酒精产品生产方法技术

本发明专利技术涉及酒精产品生产方法，具体地，涉及从粒状淀粉制备酒精产品的方法，包括在低于所述粒状淀粉的初始凝胶化温度的高温进行预处理，然后同时糖化和发酵，和任选地回收乙醇。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及从粒状淀粉(granular starch)制备酒精产品的方法，包括在低于所述粒状淀粉的初始凝胶化温度(initial gelatinization temperature)的高温进行预处理，然后同时糖化和发酵。
技术介绍
在谷物(grain)、谷类(cereal)或植物的块茎(tuber)中发现粒状淀粉。粒状淀粉为微观颗粒的形式，其在室温下不溶于水。当加热水性的淀粉浆体时，颗粒膨胀并最终爆裂，将淀粉分子分散在溶液中。在此“凝胶化(gelatinization)”过程中，粘度有显著地增加。因为在通常的工业方法中固体水平为30-40%，所以必须将淀粉变稀或“液化”以使其能够被处理。这种粘度的降低通常在被称为液化(liquefaction)的过程中通过酶降解完成。在液化过程中，长链的淀粉被alpha-淀粉酶降解为葡萄糖单元的较小的支链和直链 (糊精)。常规的酶法液化过程可作为三步热浆方法(three-step hot slurry process)进行。将浆体加热到80-85°C并加入热稳定性的alpha-淀粉酶以开始液化。然后将浆体在 105-125°C的温度喷射烘焙(jet-cook)以完成浆体的凝胶化，冷却到60_95°C，及通常地加入附加的alpha-淀粉酶以终止水解。液化过程通常在pH5-6进行。磨碎并液化的完整谷物被称为麦芽浆0。在糖化过程中，来自液化物的糊精进一步水解以产生能被酵母代谢的低分子量的糖类DP1-3。水解通常应用葡糖淀粉酶(glucoamylase)完成，可选择地或除葡糖淀粉酶之外，能够采用alpha-葡萄糖苷酶(alpha-glucosidase)和/或酸性alpha-淀粉酶 (alpha-amylase)。全部糖化步骤通常持续至72小时，然而，一般只在高于50°C的温度进行例如90分钟的预-糖化(pre-saccharification)，然后在被称为同时糖化发酵(SSF)的方法中进行发酵期间的完全糖化。应用例如来自糖酵母属(Saccharomyces spp)的酵母加入麦芽浆进行发酵。当酒精产品为回收的乙醇，例如燃料(fuel)乙醇、饮用(potable)乙醇或工业乙醇(industrial ethanol)时，发酵在通常大约32°C的温度通常进行35-60小时。当酒精产品为啤酒时，发酵在通常大约14°C的温度通常进行直至8天。发酵之后，麦芽浆可用作，例如啤酒，或者可进行蒸馏以回收乙醇。所述的乙醇可用作，例如燃料乙醇、饮用乙醇(drinking ethanol)和/或工业乙醇。从上面讨论中显然，常规中的淀粉水解，由于各个步骤中不同的温度要求，是非常消耗能量的。美国专利No. 4，316，956提供用于粒状淀粉转化为乙醇的发酵方法。欧洲专利EP0140410B2提供用干淀粉水解的酶纟目合物。本专利技术的目的是提供改 3进的方法，用于将粒状淀粉转化为酒精产品。
技术实现思路
本专利技术提供不将粒状淀粉预先凝胶化而从所述淀粉制备酒精产品的方法，因此， 在第一个方面，本专利技术提供制备酒精产品的方法，包括以下连续的步骤(a)提供包含水和粒状淀粉的浆体，(b)在酸性alpha-淀粉酶和葡糖淀粉酶存在的条件下，将所述浆体在比所述粒状淀粉的初始凝胶化温度低0°C至20°C的温度保持5分钟至12小时，(c)在酸性 alpha-淀粉酶、葡糖淀粉酶和酵母存在的条件下，将所述的浆体在10°C _35°C的温度保持 20至250小时以产生乙醇，和(d)任选地，回收乙醇。尽管不限于任何一种操作的理论，认为本专利技术，尤其是步骤(b)导致封闭在植物细胞中的粒状淀粉的膨胀，因而造成细胞壁的破坏和淀粉颗粒释放，由此使淀粉颗粒更易进行进一步的水化(hydration)和酶的作用。