CN102421906A - 高效乙醇加工和高蛋白饲料副产品 - Google Patents

高效乙醇加工和高蛋白饲料副产品 Download PDF

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Abstract

公开一种通过植物物质的乙醇发酵来制备饲料副产品的方法，所述植物物质包含淀粉和选自半纤维素和纤维素的另外的多糖。所述方法包括：(i)进行初级发酵过程，蒸馏初级发酵混合物以形成衍生自初级发酵混合物的发酵的初级饲料副产品和包含乙醇的初级蒸馏物产物，以及(ii)进行次级发酵过程，蒸馏次级发酵混合物以形成改善的饲料副产品和包含乙醇的次级蒸馏物产物。

Description

高效乙醇加工和高蛋白饲料副产品
技术领域
本发明涉及从能源作物的发酵获得高乙醇产量的方法和制备营养增强的饲料副产品的方法。
背景技术
乙醇和对应的饲料副产品可使用本领域已知的任何常规干法研磨或湿法研磨发酵法从多种原料制备。例如参见CORN，Chemistry andTechnology，Stanley A.Watson and Paul E.Ramstad，editors，由theAmerican Association of Cereal Chemists，Inc.，St.Paul，Minnesota，USA出版，其全部内容通过引用并入本文。
从谷粒发酵制备的乙醇产生可用作动物饲料的副产品。这些饲料副产品中的一些在本领域中已知为湿蒸馏器谷物(WDG)，干燥的蒸馏器谷物(DDG)，湿蒸馏器谷物加可溶物(WDGS)或干燥的蒸馏器谷物加可溶物(DDGS)。在发酵过程中除去淀粉组分会浓缩初始蛋白质、矿物质、维生素、纤维和脂肪成分。例如，干法研磨乙醇制备使用玉米仁的淀粉部分，其为所述仁的约70％。淀粉组分通过酶水解转化为糖，所述糖然后发酵以形成乙醇。乙醇通过蒸馏回收。残留营养物浓缩到湿蒸馏器谷物(WDG)或湿蒸馏器谷物加可溶物(WDGS)中。WDG或WDGS可直接用作饲料副产品或可干燥以形成干燥的蒸馏器谷物(DDG)或干燥的蒸馏器谷物加可溶物(DDGS)。干燥会增加储存期并改善可运输性。
这些谷物产品以及冷凝的蒸馏器可溶物(CDS)和干燥的蒸馏器可溶物(DDS)已经一个多世纪在乳制品口粮中。在过去50多年进行的研究比较了这些产品和其他蛋白质和能量饲料，从而证实了它们的价值。参见Armentano 1994 & 1996；Nichols et al.1998；Schingoethe et al.，1999；Liuet al.，2000和Al-Suwaiegh et al.，2002。DDGS已经成为市售日常蛋白质补充的通常组分，其通常包含25-35％的混合物(干物质基质)，这取决于其他成分的价格。和日常营养物的通常比较是1磅DDGS大致等价于0.6磅去壳的玉米和0.4磅大豆粕。
在谷物饲料组分中，蛋白质具有最高的商业价值，而纤维具有最低的价值。尽管谷物饲料产品的营养价值可根据其来源(例如玉米，高粱(蜀黍)，甜菜)和批次质量发生轻微改变，但是它们基本上是商品。因此，期望一种改善源自乙醇制备的谷物饲料副产品的质量和价值(即，提高的蛋白质含量和/或降低的纤维含量)的方法，其产生和目前得自商品市场的谷物饲料产品相比具有提高的营养价值的谷物饲料产品。
发明概述
