在一些情况下，辐射不透明材料可以是分层材料，例如具有更高 Z值材料的层，以提供良好屏蔽，和较低Z值材料的层以提供其它特 性(例如结构完整性、耐冲击性等)。在一些情况下，分层材料可以是 “分级Z”层压件，例如包括其中所述层提供从高-Z至连续较低-Z元素 的梯度的层压件。
辐射不透明材料可使穿过由所述材料形成的结构(例如，墙壁、 门、天花板、外壳、一系列这些或这些的组合)的辐射与入射辐射相 比减少至少约10％(例如，至少约20％、至少约30％、至少约40％、 至少约50％、至少约60％、至少约70％、至少约80％、至少约90％、 至少约95％、至少约96％、至少约97％、至少约98％、至少约99％、 至少约99.9％、至少约99.99％、至少约99.999％)。因此，由辐射不 透明材料制成的设备外壳可使设备/系统/部件的暴露减少相同量。辐 射不透明材料可包括不锈钢、具有高于25的Z值的金属(例如，铅、 铁)、混凝土、泥土、砂以及其组合。辐射不透明材料可包括在入射 辐射的方向上至少约1mm(例如，5mm、10mm、5cm、10cm、100 cm、1m、10m)的屏障。
选择为辐射不透明的材料可基于它们的其它功能连同其辐射衰 减特性进行选择。例如，可支撑较重的天花板和/或设备并且可能很 少(如果有的话)需要移动的拱顶的壁可由混凝土构成。拱顶的门将优 选地被制得相对较薄和较轻并且易于打开和关闭(例如，铰接的或在 轨道上)并且可由包括铁和铅的层制成。优选地，用于本文所述的系 统/设备/部件的外壳将需要是相对小的且可移动的。例如，它们应该 能够通过较轻设备如小型叉车、电动滚筒或由人工手动。重量因此应 当小于约2000kg(例如，小于约1000kg、小于约900kg、小于约800 kg、小于约700kg、小于约600kg、小于约500kg、小于约400kg、 小于约300kg、小于约200kg、小于约100kg、小于约50kg、小于 约25kg)。所述构造可包括铅、不锈钢和具有Z数大于25的其它金 属。外壳可包括材料分层，例如铅和不锈钢，其中铅可提供辐射保护， 而不锈钢可提供更好的结构特性。
在一些情况下，外壳被安装成可容易地移动和/或移除。例如， 外壳可安装和/或悬挂在轮子(例如脚轮)、轨道、滑轮和/或铰链上。 外壳也可以是分部分的，其中部分可从有待封闭的设备/系统/部件周 围组装或拆卸。外壳的一部分可与有待封闭的系统/设备/部件成整体。 例如，设备可安装在为保护性的且被配置成与外壳配合的板上。外壳 可例如通过钩、螺钉、螺栓、带、按扣和/或其它紧固件固定至设备。
可在部件上使用一个或多个外壳，例如由一个外部(或几个外部) 外壳包围的内部外壳。外壳可具有任何形状并且可包括壁，所述壁是 弯曲的、平坦的、粗糙的、光滑的、球形的和/或成角度的。外壳可 包括管和管道。所述外壳可被配置成组合例如制成较大外壳或以形成 外壳的不同部分(例如，管可封闭设备的一部分，盒封闭设备的第二 部分)。
为了保护包括如以上讨论的金属和有机物的设备免于臭氧，设备 的外壳被配置成通过不含臭氧或具有比在照射过程期间将存在的少 的臭氧的流动气体吹扫。这种吹扫在外壳不能在待保护的物品周围容 易地密封的情况下是特别有用的，例如在移动和/或振动的设备的情 况下，如振动式输送机的电动机。在这种情况下，设备外壳中吹扫气 体的存在排除其它气体(例如臭氧)或微粒的进入，所述其它气体或微 粒否则可进入未密封的设备外壳。在一些实施方式中，每个外壳具有 用于允许吹扫气体进入的一个或多个入口和用于吹扫气体排出的一 个或多个出口。吹扫气体可来源于包括照射设备的拱顶的外部，并且 可以是例如大气、来自储罐的空气、氮气、氩气、氦气或这些的组合。 吹扫气体可任选地源自拱顶内，但优选地如果使用拱顶空气，则空气 应进行处理，例如通过臭氧减少过滤器(例如，包括活性炭过滤器)过 滤。空气流动应是足以阻止存在于外壳外部的任何臭氧进入所述外 壳。例如，外壳中的交换速率(进入和排出外壳的空气的体积与外壳 的总体积相等所花费的时间)是例如少于约10分钟(例如，少于9分 钟、少于8分钟、少于约7分钟、少于约6分钟、少于约5分钟、少 于约4分钟、少于约3分钟、少于约2分钟、少于约1分钟、少于约 30秒、少于约10秒、少于约1秒)。或者或另外地，外壳的内部中的 压力可稍高于外部，例如，高至少约0.0001％(例如，至少约0.001％、 至少约0.01％、至少约0.1％、至少约1％、至少约10％、至少约50％、 至少约100％)。或者或另外地，在外壳的出口处的吹扫气体的平均流 量是至少0.1mLcm-2sec-1(例如，至少约0.5mLcm-2sec-1、至少约 1.0mLcm-2sec-1、至少约2.0mLcm-2sec-1、至少约5.0mLcm-2sec-1、 至少约10mLcm-2sec-1、至少约20mLcm-2sec-1、至少约30mLcm-2 sec-1、至少约40mLcm-2sec-1、至少约50mLcm-2sec-1、至少约60 mLcm-2sec-1、至少约70mLcm-2sec-1、至少约80mLcm-2sec-1、 至少约90mLcm-2sec-1、至少约100mLcm-2sec-1)。
在一些实施方案中，吹扫气体可以是冷却气体，例如提供冷却至 电动机部件的流。例如，气体可在送至外壳中之前进行冷却或者可来 自冷却源(例如液氮吹出)。
本发明的一个实施方案关于图1示出，其是具有保护输送机的机 械部件的外壳的拱顶的透视图。天花板/顶部未在此视图中示出，以 使得可更清楚地观察拱顶的内部。盒112和114被设置成紧邻第一输 送机116。盒122和124被设置成紧邻第二输送机126。用于电缆和/ 或气体(例如，空气、氮气)至所述盒的管道也示出为从天花板向下延 伸的管118、120、128和130。管118、120、128和130穿过天花板。 所述盒和管道由辐射不透明材料构成，从而保护盒内部的部件(例如， 驱动输送机的电动机和相关的皮带)免于辐射并且是用于保护设备/系 统和/或部件的外壳的两个实例。
在使用中，将生物质输送到拱顶中并输送到第一输送机槽下落开 口140，所述开口通过穿过天花板的管(未示出)连接至拱顶的外部。 生物质在由箭头所示的方向行进并且掉落到第二输送机上。第二输送 机在扫描盒142下方输送生物质。扫描盒被连接至高真空电子管道 144，穿过天花板并且至电子加速器146。电子加速器和电源148由 拱顶的顶部支撑。拱顶内部的气氛包含升高的臭氧水平，这是由于在 所述过程中大气氧的电子照射所致。通过经由其相应的管道用含有比 拱顶气氛中的臭氧少的臭氧的流体吹扫所述盒，在输送机的机械部件 附近中的臭氧被减少。所述流体可以是例如大气、氮气、氢气、氦气、 已进行处理以降低臭氧水平的拱顶空气以及这些的混合物。当用于吹 扫外壳的空气是已进行处理以减少臭氧的拱顶空气时，用于吹扫气体 的管道不需要穿过顶部并且可以是包括泵和过滤器(例如，臭氧过滤 器)的系统的一部分以除去负载臭氧的空气并且抽出(至外壳中)不含 臭氧的空气。
图2A是具有用于覆盖机械部件的盒114和112的振动式输送机 116的图。所述盒被示出通过轮例如222和224安装在轨道212和214 上。所述盒可在由双向箭头所示的方向上在轨道上移动。在此视图中， 所述盒被从输送机移开，从而示出电动机部件232。用于电和/或气体 吹扫的管道被示出为附接至输送机的118和120。当输送机在操作中 时，所述盒被推到接近板250和251，从而封闭电动机部件。优选地， 盒的边缘258不与所述板相接触，因为当输送机在操作中时由输送机 (和附接的板)抵靠所述盒的边缘的振荡引起的摩擦将引起磨损和加 热。X-射线被示出处于与当电子束撞击材料、特别是金属如在其上不 具有生物质的输送机的表面时形成的X-射线的任意位置中。此外， 箱边缘与板之间的间隙提供流出设备外壳的路径，以使得可吹扫设备 外壳。例如，所述边缘与板之间的平均间隙优选地是在1mm与之间 60mm(例如，在约1-5mm、1-10mm、1-20mm、1-30mm、1-40mm、 2-10mm、2-20mm、2-30mm、2-40mm、2-50mm、3-10mm、3-20mm、 3-30mm、3-40mm、3-50mm、4-10mm、4-20mm、4-30mm、4-40mm、 4-50mm、5-10mm、5-20mm、5-30mm、5-40mm、5-50mm、10-20mm、 10-30mm、10-40mm之间)。槽缝252和254分别容纳管道118和120， 以使得所述盒和板可在所述板/管道与盒之间形成仅具有最小间隙的 设备外壳(例如，类似于所述板与盒边缘之间的间隙)。
图2B是以透视图示出用于接受振动式输送机部件例如电动机部 件的开口258的边缘的盒114的特写视图。轨道212具有可将盒固定 在所述轨道上的所需位置处的阻挡件242和244。
图2C是盒的另一透视图。所述盒包括可适用于在需要移动所述 盒时握持所述盒的手柄262和264。
在其它实施方案中，设备外壳与振动式输送机之间的间隙可通过 除上述所公开的以外的方法来维持。例如，设备外壳可被设置成被配 置来接受设备外壳的占地面积的凹陷。可移动的阻挡件可通过例如摩 擦或紧固件(例如，销、螺栓)来固定，底板和将设备外壳保持在适当 位置。设备外壳可具有脚轮，其配合在凹陷中或抵靠阻挡件设置。也 可使用磁性阻挡件。在一些实施方案中，盒可通过结构(例如脊形结 构、钢框架、柱、壁凹陷、缆线、这些的组合)从天花板或壁悬垂在 所需位置。设备外壳甚至可安装在振动器上，同时通过使用垫片以及 紧固件留出间隙。在一些实例中，设备外壳可被包括为输送机的一部 分，例如它们可以是用于电动机的盖子，所述盖子由辐射不透明的材 料制成并且具有用气体吹扫的入口和通风口。
图3A是示出设置在其中的缆线312的管道118的透视图。所述 缆线可以是用于向电动机提供电功率和信号的绝缘电缆。所述缆线还 可包括机械线缆，例如，用于机械地触发开关(例如，紧急关断)。尽 管图3A仅示出一根缆线，但多根缆线和/或电线可被设置在管道内。 图3B和3C分别是管道的径向和轴向截面视图，其示出缆线312在 内部空腔314内的适当位置中。线缆312穿过管道但不填充管道，以 使得穿过所述管道的气体流动可如图3B中的箭头所示被容纳。
辐射处理
原料可用电子轰击进行处理来修改其结构以减小其不顺应性。所 述处理可例如减少原料的平均分子量、改变原料的晶体结构，和/或 增加原料的表面积和/或孔隙率。
通过电子束电子轰击通常是优选的，因为它提供非常高的通量。 电子束加速器可例如从IBA,Belgium和NHV Corporation,Japan获 得。
电子轰击可使用电子束装置来进行，其具有小于10MeV，例如， 小于7MeV、小于5MeV或小于2MeV，例如，约0.5至1.5MeV、 约0.8至1.8MeV或约0.7至1MeV的标称能量。在一些实施方式中， 标称能量是约500至800keV。
电子束可具有相对高的总波束功率(所有加速头的组合波束功 率，或如果使用多个加速器，所有加速器和所有头的组合波束功率)， 例如至少25kW，例如至少30、40、50、60、65、70、80、100、125 或150kW。在一些情况下，功率甚至高达500kW、750kW或甚至 1000kW或更高。在一些情况下，电子束具有1200kW或更高的波束 功率，例如1400、1600、1800或甚至300kW。
此较高总波束功率通常通过利用多个加速头来实现。例如，电子 束装置可包括两个、四个或更多个加速头。使用多个头部，其每个具 有相对低的波束功率，防止材料的过度温度上升，从而防止材料燃烧， 并且还增加材料层厚度中的剂量的均匀性。
通常优选的是生物质材料床具有相对均匀的厚度。在一些实施方 案中，所述厚度小于约1英寸(例如，小于约0.75英寸，小于约0.5 英寸，小于约0.25英寸，小于约0.1英寸，约0.1与1英寸之间，约 0.2与0.3英寸之间)。
在一些实施方式中，希望在用电子轰击处理材料期间和之间冷却 材料。例如，所述材料可在其例如通过螺旋挤出机、振动式输送机或 其它输送设备输送时进行冷却。例如，在输送时冷却描述于美国临时 申请号61/774,735和美国临时申请号61/774,752中，其中的全部描述 内容以引用的方式并入本文。
为了减少不顺应性减小过程所需的能量，希望尽可能快地处理材 料。总体上，优选处理大于约0.25Mrad每秒，例如，大于约0.5、 0.75、1、1.5、2、5、7、10、12、15或甚至大于约20Mrad每秒， 例如，约0.25至2Mrad每秒的剂量率来执行。较高剂量率允许靶(例 如所需)剂量的较高通量。较高剂量率总体上需要较高线路速度，以 避免材料的热分解。在一个实施方式中，对于约20mm的样品厚度(例 如，具有0.5g/cm3的堆积密度的粉碎的玉米穗轴材料)，将加速器设 定为3MeV、50mA射束电流并且线速度是24英尺/分钟。
在一些实施方案中，进行电子轰击直到材料接受至少0.1Mrad、 0.25Mrad、1Mrad、5Mrad，例如至少10、20、30或至少40Mrad 的总剂量。在一些实施方案中，进行处理直到材料接受约10Mrad至 约50Mrad，例如约20Mrad至约40Mrad或约25Mrad至约30Mrad 的剂量。在一些实施方式中，优选25至35Mrad的总剂量，其理想 地(例如)以5Mrad/遍次在几秒内施加，其中每遍次施加约一秒。施加 大于7至8Mrad/遍次的剂量可在一些情况下引起原料材料的热降解。 可在照射之前、之后或期间应用冷却。例如，可利用如描述于以下申 请中的冷却方法、系统和设备：美国临时申请号61/774,735和美国临 时申请号61/774,754中，其全部公开内容以引用的方式并入本文。
使用如以上讨论的多个头，可以多遍次，例如由几秒钟的冷却间 隔开的10至20Mrad/遍次(例如12至18Mrad/遍次)下的两个遍次， 或7至12Mrad/遍次(例如5至20Mrad/遍次、10至40Mrad/遍次、9 至11Mrad/遍次)的三个遍次处理材料。如本文所讨论，用若干相对 低的剂量而不是一个高剂量处理材料倾向于防止材料过热并且还增 加贯穿材料厚度的剂量均匀性。在一些实施方式中，在每个遍次期间 或之后将材料搅拌或以其它方式混合，并且然后平滑成均匀层，然后 再次进行下一个遍次，以进一步增强处理均匀性。
在一些实施方案中，电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。
