通过发酵制备乙醇的方法技术

通过发酵制备乙醇的方法，包括以下步骤：用酵母发酵包含可发酵糖的醪以形成包含乙醇的发酵醪，从所述发酵醪分离酵母浓缩液，向所述酵母浓缩液添加无机酸以提供pH为1.8‑3.0的酸化的酵母浓缩液，向所述酸化的酵母浓缩液添加5‑80ppm(重量)的量的过氧羧酸以提供经处理的酵母浓缩液，以及通过添加经处理的酵母浓缩液发酵包含可发酵糖的醪以形成包含乙醇的发酵醪。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及通过发酵制备乙醇的方法，其中在不使用抗生素的情况下可以有效地控制细菌污染。专利技术背景通过发酵制备乙醇已成为用于运输的可再生燃料的主要来源。得自甘蔗、玉米、高粱或甜菜原料的糖的酵母发酵以及通过蒸馏从发酵醪回收乙醇被工业化地用于制备作为汽油添加剂或运输燃料的乙醇。可以采用通过离心从发酵醪回收酵母以及重新利用回收的酵母进行发酵来增加发酵率和乙醇生产率。来自发酵的副产品，例如来自玉米基发酵的干酒糟和可溶物(DDGS)或来自甘蔗基发酵的干酵母，用作动物饲料或饲料添加剂。通过发酵制备燃料乙醇的普遍问题是发酵醪被细菌、特别是产乳酸和乙酸的细菌污染，这可导致乙醇产率降低，并可通过导致酵母絮凝而干扰酵母的重新利用。选择性作用于细菌的抗生素已被用于减少细菌污染，但是此类抗生素的使用是不期望的，因为其导致发酵副产物被抗生素污染，并可导致在细菌中形成抗生素抗性。一般使用使pH降至小于2.5的酸处理来减少回收的酵母在重新利用其进行发酵之前的细菌污染。然而，对于耐酸细菌，例如产乳酸和乙酸的细菌，此类酸处理不是足够有效的。WO 2011/116042提出通过在非氧化性杀微生物剂或诸如稳定化的过乙酸的稳定化的氧化剂的存在下进行发酵，来控制乙醇发酵中的细菌生长。该非氧化性杀微生物剂或稳定化的氧化剂被添加到发酵罐中。WO 2012/027469提出通过向发酵醪中引入诸如过乙酸的有机氧化性化合物和诸如过氧化氢的无机氧化性化合物来降低发酵系统中细菌水平。US 2009/0061490公开了在澄清的糖水解产物中发酵木糖，其中将酵母泥从发酵液分离，用氧化剂处理以减少微生物污染，并重新引入到发酵中。
用氧化剂处理是在pH 3-6下进行的。专利技术概述本专利技术的专利技术人已经发现，令人惊讶的是，在使用酵母回收和重新利用的乙醇发酵方法中，与将过氧羧酸直接添加到发酵醪或未被酸化的回收酵母中相比，当将所述过氧羧酸在将回收酵母重新用于发酵之前添加到酸化的回收酵母中时，所述过氧羧酸更加有效地减少细菌污染而且不影响酵母发酵活性。因此，本专利技术提供通过发酵制备乙醇的方法，所述方法包括以下步骤a)用酵母发酵包含可发酵糖的醪(mash)以形成包含乙醇的发酵醪(fermented mash)，b)从得自步骤a)的发酵醪(fermentation mash)分离酵母浓缩液，c)向得自步骤b)的酵母浓缩液添加无机酸以提供pH为1.8-3.0的酸化的酵母浓缩液，d)向所述酸化的酵母浓缩液添加5-80ppm(重量)的量的过氧羧酸以提供经处理的酵母浓缩液，以及e)通过添加得自步骤d)的经处理的酵母浓缩液发酵包含可发酵糖的醪以形成包含乙醇的发酵醪。专利技术详述本专利技术的方法包括步骤a)用酵母发酵醪，其中所述醪包含可发酵糖。适合的可发酵糖是诸如葡萄糖、果糖或半乳糖的单糖以及诸如蔗糖、麦芽糖或乳糖的二糖。醪可得自含有可发酵糖的植物，例如甘蔗、甜菜或甜高粱。或者，醪可通过淀粉或纤维素的水解、优选通过酶水解，得自含有淀粉的植物，诸如玉米、马铃薯、小麦或大米，或者得自含有纤维素的植物。优选地，醪是甘蔗汁、甘蔗糖蜜或二者的组合。用酵母优选酿酒酵母(saccharomyces cerevisiae)发酵醪，以形成包含乙醇的发酵醪。发酵步骤a)可以分批发酵、分批补料发酵、连续发酵或半连续发酵形式进行。在分批发酵中，将醪和酵母全部添加到发酵罐中并发酵，直至酵母将可发酵糖向乙醇的转化已达到所期望的程度。在分批补料发酵