因此，简言之，本发明涉及一种通过植物物质的乙醇发酵来制备改善的饲料副产品的方法。所述方法包括形成酸性水性培养基，所述酸性水性培养基包含所述植物物质并且pH为约2至约6。所述植物物质包含淀粉和选自半纤维素和纤维素的另外的多糖。所述方法包括在温度至少约85℃的所述培养基中水解所述淀粉、所述另外的多糖或两者的至少一部分。所述方法包括使所述酸性水性培养基中的所述淀粉的至少一部分接触催化所述淀粉的至少一部分的酶水解的α-淀粉酶，以产生具有1至3个糖单元的单糖。所述方法包括使所述酸性水性培养基中的所述另外的多糖接触选自木聚糖酶、纤维素酶、半纤维素酶及其组合的初级预转化酶。所述初级预转化酶催化所述另外的多糖的至少一部分的酶水解，以产生含有具有1至4个糖单元的另外单糖的初级酶水解物。所述方法包括联合所述初级酶水解物和酵母从而形成初级发酵混合物。在初级发酵的过程中，通过所述淀粉和所述另外的多糖的水解而制备的单糖的至少一部分经过发酵转化以制备乙醇。
所述方法包括蒸馏所述初级发酵混合物以分离至少一部分所述乙醇。蒸馏形成：(i)包含乙醇的初级蒸馏物产物；和(ii)衍生自所述初级发酵混合物的发酵的初级饲料副产品。所述初级饲料副产品包含保留在其中的多糖。
所述方法包括通过调节所述初级饲料副产品的pH为约2至约6而形成酸化的初级饲料副产品。所述方法包括形成水解的初级饲料副产品。通过在至少约85℃的温度下水解所述酸化的初级饲料副产品中保留的至少一部分所述多糖来形成水解的初级饲料副产品。所述方法包括联合所述水解的初级饲料副产品、次级预转化酶和pH调节剂以形成pH为约4至约6.5的次级酶水解物。所述次级预转化酶选自淀粉酶、木聚糖酶、纤维素酶、半纤维素酶及其组合。所述次级预转化酶催化所述次级酶水解物中保留的至少一部分所述多糖的酶水解，以制备第三批次的具有1至4个糖单元的单糖。所述方法包括将酵母加入所述次级酶水解物以形成次级发酵混合物。在次级发酵的过程中，其中保留的至少一部分所述单糖通过发酵转化以制备乙醇。所述方法包括蒸馏所述次级发酵混合物以分离至少一部分所述乙醇从而形成(i)改善的饲料副产品和(ii)包含乙醇的次级蒸馏物产物。
本发明还涉及一种增强淀粉从植物物质转化为乙醇的方法。该方法包括联合水、研磨的植物物质原料、和衍生自植物物质原料的乙醇发酵的酒糟，从而形成pH为约2至约6的水性培养基。所述研磨的植物物质原料、所述酒糟或两者包含淀粉和选自半纤维素、纤维素及其组合的另外的多糖。所述方法包括在至少约100℃的温度下凝胶化所述水性培养基中的至少一部分所述淀粉，从而形成凝胶化的培养基。所述方法包括使所述凝胶化的培养基中的至少一部分所述凝胶化的淀粉接触α-淀粉酶。α-淀粉酶催化至少一部分所述凝胶化的淀粉的酶水解，从而形成包含可发酵糖的液化培养基。所述方法包括使所述液化培养基接触葡萄糖淀粉酶和酵母从而形成初级发酵培养基。在初级发酵的过程中，至少一部分所述可发酵糖通过发酵转化以制备乙醇。所述方法包括蒸馏所述初级发酵培养基以分离至少一部分所述乙醇从而形成：(i)包含乙醇的初级蒸馏物产物；和(ii)衍生自所述初级发酵培养基的发酵的初级饲料副产品。
本发明甚至还涉及一种植物物质的乙醇发酵的方法。该方法包括形成包含所述植物物质的酸性水性培养基。所述植物物质包含淀粉和选自半纤维素和纤维素的另外的多糖。所述方法包括在所述酸性水性培养基中水解所述淀粉、所述另外的多糖或两者的至少一部分。所述方法包括使所述酸性水性培养基中的至少一部分所述淀粉接触α-淀粉酶，这催化至少一部分所述淀粉的酶水解以产生具有1至3个糖单元的单糖，从而形成液化培养基。所述方法包括连续联合所述液化培养基和葡萄糖淀粉酶。所述方法包括联合所述液化培养基、所述葡萄糖淀粉酶和酵母从而形成发酵混合物，其中通过所述淀粉和所述另外的多糖的水解制备的至少一部分所述单糖通过发酵转化以制备乙醇。