在一些实施方案中，本文所述的任何加工发生在获得时就保持干 燥或者已例如使用加热和/或减压进行干燥的木质纤维素材料上。例 如，在一些实施方案中，在25℃和50％相对湿度下测量，纤维素和/ 或木质纤维材料具有小于约25wt.％保留水(例如，小于约20wt.％、 小于约15wt.％、小于约14wt.％、小于约13wt.％、小于约12wt.％、 小于约10wt.％、小于约9wt.％、小于约8wt.％、小于约7wt.％、小 于约6wt.％、小于约5wt.％、小于约4wt.％、小于约3wt.％、小于 约2wt.％、小于约1wt.％、小于约0.5wt.％、小于约15wt.％。
在一些实施方案中，使用两种或更多种电子源，如两种或更多种 电离源。例如，可以任何顺序用电子束接着用γ辐射和具有约100nm 至约280nm波长的UV光处理样品。在一些实施方案中，用三种电 离辐射源处理样品，如电子束、γ辐射和高能UV光。生物质输送穿 过处理区，其中其可用电子来轰击。
可有利地重复处理以更充分地减少生物质不顺应性和/或进一步 改变生物质。具体地说，取决于材料的不顺应性，工艺参数可在第一 (例如，第二、第三、第四或更多个)遍次之后调整。在一些实施方案 中，可使用包括循环系统的输送机，其中生物质多次输送穿过以上所 述的各种过程。在一些其它实施方案中，多个处理装置(例如，电子 束发生器)用于处理生物质多次(例如，2、3、4或更多次)。在其它实 施方案中，单一电子束发生器可为多个光束(例如，2、3、4或更多个 光束)源，其可用于处理生物质。
改变含碳水化合物生物质的分子/超分子结构和/或减小含碳水化 合物生物质的不顺应性的效力取决于所使用的电子能和所施加的剂 量，而暴露时间取决于功率和剂量。在一些实施方案中，调整剂量率 和总剂量以便不会破坏(例如烧焦或燃烧)生物质材料。例如，碳水化 合物不应在加工中损坏，以使得它们可从生物质完整地例如作为单糖 释放。
在一些实施方案中，进行处理(用任何电子源或源的组合)直到材 料接受至少约0.05Mrad，例如，至少约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或200Mrad的剂量为止。在一些实施方案中， 进行处理直到材料接受0.1-100Mrad、1-200、5-200、10-200、5-150、 50-150Mrad、5-100、5-50、5-40、10-50、10-75、15-50、20-35Mrad 之间的剂量。
在一些实施方案中，使用相对低的辐射剂量例如以增加纤维素或 木质纤维素材料的分子量(用本文所述的任何辐射源或源的组合)。例 如，至少约0.05Mrad，例如至少约0.1Mrad或至少约0.25、0.5、0.75、 1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0或至少约5.0Mrad的剂量。在一 些实施方案中，进行照射直到材料接受0.1Mrad与2.0Mrad之间，例 如0.5rad与4.0Mrad之间或1.0Mrad与3.0Mrad之间的剂量。
还可希望同时或顺序地从多个方向照射，以便实现至材料中的所 需辐射穿透程度。例如，取决于材料如木材的密度和水分含量和所使 用的辐射源的类型(例如，γ或电子束)，至材料中的最大辐射穿透可 以是仅约0.75英寸。在这种情况下，较厚部分(高达1.5英寸)可通过 首先从一侧照射材料并且然后使材料翻转且从另一侧照射来进行照 射。从多个方向照射可特别适用于电子束辐射，电子束比γ辐射照射 更快，但通常不能实现同样大的穿透深度。
辐射不透明材料
本发明可包括在使用辐射不透明材料构造的拱顶和/或储槽中加 工材料。在一些实施方式中，选择辐射不透明材料以便能够防护所述 部件免于具有高能量的X-射线(短波长)，X-射线能够穿透许多材料。 设计辐射屏蔽外壳的一个重要因素是所用材料的衰减长度，衰减长度 将决定特定材料、材料的共混物或分层结构的所需厚度。衰减长度是 辐射被减小至入射辐射的辐射大约1/e(e＝欧拉数)倍的穿透距离。虽 然几乎所有的材料在足够厚的情况下都是辐射不透明的，但含有高组 成百分比(例如，密度)的具有高Z值(原子序数)的元素的材料具有较 短的辐射衰减长度，并且因此如果使用这类材料，可提供更薄、更轻 的屏蔽。用于辐射屏蔽中的高Z值材料的实例是钽和铅。辐射屏蔽中 的另一个重要参数是减半距离，减半距离是将使γ射线强度降低50％ 的特定材料的厚度。作为具有0.1MeV能量的X射线辐射的实例， 减半厚度对于混凝土是约15.1mm并且对于铅是约0.27mm，而具有 1MeV的X射线能量，减半厚度对于混凝土是约44.45mm并且对于 铅是约7.9mm。辐射不透明材料可以是厚的或薄的材料，只要其能 够减小辐射穿过至另一侧的辐射。因此，如果希望特定外壳具有较小 壁厚，例如，对于轻质来说或由于大小限制，所选择的材料应具有足 够的Z值和/或衰减长度，以使得其减半长度小于或等于所需的外壳 壁厚。
在一些情况下，辐射不透明材料可以是分层材料，例如具有更高 Z值材料的层，以提供良好屏蔽，和较低Z值材料的层以提供其它特 性(例如结构完整性、耐冲击性等)。在一些情况下，分层材料可以是 “分级Z”层压件，例如包括其中所述层提供从高-Z至连续较低-Z元素 的梯度的层压件。在一些情况下，辐射不透明材料可以是互锁块，例 如，铅和/或混凝土块可由NELCO Worldwide(Burlington,MA)提供， 并且可使用如描述于美国临时申请号61/774,744中的可重构的拱顶。
辐射不透明材料可使穿过由所述材料形成的结构(例如，墙壁、 门、天花板、外壳、一系列这些或这些的组合)的辐射与入射辐射相 比减少至少约10％(例如，至少约20％、至少约30％、至少约40％、 至少约50％、至少约60％、至少约70％、至少约80％、至少约90％、 至少约95％、至少约96％、至少约97％、至少约98％、至少约99％、 至少约99.9％、至少约99.99％、至少约99.999％)。因此，由辐射不 透明材料的制成的外壳可使设备/系统/部件的暴露减少相同量。辐射 不透明材料可包括不锈钢、具有高于25的Z值的金属(例如，铅、铁)、 混凝土、泥土、砂及其组合。辐射不透明材料可包括在入射辐射的方 向上至少约1mm(例如，5mm、10mm、5cm、10cm、100cm、1m、 10m)的屏障。
辐射源
辐射类型决定所使用的辐射源以及辐射装置和相关设备的种类。 本文所述的例如用于用辐射处理材料的方法、系统和设备可利用如本 文中所述的源以及任何其它有用的源。
γ射线源包括放射性核，如钴、钙、锝、铬、镓、铟、碘、铁、 氪、钐、硒、钠、铊以及氙的同位素。
X射线源包括电子束与金属靶(如钨或钼或合金)的碰撞或紧凑光 源，如由Lyncean商业化生产的那些。
α粒子与氦原子核相同，并且由各种放射性核的α衰变产生，所 述放射性核如铋、钋、砹、氡、钫、镭、一些锕系元素(如锕、钍、 铀、镎、锔、锎、镅和钚)的同位素。
紫外辐射源包括氘灯或镉灯。
红外辐射源包括蓝宝石、锌或硒化物窗口陶瓷灯。
微波源包括速调管、Slevin型RF源或使用氢气、氧气或氮气的 原子束源。
用于加速粒子(例如电子或离子)的加速器可以是静电DC(例如 电动DC)、RF线性波、磁感应线性波或连续波。例如，各种照射装 置可在本文所公开的方法中使用，包括场电离源、静电离子分离器、 场电离发生器、热离子发射源、微波放电离子源、再循环或静止加速 器、动态线性加速器、范德格拉夫(van de Graaff)、考克饶夫特瓦尔顿 (Cockroft Walton)加速器(例如，加速器)、线性加速器 (LINACS)、高频高压加速器(例如，加速器)、回旋 加速器(cyclotron)、同步加速器(synchrotron)、电子感应加速器 (betatron)、变压器型加速器、电子回旋加速器(microtron)、等离子体 发生器、级联加速器以及折叠式串列加速器。例如，回旋型加速器可 从IBA,Belgium获得，如RHODOTRONTM系统，而DC型加速器可 从RDI(现在是IBA Industrial)获得，如其它适合 的加速器系统包括例如：DC绝缘心型变压器(ICT)型系统，可从Nissin High Voltage,Japan获得；S-波段线性加速器，可从L3-PSD(USA)、 Linac Systems(France)、Mevex(Canada)以及Mitsubishi Heavy Industries(Japan)获得；L-波段线性加速器，可从Iotron Industries (Canada)获得；以及基于ILU的加速器，可从Budker Laboratories (Russia)获得。离子和离子加速器讨论于以下文献中：Introductory Nuclear Physics,Kenneth S.Krane,John Wiley&Sons,Inc.(1988), Krsto Prelec,FIZIKA B 6(1997)4,177-206；Chu,William T.,“Overview of Light-Ion Beam Therapy”,Columbus-Ohio,ICRU-IAEA会议,2006 年3月18-20日；Iwata,Y.等“Alternating-Phase-Focused IH-DTL for Heavy-Ion Medical Accelerators”,Proceedings of EPAC 2006,Edinburgh, Scotland；以及Leitner,C.M.等“Status of the Superconducting ECR Ion Source Venus”,Proceedings of EPAC 2000,Vienna,Austria。一些粒子加 速器及其用途公开于例如Medoff的美国专利号7,931,784中，所述专 利的完整公开内容以引用的方式并入本文。
电子可通过经历β衰变的放射性核产生，如碘、铯、锝和铱的同 位素。或者，电子枪可通过热离子发射而用作电子源并且通过加速电 势进行加速。电子枪产生电子，通过大的电势(例如，大于约50万、 大于约100万、大于约200万、大于约500万、大于约600万、大于 约700万、大于约800万、大于约900万或甚至大于1000万伏特) 使所述电子加速，并且然后在x-y平面上对其进行磁力扫描，其中最 初使电子沿加速器管向下在z方向上加速并通过箔窗口提取。在照射 输送穿过扫描光束的材料例如生物质时，扫描电子束适用于增加照射 表面。扫描电子束也使热载荷均匀分布于窗口上并且帮助减少由于电 子束的局部加热所致的箔窗口破裂。窗户箔破裂由于随后的必要修复 和重新启动电子枪而造成显著停机时间。
电子束可用作辐射源。电子束具有高剂量速率(例如1、5或甚至 10Mrad每秒)、高流通量、更小的容积和更小的密封设备的优点。电 子束还可具有高电效率(例如，80％)，从而允许相对于其它辐射方法 的较低能量使用，这可转化为与所使用的较少量的能量相对应的较低 操作成本和较低温室气体排放。电子束可例如由静电发生器、级联发 生器、互感发生器、具有扫描系统的低能量加速器、具有线性阴极的 低能量加速器、线性加速器和脉冲加速器来产生。
电子还可(例如)通过断链机制更有效地引起含碳水化合物的材 料的分子结构的改变。此外，具有0.5-10MeV能量的电子可穿透低 密度材料，如本文所述的生物质材料，例如，具有小于0.5g/cm3堆 积密度和0.3-10cm深度的材料。作为电离辐射源的电子可适用于例 如相对薄的材料堆、层或床，例如，小于约0.5英寸，例如，小于约 0.4英寸、0.3英寸、0.25英寸或小于约0.1英寸。在一些实施方案中， 电子束的各个电子的能量是约0.3MeV至约2.0MeV(兆电子伏特)， 例如约0.5MeV至约1.5MeV，或约0.7MeV至约1.25MeV。照射 材料的方法讨论于2011年10月18日提交的美国专利申请公布 2012/0100577 A1中，所述专利申请的整个公开内容以引用的方式并 入本文。
电子束照射装置可商业上获得或制造获得。例如，元件或部件如 感应器、电容器、外壳、电源、电缆、电线、电压控制系统、电流控 制元件、绝缘材料、微控制器和冷却设备可购买并且安装到装置中。 任选地，可修改和/或适配商业装置。例如，装置和部件可购自本文 所述的任何商业来源，包括Ion Beam Applications(Louvain-la-Neuve, Belgium)、NHV Corporation(Japan)、Titan Corporation(San Diego, CA)、Vivirad High Voltage Corp(Billeric,MA)和/或Budker Laboratories (Russia)。典型的电子能量可以是0.5MeV、1MeV、2MeV、4.5MeV、 7.5MeV或10MeV。典型的电子束照射装置功率可以是1kW、5kW、 10kW、20kW、50kW、60kW、70kW、80kW、90kW、100kW、 125kW、150kW、175kW、200kW、250kW、300kW、350kW、 400kW、450kW、500kW、600kW、700kW、800kW、900kW或 甚至1000kW。可使用的加速器包括NHV照射器中等能量系列 EPS-500(例如500kV加速器电压和65、100或150mA射束电流)、 EPS-800(例如800kV加速器电压和65或100mA射束电流)或 EPS-1000(例如1000kV加速器电压和65或100mA射束电流)。此 外，可使用来自NHV的高能量系列的加速器，如EPS-1500(例如1500 kV加速器电压和65mA射束电流)、EPS-2000(例如2000kV加速器 电压和50mA射束电流)、EPS-3000(例如3000kV加速器电压和50 mA射束电流)以及EPS-5000(例如5000和30mA射束电流)。
考虑电子束照射装置功率规格的权衡因素包括操作成本、投资成 本、折旧和装置占地面积。考虑电子束照射的暴露剂量水平的权衡因 素是能量成本和环境、安全和健康(ESH)相关方面。通常，发生器容 纳于例如铅或混凝土的拱顶中，特别是对于从在所述过程中产生的 X-射线来产生。考虑电子能量的权衡因素包括能量成本。