当水化通过步骤(b)进行时，酸性alpha-淀粉酶将淀粉颗粒降解以产生糊精，所述糊精被葡糖淀粉酶降解为葡萄糖。此过程在步骤(C) 的过程中继续，在所述步骤(c)中葡萄糖被酵母继续发酵变为乙醇，由此在整个发酵过程将可发酵的糖的浓度保持在相对低的浓度。不限于任何一种操作的理论，认为在发酵过程中由于存在低浓度的糖类，由于用于渗透调节(osmoregulation)的丙三醇需要有限，通过酵母制备的丙三醇减少。这样一来，本专利技术可用于制备酒精产品，所述酒精产品与常规方法相比具有降低的丙三醇和/或甲醇含量。本专利技术提供了替换常规方法的能量消耗较少的方案，所述常规方法必须应用大量能量以使淀粉浆体凝胶化。本专利技术的其他优点包括，而不限于，在整个过程采用低PH的能力，这样就降低了不需要的微生物生长的风险，并降低或消除了使淀粉凝胶化的昂贵设备的需要，所述使淀粉凝胶化的昂贵设备如喷射装置(jetting installation)和蒸气动力厂设备(steam plant equipment)。在第二个方面，本专利技术涉及包含酸性alpha-淀粉酶和葡糖淀粉酶的酶组合物， 其中alpha-淀粉酶活性和葡糖淀粉酶活性的比例为0. 30-5. 00AFAU/AGU,其中存在附加的酶活性；所述的酶活性选自纤维素酶(cellulase)、木聚糖酶(xylanase)或植酸酶 (phytase)。在第三个方面，本专利技术涉及第二方面的酶组合物在或淀粉水解方法中的用途。在第四个方面，本专利技术涉及包含酸性alpha-淀粉酶和葡糖淀粉酶的酶组合物在中的用途，其中所述alpha-淀粉酶活性和葡糖淀粉酶活性的比例为 0. 30-5. 00AFAU/AGU，所述的包括粒状淀粉的水解。在第六个方面，本专利技术涉及包括应用酸性alpha-淀粉酶的淀粉糖化方法 (mashing process)0具体地，本专利技术涉及如下各项1.制备酒精产品的方法，包括以下连续的步骤(a)提供包含水和粒状淀粉的浆体，(b)在酸性alpha-淀粉酶和葡糖淀粉酶存在的条件下，将所述的浆体在比所述粒状淀粉的初始凝胶化温度低0°c至20°C的温度保持5分钟至12小时，(c)在酸性alpha-淀粉酶、葡糖淀粉酶和酵母存在的条件下，将所述的浆体在 IO0C -35°c的温度保持20至250小时以产生乙醇，和(d)任选地，回收乙醇。2.项1的方法，其中所述的产品是燃料乙醇、饮用乙醇和/或工业乙醇。3.前述任一项的方法，其中步骤(c)的温度为28 V -36°C，如_35°C，如 30°C -;34°C，如大约 32°C。4.项1的方法，其中所述的产品是啤酒。5.项1或4的方法，其中步骤(c)的温度为11 V _17°C，如12 °C _16°C，如 13°C -15°C，如大约 14°C。6.前述任一项的方法，其中以0. 30-5. 00AFAU/AGU的活性比例在步骤(b)和/或 (c)中加入所述的酸性alpha-淀粉酶和葡糖淀粉酶。7.前述任一项的方法，其中所述的酸性alpha-淀粉酶为酸性真菌alpha-淀粉酶。8.前述任一项的方法，其中所述的酸性真菌alpha-淀粉酶是从曲霉属的菌株中得到的，优选黑曲霉的菌株或米曲霉的菌株。9.前述任一项的方法，其中所述的酸性alpha-淀粉酶为具有一种氨基酸序列的酸性alpha-淀粉酶，所述氨基酸序列与SEQ ID NO :1具有至少70%，优选至少75%、80%、 85%或至少90%本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．淀粉糖化过程，包括应用酸性ａｌｐｈａ－淀粉酶。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：汉斯S奥尔森，斯文德佩德森，里克M费斯特森，
申请(专利权)人：诺维信公司，
类型：发明
国别省市：DK