本发明甚至还涉及一种植物物质的乙醇发酵的方法。该方法包括形成包含所述植物物质的酸性水性培养基。所述植物物质包含淀粉和选自半纤维素和纤维素的另外的多糖。所述方法包括在所述酸性水性培养基中水解所述淀粉、所述另外的多糖或两者的至少一部分。所述方法包括使所述酸性水性培养基中的至少一部分所述淀粉接触α-淀粉酶，这催化至少一部分所述淀粉的酶水解以产生具有1至3个糖单元的单糖，从而形成液化培养基。所述方法包括联合所述液化培养基和葡萄糖淀粉酶从而形成糖化混合物。所述方法包括联合所述糖化混合物和酵母从而形成发酵混合物，其中通过所述淀粉和所述另外的多糖的水解制备的至少一部分所述单糖通过发酵转化以制备乙醇。
本发明甚至还涉及一种植物物质的乙醇发酵的方法。该方法包括形成包含所述植物物质的酸性水性培养基。所述植物物质包含淀粉和选自半纤维素和纤维素的另外的多糖。所述方法包括在所述酸性水性培养基中水解所述淀粉、所述另外的多糖或两者的至少一部分。所述方法包括使所述酸性水性培养基中的至少一部分所述淀粉接触α-淀粉酶，这催化至少一部分所述淀粉的酶水解以产生具有1至3个糖单元的单糖，从而形成液化培养基。所述方法包括繁殖酵母。所述繁殖包括联合所述酵母、一部分所述液化培养基和葡萄糖淀粉酶从而形成繁殖混合物。使所述繁殖混合物充气。所述方法包括联合葡萄糖淀粉酶、第二部分所述液化培养基和所述繁殖混合物从而形成发酵混合物，其中通过所述淀粉和所述另外的多糖的水解制备的至少一部分所述单糖通过发酵转化以制备乙醇。
其他目标和特征在下文中是部分明显的并部分指出。
附图简述
图1是示出本发明的方法的实施方案的流程图。
在整个附图中对应的附图标记表示对应的部件。
发明实施方案的描述
本发明通常涉及植物物质的乙醇发酵。在一个方面，本发明涉及增强能源作物中的淀粉转化为可发酵糖的方法。在另外的方面，本发明涉及增加能源作物中淀粉的发酵的乙醇产量的方法。在又一方面，本发明涉及使能源作物中的不可发酵多糖转化为可发酵糖的方法。在又一方面，本发明涉及通过使能源作物中的不可发酵多糖转化为可发酵糖来增加可发酵糖的相对量而增加能源作物的发酵的乙醇产量的方法。在又一方面，本发明涉及制备改善的营养质量的饲料副产品的方法。
在一个方面，所述方法增强淀粉转化为可发酵糖，这从而可增强淀粉从能源作物发酵至乙醇的效率。在另外的方面，本发明的方法能够使其他络合物多糖转化为可发酵糖，然后其可发酵为乙醇。在传统方法中，这些络合物多糖(例如纤维素，半纤维素和其他纤维例如木质素-纤维素络合物与木质素-半纤维素络合物)典型地提供较少或不提供可发酵糖底物至乙醇发酵过程，并且保留部分酒糟动物饲料副产品。根据本发明的方法的一些实施方案，至少一部分这些络合物多糖转化为可发酵糖。可发酵糖可发酵为乙醇，从而增加乙醇产量。乙醇从发酵产物分离会产生具有提高的蛋白质含量和降低的纤维含量的酒糟产物。
因此，本发明还涉及形成衍生自能源作物的乙醇发酵的改善的饲料副产品的方法。通过使能源作物中较低营养价值的至少一部分络合物多糖转化为可发酵糖、并且使至少一部分可发酵糖发酵以制备乙醇，本发明的方法产生酒糟饲料副产品，其包含提高浓度的高营养质量的组分例如蛋白质和油、和降低浓度的较低营养价值的络合物多糖例如半纤维素和纤维素。因此，本发明还涉及和目前得自商品市场的谷物饲料产品相比具有提高的营养价值的改善的饲料副产品。改善的饲料副产品表现出提高的蛋白质和油的含量以及降低的具有较低营养价值的多糖含量。由于本发明的营养增强的饲料副产品相对于常规饲料副产品例如常规干燥的蒸馏器谷物具有改善的营养质量，因此据信本发明的方法增强饲料副产品的商业价值，从而增强整个乙醇制备方法的利润。本发明的饲料副产品可用作高质量饲料以用于所有动物饲料应用。例如，本发明的产品可用作单胃动物的饲料，并且甚至可用于人类消耗。