电子束照射装置可产生固定光束或扫描光束。具有大的扫描扫掠 长度和高扫描速度的扫描光束可能是有利的，因为这将有效地代替大 的、固定的波束宽度。此外，可获得0.5m、1m、2m或更大的可用 扫掠宽度。由于较大扫描宽度和局部加热和窗口故障可能性减少，扫 描光束在本文描述的大多数实施方案中是优选的。
电子枪-窗口
用于电子加速器的提取系统可包括两个窗口箔。窗口箔描述于 2012年10月10日提交的美国临时申请序列号61/711,801中，其完 整公开内容以引用的方式并入本文。两箔窗口提取系统中的冷却气体 可以是吹扫气体或混合物(例如，空气)或纯气体。在一个实施方案中， 气体是惰性气体，如氮气、氩气、氦气和或二氧化碳。优选使用气体 而不是流体，因其使电子束的能量损失最小化。还可使用纯气体的混 合物，在撞击窗口之前在管线中或在窗口之间的空间中预混合抑或混 合。可例如通过使用热交换系统(例如，冷冻器)和/或通过使用来自冷 凝气体(例如，液氮、液氦)的气化对冷却气体进行冷却。
当使用输送机外壳时，还可用惰性气体吹扫封闭的输送机，以便 将大气维持在降低的氧水平下。使氧水平保持较低避免了臭氧的形 成，在一些情况下臭氧由于其反应性和毒性性质是不希望的。例如， 氧可少于约20％(例如，少于约10％、少于约1％、少于约0.1％、少 于约0.01％或甚至少于约0.001％的氧)。可用惰性气体进行吹扫，所 述惰性气体包括但不限于氮气、氩气、氦气或二氧化碳。这可由例如 液态来源(例如，液氮或液氦)的气化供应，从空气中就地产生或分离， 或由储罐供应。惰性气体可再循环并且可使用催化剂(如铜催化剂床) 去除任何残余氧。或者，可进行吹扫、再循环和氧去除的组合以使氧 水平保持较低。
也可用可与生物质反应的反应性气体吹扫输送机外壳。这可在照 射过程之前、期间或之后进行。反应性气体可以是但不限于：一氧化 二氮、氨、氧、臭氧、烃、芳香族化合物、酰胺、过氧化物、叠氮化 物、卤化物、卤氧化物、磷化物、膦、胂、硫化物、硫醇、硼烷和/ 或氢化物。可在输送机外壳中例如通过照射(例如，电子束、UV照射、 微波照射、加热、IR辐射)活化反应性气体，以使其与生物质反应。 可例如通过照射活化生物质本身。优选地，生物质通过电子束活化， 以产生然后例如通过自由基偶合或淬灭与活化或未活化的反应性气 体反应的自由基。
供应至封闭的输送机的吹扫气体也可冷却到例如约25℃以下、 约0℃以下、约-40℃以下、约-80℃以下、约-120℃以下。例如，气 体可由压缩气体(如液氮)气化或者由固态二氧化碳升华。作为替代性 实例，可通过冷冻器冷却气体，或者可冷却部分或整个输送机。
辐射处理过程中的加热和通量
当来自电子束的电子与非弹性碰撞中的物质相互作用时，几种过 程可发生。例如，材料的电离、材料中聚合物的断链、材料中的聚合 物的交联、材料的氧化、X射线的产生(“轫致辐射”)和分子的振动激 发(例如声子产生)。不受特定机制束缚，不顺应性减少可能是这些非 弹性碰撞作用中的几种，例如电离、聚合物的断链、氧化和声子产生。 这些作用中的一些(例如，尤其是X-射线产生)使屏蔽和工程屏障成为 必需，例如，在混凝土(或其它辐射不透明材料)拱顶中隔绝照射过程。 另一种照射作用，振动激发，等效于加热样品。通过照射加热样品可 有助于减少不顺应性，但过度加热可能会破坏材料，如将在下文解释。
来自吸附电离辐射的绝热温升(ΔT)由以下等式给出：ΔT＝D/Cp： 其中D是平均剂量(以kGy计)，Cp是热容(以J/g℃计)，并且ΔT是 温度变化(以℃计)。典型的干燥生物质材料将具有接近2的热容量。 取决于水的量，湿生物质将具有更高的热容量，因为水的热容量非常 高(4.19J/g℃)。金属具有低得多的热容量，例如304不锈钢具有0.5 J/g℃的热容量。针对不同辐射剂量，生物质和不锈钢中由于即时辐 射吸附所致的温度变化在表1中示出。
表1：生物质和不锈钢的计算的温度增加。
剂量(Mrad) 预估生物质ΔT(℃) 钢ΔT(℃)
10 50 200
50 250 1000
100 500 2000
150 750 3000
200 1000 4000
高温可破坏和/或修改生物质中的生物聚合物，以使得所述聚合 物(例如纤维素)不适合用于进一步加工。经受高温的生物质可能变成 黑的、粘的并且释放指示腐烂的气味。这种粘性甚至可能使材料难以 输送。所述气味可能是难闻的并且是一个安全问题。事实上，已发现 将生物质保持在约200℃以下在本文所述的方法中是有益的(例如约 190℃以下、约180℃以下、约170℃以下、约160℃以下、约150℃ 以下、约140℃以下、约130℃以下、约120℃以下、约110℃以下、 约60℃与180℃之间、约60℃与160℃之间、约60℃与150℃之间、 约60℃与140℃之间、约60℃与130℃之间、约60℃与120℃之间、 约80℃与180℃之间、约100℃与180℃之间、约120℃与180℃之间、 约140℃与180℃之间、约160℃与180℃之间、约100℃与140℃之 间、约80℃与120℃之间)。
已发现，高于约10Mrad的照射对于本文描述的方法来说是所希 望的(例如减少不顺应性)。高通量也是所希望的，以使得照射不会成 为加工生物质中的瓶颈。处理受剂量速率方程控制：M＝FP/D*时间， 其中M是所照射材料的质量(Kg)，F是所吸附的功率分数(无单位)， P是所发射功率(kW＝以MeV计的电压*以mA计的电流)，时间是处 理时间(秒)，并且D是所吸附剂量(kGy)。在示例性方法中，其中吸 附的功率分数为固定的、所发射的功率是恒定的并且需要设定的剂 量，通量(例如，M，所加工的生物质)可通过增加照射时间来增加。 然而，增加照射时间而不使材料冷却可能过度地加热材料，如通过以 上所示的计算所例证。由于生物质具有低热导率(小于约0.1 Wm-1K-1)，所以散热很慢，不像例如金属(大于约10Wm-1K-1)，金属 可快速地消散能量，只要存在散热器来转移能量。
电子枪–射束阻挡件
在一些实施方案中，系统和方法包括射束阻挡件(例如，光闸)。 例如，可使用射束阻挡件快速停止或减少材料的照射而不用关掉电子 束装置。或者，可在打开电子束时使用射束阻挡件，例如射束阻挡件 可阻挡电子束直到实现所需水平的射束电流。射束阻挡件可置于主要 箔窗口与次要箔窗口之间。例如，可安装射束阻挡件以使得其是可移 动的，即，以使得其可移入和移出射束路径。甚至可使用射束的部分 覆盖件，例如以控制照射的剂量。射束阻挡件可安装到底板上、安装 到生物质的输送机上、安装到壁上、安装到辐射装置(例如，在扫描 盒处)上或者安装到任何结构支撑件上。优选地，相对于扫描盒固定 射束阻挡件，以使得可通过射束阻挡件有效地控制射束。射束阻挡件 可结合铰链、轨道、轮子、狭槽或允许其以移入和移出射束的方式操 作的其它装置。射束阻挡件可由任何材料制成，所述材料将阻挡至少 5％的电子，例如至少10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、 至少80％、85％、90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、 98％、99％或甚至约100％的电子。
射束阻挡件可由金属制成，所述金属包括但不限于不锈钢、铅、 铁、钼、银、金、钛、铝、锡、或这些的合金，或用所述金属制成的 层压件(分层材料)(例如，金属涂覆的陶瓷、金属涂覆的聚合物、金 属涂覆的复合物、多层金属材料)。
可例如用冷却流体(如水溶液或气体)冷却射束阻挡件。射束阻挡 件可以是部分或完全中空的，例如具有空腔。射束阻挡件的内部空间 可用于冷却流体和气体。射束阻挡件可具有任何形状，包括扁平、弯 曲、圆形、椭圆形、正方形、矩形、斜面以及楔形形状。
射束阻挡件可具有穿孔，以便允许一些电子通过，从而控制(例 如，降低)窗口的全部面积上或窗口的特定区域中的辐射水平。射束 阻挡件可以是例如由纤维或线缆形成的网。可一起或独立使用多个射 束阻挡件来控制照射。射束阻挡件可例如通过无线电信号远程控制或 者硬接线至发动机以将射束移入或移出位置。
射束收集器
本文所公开的实施方案还可包括射束收集器。射束收集器的目的 是安全吸收带电粒子束。如同射束阻挡件，射束收集器可用于阻挡带 电粒子束。然而，射束收集器比射束阻挡件更稳健，并且旨在阻挡电 子束的全功率持续一段延长的时间。它们通常用于在加速器正打开时 阻挡射束。
射束收集器还被设计成适应由这类射束产生的热量，并且通常由 以下材料如铜、铝、碳、铍、钨或汞制成。射束收集器可例如通过使 用与射束收集器热接触的冷却流体来进行冷却。
生物质材料
木质纤维素材料包括但不限于木材、刨花板、林业废弃物(例如 锯末、杨木、木屑)、草(例如，柳枝稷、芒草、绳草、草芦)、谷物残 渣(例如，稻壳、燕麦壳、麦糠、大麦壳)、农业废弃物(例如，青贮饲 料、油菜秸秆、小麦秸秆、大麦秸秆、燕麦秸秆、稻秸、黄麻、大麻、 亚麻、竹子、剑麻、蕉麻、玉米穗轴、玉米秸秆、大豆秸秆、玉米纤 维、苜蓿、干草、椰子毛)、糖加工残渣(例如，甘蔗渣、甜菜浆、龙 舌兰渣)、海藻、海草、粪肥、污水以及任何这些材料的混合物。
在一些情况下，木质纤维素材料包括玉米穗轴。研磨或锤磨碾磨 的玉米穗轴可以相对均匀厚度的层散布以用于照射，并且在照射之后 易于分散于介质中以进行进一步加工。为了促进收获和收集，在一些 情况下使用整个玉米植株，包括玉米秸杆、玉米粒，并且在一些情况 下甚至包括植株的根系。
有利地，在玉米穗轴或含有大量玉米穗轴的纤维素或木质纤维素 材料的发酵期间不需要另外营养物(除了氮源，例如，尿素或氨以外)。
玉米穗轴在粉碎之前和之后也更易于输送和分散，并且与如干草 和草的其它纤维素或木质纤维素材料相比，具有较小的在空气中形成 爆炸混合物的倾向。
纤维素材料包括例如纸、纸制品、废纸、纸浆、着色纸、装料纸、 涂覆纸、填充纸、杂志、印刷品(例如，书、目录、手册、标签、日 历、贺卡、宣传册、内容说明书、新闻用纸)、打印纸、多涂层纸、 卡片坯料、卡纸板、纸板、具有高α-纤维素含量的材料如棉花，以及 任何这些材料的混合物。例如，纸制品如美国申请号13/396,365(2012 年2月14日提交的“Magazine Feedstocks”，Medoff等)中所描述，所 述申请的全部公开内容以引用的方式并入本文。
纤维素材料还可包括已部分或完全脱木素的木质纤维素材料。
在一些实例中，可使用其它生物质材料，例如淀粉质材料。淀粉 质材料包括淀粉本身，例如玉米淀粉、小麦淀粉、马铃薯淀粉或大米 淀粉、淀粉衍生物或包括淀粉的材料，如可食用的食品产品或作物。 例如，淀粉质材料可以是秘鲁胡萝卜、荞麦、香蕉、大麦、木薯、葛 藤、圆齿酢酱草、西米、高粱、普通家用马铃薯、甜薯、芋头、山药， 或一种或多种豆类，如蚕豆、扁豆或豌豆。任何两种或更多种淀粉质 材料的共混物也是淀粉材料。还可使用淀粉、纤维素和或木质纤维素 材料的混合物。例如，生物质可以是整个植株、植株的一部分或植株 的不同部分，例如，小麦植株、棉花植株、玉米植株、水稻植株或树。 可通过本文所述的任何方法处理淀粉质材料。
微生物材料包括但不限于含有或能够提供碳水化合物(例如，纤 维素)源的任何天然存在或遗传修饰的微生物或有机体，例如原生生 物，例如动物原生生物(例如，原生动物，如鞭毛虫、变形虫、纤毛 虫和孢子虫)和植物原生生物(例如，海藻，如囊泡虫(alveolates)、绿 蜘藻(chlorarachniophytes)、隐藻、裸藻、灰藻、定鞭藻、红藻、原生 藻菌(stramenopiles)以及绿色植界(viridaeplantae))。其它实例包括海 藻、浮游生物(例如大型浮游生物、中型浮游生物、小型浮游生物、 微型浮游生物、超微型浮游生物和超微微型浮游生物 (femtoplankton))、浮游植物、细菌(例如，革兰氏阳性细菌、革兰氏阴 性细菌和极端微生物)、酵母和/或这些的混合物。在一些情况下，微 生物生物质可从天然来源获得，例如海洋、湖泊、水体例如咸水或淡 水，或在陆地上。或者或此外，微生物生物质可从培养系统获得，例 如大规模干燥和湿润培养和发酵系统。
在其它实施方案中，生物质材料，如纤维素、淀粉质和木质纤维 素原料材料，可从已相对于野生型品种修饰的转基因微生物和植物获 得。这类修饰可以是例如通过选择和育种的迭代步骤来获得植物中的 所需性状。此外，植物可已经相对于野生型品种将遗传物质移除、修 饰、沉默和/或添加。例如，遗传修饰的植物可通过重组DNA方法来 产生，其中遗传修饰包括引入或修饰来自亲本品种的特定基因；或者 例如通过使用转基因育种来产生，其中将一个或多个特定基因从不同 品种的植物和/或细菌中引入到植物中。形成遗传变异的另一种方式 是通过突变育种，其中新的等位基因从内源性基因人工形成。人工基 因可通过多种方式来形成，包括用例如化学诱变剂(例如，使用烷化 剂、环氧化物、生物碱、过氧化物、甲醛)、照射(例如，X-射线、γ 射线、中子、β粒子、α粒子、质子、氘核、UV辐射)和温度冲击或 其它外部应力来处理植株或种子，以及随后的选择技术。提供修饰的 基因的其它方法是通过易错PCR和DNA改组，随后将所需的修饰的 DNA插入到所需植株或种子中。在种子或植株中引入所需遗传变异 的方法包括例如细菌载体的使用、基因枪、磷酸钙沉淀法、电穿孔、 基因剪接、基因沉默、脂质转染、显微注射以及病毒载体。另外遗传 修饰的材料已描述于2012年2月14日提交的美国申请序列号 13/396,369中，所述申请的全部公开内容以引用的方式并入本文。
可使用本文所述的任何生物质材料的混合物来实践本文所述的 任何方法。
其它材料
可利用本文所述的方法、设备和系统处理和/或制成其它材料(例 如天然或合成材料)，例如聚合物。例如聚乙烯(例如线性低密度乙烯 和高密度聚乙烯)、聚苯乙烯、磺化聚苯乙烯、聚(氯乙烯)、聚酯(例 如，尼龙、DacronTM、KodelTM)、聚亚烷基酯、聚乙烯基酯、聚酰胺 (例如，KevlarTM)、聚对苯二甲酸乙二醇酯、乙酸纤维素、缩醛、聚 丙烯腈、聚碳酸酯(例如，LexanTM)、丙烯酸[例如，聚(甲基丙烯酸甲 酯)、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚丙烯腈]、聚氨酯、聚丙烯、聚丁二烯、 聚异丁烯、聚丙烯腈、聚氯丁烯(例如氯丁橡胶)、聚(顺式-1,4-异戊二 烯)[例如天然橡胶]、聚(反式-1,4-异戊二烯)[例如，古塔胶(gutta percha)]、苯酚甲醛、三聚氰胺甲醛、环氧化物、聚酯、聚胺、聚羧 酸、聚乳酸、聚乙烯醇、聚酸酐、聚氟碳(例如，TeflonTM)、硅(例如， 硅酮橡胶)、聚硅烷、聚醚(例如，聚环氧乙烷、聚环氧丙烷)、蜡、油 以及这些的混合物。还包括是塑料、橡胶、弹性体、纤维、蜡、凝胶、 油、粘合剂、热塑性塑料、热固性塑料、生物可降解聚合物、用这些 聚合物制成的树脂、其它聚合物、其它材料以及其组合。所述聚合物 可通过任何有用的方法制成，所述方法包括阳离子聚合、阴离子聚合、 自由基聚合、易位聚合、开环聚合、接枝聚合、加成聚合。在一些情 况下，本文所公开的处理可用于例如自由基引发的接枝聚合和交联。 还可处理和/或制备聚合物的复合物，例如与玻璃、金属、生物质(例 如，纤维、颗粒)、陶瓷的复合物。