中，将任选地含有部分醪的酵母悬浮液装入发酵罐中，将醪经一段时间进料到发酵罐中，其间酵母将大部分可发酵糖转化成乙醇。在停止醪进料后，使发酵继续额外的时间段以使可发酵糖完全转化为乙醇，然后排空发酵罐。在连续发酵中，将酵母和醪连续进料到发酵罐中并且连续取出相应量的发酵醪以维持发酵罐中材料的量基本上恒定。在半连续发酵中，将酵母和醪连续进料，但是间隔地从发酵罐取出发酵醪。优选地，发酵步骤a)以分批发酵或分批补料发酵的形式进行。优选在混合式发酵罐中进行发酵，并且优选将发酵罐中的温度维持在28-37℃。在随后的步骤b)中，从得自步骤a)的发酵醪分离酵母浓缩液。分离可以用已知适于从水醇悬浮液分离酵母的任何方法进行。优选通过倾析或离心，最优选通过离心进行分离。优选利用沉降式离心机或盘式分离机，最优选用盘式分离机进行离心。优选进行分离，以得到含有60-80重量％酵母细胞的酵母悬浮液(通常称为酵母乳)，然后将其用水稀释以提供酵母浓缩液。稀释后，酵母浓缩液优选含有25-35重量％酵母细胞。在本专利技术方法的步骤c)中，向得自步骤b)的酵母浓缩液添加无机酸以提供pH为1.8-3.0的酸化的酵母浓缩液。优选地，硫酸用作所述无机酸。无机酸的添加可以分批或连续进行。优选地，在连续搅拌罐式反应器中进行无机酸的连续添加。优选地，在使用pH传感器、优选使用玻璃pH电极控制pH的情况下进行添加。优选地，在25-37℃的温度下进行无机酸的添加。在本专利技术方法的步骤d)中，向所述酸化的酵母浓缩液添加过氧羧酸。优选地，过氧羧酸是过氧化一元羧酸，所述过氧化一元羧酸优选具有1-8个碳原子并且最优选是过氧乙酸。向所述酸化的酵母浓缩液添加5-80ppm(重量)的量的过氧羧酸。步骤d)可以在步骤c)后分批或连续进行。优选地，使用串联的两个连续搅拌罐式反应器进行随后的过氧羧酸的连续添加，其中无机酸添加到第一反应器，过氧羧酸添加到第二反应器。在一替代且优选实施方案中，通过向同一连续搅拌罐式反应器添加无机酸和过氧羧酸并调节添加的无机酸的量以维持所述连续搅拌罐式反应器中pH为1.8-3.0，并列地进行步骤c)和d)。可以间歇地或连续地添加过氧羧酸。如果间歇地添加过氧羧酸，则所述添加可以按照规律的时刻表进行，具有预定的添加间隔和添加时间。或者，所述添加可以是按需的，取决于发酵醪或酵母浓缩液中细菌污染的水平。当间歇地添加过氧羧酸时，其添加量优选为20-80ppm，更优选为30-80ppm。当按照规律的时刻表进行间歇添加时，添加间隔优选地选择为8-200小时，并且，如果分批进行步骤d)，则过氧羧酸的添加时间优选地选择为10-120分钟，如果连续进行步骤d)，则过氧羧酸的添加时间优选地选择为8-150小时。当连续添加过氧羧酸时，其添加量优选为5-30ppm，更优选为10-20ppm。优选地，所述过氧羧酸以0.02:1至5:1、更优选0.1:1至2.5:1的过氧羧酸:过氧化氢摩尔比与过氧化氢组合使用。当过氧乙酸用作所述过氧羧酸时，其优选以平衡过氧乙酸的形式使用。术语“平衡过氧乙酸”指包含过氧乙酸、乙酸、过氧化氢和水的处于化学平衡的混合物。最优选地，使用包含3-17重量％的过氧乙酸的平衡过氧乙酸。在进一步的步骤e)中，通过添加得自步骤d)的经处理的酵母浓缩液发酵包含可发酵糖的醪以形成包含乙醇的发酵醪。在步骤e)中发酵的醪可以与步骤a)中的醪相同，或者可以在可发酵糖的量或者醪的来源方面不同于步骤a)中的醪。用于步骤e)中发酵的工艺条件可以与步骤a)中相同，或者它们也可以不同。优选地，步骤a)和e)都以分批发酵或分批补料发酵的形式进行。更优选地，步骤a)和e)都以相同的醪在基本上相同的工艺条件下进行，即，将得自步骤d)的经处理的酵本文档来自技高网...

【技术保护点】
通过发酵制备乙醇的方法，所述方法包括以下步骤a)用酵母发酵包含可发酵糖的醪以形成包含乙醇的发酵醪，b)从得自步骤a)的发酵醪分离酵母浓缩液，c)向得自步骤b)的酵母浓缩液添加无机酸以提供pH为1.8‑3.0的酸化的酵母浓缩液，d)向所述酸化的酵母浓缩液添加5‑80重量ppm的量的过氧羧酸以提供经处理的酵母浓缩液，以及e)通过添加得自步骤d)的经处理的酵母浓缩液发酵包含可发酵糖的醪以形成包含乙醇的发酵醪。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.01.30 US 61/933,5891.通过发酵制备乙醇的方法，所述方法包括以下步骤a)用酵母发酵包含可发酵糖的醪以形成包含乙醇的发酵醪，b)从得自步骤a)的发酵醪分离酵母浓缩液，c)向得自步骤b)的酵母浓缩液添加无机酸以提供pH为1.8-3.0的酸化的酵母浓缩液，d)向所述酸化的酵母浓缩液添加5-80重量ppm的量的过氧羧酸以提供经处理的酵母浓缩液，以及e)通过添加得自步骤d)的经处理的酵母浓缩液发酵包含可发酵糖的醪以形成包含乙醇的发酵醪。2.权利要求1的方法，其中在步骤b)中，通过离心分离含有60-80重量％酵母细胞的酵母悬浮液并且将所述酵母悬浮液用水稀释以提供所述酵母浓缩液。3.权利要求1或2的方...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·T·川合敷岛，
申请(专利权)人：赢创德固赛有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE