用于同时产生乙醇和经发酵固体产物的方法技术

本发明专利技术涉及用于同时产生乙醇和经发酵固体产物的方法，包括：1)提供经研磨或经薄片化或经其他方式碎裂之生物质的混合物，其包含干物质比例为2∶1至100∶1的寡糖和/或多糖和活酵母，以及水；2)将(1)中产生的混合物在初始混合物中水含量不超过按重量计65％的条件下，在约25‑60℃的温度在厌氧条件下发酵1‑36小时；3)将(2)中产生的经发酵混合物在约70‑150℃的温度孵育0.5‑240分钟；4)从(3)产生的经发酵混合物中分离湿的经发酵固体产物；还包括(2)中的发酵在一个或更多个相互连接的桨状蜗杆或连续蜗杆运送机中进行，并带有入口装置和出口装置以及控制装置，还包括5)通过真空从(2)的经发酵混合物中分离粗制乙醇。还涉及该方法的产物及其用途。

A method for simultaneous production of ethanol and fermented solid products

The invention relates to a method for producing ethanol by fermentation and at the same time, the solid product includes: 1) providing a mixture by grinding or by thin or otherwise fragmentation of the biomass, including dry matter ratio of 2: 1 to 100: 1 oligosaccharides and polysaccharides and / or yeast, and water; 2) will (1) mixture generated does not exceed 65% by weight in terms of initial water content, at about 25 temperature of 60 DEG C under anaerobic conditions fermentation for 1 to 36 hours; 3) to (2) produced by the fermentation of the mixture temperature at about 70 DEG C for 150 education 0.5 240 minutes; 4) from (3) by fermentation mixture separation by solid fermentation products produced by wet; also includes (2) the fermentation in one or more interconnected or paddle shaped worm worm conveyor is continuous, and with the entrance and exit device and device control device, It also includes 5) separation of crude ethanol from a (2) fermented mixture through a vacuum. It also involves the product and its use of the method.

【技术实现步骤摘要】
用于同时产生乙醇和经发酵固体产物的方法本申请是申请日为2012年10月4日、申请号为201280054468.8、专利技术名称为“用于同时产生乙醇和经发酵固体产物的方法”的中国专利申请的分案申请。
本专利技术涉及用于同时产生经发酵固体产物(fermented，solidproduct)和乙醇的方法。此外，本专利技术涉及可通过所述方法获得的产物以及所获得产物的用途。
技术介绍
需要开发可持续的能源，并且生物乙醇(bioethanol)是有吸引力的作为运输燃料的来源。因此，需要可以低成本产生生物乙醇的方法。还需要提供用于人食品和动物饲料之蛋白质的替代来源。酵母将简单糖转变成乙醇的能力是公知的。转变方法常常通过研磨含有淀粉的原料并通过酶促或酸水解将淀粉转变成可发酵的糖来进行。在这之后，添加酵母以将糖发酵成醇和二氧化碳。这种方法通常在具有90％或更高水含量的分批(batch)、分批补料(fed-batch)或连续加工中进行。在第二代生物乙醇的生产中，据报道在发酵液中干物质高达大约20％。发酵后，醇被蒸馏掉。从经济角度看，在加工中的高水含量因为以下原因是不期望的：由于反应容器的大体积而引起的高加工成本和高投资成本。WO2005/069840A2公开了用于从经研磨的含淀粉材料产生发酵产物(例如乙醇)的方法，其包括将经研磨的含淀粉材料用特别来源的葡糖淀粉酶糖化而没有所述含淀粉材料的凝胶化，并且使用发酵微生物发酵。WO2006/102907A1公开了通过在厌氧条件下在水含量不超过80％下发酵并在封闭的系统中孵育经发酵的混合物来制备来自酵母和蛋白质性豆类部分(proteinaceouspulsepart)之经发酵蛋白质产物的方法。WO2004/113490A3公开了用于稳定的微生物混合群体的定向的选择性固相培养的方法，其用于所限定之酶和代谢物混合物的连续制备以及对其合适的生物反应器。WO2006/129320A2公开了从含有淀粉的谷物产生蛋白质浓缩物的方法，所述方法包括发酵，并且其中发酵产物可以是乙醇。WO2006/113683A2公开了用于通过糖化和发酵来产生乙醇和经改进动物饲料的方法。WO2006/056838A1公开了用于含有多糖之生物质的液化和糖化的方法，所述生物质具有含量为20％以上的干物质，所述方法包括与混合(通过提供机械加工的基于重力型的混合)相组合的酶促水解。所述方法得到的经加工生物质可进一步用于随后发酵过程中的乙醇生产。WO2007/036795A1公开了用于通过预处理和酶促水解发酵含有单糖和/或多糖的具有20％以上干物质含量的废弃物级分(wastefraction)来产生发酵产物(包括生物乙醇)的方法，使用自由落体混合用于废弃物级分的机械加工和随后的发酵。用于加工原料的发酵罐(fermentor)及其操作方法在EP1355533B1中公开；所公开的发酵罐用于产物混合物的连续加工，特别是料团(dough)或水与经研磨谷类产品的混合物。使用阿基米德螺旋(Archimedeanscrew)的用于连续发酵的竖直反应器公开于GB2049457A中。本专利技术的目的是提供用于生产生物乙醇的经改良方法，其允许同时产生有价值的经发酵固体产物，其中加工期间的水含量较低。另一个目的是提供这样的方法，其因为低水含量和低投资的设备可在低成本下进行，并且由此还提供了较低成本的产品。另一个目的是提供高商业价值的经发酵固体产物。这些目的通过本专利技术的方法和产品来实现。
技术实现思路
因此，在一方面中，本专利技术涉及用于同时产生经发酵固体产物和乙醇的方法，其包括以下步骤：1)提供经研磨(milled)或经薄片化(flaked)或经其他方式碎裂(disintegrated)之生物质的混合物，其包含干物质比例为2∶1至100∶1的寡糖和/或多糖和活酵母，以及水；2)将步骤(1)产生的混合物在初始混合物中水含量不超过按重量计65％的条件下，在约25至60℃的温度在厌氧条件下发酵1至36小时；3)将步骤(2)产生的经发酵混合物在约70至150℃的温度孵育0.5至240分钟；以及4)从步骤(3)产生的经发酵混合物中分离湿的经发酵固体产物；所述方法还包括步骤(2)中的发酵在一个或更多个任选地非竖直安置的相互连接的桨状蜗杆(paddleworm)或连续蜗杆(continuousworm)运送机(conveyer)中进行，并带有用于添加剂和发酵混合物(fermentationmixture)的入口装置(inletmeans)和用于发酵物(ferment)的出口装置(outletmeans)以及用于转动速度、温度和pH的控制装置(controlmeans)，并且所述方法还包括以下步骤：5)通过真空从步骤(2)的经发酵混合物中和/或通过真空或通过注入蒸汽以及冷凝过剩的汽提蒸汽(strippingsteam)从步骤(3)的经发酵混合物中分离粗制乙醇(crudeethanol)。在第二方面中，本专利技术涉及用于同时产生经发酵固体产物和乙醇的方法，其包括以下步骤：1)提供经研磨或经薄片化或经其他方式碎裂之生物质的混合物，其包含干物质比例为2∶1至100∶1的寡糖和/或多糖和活酵母，以及水；2)将步骤(1)产生的混合物在初始混合物中水含量按重量计不超过65％的条件下，在约25至60℃的温度在厌氧条件下发酵1至36小时；3)将步骤(2)产生的经发酵混合物在约70至150℃的温度孵育0.5至240分钟；以及4)从步骤(3)产生的经发酵混合物中分离湿的经发酵固体产物；所述方法还包括在步骤(1)、(2)和(3)中任何步骤中添加一种或更多种加工助剂(processingaid)，以及还包括以下步骤：5)通过真空从步骤(2)的经发酵混合物中分离粗制乙醇，和/或通过真空或通过注入蒸汽以及冷凝过剩的汽提蒸汽从步骤(3)的经发酵混合物中分离粗制乙醇。令人惊讶的是，通过将该方法中根据本专利技术的第一方面的两个特别的措施相组合，即，首先在一个或更多个相互连接的桨状蜗杆或连续蜗杆运送机中进行发酵步骤(2)以及，其次通过真空从已在步骤(2)中的经发酵混合物中和/或通过真空或通过注入蒸汽以及冷凝过剩的汽提蒸汽从已在步骤(3)中的经发酵混合物中分离粗制乙醇，可进行该方法，用于以比现有技术方法中显著更高的干物质含量来产生乙醇并同时产生有价值的经发酵固体生物产物。还令人惊讶的是，通过应用本专利技术的第二方面，首先添加一种或更多种加工助剂，例如一种或更多种酶或一种或更多种基于植物的组分，以及其次通过真空从已在步骤(2)中的经发酵混合物中和/或通过真空或通过注入蒸汽以及冷凝过剩的汽提蒸汽从已在步骤(3)中的经发酵混合物中分离粗制乙醇，同样地可进行该方法，用于以比现有技术方法中显著更高的干物质含量来产生乙醇并同时产生有价值的经发酵固体生物产物。正常地，当水含量降低(因此待发酵混合物的干物质含量较高)时，发酵混合物趋向于压缩从而使运输行为受到负面影响，并且在一定的水含量下，混合物被压缩到一定程度从而使运输停止。水含量可以进一步降低至60％、55％、50％或45％或甚至降低至40％而不严重影响寡糖向可发酵糖的转变或这些糖随后的发酵。在降低的水量中产生相同量的醇导致在产物中更高的醇浓度。本专利技术的方法在其第一方面中利用构建的专用本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于同时产生经发酵固体产物和乙醇的方法，其包括以下步骤：1)提供经研磨或经薄片化生物质或通过酸或碱加压蒸煮或者超声处理来碎裂之生物质的混合物，其包含干物质比例为2∶1至100∶1的寡糖和/或多糖和活酵母，以及水；2)将步骤(1)产生的混合物在初始混合物中水含量不超过按重量计65％的条件下，在25至60℃的温度在厌氧条件下发酵1至36小时；3)将步骤(2)产生的经发酵混合物在70至150℃的温度孵育0.5至240分钟；以及4)从步骤(3)产生的经发酵混合物中分离湿的经发酵固体产物；所述方法还包括在步骤(1)中以及任选地在步骤(2)和(3)中的任何步骤中添加选自酶、植物组分、有机加工试剂和无机加工试剂的一种或更多种加工助剂，以及还包括以下步骤：5)通过真空从步骤(2)的经发酵混合物中和/或通过真空或通过注入蒸汽以及冷凝过剩的汽提蒸汽从步骤(3)的经发酵混合物中分离粗制乙醇。