可通过使用本文所公开的方法、系统和设备处理的其它材料是陶 瓷材料、矿物、金属、无机化合物。例如，硅和锗晶体、氮化硅、金 属氧化物、半导体、绝缘体、水泥和或导体。
此外，可处理制造的多部分或成形的材料(例如模制、挤出、焊 接、铆接、分层或以任何方式结合)，例如电缆、管道、板、外壳、 集成半导体芯片、电路板、电线、轮胎、窗、层压材料、齿轮、皮带、 机器、这些的组合。例如，通过本文所述的方法处理材料可改变表面， 例如，从而使它们易于进一步功能化、结合(例如，焊接)和/或处理可 使材料交联。
生物质材料制备–机械处理
生物质可处于干燥形式，例如具有小于约35％水分含量(例如， 小于约20％、小于约15％、小于约10％、小于约5％、小于约4％、 小于约3％、小于约2％或甚至小于约1％)。生物质还可在湿润状态下 例如作为湿固体、具有至少约10wt.％固体(例如，至少约20wt.％、 至少约30wt.％、至少约40wt.％、至少约50wt.％、至少约60wt.％、 至少约70wt.％)的浆液或悬浮液传送。
本文公开的方法可利用低堆积密度材料，例如已物理预处理成具 有小于约0.75g/cm3，例如，小于约0.7、0.65、0.60、0.50、0.35、 0.25、0.20、0.15、0.10、0.05或更小，例如，小于约0.025g/cm3的 堆积密度的纤维素或木质纤维素原料。使用ASTM D1895B确定堆积 密度。简单地说，所述方法涉及用样品填充具有已知体积的量筒并且 获得样品重量。堆积密度通过用样品重量(克)除以已知的量筒体积(立 方厘米)来计算。如果需要，可例如通过Medoff的美国专利号 7,971,809中所述的方法对低堆积密度材料进行致密化，所述专利的 全部公开内容特此以引用的方式并入。在一些情况下，预处理加工包 括筛选生物质材料。可通过具有所需开口大小的网或多孔板进行筛 选，所述开口尺寸例如小于约6.35mm(1/4英寸，0.25英寸)(例如， 小于约3.18mm(1/8英寸，0.125英寸)、小于约1.59mm(1/16英寸， 0.0625英寸)、小于约0.79mm(1/32英寸，0.03125英寸)、例如小于 约0.51mm(1/50英寸，0.02000英寸)、小于约0.40mm(1/64英寸， 0.015625英寸)、小于约0.23mm(0.009英寸)、小于约0.20mm(1/128 英寸，0.0078125英寸)、小于约0.18mm(0.007英寸)、小于约0.13mm (0.005英寸)，或甚至小于约0.10mm(1/256英寸，0.00390625英寸))。 在一种配置中，所需生物质穿过穿孔或筛网掉落，并且因此不照射大 于穿孔或筛网的生物质。这些较大材料可例如通过粉碎来重新加工， 或其可完全从加工中去除。在另一种配置中，照射大于穿孔的材料并 且通过筛选方法来去除较小材料或将其再循环。在此类配置中，输送 机本身(例如输送机的一部分)可为有穿孔的或用网制成。例如，在一 个具体实施方案中，生物质材料可以是湿的并且穿孔或网允许在照射 之前将水从生物质中排出。
材料的筛选还可通过手动方法，例如通过去除不想要的材料的操 作员或机械体(例如，配备有颜色、反射率或其它传感器的机器人)进 行。筛选还可通过磁筛选进行，其中将磁铁安置在输送的材料附近并 且通过磁力去除磁性材料。
任选的预处理加工可包括加热材料。例如，输送机的一部分可穿 过加热区。加热区可例如通过IR辐射、微波、燃烧(例如，气体、煤、 油、生物质)、电阻性加热和/或感线圈来产生。可从至少一个侧面或 多于一个侧面施加热量，热量可以是连续的或间断的，并且可仅用于 部分材料或者用于所有材料。例如，可通过使用加热套来加热输送槽 的一部分。加热可例如出于使材料干燥目的。在干燥材料的情况下， 在加热或不加热的情况下，这还可通过在正在输送生物质时，气体(例 如，空气、氧气、氮气、He、CO2、氩气)在生物质上和/或穿过所述 生物质的移动来促进。
任选地，预处理加工可包括使材料冷却。冷却材料描述于Medoff 的美国专利号7,900,857中，所述专利的公开内容以引用的方式并入 本文。例如，可通过将冷却流体，例如水(例如，与甘油一起)或氮(例 如，液氮)供应至输送槽的底部来进行冷却。或者，可将冷却气体， 例如冷冻氮气吹送到生物质材料上或输送系统下。
另一种任选的预处理加工方法可包括将材料添加至生物质。另外 的材料可例如通过在输送生物质时将材料喷淋、喷洒和或倾倒至生物 质来添加。可添加的材料包括例如金属、陶瓷和/或离子，如美国专 利申请公布2010/0105119 A1(2009年10月26日提交)和美国专利申 请公布2010/0159569 A1(2009年12月16日提交)中所描述，所述专 利申请的全部公开内容以引用的方式并入本文。可添加的任选材料包 括酸和碱。可添加的其它材料是氧化剂(例如，过氧化物、氯酸盐)、 聚合物、可聚合单体(例如，含有不饱和键)、水、催化剂、酶和/或有 机体。可例如以纯的形式、作为在溶剂(例如，水或有机溶剂)中的溶 液和/或作为溶液添加材料。在一些情况下，溶剂是挥发性的并且可 例如通过加热和/或吹送如先前所述的气体使其蒸发。添加的材料可 在生物质上形成均匀涂层或者为不同组分(例如，生物质和另外的材 料)的均匀混合物。添加的材料可通过增加照射效率、阻尼照射或改 变照射效果(例如，从电子束至X-射线或加热)来调节随后的照射步 骤。所述方法可不影响照射，但是可适用于进一步的下游加工。添加 的材料可例如通过降低灰尘水平来有助于输送材料。
生物质可通过皮带输送机、气动输送机、螺旋输送机、料斗、管、 手动或者通过这些的组合传送至输送机(例如，用于本文所述的拱顶 中的振动式输送机)。可通过任何这些方法将生物质例如掉落、倾倒 和/或放置到输送机上。在一些实施方案中，使用封闭的材料分配系 统将材料传送至输送机以帮助维持低氧气氛和/或控制粉尘和细粉。 漂浮的或空气悬浮的生物质细粉和粉尘是不希望的，因为这些可形成 爆炸隐患或损害电子枪的窗口箔(如果所述装置用于处理材料)。
可将材料平整以形成如下均匀厚度：约0.0312与5英寸之间(例 如，约0.0625与2.000英寸之间、约0.125与1英寸之间、约0.125 与0.5英寸之间、约0.3与0.9英寸之间、约0.2与0.5英寸之间、约 0.25与1.0英寸之间、约0.25与0.5英寸之间。
一般来说，优选尽可能快地将材料输送穿过电子束以使通量最大 化。例如，可以至少1ft./min，例如至少2ft./min、至少3ft./min、至 少4ft./min、至少5ft./min、至少10ft./min、至少15ft./min、20、25、 30、35、40、45、50ft./min的速率输送材料。输送速率与射束电流 相关，例如对于1/4英寸厚的生物质和100mA，输送机可以约20ft./min 移动以提供有用的照射剂量，在50mA下，输送机可以约10ft./min 移动以提供大约相同的照射剂量。
在生物质材料已输送穿过辐射区之后，可进行任选的后处理加 工。任选的后处理加工可以是例如相对于预照射加工所描述的方法。 例如，生物质可筛选、加热、冷却和/或与添加剂组合。对于后照射 独特的是可发生自由基的淬灭，例如通过添加流体或气体(例如，氧 气、一氧化二氮、氨、液体)、使用压力、加热和或添加自由基清除 剂进行自由基的淬灭。例如，可将生物质输送出封闭的输送机并将其 暴露于气体(例如，氧气)，其在所述气体中淬灭，从而形成羧基化基 团。在一个实施方案中，生物质在照射期间暴露于反应性气体或流体。 已照射的生物质的淬灭在Medoff的美国专利号8,083,906中描述，所 述专利的全部公开内容以引用的方式并入本文。
如果需要，可使用除照射之外的一种或多种机械处理以进一步减 小含碳水化合物材料的不顺应性。可在照射之前、期间和或之后应用 这些方法。
在一些情况下，机械处理可包括如通过粉碎(例如切割、研磨、 剪切、磨粉或斩切)来初始制备所接收的原料，例如材料的大小缩减。 例如，在一些情况下，通过剪切或切剁来制备疏松原料(例如，再生 纸、淀粉质材料或柳枝稷)。机械处理可减小含碳水化合物材料的堆 积密度、增加含碳水化合物材料的表面积和/或降低含碳水化合物材 料的一个或多个尺寸。
或者或此外，可用另一种处理来处理原料材料，例如化学处理， 如用酸(HCl、H2SO4、H3PO4)、碱(例如KOH和NaOH)、化学氧化剂 (例如，过氧化物、氯酸盐、臭氧)，照射、蒸汽爆炸、热解、超声处 理、氧化、化学处理。所述处理可按任何次序和任何顺序和组合。例 如，原料材料可首先通过一种或多种处理方法，例如化学处理，包括 酸水解和与酸水解(例如利用HCl、H2SO4、H3PO4)组合，辐射、超声 处理、氧化、热解或蒸汽爆炸进行物理处理，并且然后进行机械处理。 这个顺序可以是有利的，因为通过一种或多种其它处理(例如照射或 热解)进行处理的材料倾向于更易碎，并且因此可更易于通过机械处 理进一步改变材料的结构。作为另一个实例，可如本文所述使用输送 机将原料材料输送通过电离辐射并且然后进行机械处理。化学处理可 去除一些或所有木质素(例如化学制浆)并且可使材料部分或完全水 解。所述方法还可用于预先水解的材料。所述方法还可用于未预先水 解的材料。所述方法可用于水解材料和未水解材料的混合物，例如具 有约50％或更多的未水解材料、具有约60％或更多的未水解材料、 具有约70％或更多的未水解材料、具有约80％或更多的未水解材料 或甚至具有90％或更多的未水解材料。
除了大小缩减(可在加工期间初期和/或后期进行)之外，机械处理 还可有利地“打开”、“压紧”、破坏或破碎含碳水化合物材料，从而使 材料的纤维素在物理处理期间更易于断链和/或晶体结构破裂。
机械处理含碳水化合物材料的方法包括例如碾磨或研磨。可使用 例如锤磨机、球磨机、胶体磨、圆锥或锥形磨、盘磨机、轮碾机、威 利磨(Wiley mill)、谷物碾磨机或其它磨进行碾磨。可使用例如切割/ 冲击型研磨机进行研磨。一些示例性研磨机包括石料研磨机、销棒研 磨机、咖啡研磨机以及磨盘式研磨机。研磨或碾磨可例如通过使销棒 或其它元件往复移动来提供，在销棒碾磨机中就是这样。其它机械处 理方法包括机械撕破或撕裂、对纤维施加压力的其它方法以及空气摩 擦碾磨。合适的机械处理还包括继续进行由先前加工步骤引发的材料 内部结构破裂的任何其它技术。
机械进料制备系统可被配置成产生具有特定特征(例如像特定最 大大小、特定长宽比或特定表面积比)的流。物理制备可提高反应速 率、改进材料在输送机上的移动、改进材料的照射分布、改进材料的 辐射均匀度、或减少打开材料并使其对于方法和/或试剂(如溶液中的 试剂)更易接近所需要的加工时间。
可控制(例如，增加)原料的堆积密度。在一些情况下，可能希望 例如通过使材料致密化(例如，致密化可使将其运输到另一个地点更 容易并且成本更低)，并且随后使材料恢复到较低堆积密度状态(例 如，在运输之后)来制备低堆积密度材料。可使材料致密化，例如从 小于约0.2g/cc至大于约0.9g/cc(例如，小于约0.3g/cc至大于约0.5 g/cc、小于约0.3g/cc至大于约0.9g/cc、小于约0.5g/cc至大于约0.9 g/cc、小于约0.3g/cc至大于约0.8g/cc、小于约0.2g/cc至大于约0.5 g/cc)。例如，可通过在Medoff的美国专利号7,932,065和国际公布号 WO 2008/073186(2007年10月26日提交，以英语公布并且指定美国) 中公开的方法和设备来使材料致密化，所述专利的全部公开内容以引 用的方式并入本文。可通过本文所述的任何方法来加工致密化的材 料，或由本文所述的任何方法加工的任何材料可随后致密化。
在一些实施方案中，有待加工的材料呈纤维材料形式，其包括通 过剪切纤维源来提供的纤维。例如，可用旋转刀切割机来进行剪切。
例如，可例如在旋转刀切割机中剪切例如具有不顺应性的或其不 顺应性水平已减小的纤维源，以提供第一纤维材料。使第一纤维材料 通过例如具有1.59mm或更小(1/16英寸，0.0625英寸)的平均开口大 小的第一筛网，以提供第二纤维材料。如果需要，可在剪切之前例如 用切碎机切割纤维源。例如，当使用纸作为纤维源时，可首先使用切 碎机，例如反相旋转螺旋切碎机(如由Munson(Utica,N.Y.)制造的那 些)将纸切割成例如1/4-英寸至1/2-英寸宽的条。作为切碎的替代方 案，可通过使用闸刀式切割机切割至所需大小来减小纸的大小。例如， 闸刀式切割机可用于将纸切割成例如10英寸宽×12英寸长的片。
在一些实施方案中，剪切纤维源和使所得第一纤维材料通过第一 筛网是同时进行的。还可以在间歇型过程中进行剪切和通过。
例如，旋转刀切割机可用于同时剪切纤维源和筛选第一纤维材 料。旋转刀切割机包括可装载有通过切碎纤维源制备的切碎的纤维源 的料斗。
在一些实施方式中，在糖化和/或发酵之前对原料进行物理处理。 物理处理方法可包括一种或多种本文所述的任何那些方法，如机械处 理、化学处理、照射、超声处理、氧化、热解或蒸汽爆炸。处理方法 可以两种、三种、四种或甚至所有这些技术的组合使用(以任意顺序)。 当使用多于一种处理方法时，所述方法可同时或不同时应用。改变生 物质原料的分子结构的其它方法也可单独使用或与本文所公开的方 法组合使用。
可使用的机械处理以及机械处理的含碳水化合物材料的特征在 2011年10月18日提交的美国专利申请公布2012/0100577 A1中进一 步详细描述，所述专利申请公布的全部公开内容特此以引用的方式并 入本文。
超声处理、热解、氧化、蒸汽爆炸
如果需要，除照射之外或代替照射，可使用一种或多种超声处理、 热解、氧化、加热或蒸汽爆炸方法，以进一步减小含碳水化合物材料 的不顺应性。例如，可在照射之前、期间和或之后应用这些方法。这 些方法在Medoff的美国专利号7,932,065中详细描述，所述专利的全 部公开内容以引用的方式并入本文。
