制造丁醇或丙酮的工艺制造技术

提供了一种制备丁醇、丙酮和/或其它可再生的化学物质的工艺，其中该工艺利用包括以下的组中的一个或多个：制造麦芽威士忌酒的副产物，诸如糟粕、酒糟和/或废粕，生物质基质，诸如纸、来自造纸的残渣及来自蒸馏酒厂和啤酒厂的麦糟，以及稀释剂，诸如水和来自其它发酵的废液。该工艺包括处理基质使其水解并使处理过的基质在5.0至6.0的范围内的初始pH下发酵。还提供了包含根据本发明专利技术的工艺制造的丁醇的生物燃料。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于制造生物燃料和可再生化学物质的工艺。更具体地，本专利技术涉及用于制造丁醇的工艺。本专利技术还涉及用于制造丙酮的工艺。
技术介绍
近些年来，较高的油价、耗尽的燃料供应和环境关注已重新引起对由生物质来生产燃料(“生物燃料”)的兴趣。生物丁醇是通过利用细菌(通常是梭菌属(genusClostridium))使生物质发酵 而产生的。除丁醇以外，这些生物体还产生丙酮(其为重要的溶剂)和乙醇，因此，该工艺通常被称为“ABE工艺”(丙酮/ 丁醇/乙醇工艺)。当前使用的原料或基质包括能源作物，诸如甜菜、甘蔗、玉米谷物和小麦，以及农业副产物，诸如秸杆和玉米杆。与使用乙醇相比，使用生物丁醇作为燃料具有一些优势。然而，目前由于生物丁醇生产比乙醇生产昂贵，因此其没有大规模地商业化。麦芽威士忌酒是指仅由发芽大麦的谷物生产的威士忌酒。麦芽威士忌酒的生产以通过将大麦浸泡在水中使大麦发芽开始。发芽释放分解谷物中的淀粉并将淀粉转化成糖的酶。当达到期望的发芽状态时，将发芽大麦干燥。将干燥的发芽大麦在芽浆桶中捣碎。捣碎时，允许在发芽过程中产生的酶将大麦淀粉转化或水解为糖。得到的含有糖的液体被称为麦芽汁。将该麦芽汁转移到被称为发酵槽的大容器中，在其中使麦芽汁冷却并允许发酵形成“酒醪(wash)”。在提取可溶性糖或麦芽汁之后残留的残余物被称为糟柏。糟柏包含废大麦固体或麦糟(spent grain)。将酒醪在铜制蒸馏容器或罐式蒸馏锅(也称为初馏锅)中蒸馏以产生含酒精的液体蒸馏物，也称为低度酒。将酒精(spirit)第一次蒸馏之后残留在初馏锅中的蒸馏残余物或液体称为酒糟(pot ale)或过烧强麦酒。在酒精蒸馏锅中使低度酒进行第二次蒸馏并且有时进行第三次以产生无水酒精(raw spirit)，其在橡木桶中陈化以产生麦芽威士忌酒。第二次以及后续的蒸馏中残留的液体被称为废柏(spent lees)。因此，制造麦芽威士忌酒的副产物包含糟柏(draff)、酒糟和废柏。糟柏含有原来大麦的非淀粉组分并通常占加入芽浆桶的总的发芽大麦的约25%。糟柏富含可消化纤维，并且还含有浓缩蛋白以及来自发芽大麦的油。糟柏对所有种类的反刍家畜均是美味的。酒糟具有低的总固体含量并含有死亡的酵母细胞、酵母残余物、可溶性蛋白、可溶性营养物、糖类以及来自发酵步骤和捣碎步骤的其它材料。酒糟还可含有来自蒸馏锅自身的大量的铜。酒糟富含营养物并可被用作用于大多数反刍家畜的饲料。然而，由于其高的含铜量，其不适合于绵羊。当前，糟柏和酒糟被分类为具有低的经济价值。专利技术概述本申请的专利技术人开发了利用制造麦芽威士忌酒的低经济价值的副产物诸如糟柏、酒糟和/或废柏来制造丁醇、丙酮和/或其它可再生化学物质的工艺。根据本专利技术的第一方面，提供了用于制造丁醇和/或丙酮的工艺，包括至少以下步骤:-处理包含糟柏的基质或其衍生物以及酒糟以使基质水解以提供处理过的基质，所述糟柏包含基本上由发芽大麦组成的麦糟；及-在形成丁醇和/或丙酮的微生物的培养物的存在下，在5.0至6.0范围内的初始PH且小于20 μ M的游离铜离子的浓度下，使处理过的基质发酵以提供含有丁醇和/或丙酮的发酵产物。在另外的方面，本专利技术扩展到除酒糟外的稀释剂诸如水、废柏及来自其它发酵的废液的用途。因此，根据本专利技术的第二方面，提供了用于制造丁醇和/或丙酮的工艺，包括至少以下步骤:-处理包含糟柏的基质或其衍生物以及稀释剂以使基质水解以提供处理过的基质，所述糟柏包含基本上由发芽大麦组成的麦糟 '及-在形成丁醇和/或丙酮的微生物的培养物的存在下，在5.0至6.0范围内的初始PH下，使处理过的基质发酵以提供含有丁醇和/或丙酮的发酵产物。