原料优选是衍生自能源作物的植物基饲料原料。如本领域中已知，能源作物是果实和/或种子可用在生物燃料的制备中的植物。示例性能源作物包括玉米，稷，白香草木樨等。能源作物的果实和/或种子典型地包含大部分的淀粉，其容易通过常规方法而发酵为乙醇。本发明的方法中使用的原料可以是任何饲料原料，包含至少约40重量％、优选至少约50重量％的碳水化合物例如淀粉或糖，其可发酵为乙醇。玉米仁例如典型地包含约70重量％的淀粉(干重)。高粱(蜀黍)也含有约70重量％的淀粉。小麦含有约65重量％的淀粉。裸麦含有约58重量％的淀粉。大麦含有约51重量％的淀粉。
典型能源作物包括″真禾本科″(来自Poaceae科)，但可使用其他能源作物例如通常称为块茎和甜菜(来自Amaranthaceae科)的蔬菜。能源作物的果实和种子(例如玉米仁、小麦、浆果-带有或不带有壳，去壳燕麦粒--带有或不带有壳等)典型地含有蛋白质、油和络合物多糖(其中主要者)，淀粉，纤维素，半纤维素，和其他纤维例如木质素-纤维素络合物和木质素-半纤维素络合物。常规地，淀粉是乙醇发酵中最重要的能量源，从而淀粉酶水解为葡萄糖，其通过酵母转化为乙醇和二氧化碳。
衍生自Poaceae科(″真禾本科″)的植物物质原料包含谷粒的果实和/或种子，包括玉米，玉蜀黍，麦，高粱，蜀黍，小麦，大麦，黑小麦，水稻，稷，裸麦和乔麦。另外的真禾本科包括竹子、滨草、蓝草、芦苇、毒麦、甘蔗和来自芒草属的草。
植物物质原料还可衍生自″块茎″，包括马铃薯，树薯，甘薯和洋芋。
植物物质原料可衍生自Amaranthaceae科，包括甜菜，苋菜和藜麦。其他植物物质原料包括来自柳属的柳树和来自胡杨属的开花植物，都分类为Salicaceae科。
更典型地，植物物质原料衍生自玉米、高粱、小麦、甘蔗和/或甜菜、马铃薯和树薯。更典型地，植物物质原料衍生自玉米，特别地衍生自玉米仁。
本发明的方法中使用的能源作物是合适的植物物质原料，因为它们包含糖类，包括淀粉和纤维例如纤维素和半纤维素，它们被或可被处理以产生适于乙醇发酵的单糖底物。淀粉通常包含两种组分：直链淀粉和支链淀粉。直链淀粉是多糖，可包含至多数千个葡萄糖单元(α键)，更典型包含约300至约3000个葡萄糖单元(α键)。直链淀粉特征为相对较少支化，使得主要的键为α(1→4)，其促进形成螺旋结构。支链淀粉是多糖，典型地包含约2000至约20,000个葡萄糖单元(α键)。和直链淀粉不同，支链淀粉是高度支化的，并且包含α(1→4)键的线性部分，其支化通过α(1→6)键/约每24至30个葡萄糖单元而形成。植物存储支链淀粉和直链淀粉为淀粉体的淀粉颗粒。某些种类的植物为″蜡样″，表示淀粉颗粒不具有直链淀粉。
纤维素是植物细胞壁的结构性、线性多糖，并且其含有数千至超过一万个β(1→4)键的葡萄糖单元中的任一种。纤维素是能源作物的主要组分。
半纤维素是也存在于细胞壁中的杂聚物，并且其多糖包括葡萄糖，木糖，甘露糖，半乳糖，鼠李糖和阿拉伯糖。由于半纤维素是无规无定形聚合物，因此其提供较低强度并且容易被稀酸或碱和多种半纤维素酶水解。半纤维素典型地包含约200个糖单元。半纤维素包括木聚糖，葡萄糖醛酸木聚糖，阿糖基木聚糖，葡甘露聚糖和木糖葡聚糖。半纤维素共价连接木质素络合物，交联的，聚合物大分子，其填充纤维素，半纤维素和胶质组分之间细胞壁中的空间。
优选地，植物物质原料是储存粮食，其被干燥至这样的程度：抑制微生物作用(即，腐败)并且允许长期储存。