处理的生物质材料的使用
使用本文所述的方法，起始生物质材料(例如，植物生物质、动 物生物质、纸以及城市废物生物质)可用作原料以产生有用的中间体 和产物如有机酸、有机酸的盐、酸酐、有机酸的酯和燃料，例如用于 内燃机的燃料或用于燃料电池的原料。本文描述了可使用纤维素和/ 或木质纤维素材料作为原料的系统和方法，所述纤维素和/或木质纤 维素材料容易获得但可能常常难以加工，例如城市废物流和废纸流， 如包括报纸、牛皮纸、瓦楞纸或这些的混合物的流。
为了将原料转化成可被容易加工的形式，可通过糖化剂(例如酶 或酸)将原料中的含有葡聚糖或木聚糖的纤维素水解成低分子量碳水 化合物如糖，所过过程被称为糖化。然后，低分子量碳水化合物可用 于例如现有制造厂中，如单细胞蛋白质厂、酶制造厂或燃料厂，例如， 乙醇制造设施。
原料可使用酶，例如通过在溶剂例如水溶液中将材料与酶组合来 进行水解。
或者，可通过有机体供应酶，所述有机体分解生物质(如生物质 的纤维素和/或木质素部分)，含有或制造各种纤维分解酶(纤维素酶)、 木质素酶或各种小分子生物质降解代谢物。这些酶可以是协同作用降 解生物质的结晶纤维素或木质素部分的酶复合物。纤维素分解酶的实 例包括：内切葡聚糖酶、纤维二糖水解酶和纤维二糖酶(β-葡萄糖苷 酶)。
在糖化期间，纤维素底物可通过内切葡聚糖酶在随机位置初步水 解，从而产生低聚中间体。这些中间体随后被作为外切葡聚糖酶如纤 维二糖水解酶的底物，以从纤维素聚合物的末端产生纤维二糖。纤维 二糖是水溶性的1,4-连接的葡萄糖二聚体。最后，纤维二糖酶裂解纤 维二糖以得到葡萄糖。此过程的效率(例如，水解时间和/或水解完全 性)取决于纤维素材料的不顺应性。
中间体和产物
使用本文所述的方法，可将生物质材料转化成一种或多种产物， 如能量、燃料、食品以及材料。产物的具体实例包括但不限于氢、糖 (例如，葡萄糖、木糖、阿拉伯糖、甘露糖、半乳糖、果糖、二糖、 寡糖以及多糖)、醇(例如，一元醇或二元醇，如乙醇、正丙醇、异丁 醇、仲丁醇、叔丁醇或正丁醇)、水合醇或含水醇(例如，含有大于10％、 20％、30％或甚至大于40％水)、生物柴油、有机酸、烃(例如，甲烷、 乙烷、丙烷、异丁烯、戊烷、正己烷、生物柴油、生物汽油以及其混 合物)、副产物(例如，蛋白质，如纤维素分解蛋白质(酶)或单细胞蛋 白质)，以及处于任何组合或相对浓度，并且任选地与任何添加剂(例 如，燃料添加剂)组合的任何这些产物的混合物。其它实例包括羧酸、 羧酸的盐、羧酸与羧酸的盐的混合物以及羧酸的酯(例如，甲基、乙 基和正丙基酯)、酮(例如，丙酮)、醛(例如，乙醛)、α和β不饱和酸(例 如，丙烯酸)以及烯烃(例如，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、糖醇(例如，赤藓醇、乙二醇、甘油、 山梨醇、苏糖醇、阿糖醇、核糖醇、甘露醇、半乳糖醇、岩藻糖醇、 艾杜醇、异麦芽酮糖醇、麦芽糖醇、乳糖醇、木糖醇以及其它多元醇) 以及任何这些醇的甲基或乙基酯。其它产物包括丙烯酸甲酯、甲基丙 烯酸甲酯、乳酸、柠檬酸、甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、琥珀酸、戊酸、 己酸、3-羟基丙酸、棕榈酸、硬脂酸、草酸、丙二酸、戊二酸、油酸、 亚油酸、乙醇酸、γ-羟基丁酸以及其混合物、任何这些酸的盐、任何 酸及其相应盐的混合物。
以上产物与彼此和/或以上产物与其它产物(所述其它产物可通过 本文所述的方法或以其它方式制备)的任何组合可包装在一起并且作 为产品来出售。产物可组合，例如，混合、共混或共同溶解，或可简 单地包装在一起或一起出售。
本文所述的任何产物或产物得组合可在出售产物之前，例如，纯 化或分离之后或甚至在包装之后进行消毒或灭菌，以中和可存在于产 物中的一种或多种潜在不希望的污染物。可用例如在小于约20Mrad， 例如约0.1至15Mrad、约0.5至7Mrad或约1至3Mrad剂量下的电 子轰击进行所述消毒。
本文所述的方法可产生适用于产生在工厂的其它部分使用(热电 联产)或在公开市场上出售的蒸汽和电力的各种副产物流。例如，由 燃烧副产物流产生的蒸汽可用于蒸馏过程。作为另一个实例，由燃烧 副产物流产生的电力可用于为在预处理中使用的电子束发生器提供 动力。
用于产生蒸汽和电力的副产物来源于整个过程的众多来源。例 如，废水的厌氧消化可产生甲烷含量高的沼气和少量废弃生物质(污 泥)。作为另一个实例，可使用糖化后和/或蒸馏后固体(例如，从预处 理和初级过程剩余的未转化的木质素、纤维素和半纤维素)，例如作 为燃料燃烧。
包括食品和药物产品的其它中间体和产物描述于2010年5月20 日公布的Medoff的美国专利申请公布2010/0124583 A1中，所述专 利申请公布的全部公开内容特此以引用的方式并入。
源自木质素的产物
来自通过所描述的方法进行的木质纤维素加工的废生物质(例 如，废木质纤维素材料)预期具有较高的木质素含量，并且除了适用 于通过在热电厂中燃烧来产生能量之外还可用作其它有价值的产物。 例如，木质素可用作捕获为塑料，或其可合成升级至其它塑料。在一 些实例中，它还可转化成木质素磺酸盐，木质素磺酸盐可用作粘合剂、 分散剂、乳化剂或螯合剂。
当用作粘合剂时，木质素或木质素磺酸盐可例如用于煤块中，用 于陶瓷中，用于粘合炭黑、用于粘合肥料和除草剂，用作粉尘抑制剂， 用于制备胶合板和刨花板，用于粘合动物饲料，用作玻璃纤维的粘合 剂，用作如油毡贴的粘合剂和用作土壤稳定剂。
作为分散剂，木质素或木质素磺酸盐可用于例如混凝土混合物、 粘土和陶瓷、染料和颜料、皮革鞣制和石膏板中。
作为乳化剂，木质素或木质素磺酸盐可用于例如沥青、颜料和染 料、农药以及蜡乳液中。
作为螯合剂，木质素或木质素磺酸盐可用于例如微量营养素系 统、洗涤剂和水处理系统中，例如用于锅炉和冷却系统。
对于能量产生，木质素通常具有比全纤维素(纤维素和半纤维素) 更高的能量含量，因为它含有比全纤维素更多的碳。例如，相较于全 纤维素的7,000与8,000BTU每磅，干燥木质素可具有约11,000与 12,500BTU每磅之间的能量含量。如此，木质素可进行致密化并且 转化成压块和球团以用于燃烧。例如，木质素可通过本文所述的任何 方法转化成球团。对于较慢燃烧的球团或压块，可将木质素进行交联， 如施加约0.5Mrad与5Mrad之间的辐射剂量。交联可得到较慢燃烧 的形状因子。可在不存在空气的情况下通过热解，例如在400℃与950 ℃之间将形状因子如球团或压块转化成“合成煤”或活性炭。在热解之 前，可能希望使木质素交联以维持结构完整性。
使用废生物质热电联产描述于美国临时申请号61/774,773中，其 中的全部公开内容以引用的方式并入本文。
在照射之后生物质加工
在照射之后，可将生物质转移至容器以用于糖化。或者，可在糖 化步骤之前照射生物质之后对生物质进行加热。生物质可例如通过IR 辐射、微波、燃烧(例如，气体、煤、油、生物质)、电阻性加热和/ 或感应线圈来产生。这种加热可以是在液体中，例如在水或其它基于 水的溶剂中。可从至少一个侧面或多于一个侧面施加热量，热量可以 是连续的或间断的，并且可仅用于部分材料或者用于所有材料。可将 生物质在可具有酸或碱存在的含水液体中加热至高于90℃的温度。 例如，可将含水生物质浆料加热至90℃至150℃，或者105℃至145 ℃，任选地110℃至140℃，或进一步任选地115℃至135℃。将含水 生物质混合物保持在峰值温度下的时间是1至12小时，或者1至6 小时，任选地在峰值温度下1至4小时。在一些实例中，含水生物质 混合物是碱性的并且pH在1与5之间，任选地1至4或可替代的2 至3。在其它实例中，含水生物质混合物是碱性的并且pH在6与13 之间，或者8至12或任选地8至11。
糖化
处理的生物质材料通常可通过将材料与纤维素酶在流体介质(例 如水溶液)中组合来进行糖化。在一些情况下，在糖化之前，将材料 在热水中煮沸、浸泡或蒸煮，如2012年4月26日公布的Medoff和 Masterman的美国专利申请公布2012/0100577 A1中所描述，所述专 利申请公布的全部内容并入本文。
糖化过程可在制造厂中的储罐(例如，具有至少4000、40,000或 500,000L体积的储罐)中部分或完全地进行，和/或可在转运中，例如， 在轨道车、油罐卡车中或在超级油轮或船舱中部分或完全地进行。完 全糖化所需要的时间将取决于工艺条件和所使用的含碳水化合物材 料和酶。如果糖化是在受控的条件下在制造厂中进行，则纤维素可在 约12-96小时内大致上完全转化成糖，例如葡萄糖。如果糖化是在转 运中部分或完全地进行，则糖化可能花费较长时间。
通常优选在糖化期间例如使用喷射混合对储罐内容物进行混合， 如在2010年5月18日提交的国际申请号PCT/US2010/035331中所 描述，所述申请以英语公布为WO 2010/135380并且指定美国，所述 申请的全部公开内容以引用的方式并入本文。
表面活性剂的添加可提高糖化速率。表面活性剂的实例包括非离 子型表面活性剂(如20或80聚乙二醇表面活性剂)、 离子型表面活性剂或两性表面活性剂。
通常优选由糖化得到的糖溶液的浓度相对较高，例如，大于40 重量％，或大于50重量％、60重量％、70重量％、80重量％、90重 量％或甚至大于95重量％。可例如通过蒸发去除水以增加糖溶液的 浓度。这减小了待装运的体积并且还抑制了溶液中的微生物生长。
或者，可使用较低浓度的糖溶液，在这种情况下，可能希望以低 浓度(例如，50至150ppm)添加抗微生物添加剂，例如广谱抗生素。 其它适合的抗生素包括两性霉素B、氨苄青霉素、氯霉素、环丙沙星、 庆大霉素、潮霉素B、卡那霉素、新霉素、青霉素、嘌呤霉素、链霉 素。抗生素将在运输和储存期间抑制微生物的生长，并且可以适当的 浓度(例如，以重量计在15与1000ppm之间，例如，在25与500ppm 之间，或在50与150ppm之间)使用。如果希望，则即使糖浓度相对 较高也可包括抗生素。或者，可使用具有抗微生物防腐特性的其它添 加剂。优选地，抗微生物添加剂是食品级的。
可通过限制与酶一起添加到含碳水化合物材料中的水量来获得 相对较高浓度的溶液。可例如通过控制糖化发生到何种程度来控制浓 度。例如，可通过向溶液中添加更多含碳水化合物材料来增加浓度。 为了保持正在溶液中产生的糖，可添加表面活性剂，例如，上文所论 述的那些表面活性剂中一种。还可通过增加溶液的温度来增加溶解 度。例如，可将溶液维持在40℃-50℃、60℃-80℃或甚至更高的温度 下。
糖化剂
合适的纤维素分解酶包括来自以下属中的种的纤维素酶：芽孢杆 菌属、鬼伞属、毁丝霉属、头孢霉属、柱顶孢霉属、青霉属、曲霉属、 假单孢菌属、腐质霉属、镰刀菌属、梭孢壳属、枝顶孢属、金孢子菌 属以及木霉属；特别是由选自以下种的菌株产生的那些纤维素酶：曲 霉属(参见，例如，欧洲公布号0 458 162)、特异腐质霉(Humicola i nsolens)(被重新分类为嗜热柱顶孢霉(Scytalidium thermophilum)，参 见例如美国专利号4,435,307)、灰盖鬼伞(Coprinus cinereus)、尖孢镰 刀菌(Fusarium oxysporum)、嗜热毁丝霉(Myceliophthora thermophil a)、大型亚灰树花菌(Meripilus giganteus)、太瑞斯梭孢壳霉(Thielavi a terrestris)、枝顶孢属(Acremonium sp.)(包括但不限于桃色枝顶孢(A. persicinum)、A.acremonium、A.brachypenium、A.dichromosporum、 A.obclavatum、A.pinkertoniae、粉灰枝顶孢(A.roseogriseum)、A.i ncoloratum以及棕色枝顶孢(A.furatum))。优选菌株包括特异腐质霉 DSM 1800、尖孢镰刀菌DSM 2672、嗜热毁丝霉CBS 117.65、头孢 霉属RYM-202、枝顶孢属CBS 478.94、枝顶孢属CBS 265.95、桃色 枝顶孢CBS 169.65、Acremonium acremonium AHU 9519、头孢霉属 CBS 535.71、Acremonium brachypenium CBS 866.73、A.dichromos porum CBS 683.73、Acremonium obclavatum CBS 311.74、Acremon ium pinkertoniae CBS 157.70、粉灰枝顶孢CBS 134.56、Acremoniu m incoloratum CBS 146.62，以及棕色枝顶孢CBS 299.70H。纤维素 分解酶还可以从金孢子菌属(Chrysosporium)，优选Chrysosporium lu cknowense的菌株获得。可使用的另外菌株包括但不限于，木霉属(特 别是绿色木霉(T.viride)、里氏木霉(T.reesei)以及康宁木霉(T.koning ii))、嗜碱性芽孢杆菌(alkalophilic Bacillus)(参见，例如美国专利号3, 844,890和欧洲公布号0 458 162)以及链霉菌属(参见，例如欧洲公布 号0458162)。
除了酶之外或与酶组合，酸、碱和其它化学品(例如氧化剂)可用 于糖化木质纤维素和纤维素材料。这些可以任何组合或顺序使用(例 如，在添加酶之前、之后和/或期间)。例如，可使用强无机酸(例如， HCl、H2SO4、H3PO4)和强碱(例如，NaOH、KOH)。
糖
在本文所述的方法中，例如在糖化之后，可对糖(例如，葡萄糖 和木糖)进行分离。例如，可通过沉淀法、结晶法、色谱法(例如，模 拟的移动床色谱法、高压色谱法)、离心法、萃取法、本领域已知的 任何其它分离方法以及其组合来对糖进行分离。
氢化和其它化学转化
本文所述的方法可包括氢化。例如，葡萄糖和木糖可分别氢化成 山梨糖醇和木糖醇。可通过在高压(例如，10至12000psi)下与H2组 合使用催化剂(例如，Pt/γ-Al2O3、Ru/C、雷尼镍或本领域已知的其它 催化剂)来实现氢化。可使用来自本文所述方法的产物的其它类型的 化学转化，例如有机糖衍生的产物(例如，糠醛和糠醛衍生的产物)的 产生。糖衍生的产物的化学转化描述于2013年7月3日提交的美国 申请号13/934704中，其公开内容以引用的方式整体并入本文。
