取消生物乙醇生产中酸化的需要制造技术

一种通过添加含有醛、脂肪酸、萜烯和表面活性剂的组合物而减少使用酸化剂的改进的乙醇发酵工艺。该方法包括：（a）将发酵原料与含有酵母和/或酶的发酵液混合；（b）通过将组合物添加到发酵槽中来处理所述混合物，所述组合物含有：10～90重量%的抗菌醛，所述抗菌醛优选选自由甲醛、多聚甲醛、戊二醛和它们的混合物组成的组中，1～50重量%的表面活性剂，所述表面活性剂的HLB为4～18，0～20重量%的抗菌萜烯或精油，1～50重量%的有机酸，所述有机酸选自C1～C24脂肪酸、C1～C24脂肪酸盐、C1～C24脂肪酸甘油酯和C1～C24脂肪酸酯，以及1～50重量%的水，其中，所述发酵槽中醛的浓度为约0.25～3kg/MT发酵原料；以及（c）分离乙醇并提高产量。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种通过添加含有醛、脂肪酸、萜烯和表面活性剂的组合物而减少使用酸化剂的改进的乙醇发酵工艺。该方法包括：（a）将发酵原料与含有酵母和/或酶的发酵液混合；（b）通过将组合物添加到发酵槽中来处理所述混合物，所述组合物含有：10～90重量%的抗菌醛，所述抗菌醛优选选自由甲醛、多聚甲醛、戊二醛和它们的混合物组成的组中，1～50重量%的表面活性剂，所述表面活性剂的HLB为4～18，0～20重量%的抗菌萜烯或精油，1～50重量%的有机酸，所述有机酸选自C1～C24脂肪酸、C1～C24脂肪酸盐、C1～C24脂肪酸甘油酯和C1～C24脂肪酸酯，以及1～50重量%的水，其中，所述发酵槽中醛的浓度为约0.25～3kg/MT发酵原料；以及（c）分离乙醇并提高产量。【专利说明】取消生物乙醇生产中酸化的需要
通过添加含有醛、脂肪酸、萜烯和表面活性剂的组合物而减少酸化剂的使用来改进乙醇发酵工艺。
技术介绍
乙醇，一种来自再生资源的生物燃料，由谷物(玉米、高粱、小麦、黑小麦、黑麦、发芽大麦、水稻)淀粉、块茎作物(马铃薯)淀粉来生产或通过直接使用糖蜜、甘蔗汁、甜菜汁中的糖来生产，或通过纤维素类材料(柳枝稷、松树)发酵来生产。通过酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)而进行碳源的厌氧发酵来生产乙醇是最著名的生物技术工艺之一并且每年为全球提供超过350亿升(Bayrock2007)的乙醇。由谷物来生产乙醇开始于淀粉水解，淀粉水解使直链淀粉和支链淀粉转变成可发酵糖，可发酵糖随后被酵母(MajOvic，2006)或细菌(Dien，2003)转变成乙醇，其中，直链淀粉主要是线性a-D-(l-4)_葡聚糖，而支链淀粉是在分支点处具有a-D-(l-6)连接的a-D-(l-4)-葡聚糖。细菌可以将含纤维素的材料转变成用于生产乙醇的可发酵糖；这些细菌包括发酵单胞菌(Zymomonas spp.)、大肠杆菌工程菌(E.coli)、产酸克雷伯氏菌(Klebsiella oxytoca)、运动发酵单胞菌(Zymomonas mobilis)、解纤维素醋弧菌(Acetivibrio celluloyticus)以及其他的细菌(Dien, 2003)。在甘鹿和甜菜的情况下,酵母直接利用糖来将糖转变成乙醇。在由谷物生产乙醇中，即使酵母生长的最佳pH值是5.0以上(van denBersselaar 和 Oosting, 2010 ； Joostte 和 Peeters, 2010),但是为了减少细菌的数量，使用低PH值的可发酵溶液。溶液的pH值从pH值5.0~6.0降低至pH值4.2~4.6。硫酸常用于降低PH值。酸化的负面影响是生成的湿酒糟和干酒糟加可溶物(分别是WDG和DDGS)中硫的累积。动物饲料中高含量的硫(S)减少体重增加并能够产生脑脊髓灰质软化(ΡΗ\0。脑脊髓灰质软化是一种特征为大脑皮层坏死的神经系统疾病。PEM的临床症状包括呼吸速率增加、渐进式失明、食欲不振(depressed feed intake)、头部压迫(head pressing)以及动物的呼吸有臭鸡蛋味(Solange，2011)。DDGS中硫(S)的浓度已经被报导了是0.33~0.74%干物质(DM)，且湿酒糟加可溶物(WDGS)中是0.36~0.60%。基于干物质，浓缩的酒糟可溶物可含有0.8~1%的S。在一项研究中，喂食含有50%的DDGS (0.6%的S)的干轧玉米精加工饮食(dry-rolled corn finishing diets)的50只动物中的9只被诊断出患有脑脊髓灰质软化(PEM)，而且一些动物死亡(Solange，2011)。