本发明的方法的实施方案通常示于图1。在一些实施方案中，初始植物物质原料衍生自能源作物的果实和/或种子，例如在优选实施方案中是玉米仁，被干法研磨或湿法研磨10成研磨的植物物质原料即面粉。此后，干法或湿法研磨的植物物质原料联合水溶液和任选的酸以形成酸性水性培养基20(即，糊状物)。液体可以是水，循环使用的酒糟，循环使用的酒糟冷凝物，循环使用的酒精废液，循环使用的酒精废液冷凝物或其组合。酸调节是任选的，并且可进行以调节水性培养基的pH至期望的酸性pH。在本发明的一些实施方案中，酸性水性混合物即糊状物通过下列方式形成：联合来自研磨过程的研磨的植物物质原料即面粉、水和循环使用的酒糟。在本发明的一些实施方案中，酸性水性培养基即糊状物通过下列方式形成：联合来自研磨过程的研磨的植物物质原料即面粉、水、循环使用的酒糟和循环使用的酒精废液。然后糊状物通过使用例如蒸汽注射加热流体混合物而蒸煮30。通过破碎淀粉晶体并水合淀粉颗粒(即，凝胶化)，加热使淀粉糊化，这促进至少一部分淀粉，纤维素和/或半纤维素酸水解为更简单的糖即低聚体C6和C5单糖，二糖，三糖等。酸水解还使木质素分离自木质素-纤维素和木质素半纤维素络合物。然后蒸煮的糊状物冷去，并且联合α-淀粉酶40以形成液化培养基，其中α-淀粉酶催化至少一部分淀粉酶水解以形成单糖，例如葡萄糖，麦芽糖，麦芽三糖，极限糊精等。
在一些实施方案中，至少一部分液化培养基冷却50以制备其用于乙醇发酵80，其中葡萄糖淀粉酶，酵母和另外的营养物加入液化培养基以形成初级发酵混合物。液化通常在高温下发生。因此，在其中进行液化培养基以发酵的那些实施方案中，液化培养基冷却50，并且葡萄糖淀粉酶，酵母和另外的营养物加入液化培养基以形成初级发酵混合物。酵母发挥作用以使简单C6糖(即，葡萄糖)转化为二氧化碳和乙醇。在一个方面，至少一部分冷却的液化培养基混合葡萄糖淀粉酶，酵母和另外的营养物以形成繁殖混合物。繁殖混合物充气使得酵母发挥作用以使简单C6糖转化以形成另外的酵母。在该方面，至少一部分充气的繁殖混合物包含酵母，葡萄糖淀粉酶和营养物加入液化培养基，优选和另外的葡萄糖淀粉酶和另外的营养物一起以形成初级发酵混合物。在一个方面，繁殖在单独专用设备中进行，其来自用于发酵80的设备。
在一些实施方案中，繁殖或发酵80或两者在搅拌的容器中依次进行，包括下列次序：将液化培养基，葡萄糖淀粉酶，酵母和另外的营养物加入容器，保持和搅拌容器的内容物一段时间，然后完成这种添加，并且除去容器的至少一部分内容物，然后进行一段时间的搅拌。任选地，可在添加的步骤和除去步骤的过程中进行搅拌。任选地，在最终步骤之前可首先依次重复两个步骤。在一个方面，添加步骤通过下列步骤进行：将至少一部分葡萄糖淀粉酶和冷却的液化培养基以基本上固定的比例连续加入容器。在一个方面，至少一部分葡萄糖淀粉酶和冷却的液化培养基以基本上固定的比例混合，然后加入容器。
在一些实施方案中，至少一部分液化培养基冷却50以制备其用于通过联合液化培养基和酶例如蛋白酶，纤维素酶，半纤维素酶等而预转化60。液化通常在高温下发生。因此，在其中液化培养基进行预转化的那些实施方案中，液化培养基冷却50，并且在初级预转化步骤60加入另外的酶。其中的酶水解物可包含多种酶，包括但不限于蛋白酶，木聚糖酶，纤维素酶，半纤维素酶及酶的组合，这催化木聚糖，纤维素和半纤维素的酶水解以制备更简单的糖，例如低聚体，C5和C6糖，二糖，三糖等。
在一些实施方案中，然后酶水解物或液化培养基冷却70以制备其用于乙醇发酵80，其中葡萄糖淀粉酶，酵母和另外的营养物加入酶水解物以形成初级发酵混合物。酵母发挥作用以使简单C6糖(即，葡萄糖)转化为二氧化碳和乙醇。