发酵
酵母和发酵单胞菌属(Zymomonas)细菌，例如，可用于将一种或 多种糖发酵或转化成一种或多种醇。其它微生物在下文进行讨论。发 酵的最佳pH是约pH 4至7。例如，酵母的最佳pH是约pH 4至5， 而发酵单胞菌的最佳pH是约pH 5至6。典型的发酵时间是约24至 168小时(例如，24至96小时)，其中温度在20℃至40℃(例如，26 ℃至40℃)范围内，然而嗜热微生物偏好较高的温度。
在一些实施方案中，例如，当使用厌氧有机体时，至少一部分发 酵是在不存在氧的情况下，例如，在惰性气体如N2、Ar、He、CO2 或其混合物的覆盖层下进行。另外，混合物可具有在部分或全部发酵 期间流经储罐的惰性气体的恒定吹扫。在一些情况下，可通过发酵期 间的二氧化碳产生来实现或维持厌氧条件而不需要额外的惰性气体。
在一些实施方案中，可在低分子量糖完全转化成产物(例如，乙 醇)之前中断全部或部分发酵过程。中间体发酵产物包括高浓度的糖 和碳水化合物。糖和碳水化合物可经由本领域已知的任何手段进行分 离。这些中间体发酵产物可用于制备用于人或动物消耗的食品。另外 或可替代地，可在不锈钢实验室磨机中将中间体发酵产物研磨成细小 颗粒大小以产生面粉状物质。可在发酵期间使用射流混合，并且在一 些情况下在同一储罐中进行糖化和发酵。
可在糖化和/或发酵期间添加微生物的营养物，例如，在2011年 7月15日提交的美国专利申请公布2012/0052536中所述的基于食品 的营养物包，所述专利申请公布的完整公开内容以引用的方式并入本 文。
“发酵”包括在2012年12月22日提交的WO 2013/096700和2012 年12月22日提交的美国申请号PCT/US2012/071083中所公开的方 法和产物，所述两个申请的内容均以引用的方式整体并入本文。
可利用移动发酵罐，如在国际申请号PCT/US2007/074028(其在 2007年7月20日提交，以英语公布为WO2008/011598并且指定美国) 中所描述，并且具有美国颁布的专利号8,318,453，所述申请的内容 以引用的方式整体并入本文。类似地，糖化设备可以是可移动的。此 外，糖化和/或发酵可以在转运期间部分或完全地进行。
发酵剂
在发酵中使用的微生物可以是天然存在的微生物和/或工程化的 微生物。例如，微生物可以是细菌(包括但不限于，例如纤维素分解 细菌)、真菌(包括但不限于，例如酵母)、植物、原生生物，例如，原 生动物或真菌样原生动物(包括但不限于，例如，黏菌)或海藻。当有 机体相容时，可使用有机体的混合物。
合适的发酵微生物具有将碳水化合物(如葡萄糖、果糖、木糖、 阿拉伯糖、甘露糖、半乳糖、寡糖或多糖)转化成发酵产物的能力。 发酵微生物包括以下种属的菌株：酵母属菌种(Sacchromyces spp.) (包括但不限于酿酒酵母(S.cerevisiae)(面包酵母)、糖化酵母(S.dist aticus)、葡萄汁酵母(S.uvarum))、克鲁维酵母属(Kluyveromyces)(包 括但不限于马克斯克鲁维酵母(K.marxianus)、脆壁克鲁维酵母(K.fr agilis))、假丝酵母属(Candida)(包括但不限于假热带假丝酵母(C.pseu dotropicalis)和芸薹假丝酵母(C.brassicae))、树干毕赤酵母(Pichia sti pitis)(休哈塔假丝酵母(Candida shehatae)的亲缘菌)、棒孢酵母属(Cl avispora)(包括但不限于葡萄牙棒孢酵母(C.lusitaniae)和仙人掌棒孢 酵母(C.opuntiae))、管囊酵母属(Pachysolen)(包括但不限于嗜鞣管囊 酵母(P.tannophilus))、酒香酵母属(Bretannomyces)(包括但不限于，例 如B.clausenii(Handbook on Bioethanol:Production and Utilization, Wyman,C.E.编辑，Taylor&Francis,Washington,DC,179-212中 的Philippidis,G.P.,1996,Cellulose bioconversion technology))。其 它适合的微生物包括例如运动发酵单胞菌(Zymomonas mobilis)、梭 菌属菌种(Clostridium spp.)(包括但不限于热纤维梭菌(C.thermocell um)(Philippidis,1996,同上)、糖丁基丙酮梭菌(C.saccharobutylaceto nicum)、酪丁酸梭菌(C.tyrobutyricum)、糖丁酸梭菌(C.saccharobuty licum)、略紫色梭菌(C.Puniceum)、拜氏梭菌(C.beijernckii)以及丙酮 丁醇梭菌(C.acetobutylicum))、丛梗孢酵母属(Moniliella spp.)(包括 但不限于M.pollinis、M.tomentosa、M.madida、M.nigrescens、M. oedocephali、M.megachiliensis)、解脂耶氏酵母(Yarrowia lipolytica)、 短梗霉属(Aureobasidium sp.)、三型孢菌属(Trichosporonoides sp.)、 变异三角酵母(Trigonopsis variabilis)、毛孢子菌属(Trichosporon sp.)、 丛梗孢酵母属(Moniliellaacetoabutans sp.)、变异核瑚菌(Typhula varia bilis)、木兰假丝酵母(Candida magnolia)、黑粉菌纲属(Ustilaginomyc etes sp.)、Pseudozyma tsukubaensis、接合酵母属(Zygosaccharomyces) 的酵母种、德巴利酵母属(Debaryomyces)、汉逊酵母属(Hansenula)和 毕赤酵母属(Pichia)、以及暗丛梗孢形圆酵母属(Torula)的真菌(例如珊 瑚藻圆酵母(T.corallina))。
许多所述微生物菌株可公开商购获得抑或通过储藏所获得，所述 储藏所如，例如，ATCC(美国典型培养物保藏中心(American Type Culture Collection),Manassas,Virginia,USA)、NRRL(农业研究机构培 养物保藏中心(Agricultural Research Sevice Culture Collection),Peoria, Illinois,USA)或DSMZ(德意志微生物保藏中心(Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen GmbH),Braunschweig, Germany)。
可商购的酵母包括，例如，RED/Lesaffre Ethanol Red(可 从Red Star/Lesaffre,USA获得)、(可从Fleischmann’s Yeast (Burns Philip Food Inc.的部门),USA获得)、(Lallemand Biofuels和Distilled Spirits,Canada)、EAGLE C6 FUELTM或C6 FUELTM(可从Lallemand Biofuels和Distilled Spirits,Canada获 得)、GERT(可从Gert Strand AB,Sweden获得)以及 (可从DSM Specialties获得)。
蒸馏
发酵之后，可使用例如“醪塔”蒸馏所得流体以使乙醇和其它醇与 大部分水和残余固体分离。流出醪塔的蒸气可以是例如35重量％乙 醇并且可被进料到精馏塔中。可使用气相分子筛将来自精馏塔的接近 共沸的(92.5％)乙醇与水的混合物纯化为纯(99.5％)乙醇。可将醪塔底 部物传送至三级蒸发器的第一级。精馏塔回流冷凝器可为此第一级提 供热量。在第一级之后，可使用离心机分离固体并且在旋转干燥器中 干燥。可将离心机流出液的一部分(25％)再循环至发酵，并且将其余 部分传送至第二蒸发器级和第三蒸发器级。大部分蒸发器冷凝液可作 为相当干净的冷凝液返回所述过程中，其中分离一小部分至废水处理 以防止低沸点化合物的堆积。
含烃材料和木材
在利用本文所述的方法和系统的其它实施方案中，可加工含烃材 料。本文所述的任何方法可用于处理本文所述的任何含烃材料。如本 文所用的“含烃材料”意指包括油砂、油页岩、沥青砂、煤粉、煤泥、 沥青、各种类型的煤以及包含烃组分和固体物质两者的其它天然存在 的和合成的材料。固体物质可包括木材、岩石、砂、粘土、石头、泥 沙、钻孔泥浆，或其它固体有机和/或无机物质。所述术语还可包括 废产物，如钻井废弃物和副产物、精炼废弃物和副产物或含有烃组分 的其它废产物，如沥青瓦和面层、沥青路面等。
在利用本文所述的方法和系统的其它实施方案中，可加工木材和 含有木材的产品。例如，可加工木材产品，例如板材、片材、层压制 品、梁、刨花板、复合材料、粗切削木材、软木和硬木。此外，可加 工砍伐树木、灌木、木屑、锯屑、根、树皮、树桩、分解的木材以及 含有生物质材料的其它木材。
输送系统
各种输送系统可用于例如将生物质材料输送至拱顶并且在拱顶 中在电子束下输送。示例性输送机是皮带输送机、气动输送机、螺旋 输送机、推车、火车、轨道上火车或推车、电梯、前端装载机、反铲 挖土机、起重机、各种铲土机和铲车、货车，并且可使用投掷装置。 例如，振动式输送机可用于本文所述的各种过程中，例如如2012年 10月10日提交的美国临时申请61/711,801中所公开，所述申请的全 部公开内容以引用的方式并入本文。
其它实施方案
本文所讨论的任何材料、方法或加工的材料可用于制备产物和/ 或中间体，如复合材料、填充剂、粘合剂、塑料添加剂、吸附剂和控 制释放剂。所述方法可包括例如通过施加压力和热量至材料来致密 化。例如，复合材料可通过将纤维材料与树脂或聚合物来制备。例如， 辐射可交联树脂例如热塑性树脂可与纤维材料组合以提供纤维材料/ 可交联树脂组合。所述材料可例如适用作建筑材料、保护片、容器以 及其它结构材料(例如模制和/或挤压制品)。吸收剂可以是例如呈粒 料、碎片、纤维和/或薄片的形式。吸附剂可例如用作宠物寝具、包 装材料或用于污染控制系统中。控制释放基质也可以是呈例如粒料、 碎片、纤维和或薄片的形式。控制释放基质可例如用于释放药物、杀 生物剂、芳香剂。例如，复合材料、吸收剂和控制释放剂以及它们的 用途描述于2006年3月23日提交的美国序列号PCT/US2006/010648 和2011年11月22日提交美国专利号8,074,910中，所述专利的全部 公开内容以引用的方式并入本文。
在一些实例中，例如利用加速电子在第一水平下处理生物质材料 以减少不顺应性，以便选择性地释放一种或多种糖(例如，木糖)。然 后可将生物质处理至第二水平以释放一种或多种其它糖(例如，葡萄 糖)。任选地，可在处理之间干燥生物质。所述处理可包括施加化学 和生物化学处理以释放糖。例如，可将生物质材料处理至小于约20 Mrad(例如，小于约15Mrad、小于约10Mrad、小于约5Mrad、小 于约2Mrad)的水平，并且然后用含有小于10％硫酸(例如，小于约 9％、小于约8％、小于约7％、小于约6％、小于约5％、小于约4％、 小于约3％、小于约2％、小于约1％、小于约0.75％、小于约0.50％、 小于约0.25％)的硫酸溶液处理以释放木糖。例如，释放到溶液中的 木糖可与固体分离，并且任选地用溶剂/溶液(例如用水和/或酸化水) 洗涤所述固体。任选地，可将所述固体例如在空气中和/或真空下任 选地在加热下(例如，约150℃以下，约120℃以下)干燥至低于约25 wt.％(低于约20wt.％、低于约15wt.％、低于约10wt.％、低于约5wt.％) 的水含量。然后可以小于约30Mrad(例如，小于约25Mrad、小于约 20Mrad、小于约15Mrad、小于约10Mrad、小于约5Mrad、小于约 1Mrad或甚至一点也无)的水平处理所述固体，并且然后用酶(例如纤 维素酶)处理以释放葡萄糖。可使葡萄糖(例如，溶液中的葡萄糖)与剩 余固体分离。所述固体然后可进行进一步加工，例如用于制备能量或 其它产物(例如，源自木质素的产物)。
调味剂、芳香剂和着色剂
本文所述的例如通过本文所述的方法、系统和/或设备产生的任 何产物和/或中间体可与调味剂、芳香剂、着色剂和/或这些的混合物 组合。例如，糖、有机酸、燃料、多元醇如糖醇、生物质、纤维和复 合材料中的任何一种或多种可(任选地与调味剂、芳香剂和/或着色剂 一起)组合(例如，配制、混合或反应)或用于制备其它产物。例如，一 种或多种所述产物可用于制备肥皂、洗涤剂、糖果、饮品(例如，可 乐、葡萄酒、啤酒、洋酒如杜松子酒或伏特加酒、运动饮料、咖啡、 茶)、药物、粘合剂、片材(例如，织物、非织物、滤纸、纸巾)和/或 复合材料(例如，板)。例如，一种或多种所述产物可与草本植物、花、 花瓣、香料、维生素、百花香或蜡烛组合。例如，配制、混合或反应 的组合可具有葡萄柚、柑橘、苹果、覆盆子、香蕉、莴苣、芹菜、肉 桂、巧克力、香草、胡椒薄荷、薄荷、洋葱、大蒜、胡椒、藏红花、 姜、牛奶、葡萄酒、啤酒、茶、瘦牛肉、鱼、蛤、橄榄油、椰子脂、 猪脂肪、乳脂、牛肉汤、豆类、马铃薯、马茉兰、火腿、咖啡和干酪 的味道/香味。
可以任何量添加调味剂、芳香剂和着色剂，所述量如约0.001 wt.％至约30wt.％之间，例如，约0.01wt.％至约20wt.％之间、约0.05 wt.％至约10wt.％之间，或约0.1wt.％至约5wt.％之间。这些可通过 任何方式并且以任何次序或顺序(例如，搅拌、混合、乳化、胶凝、 浸渍、加热、超声处理和/或悬浮)(例如与本文所述的任何一种或多 种产物或中间体一起)配制、混合和/或反应。还可使用填充剂、粘合 剂、乳化剂、抗氧化剂，例如蛋白质凝胶、淀粉和二氧化硅。
在一个实施方案中，可在照射生物质之后立即将调味剂、芳香剂 和着色剂添加至生物质，以使得通过照射形成的反应部位可与所述调 味剂、芳香剂和着色剂的反应性相容部位反应。