【技术特征摘要】
2011.10.06 EP 11184135.9;2011.10.06 US 61/543,907;1.用于同时产生经发酵固体产物和乙醇的方法，其包括以下步骤：1)提供经研磨或经薄片化生物质或通过酸或碱加压蒸煮或者超声处理来碎裂之生物质的混合物，其包含干物质比例为2∶1至100∶1的寡糖和/或多糖和活酵母，以及水；2)将步骤(1)产生的混合物在初始混合物中水含量不超过按重量计65％的条件下，在25至60℃的温度在厌氧条件下发酵1至36小时；3)将步骤(2)产生的经发酵混合物在70至150℃的温度孵育0.5至240分钟；以及4)从步骤(3)产生的经发酵混合物中分离湿的经发酵固体产物；所述方法还包括在步骤(1)中以及任选地在步骤(2)和(3)中的任何步骤中添加选自酶、植物组分、有机加工试剂和无机加工试剂的一种或更多种加工助剂，以及还包括以下步骤：5)通过真空从步骤(2)的经发酵混合物中和/或通过真空或通过注入蒸汽以及冷凝过剩的汽提蒸汽从步骤(3)的经发酵混合物中分离粗制乙醇。2.根据权利要求1所述的方法，其还包括步骤(2)中的发酵在竖直螺旋搅拌机或者一个或更多个相互连接的桨状蜗杆或连续蜗杆运送机中进行，并带有用于添加剂和发酵混合物的入口装置和用于发酵物的出口装置以及用于转动速度、温度和pH的控制装置。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述一个或更多个相互连接的桨状蜗杆或连续蜗杆运送机是非竖直安置的。4.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其中所述一种或更多种加工助剂中的至少一种是酶，并且其中将所述寡糖和/或多糖转变成可发酵碳水化合物的酶促糖化过程与步骤(2)中的酵母发酵同时发生。5.根据权利要求4所述的方法，其中所述酶是蛋白酶、肽酶、(α-)半乳糖苷酶、淀粉酶、葡聚糖酶、果胶酶、半纤维素酶、植酸酶、脂肪酶、磷脂酶或氧化还原酶。6.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其中所述一种或更多种加工助剂中的至少一种是选自以下的组分：迷迭香、百里香、牛至、类黄酮、酚酸、皂苷和用于调节可溶性碳水化合物的来自啤酒花的α-酸和β-酸。7.根据权利要求6所述的方法，其中所述一种或更多种加工助剂中的至少一种是α-忽布酸。8.根据权利要求1-2中任一项所述的方法，还包括以下步骤：2a)将步骤(2)产生的混合物在25至60℃的温度在厌氧条件下发酵1至36小时并且任选地通过真空从步骤(2a)中的经发酵混合物中分离粗制乙醇。9.根据权利要求8所述的方法，其还包括在步骤(2a)中添加一种或更多种加工助剂。10.根据权利要求9所述的方法，其中所述一种或更多种加工助剂中的至少一种是酶，并且其中将所述寡糖和/或多糖转变成可发酵碳水化合物的酶促糖化过程与步骤(2a)中的酵母发酵同时发生。11.根据权利要求10所述的方法，其中所述酶是蛋白酶、肽酶、(α-)半乳糖苷酶、淀粉酶、葡聚糖酶、果胶酶、半纤维素酶、植酸酶、脂肪酶、磷脂酶或氧化还原酶。12.根据权利要求9所述的方法，其中所述一种或更多种加工助剂中的至少一种是选自以下的组分：迷迭香、百里...

【专利技术属性】
技术研发人员：奥勒·卡埃·汉森，卡特里内·维德·埃勒加德，卡尔·克里斯蒂安·汤姆森，
申请(专利权)人：哈姆雷特蛋白质有限公司，
类型：发明
国别省市：丹麦,DK