然后初级发酵培养基进入分批蒸馏塔90，其中所述初级发酵培养基蒸馏以携带一部分液体高度酒至精馏器100。蒸馏的高度酒然后可脱水110，从而产生适于用作燃料或用于消费的乙醇。在蒸馏后分批蒸馏塔中保留的材料包含酒糟。
在一些实施方案中，至少一部分酒糟饲料副产品通过下列方式循环使用：混合酒糟和干法研磨的或湿法研磨的植物物质原料与水，从而形成糊状物20，然后其蒸煮30，液化40，任选地预转化60，并发酵60。在一些实施方案中，酒糟被加工以使酒精废液分离自湿的滤饼(即，湿蒸馏器谷物)，例如通过离心并进一步分工成动物饲料副产品例如WDG，DDG，CDS等。在一些实施方案中，酒糟和酒精废液循环使用回到形成糊状物20的上述过程。
在一些实施方案中，分批蒸馏塔90中保留的酒糟可进一步加工以转化一部分任意保留的淀粉，络合物多糖，低聚糖等至乙醇，从而提高所述方法的乙醇产量。另外的加工除去至少一部分较低营养价值的组分，从而通过浓缩蛋白质和油类成分而增加所得饲料产品的营养质量。应该注意，就此而言，另外的加工可例如对于在乙醇蒸馏后获得的酒糟副产品而进行，并且也可例如对于随后的加工蒸汽例如得自酒糟离心的WDG而进行，或甚至对于其他副产品例如酒精废液，DDG，DDGS和WDGS而进行。简言之，得自初级乙醇发酵/蒸馏的多种饲料副产品蒸汽可经历本发明的方法。
在一些实施方案中，至少一部分饲料副产品，(例如酒糟，酒精废液，其冷凝物，DDG，DDGS，WDG和WDGS)通过下列步骤来进行热化学处理120：联合饲料副产品和酸，然后加热饲料副产品从而促进任何保留的淀粉、络合物多糖、低聚糖等酸水解130和凝胶化至更简单的碳水化合物。
在冷却140后，酸水解的饲料副产品联合预转化酶，选自多种酶，包括但不限于淀粉酶，木聚糖酶，纤维素酶，半纤维素酶及酶的组合，其可用于次级预转化150，其中酶催化至少一部分任意保留的络合物多糖酶水解为单糖，例如低聚体，C5和C6糖，二糖，三糖等。
然后形成的次级酶水解物冷却160，并联合葡萄糖淀粉酶和酵母以形成次级发酵培养基170，从而通过酸水解和次级预转化而制备的任何可发酵糖经过次级发酵转化为乙醇。在一个方面，繁殖混合物包括将至少一部分酵母和葡萄糖淀粉酶加入次级酶水解物。这种繁殖混合物可任选地由一部分冷却的液化培养基形成，或由一部分次级酶水解物形成。在另外的方面，次级发酵混合物通过下列步骤形成：联系添加至少一部分葡萄糖淀粉酶和冷却的液化培养基。次级发酵培养基例如通过离心或过滤180而经历固液分离。液体部分通过蒸发例如在分批蒸馏塔190中浓缩，其中液体部分蒸馏以分离通过次级发酵制备的任何乙醇。离开分批蒸馏塔190的浓缩物然后干燥200，从而产生干燥的冷凝的可溶物。固体部分(即，WDG)也干燥为营养增强的DDG 210。DDG和冷凝的可溶物可联合形成营养增强的DDGS饲料副产品。
下面更充分地进一步描述通常示于图1的本发明的方法，包括上述通常过程的变化。
本发明的方法中使用的初始原料即植物物质衍生自能源作物(即，选自真禾本科，块茎，开花植物等的批次的果实和/或种子)，其可干法研磨或湿法研磨至非常微细的粒径。
在干法研磨操作中，初始植物物质(即，能源作物的种子和/或果实)例如全部玉米仁通常使用锤磨机和筛子首先研磨成面粉，其在工业中称为″粗粉″，并且无需分离出谷物的各种组分部分而加工。工业上优选研磨至相对粗糙的谷物，因为据认为蒸煮足以使淀粉糊化，并且较粗谷物产生这样的酒糟产物，其更容易分离到酒精废液和湿的滤饼中。本发明人发现微细研磨的面粉增强淀粉至乙醇的总转化，并且不损害酒精废液从湿的滤饼的分离。在一些实施方案中，谷物干法研磨成面粉粗粉，粒径为约250微米至约1200微米，优选为约500微米至750微米。如上所述，在干法研磨后，面粉包含所有的谷物组分，包括蛋白质，淀粉，纤维和油。