调味剂、芳香剂和着色剂可以是天然的和/或合成的材料。这些 材料可以是化合物、这些的组合物或混合物中的一种或多种(例如， 几种化合物的配制或天然组合物)。任选地，调味剂、芳香剂、抗氧 化剂和着色剂可以是生物学来源的、例如来自发酵过程(例如，如本 文所述的糖化材料的发酵)。或者或另外地，这些调味剂、芳香剂和 着色剂可收获自完整生物体(例如植物、真菌、动物、细菌或酵母)或 生物体的一部分。可通过任何方式收集和或提取生物体以提供颜料、 调味剂、芳香剂和/或抗氧化剂，所述方式包括利用本文所述的方法、 系统和设备、热水提取、超临界流体萃取、化学萃取(例如，溶剂或 反应萃取，包括酸和碱)、机械提取(例如，压制、粉碎、过滤)、利用 酶、利用细菌以便分解起始材料以及这些方法的组合。化合物可通过 化学反应获得，例如，糖(例如，如本文所述产生的)与氨基酸的化学 反应(美拉德(Maillard)反应)。所述调味剂、芳香剂、抗氧化剂和/或着 色剂可以是通过本文所述的方法、设备或系统产生的中间体和或产 物，例如源自酯和木质素的产物。
调味剂、芳香剂或着色剂的一些实例是多酚。多酚是负责许多水 果、蔬菜、谷物和花的红色、紫色和蓝色着色剂的颜料。多酚也可具 有抗氧化剂特性并且常常具有苦味。抗氧化剂特性使这些成为重要的 防腐剂。一类多酚是黄酮类，如花色素、二氢黄酮醇、黄烷-3-醇、 黄烷酮和二氢黄酮醇。可使用的其它酚类化合物包括酚酸及其酯，如 绿原酸和聚合单宁。
在着色剂之中，可使用无机化合物、矿物或有机化合物，例如二 氧化钛、氧化锌、氧化铝、镉黄(例如，CdS)、镉橙(例如与一些Se 的CdS)、茜红(例如合成或非合成的茜素玫瑰红)、群青(例如，合成 群青、天然群青、合成群青紫)、钴蓝、钴黄、钴绿、铬绿(例如，水 合氧化铬(III))、chalcophylite、砷钙铜矿、绿砷铜矿(cornubite)、翠绿 砷铜矿和水砷铝铜矿。可使用黑色颜料如炭黑和自分散炭黑。
可使用的一些调味剂和芳香剂包括ACALEA TBHQ、ACET C- 6、格蓬酯(ALLYL AMYL GLYCOLATE)、α松油醇(ALPHA TERPI NEOL)、麝香内脂(AMBRETTOLIDE)、AMBRINOL 95、ANDRAN E、阿芬美酯(APHERMATE)、APPLELIDE、香柠檬 醛(BERGAMAL)、β紫罗兰酮环氧化物(BETA IONONE EPOXIDE)、 β萘异丁醚、八氢香豆素(BICYCLONONALACTONE)、康辛醛(CANTHOXAL)、VE LVET、CEDRAFIX、乙酸柏木酯(C EDRYL ACETATE)、萨利麝香(CELESTOLIDE)、肉桂腈(CINNAMA LVA)、柠檬醛二甲基乙酸酯(CITRAL DIMETHYL ACETATE)、CIT ROLATETM、香茅醇700(CITRONELLOL 700)、香茅醇950(CITRON ELLOL 950)、CITRONELLOL COEUR、香茅醇乙酸酯(CITRONEL LYL ACETATE)、香茅醇乙酸酯PURE(CITRONELLYL ACETATE PURE)、甲酸香茅酯(CITRONELLYL FORMATE)、CLARYCET、CL ONAL、CONIFERAN、CONIFERAN PURE、CORTEX ALDEHYD E 50％PEOMOSA、CYCLABUTE、CYCLEMAXTM、环己基乙酸乙酯(CYCLOHEXYL ETHYL ACETAT E)、DAMASCOL、DELTA DAMASCOL、DIHYDRO CYCLACET、 二氢月桂烯醇(DIHYDRO MYRCENOL)、二氢松油醇(DIHYDRO T ERPINEOL)、二氢乙酸松油酯(DIHYDRO TERPINYL ACETATE)、 DIMETHYL CYCLORMOL、二甲基辛醇PQ(DIMETHYL OCTANO L PQ)、DIMYRCETOL、DIOLA、双戊烯(DIPENTENE)、RECRYSTALLIZED、乙基-3-苯基缩水甘油(ETHYL-3-PHENYL GLYCIDATE)、鸢尾酮(FLEURAMONE)、FLEURANIL、FLORAL S UPER、海风醛(FLORALOZONE)、FLORIFFOL、草莓酯(FRAISTO NE)、苹果酯(FRUCTONE)、50、50 BB、50 IPM、UNDILUTED、 GALBASCONE、香叶醛(GERALDEHYDE)、香叶醇5020(GERANI OL 5020)、香叶醇600型(GERANIOL 600TYPE)、香叶醇950(GER ANIOL 950)、香叶醇980(GERANIOL 980)(PURE)、GERANIOL CF T COEUR、GERANIOL COEUR、GERANYL ACETATE COEUR、 乙酸香叶酯(GERANYL ACETATE)、PURE、甲酸香叶酯(GERANYL FORMATE)、龙涎醚(GRISALVA)、乙酸愈疮木酯(GUAIYL ACETA TE)、HELIONALTM、荷白酮(HERBAC)、HERBALIMETM、十六内酯 (HEXADECANOLIDE)、新罗酮(HEXALON)、顺3-水杨酸己酯(HEX ENYL SALICYLATE CIS 3-)、风信子素(HYACINTH BODY)、风信 子素No.3(HYACINTH BODY NO.3)、龙葵醛(HYDRATROPIC AL DEHYDE)、DMA、HYDROXYOL、INDOLAROME、异十一醛(INT RELEVEN ALDEHYDE)、特种异十一醛(INTRELEVEN ALDEHYD E SPECIAL)、α紫罗兰酮(IONONE ALPHA)、β紫罗兰酮(IONONE BETA)、异环柠檬醛(ISO CYCLO CITRAL)、异环香叶醇(ISO CYC LO GERANIOL)、ISO E异丁基喹啉(ISOBUTYL QUIN OLINE)、茉莉吡喃(JASMAL)、SUPER、KHUSINIL、LI FFAROMETM、LIMOXAL、LINDENOLTM、LYRAME S UPER、MANDARIN ALD 10％TRI ETH、CITR、MARITIMA、M CK CHINESE、MEIJIFFTM、MELAFLEUR、MELOZONE、邻氨基 苯甲酸甲酯(METHYL ANTHRANILATE)、甲基α紫罗兰酮特级(ME THYL IONONE ALPHA EXTRA)、甲基γ紫罗兰酮A(METHYL I ONONE GAMMA A)、METHYL IONONE GAMMA COEUR、甲 基γ紫罗兰酮PURE(METHYL IONONE GAMMA PURE)、甲基薰 衣草酮(METHYL LAVENDER KETONE)、MONT AMU GUESIA、铃兰花醛(MUGUET ALDEHYDE 50)、麝香Z4(MUSK Z 4)、柑青醛(MYRAC ALDEHYDE)、乙酸月桂烯酯(MYRCENYL AC ETATE)、NECTARATETM、橙花醇900(NEROL 900)、乙酸橙花酯(N ERYL ACETATE)、罗勒烯(OCIMENE)、OCTACETAL、橙花醚(OR ANGE FLOWER ETHER)、ORIVONE、ORRINIFF 25％、OXASPI RANE、OZOFLEUR、PEOMOSA、PICONIA、甲基柑青醛B(PRECYCLEMONE B)、乙酸异戊 二烯酯(PRENYL ACETATE)、普利斯曼醇(PRISMANTOL)、木犀草 素(RESEDA BODY)、ROSALVA、ROSAMUSK、SANJINOL、SAN TALIFFTM、塞维他缩醛(SYVERTAL)、松油醇(TERPINEO L)、异松 油烯20(TERPINOLENE 20)、异松油烯90 PQ(TERPINOLENE 90 P Q)、TERPINOLENE RECT、乙酸松油酯(TERPINYL ACETATE)、T ERPINYL ACETATE JAX、TETRAHYDRO、四氢月 桂烯醇(TETRAHYDRO MYRCENOL)、TETRAMERAN、TIMBERS ILKTM、TOBACAROL、O TT、VANORIS、VERDOXTM、VERDOXTM HC、HC、COEUR、VERTOLIFF、VERTOLI FF ISO、VIOLIFF、VIVALDIE、ZENOLIDE、ABS INDIA 75 PCT MIGLYOL、ABS MOROCCO 50 PCT DPG、ABS MOROCCO 50 PCT TEC、ABSOLUTE FRENCH、ABSOLUTE INDIA、ABSOLU TE MD 50 PCT BB、ABSOLUTE MOROCCO、CONCENTRATE PG、TINCTURE 20 PCT、龙涎香(AMBERGRIS)、麝葵精油(AMBR ETTE ABSOLUTE)、麝葵籽油(AMBRETTE SEED OIL)、艾蒿油7 0 PCT金钟柏油(ARMOISE OIL 70 PCT THUYONE)、清香罗勒精 油(BASIL ABSOLUTE GRAND VERT)、BASIL GRAND VERT A BS MD、清香罗勒油(BASIL OIL GRAND VERT)、VERVEINA罗 勒油(BASIL OIL VERVEINA)、越南罗勒油(BASIL OIL VIETNA M)、无萜月桂油(BAY OIL TERPENELESS)、蜂蜡精油N G(BEES WAX ABS N G)、蜂蜡精油(BEESWAX ABSOLUTE)、暹罗安息香 浸膏(BENZOIN RESINOID SIAM)、暹罗安息香浸膏50 PCT DPG(B ENZOIN RESINOID SIAM 50 PCT DPG)、暹罗安息香浸膏50 PC T PG(BENZOIN RESINOID SIAM 50 PCT PG)、暹罗安息香浸膏7 0.5 PCT TEC(BENZOIN RESINOID SIAM 70.5 PCT TEC)、黑醋栗 芽精油65 PCT PG(BLACKCURRANT BUD ABS 65 PCT PG)、黑 醋栗芽精油37 PCT TEC(BLACKCURRANT BUD ABS MD 37 P CT TEC)、黑醋栗芽精油MIGLYOL(BLACKCURRANT BUD ABS MIGLYOL)、勃艮第黑醋栗芽精油(BLACKCURRANT BUD ABSOL UTE BURGUNDY)、蔷薇木油(BOIS DE ROSE OIL)、糠精油(BRA N ABSOLUTE)、糠浸膏(BRAN RESINOID)、意大利金雀花精油(B ROOM ABSOLUTE ITALY)、瓜地马拉小豆蔻CO2提取物(CARDA MOM GUATEMALA CO2 EXTRACT)、瓜地马拉小豆蔻油(CARDA MOM OIL GUATEMALA)、印度小豆蔻油(CARDAMOM OIL INDI A)、胡萝卜芯(CARROT HEART)、埃及金合欢精油(CASSIE ABSO LUTE EGYPT)、金合欢精油MD 50 PCT IPM(CASSIE ABSOLUT E MD 50 PCT IPM)、海狸香精油90 PCT TEC(CASTOREUM AB S 90 PCT TEC)、海狸香精油50 PCT MIGLYOL(CASTOREUM A BS 50 PCT MIGLYOL)、海狸香精油(CASTOREUM ABSOLUTE)、 海狸香浸膏(CASTOREUM RESINOID)、海狸香浸膏50 PCT DPG(C ASTOREUM RESINOID 50 PCT DPG)、柏木醇柏木烯(CEDROL C EDRENE)、大西洋雪松油再蒸馏物(CEDRUS ATLANTICA OIL RE DIST)、罗马洋甘菊油(CHAMOMILE OIL ROMAN)、野生洋甘菊油 (CHAMOMILE OIL WILD)、野生洋甘菊低烯油(CHAMOMILE OIL WILD LOW LIMONENE)、锡兰桂皮油(CINNAMON BARK OIL CEYLAN)、香缇精油(CISTE ABSOLUTE)、无色香缇精油(CISTE A BSOLUTE COLORLESS)、亚洲不含铁的香茅油(CITRONELLA OIL ASIA IRON FREE)、麝猫精油75 PCT PG(CIVET ABS 75 PCT PG)、麝猫精油(CIVET ABSOLUTE)、麝猫酊剂10 PCT(CIVET TI NCTURE 10 PCT)、法国快乐鼠尾草精油DECOL(CLARY SAGE A BS FRENCH DECOL)、法国快乐鼠尾草精油(CLARY SAGE ABSO LUTE FRENCH)、快乐鼠尾草C'LESS 50 PCT PG(CLARY SAGE C'LESS 50 PCT PG)、法国快乐鼠尾草油(CLARY SAGE OIL FRE NCH)、苦配巴香脂(COPAIBA BALSAM)、苦配巴香脂油(COPAIBA BALSAM OIL)、芫荽籽油(CORIANDER SEED OIL)、柏油(CYPRE SS OIL)、有机柏油(CYPRESS OIL ORGANIC)、印蒿油(DAVANA OIL)、格蓬醇(GALBANOL)、无色格蓬精油(GALBANUM ABSOLU TE COLORLESS)、格蓬油(GALBANUM OIL)、格蓬浸膏(GALBAN UM RESINOID)、格蓬浸膏50 PCT DPG(GALBANUM RESINOID 50 PCT DPG)、格蓬浸膏氢化松香甲酯BHT(GALBANUM RESINOI D HERCOLYN BHT)、(GALBANUM RESINOID TEC BHT)、玫瑰 香叶精油MD 20 PCT BB(GENTIANE ABSOLUTE MD 20 PCT B B)、玫瑰香叶凝脂(GENTIANE CONCRETE)、埃及玫瑰香叶精油M D(GERANIUM ABS EGYPT MD)、埃及玫瑰香叶精油(GERANIUM ABSOLUTE EGYPT)、中国玫瑰香叶油(GERANIUM OIL CHINA)、 埃及玫瑰香叶油(GERANIUM OIL EGYPT)、姜油624(GINGER OI L 624)、可溶性精馏姜油(GINGER OIL RECTIFIED SOLUBLE)、愈 创木芯(GUAIACWOOD HEART)、干草精油MD 50 PCT BB(HAY ABS MD 50 PCT BB)、干草精油(HAY ABSOLUTE)、干草精油M D 50 PCT TEC(HAY ABSOLUTE