在某些实施方案中，稀释剂选自由以下组成的组:酒糟、水、废柏以及来自其它发酵的废液或其组合。具体地，稀释剂可以是水。·在另外的方面，本专利技术扩展到除糟柏外的生物质基质的用途。生物质基质的实例包括但不限于:城市废弃物、工业生物废弃物、农作物和作物残余物、木材和林业废弃物、海洋生物质和生物能源作物。具体的实例包括纸、来自造纸的残渣、麦糟诸如来源于蒸馏酒厂(distiller)和啤酒厂(brewer)的那些、水果和蔬菜废弃物、来自烘焙工业的废弃物、海藻及海藻提取物、木片及其它林业衍生产品、粮食作物诸如谷物残余物和作物残余物、巧克力、藻类(大型藻类和微藻类)、不可食用作物(及残余物)及能源作物诸如柳枝稷。因此，根据本专利技术的第三方面，提供了用于制造丁醇和/或丙酮的工艺，包括至少以下步骤:-处理生物质基质或其衍生物以及稀释剂以使基质水解以提供处理过的基质；及-在形成丁醇和/或丙酮的微生物的培养物的存在下，在5.0至6.0范围内的初始PH下使处理过的基质发酵以提供含有丁醇和/或丙酮的发酵产物。在某些实施方案中，基质是纸，诸如废纸。稀释剂可选自由以下组成的组:酒糟、水、废柏以及来自其它发酵的废液，或其组合。具体地，稀释剂可以是酒糟。因此，根据本专利技术的第四方面，提供了用于制造丁醇和/或丙酮的工艺，包括至少以下步骤:-处理生物质基质或其衍生物以及酒糟以使基质水解以提供处理过的基质；及-在形成丁醇和/或丙酮的微生物的培养物的存在下，在5.0至6.0范围内的初始PH且小于20 μ M的游离铜离子的浓度下，使处理过的基质发酵以提供含有丁醇和/或丙酮的发酵产物。在某些实施方案中，基质是纸，诸如废纸。根据本专利技术的另一方面，提供了包含根据本专利技术的任一个方面的工艺制造的丁醇和/或丙酮的生物燃料。根据本专利技术的又一方面，提供了生产麦芽威士忌酒的一种或多种副产物在通过发酵制造丁醇和/或丙酮中的用途。在某些实施方案中，制造麦芽威士忌酒的一种或多种副产物包含糟柏、酒糟和/或废柏。专利技术详述本专利技术的某些实施方案利用糟柏、酒糟、废柏和/或其它生物质基质诸如废纸。具体地，该专利技术人惊奇地发现，可以在酒糟的存在下进行发酵。预期的是，来自铜制初馏锅的酒糟中的高的含铜量将抑制形成丁醇和/或丙酮的微生物，诸如梭菌属的细菌。然而，该专利技术人表明，当基质被稀释至使游离铜离子的浓度降低至20 μ M以下时，不存在抑制效果。酒糟在制造丁醇、丙酮和/或其它可再生化学物质中的用途具有若干相关的优势。当前，酒糟被分类为具有低的经济价值。在本专利技术中酒糟的用途使得酒糟的经济价值增加。此外，酒糟作为溶剂来溶解基质。因此，当使用酒糟时降低了所需的水或其它稀释剂的量。另外，酒糟提供了对微生物的必需营养物，改善了发酵并将基质全部转化成产物。糟柏、废柏和/或其它生物质基质在制造丁醇、丙酮和/或其它再生的可再生化学物质中的用途的优势还在于:对这些物质的处置提供了解决方案。具体地，当前糟柏被分类为具有低的经济价值。在某些实施方案中，糟柏、酒糟和/或废柏是制造麦芽威士忌酒的副产物。因此，本专利技术中的这些副产物的用途使得低经济价值的副产物被回收并对处置麦芽威士忌酒生产中的这些副产物提供了独特的解决方案。在某些方面，本专利技术利用生物质基质，诸如纸，且尤其是废纸。因此，本专利技术进一步提供了处置废纸例如旧报纸或用过的复印纸的解决方案。基质必须被处理以使其水解，因此使基质分解成适合于发酵的形式。因此，在某些实施方案中，使基质经受一个或多个处理步骤以使其水解，例如，捣碎、加热、加入酸或碱、加入酶或其组合。在某些实施方案中，处理基本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：萨曼莎·简·怀特，肯尼思·亚历山大·利珀，马丁·坦尼，桑德拉·麦森杰，
申请(专利权)人：塞尔特可再生能源有限公司，
类型：
国别省市：