在湿法研磨中，谷物首先侵泡或浸渍在亚硫酸中以软化谷物并且允许湿法研磨从胚乳释放含油种子和粗纤维。纤维和种子被分离，并且在一些湿法研磨应用中胚乳被进一步加工并且分离到淀粉和蛋白质部分中。从湿法研磨分离的淀粉蒸汽可有利地用作乙醇发酵过程的原料，因为进入过程的降低量的不可发酵物质和单独地捕获油、蛋白质和纤维的能力，这对人类食物和其他应用具有经济价值。参见McFate，U.S.Pat.No.3,236,740。湿法研磨优选进行至微细研磨，以增强在蒸煮步骤中蛋白质从B谷物中的淀粉的分离。
该方法的后续步骤的初始植物物质原料是源自干法或湿法研磨的面粉或粗粉。在一些优选实施方案中，初始植物物质原料是来自干法研磨的微细研磨的面粉。在根据本发明的方法的后续步骤中，粗粉通过下列方式形成水性混合物即糊状物：使干法研磨的或湿法研磨的粗粉和水性液体浆化。用于形成流体混合物的液体可以是水，酒糟，酒精废液，酒糟浓缩物，酒精废液浓缩物，或其组合，酒糟，酒精废液，酒糟浓缩物，酒精废液浓缩物是在现有乙醇发酵过程中衍生自植物物质的乙醇发酵的饲料副产品。
在一些实施方案中，糊状物通过混合研磨的植物物质原料，水和酒糟而形成。酒糟可占约8％至约20干物质重量％、更典型约9.5％至约14干物质重量％、更典型约12％至约14干物质重量％。酒糟是衍生自能源作物的谷物的乙醇发酵的饲料副产品，使得在一些实施方案中，来自前批的酒糟实际上循环使用回到本发明的方法。酒糟包含一部分残留淀粉，出于一方面原因，其未被酵母发酵为乙醇。通过使用酒糟篮来制备糊状物用于酸水解，蒸汽蒸煮和发酵，本发明的方法增强淀粉转化为乙醇，从而改善乙醇产量/给定质量的植物原料。
本发明的方法还可以是连续方法，其中自上而下的蒸汽(例如酒糟，酒精废液，酒糟浓缩物和/或酒精废液浓缩物)连续地循环使用到糊状物中。
在一些实施方案中，糊状物通过混合面粉，水，酒糟和酒精废液而形成。酒精废液是通过例如离心从酒糟的水性部分分离粗固体(即，湿蒸馏器谷物，占约25干物质重量％至约35干物质重量％)而获得的饲料副产品。酒精废液通常包含约5重量％干物质(可溶物)。酒糟浓缩物还可在该阶段循环使用到所述过程中，包括改善的湿蒸馏器谷物加可溶物，具有约50干物质重量％和约25至35干物质重量％的湿蒸馏器谷物加可溶物。已知为具有23至45干物质重量％的冷凝的蒸馏器可溶物的酒精废液浓缩物也可在该阶段循环使用到所述过程中。最后，甚至干燥的蒸馏器谷物或干燥的蒸馏器谷物加可溶物可循环使用以形成本发明的方法的糊状物。
糊状物的相对比例的组分，即干法研磨的或湿法研磨的原料，水和任选的循环使用的酒糟，酒精废液，酒糟浓缩物或酒精废液浓缩物，被选择为使得糊状物优选占约15干物质重量％至约45干物质重量％，更优选占约20干物质重量％至约40干物质重量％，更优选占约30干物质重量％至约37干物质重量％。在一些实施方案中，糊状物占约32干物质重量％。在一些实施方案中，糊状物占约33干物质重量％。在一些实施方案中，糊状物占约34干物质重量％。在一些实施方案中，糊状物占约35干物质重量％。在一些实施方案中，发现更低量的干物质导致高的乙醇产量，例如约15干物质重量％至约25干物质重量％，例如约17干物质重量％，约18干物质重量％，约19干物质重量％，约20干物质重量％或约21干物质重量％。