在类似的工作中，Vanness等人(2009)发现在来自六个内布拉斯加州乙醇工厂的1200个样本中的WDGS平均为0.79%的S(基于DM)。如果在精加工饮食中以高含量喂食WDGS，那么膳食的S含量可能超过营养指南(nutritional guidelines)。国家研究委员会(1996)提出饮食中S的限制不应超过0.40%。这些数据表明含有等于或低于0.46%的S的饮食具有产生PEM的较低风险。Vanness等人(2009)提出在乙醇发酵中使用磷酸代替硫酸能产生低硫含量的WDG和DDGS。磷酸取代硫酸并未影响发酵或乙醇产量。由于磷酸不像硫酸那样容易解离，提供相同的PH值控制约需要2.5倍以上的磷酸，因此成本增加。Rasmussen (2011)在实验室规模上使用26~188mg/L剂量的臭氧与低浓度的硫酸组合在产生较低含量的乳酸和乙酸的乙醇发酵之前来调节pH值，表明较低的细菌活性。在应用的范围内较低含量的臭氧剂量实现了更高的乙醇产量。酸化也被用于由甘蔗生产乙醇中，用硫酸将酵母溶液的pH值降低至pH值2.5~3.0以减少酵母絮凝和减少细菌负荷(bacteria load),因为酵母已被从先前连续批次的发酵中回收。Viegas (2011)提出使用蜂胶提取物以减少抗菌剂的使用，从而取消降低pH值的需要。因为一定比例的回收酵母用于动物和人类消费而且抗菌剂残留物能导致耐抗菌剂的细菌，所以甘蔗产业中取消抗菌剂是令人担忧的。专利申请US2012/0009639提出了含聚(六甲基双胍)、抗生素剂、表面活性剂的组合物，以防止在乙醇发酵过程中不需要的微生物生长。由于细菌数量减少，酵母处理中所使用的硫酸的量可以减少。专利申请US2009/0215127提出免pH调节的体系，通过在发酵以生产乙醇前在淀粉液化过程中添加植酸酶和淀粉酶的组合。专利申请US2010/0297719和专利申请US2011/0027846提供有机杀菌剂、季铵化合物、释放甲醛的化合物和胍类化合物的配方以减少糖发酵过程中微生物的污染。所提及的美国专利申请没有提供乙醇产量的数据。本专利技术可以用于任何类型的乙醇生产装置。这些例子包括:干磨(dry milling)、湿磨(wet milling)、干粉碎(dry grinding)和甘鹿乙醇。在干磨工艺中，整个玉米(corn或Zea mays)粒或其他含淀粉的原料被磨成粉并与水混合以形成楽;料。然后,该混合物被煮熟以使淀粉糊化并减少细菌污染。当冷却时，混合物被转移到发酵槽中，酵母和酶被添加到发酵槽中以将可发酵的糖转变成乙醇。在发酵之后，所得混合物被转移到蒸馏塔中，在蒸馏塔中乙醇被分离。发酵和分离乙醇后所剩余的固体被处理成湿酒糟和具有可溶物的干酒糟(WDG和DDGS)，WDG和DDGS被用于动物生产，例如家禽、猪和牛的饲料(RFA，2006)。在湿磨中，谷物被浸溃或浸泡在水中以便于谷物分离成它的基本营养组分，诸如玉米胚芽、纤维、谷蛋白和淀粉。在浸泡之后，玉``米浆料被一系列的研磨机处理，而且组分被分离。谷蛋白组分被过滤并干燥以生产玉米谷蛋白粉(CGM)，一种在动物操作中用作饲料原料的高蛋白质产品。然后糊状物中的淀粉和任何剩余的水以下面三种方式之一被处理:将其发酵成乙醇、将其干燥并且以干燥或加工的玉米淀粉出售，或者将其加工成玉米糖浆(RFA2006)。在干粉碎工艺中，绕过传统的淀粉糊化(煮熟)条件(Thomas2001 )，整个谷物被粉碎并且发酵成乙醇。在甘蔗乙醇生产中，由按压酸洗的甘蔗茎后的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种减少使用酸化剂的改进的乙醇发酵的方法，包括：（a）将发酵原料与含有酵母和/或酶的发酵液混合；（b）通过将组合物添加到发酵槽中来处理所述混合物，所述组合物含有：10～90重量%的抗菌醛，1～50重量%的表面活性剂，所述表面活性剂的HLB为4～18，0～20重量%的抗菌萜烯或精油，1～50重量%的有机酸，所述有机酸选自C1～C24脂肪酸、C1～C24脂肪酸盐、C1～C24脂肪酸甘油酯和C1～C24脂肪酸酯，以及1～50重量%的水，其中，所述发酵槽中醛的浓度为约0.25～3kg/MT发酵原料；以及（c）分离乙醇并提高产量。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：胡里奥·皮门特尔，库尔特·理查森，
申请(专利权)人：阿尼托克斯公司，
类型：发明
国别省市：