MD 50 PCT TEC)、愈木(HEAL INGWOOD)、牛膝草油有机(HYSSOP OIL ORGANIC)、YUGO蜡菊 精油MD 50 PCT TEC(IMMORTELLE ABS YUGO MD 50 PCT T EC)、西班牙蜡菊精油(IMMORTELLE ABSOLUTE SPAIN)、YUGO 蜡菊精油(IMMORTELLE ABSOLUTE YUGO)、印度茉莉花精油M D(JASMIN ABS INDIA MD)、埃及茉莉花精油(JASMIN ABSOLUT E EGYPT)、印度茉莉花精油(JASMIN ABSOLUTE INDIA)、摩洛哥 茉莉花精油(JASMIN ABSOLUTE MOROCCO)、双瓣茉莉花精油(J ASMIN ABSOLUTE SAMBAC)、黄水仙精油MD 20 PCT BB(JON QUILLE ABS MD 20 PCT BB)、法国黄水仙精油(JONQUILLE AB SOLUTE France)、杜松子油FLG(JUNIPER BERRY OIL FLG)、可 溶性精馏杜松子油(JUNIPER BERRY OIL RECTIFIED SOLUBLE)、 赖百当浸膏50 PCT TEC(LABDANUM RESINOID 50 PCT TEC)、 赖百当浸膏BB(LABDANUM RESINOID BB)、赖百当浸膏MD(L ABDANUM RESINOID MD)、LABDANUM RESINOID MD 50 P CT BB、薰衣类精油H(LAVANDIN ABSOLUTE H)、薰衣类精油M D(LAVANDIN ABSOLUTE MD)、阿勒比有机薰衣类油(LAVANDIN OIL ABRIAL ORGANIC)、格罗索有机薰衣类油(LAVANDIN OIL G ROSSO ORGANIC)、高级薰衣类油(LAVANDIN OIL SUPER)、薰衣 草精油H(LAVENDER ABSOLUTE H)、薰衣草精油MD(LAVEND ER ABSOLUTE MD)、不含香豆素的薰衣草油(LAVENDER OIL C OUMARIN FREE)、不含香豆素的有机薰衣草油(LAVENDER OIL COUMARIN FREE ORGANIC)、梅耶有机薰衣草油(LAVENDER OI L MAILLETTE ORGANIC)、薰衣草油MT(LAVENDER OIL MT)、 肉豆蔻精油BB(MACE ABSOLUTE BB)、低甲基丁香酚玉兰花油 (MAGNOLIA FLOWER OIL LOW METHYL EUGENOL)、玉兰花 油(MAGNOLIA FLOWER OIL)、玉兰花油MD(MAGNOLIA FLOW ER OIL MD)、玉兰叶油(MAGNOLIA LEAF OIL)、橘皮油MD(MA NDARIN OIL MD)、橘皮油MD BHT(MANDARIN OIL MD BHT)、 马黛茶精油BB(MATE ABSOLUTE BB)、树苔精油MD TEX IFRA 43(MOSS TREE ABSOLUTE MD TEX IFRA 43)、橡树苔精油MD TEC IFRA 43(MOSS-OAK ABS MD TEC IFRA 43)、橡树苔精油 IFRA 43(MOSS-OAK ABSOLUTE IFRA 43)、橡树苔精油MD IPM IFRA 43(MOSS-TREE ABSOLUTE MD IPM IFRA 43)、红没药浸 膏BB(MYRRH RESINOID BB)、红没药浸膏MD(MYRRH RESINO ID MD)、红没药浸膏TEC(MYRRH RESINOID TEC)、不含铁的桃 金娘油(MYRTLE OIL IRON FREE)、突尼斯精馏桃金娘油(MYRTL E OIL TUNISIA RECTIFIED)、水仙精油MD 20 PCT BB(NARCIS SE ABS MD 20 PCT BB)、法国水仙精油(NARCISSE ABSOLUTE FRENCH)、突尼斯橙花油(NEROLI OIL TUNISIA)、无萜肉豆蔻油(N UTMEG OIL TERPENELESS)、石竹精油(OEILLET ABSOLUTE)、 乳香浸膏(OLIBANUM RESINOID)、乳香浸膏BB(OLIBANUM RES INOID BB)、乳香浸膏DPG(OLIBANUM RESINOID DPG)、特级乳 香浸膏50 PCT DPG(OLIBANUM RESINOID EXTRA 50 PCT DP G)、乳香浸膏MD(OLIBANUM RESINOID MD)、乳香浸膏MD 50 PCT DPG(OLIBANUM RESINOID MD 50 PCT DPG)、乳香浸膏T EC(OLIBANUM RESINOID TEC)、防风根浸膏TEC(OPOPONAX RESINOID TEC)、苦橙油MD BHT(ORANGE BIGARADE OIL M D BHT)、苦橙油MD SCFC(ORANGE BIGARADE OIL MD SCF C)、突尼斯橙花精油(ORANGE FLOWER ABSOLUTE TUNISIA)、 突尼斯橙花水精油(ORANGE FLOWER WATER ABSOLUTE TUNI SIA)、橙叶精油(ORANGE LEAF ABSOLUTE)、突尼斯橙叶水精油(O RANGE LEAF WATER ABSOLUTE TUNISIA)、意大利鸢尾草精油 (ORRIS ABSOLUTE ITALY)、鸢尾草凝脂15 PCT鸢尾酮(ORRIS CONCRETE 15 PCT IRONE)、鸢尾草凝脂8 PCT鸢尾酮(ORRIS C ONCRETE 8 PCT IRONE)、天然鸢尾草15 PCT鸢尾酮4095C(ORR IS NATURAL 15 PCT IRONE 4095C)、天然鸢尾草8 PCT鸢尾酮2 942C(ORRIS NATURAL 8 PCT IRONE 2942C)、鸢尾草浸膏(ORRI S RESINOID)、木犀精油(OSMANTHUS ABSOLUTE)、木犀精油M D 50 PCT BB(OSMANTHUS ABSOLUTE MD 50 PCT BB)、广藿 香芯No3(PATCHOULI HEART No3)、印度尼西亚广藿香油(PATCH OULI OIL INDONESIA)、不含铁的印度尼西亚广藿香油(PATCHOU LI OIL INDONESIA IRON FREE)、印度尼西亚广藿香油MD(PATC HOULI OIL INDONESIA MD)、广藿香油再蒸馏物(PATCHOULI OI L REDIST)、PENNYROYAL HEART、薄荷精油MD(PEPPERMINT ABSOLUTE MD)、突尼斯苦橙叶油(PETITGRAIN BIGARADE OIL TUNISIA)、苦橙叶油(PETITGRAIN CITRONNIER OIL)、巴拉圭无 萜苦橙叶油(PETITGRAIN OIL PARAGUAY TERPENELESS)、无萜 苦橙叶油STAB(PETITGRAIN OIL TERPENELESS STAB)、多香果 油(PIMENTO BERRY OIL)、多香叶油(PIMENTO LEAF OIL)、中 国天竺葵玫瑰醇提取物(RHODINOL EX GERANIUM CHINA)、低 甲基丁香酚保加利亚玫瑰精油(ROSE ABS BULGARIAN LOW ME THYL EUGENOL)、低甲基丁香酚摩洛哥玫瑰精油(ROSE ABS MO ROCCO LOW METHYL EUGENOL)、低甲基丁香酚土耳其玫瑰精 油(ROSE ABS TURKISH LOW METHYL EUGENOL)、玫瑰精油(R OSE ABSOLUTE)、保加利亚玫瑰精油(ROSE ABSOLUTE BULGA RIAN)、大马士革玫瑰精油(ROSE ABSOLUTE DAMASCENA)、玫 瑰精油MD(ROSE ABSOLUTE MD)、摩洛哥玫瑰精油(ROSE ABS OLUTE MOROCCO)、土耳其玫瑰精油(ROSE ABSOLUTE TURKI SH)、保加利亚玫瑰油(ROSE OIL BULGARIAN)、低甲基丁香酚大 马士革玫瑰精油(ROSE 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所述着色剂可以是英国染色工作者学会的国际染料索引中列出 的那些。着色剂包括染料和颜料，并且包括通常用于着色纺织品、涂 料、油墨和喷墨油墨的那些。可使用的一些着色剂包括类胡萝卜素、 芳基化物黄、二芳基化物黄、β-萘酚、萘酚、苯并咪唑酮、双偶氮缩 合颜料、吡唑啉酮、镍偶氮黄、酞菁、喹吖啶酮、苝和紫环酮、异吲 哚啉酮和异吲哚啉颜料、三芳基阳碳颜料、二酮基吡咯并吡咯颜料、 硫靛。类胡萝卜素包括α-胡萝卜素、β-胡萝卜素、γ-胡萝卜素、番茄 红素、叶黄素和虾青素胭脂树(Annatto)提取物、脱水甜菜(甜菜粉)、 角黄素(Canthaxanthin)、焦糖、β-阿朴-8'-胡萝卜素醛、胭脂虫(Cochineal) 提取物、胭脂红、叶绿酸铜钠、烤熟的部分脱脂的蒸煮棉籽粉、葡糖 酸亚铁、乳酸亚铁、葡萄颜色提取物、葡萄皮提取物(葡萄花青素)、 胡萝卜油、红辣椒、辣椒红油树脂、基于云母的珠光颜料、核黄素、 藏红花、二氧化钛、番茄红素提取物；番茄红素浓缩物、姜黄、姜黄 油树脂、FD&C蓝1号、FD&C蓝2号、FD&C绿3号、橙B、橘红 2号、FD&C红3号、FD&C红40号、FD&C黄5号、FD&C黄6 号、氧化铝(干燥氢氧化铝)、碳酸钙、叶绿酸铜钠钾(叶绿酸铜复合物)、 二羟基丙酮、氯氧化铋、亚铁氰化铁铵、亚铁氰化铁、氢氧化铬绿、 氧化铬绿、鸟嘌呤、叶蜡石、滑石、铝粉、青铜粉、铜粉、氧化锌、 D&C蓝4号、D&C绿5号、D&C绿6号、D&C绿8号、D&C橙4 号、D&C橙5号、D&C橙10号、D&C橙11号、FD&C红4号、 D&C红6号、D&C红7号、D&C红17号、D&C红21号、D&C红 22号、D&C红27号、D&C红28号、D&C红30号、D&C红31号、 D&C红33号、D&C红34号、D&C红36号、D&C红39号、D&C 紫2号、D&C黄7号、Ext.D&C黄7号、D&C黄8号、D&C黄10 号、D&C黄11号、D&C黑2号、D&C黑3(3)号、D&C褐1号、 Ext.D&C、铬-钴-铝氧化物、柠檬酸铁铵、焦棓酚、洋苏木提取物、 1,4-双[(2-羟基-乙基)氨基]-9,10-蒽二酮双(2-丙烯酸)酯共聚物、1,4-双 [(2-甲基苯基)氨基]-9,10-蒽二酮、1,4-双[4-(2-甲基丙烯酰氧基乙基)苯 基氨基]蒽醌共聚物、咔唑紫、叶绿酸铜复合物、铬-钴-铝氧化物、 C.I.还原橙1、2-[[2,5-二乙氧基-4-[(4-甲基苯基)硫醇]苯基]偶氮]-1,3,5- 苯三酚、16,23-二氢二萘并[2,3-a:2',3'-i]萘[2',3':6,7]吲哚并[2,3-c]咔唑 -5,10,15,17,22,24-异己酮、N,N'-(9,10-二氢-9,10-二氧代-1,5-蒽二基)双 苯甲酰胺、7,16-二氯-6,15-二氢-5,9,14,18-二蒽并吡嗪四酮、16,17-二 甲氧基二萘并(1,2,3-cd:3',2',1'-lm)苝-5,10-二酮、聚(甲基丙烯酸羟乙 酯)-染料共聚物(3)、活性黑5、活性蓝21、活性橙78、活性黄15、 活性蓝19号、活性蓝4号、C.I.活性红11、C.I.活性黄86、C.I.活性 蓝163、C.I.活性红180、4-[(2,4-二甲基苯基)偶氮]-2,4-二氢-5-甲基-2- 苯基-3H-吡唑-3-酮(溶剂黄18)、6-乙氧基-2-(6-乙氧基-3-氧代苯并[b] 噻吩-2(3H)-亚基)苯并[b]噻吩-3(2H)-酮、酞菁绿、乙烯醇/甲基丙烯酸 甲酯-染料反应产物、C.I.活性红180、C.I.活性黑5、C.I.活性橙78、 C.I.活性黄15、C.I.活性蓝21、1-氨基-4-[[4-[(2-溴-1-氧代烯丙基)氨 基]-2-磺酸基苯基]氨基]-9,10-二氢-9,10-二氧杂蒽-2-磺酸二钠(活性蓝 69)、D&C蓝9号、[酞菁(2-)]酮以及这些的混合物。
除了本文中的实施例以外或除非另外明确规定，否则本说明书的 以下部分和所附权利要求书中的如关于材料、要素含量、反应时间和 温度、数量比率和其它项目的量的所有数值范围、量、值和百分比可 理解为前面加上措词“约”，即使术语“约”可能未明确地与值、量或范 围一起出现也如此。因此，除非有相反的指示，否则以下说明书和所 附权利要求书中所陈述的数值参数均是近似值，所述近似值可取决于 本发明要寻求获得的所需特性而变化。在最低限度并且不试图限制对 权利要求书范围的等价范围的原则的应用，每个数值参数均应当至少 根据报道的有效数字的数值和通过应用普通四舍五入技术来解读。
尽管陈述本发明的宽泛范围的数值范围和参数是近似值，但在具 体实施例中所陈述的数值尽可能准确地报告。然而，任何数值都固有 地含有必然由其各自测试测量值中存在的标准偏差引起的某些误差。 此外，当在本文阐述数值范围时，这些范围是将所引用范围端点包含 在内的(例如，可使用端点)。当本文使用重量百分比时，所报告的数 值是相对于总重量。
此外，应了解本文叙述的任何数值范围意欲包括纳入其中的所有 子范围。例如，“1至10”的范围意在包括在引用的最小值1与引用的 最大值10(含1及10)之间的所有子范围，即具有等于或大于1的最 小值以及等于或小于10的最大值。如本文使用的术语“一个/种(one)”、 “一个/种(a)”或“一个/种(an)”意欲包括“至少一个”或“一个或多个”，除 非另外指示。
据称以引用的方式全部或部分并入本文的任何专利、公布或其它 公开材料必须仅在以下程度上并入本文：并入的材料不得与本公开内 容中阐述的现有定义、声明或其它公开材料冲突。因此，并且在必要 的程度上，如本文所明确阐述的公开取代以引用的方式并入本文的任 何冲突的材料。据称以引用的方式并入本文、但与本文所阐述的现有 定义、陈述、或其它公开材料相冲突的任何材料或其部分将仅仅是在 不会在所并入的材料与现有公开材料之间出现冲突的程度上并入。
虽然本发明已参考其优选实施方案进行特定显示和描述，但本领 域技术人员应了解，可在不脱离由所附权利要求涵盖的本发明的范围 下在其中在形式和细节方面做出各种改变。