在一些实施方案中，糊状物包含面粉，酒糟循环使用和水。糊状物可配制以包含约25磅至约45磅面粉/100磅糊状物，优选约30磅至约39磅面粉/100磅糊状物。在国际标准单位(米制)中，糊状物可配制以包含约25千克至约45千克面粉/100千克糊状物，优选约30千克至约39千克面粉/100千克糊状物。糊状物可包含约5磅至约50磅酒糟/100磅糊状物，优选约10磅至约40磅酒糟/100磅糊状物。在国际标准单位(米制)中，糊状物可包含约5千克至约50千克酒糟/100千克糊状物，优选约10千克至约40千克酒糟/100千克糊状物。糊状物可包含约30磅至约70磅水/100磅糊状物，优选约35磅至约55磅水/100磅糊状物。在国际标准单位(米制)中，糊状物可包含约30千克至约70千克水/100千克糊状物，优选约35千克至约55千克水/100千克糊状物。
在一些实施方案中，糊状物可与面粉，酒糟循环使用，酒精废液循环使用和水一起配制。糊状物可包含约20磅至约50磅面粉/100磅糊状物，优选约30磅至约45磅面粉/100磅糊状物。在国际标准单位(米制)中，糊状物可包含约20千克至约50千克面粉/100千克糊状物，优选约30千克至约45千克面粉/100千克糊状物。糊状物可包含约0磅至约50磅酒糟/100磅糊状物，优选约10磅至约35磅酒糟/100磅糊状物。在国际标准单位(米制)中，糊状物可包含约0千克至约50千克酒糟/100千克糊状物，优选约10千克至约35千克酒糟/100千克糊状物。糊状物可包含约0磅至约20磅酒精废液/100磅糊状物，优选约0磅至约10磅酒精废液/100磅糊状物。在国际标准单位(米制)中，糊状物可包含约0千克至约20千克酒精废液/100千克糊状物，优选约0千克至约10千克酒精废液/100千克糊状物。糊状物可包含约30磅至约65磅水/100磅糊状物，优选约35磅至约60磅水/100磅糊状物。在国际标准单位(米制)中，糊状物可包含约30千克至约65千克水/100千克糊状物，优选约35千克至约60千克水/100千克糊状物。
糊状物通常例如通过下列方式来搅拌：在加热的同时，进行浆式搅拌、搅拌板搅拌、涡旋或振摇器搅拌，典型地至低于低分的凝胶点的温度，例如约45℃至约65℃。
在根据本发明的方法的后续步骤中，水性培养基包含植物物质，植物物质含有络合物多糖包括淀粉，纤维素和半纤维素，水性培养基在通常温和的pH和温度的条件下进行酸水解。为了制备糊状物用于酸水解，糊状物的pH可调节至约2至约6，优选约2至约5.5，例如约2至约4，或pH例如约2.5，4或5。在一些实施方案中，糊状物可已经具有期望的2至6内的pH。如果需要，为了酸性pH调节，通常使用硫酸和盐酸，因为它们廉价，但可以使用有机酸例如乙酸、乳酸、柠檬酸、酒石酸等。如果需要，为了碱性pH调节，通常使用氨，但其他碱例如氢氧化钠和氢氧化钾是适用的。优选避免一些碱例如氢氧化钙，因为存在钙可能引起一些材料沉淀的风险。酸水解初始在低于约65℃的温度下发生，但是更优选地在低于约55℃的温度下发生，其是大致淀粉的凝胶点，并且可在室温、优选高于约45℃的温度下发生。液体糊状物可通过常规构件来搅拌，例如通过，进行浆式搅拌、搅拌板搅拌、涡旋或振摇器搅拌。酸水解可在这些温和条件下进行约5分钟至约120分钟的时间。
在温和酸水解一段时间后，水性培养基可使用直接加热来升温，或更典型地，使用例如市售
Figure BDA0000103837960000141
利用直接蒸汽注射的蒸汽蒸煮。压力和温度以及剪切凝胶化或′糊化′淀粉(即，用水使淀粉颗粒溶胀以水合淀粉酶和支链淀粉链)，并且使其易于受到酶的攻击。蒸汽蒸煮还可水解淀粉链。蒸汽蒸煮可在下列温度下发生：至少约85℃，或至少约100℃，例如约100℃至约200℃，优选约120℃至160℃，例如约140℃至160℃。直接蒸汽注射将水性混合物分散到雾中。为了将水性混合物分散到雾中，水性培养基优选在下列压力下泵入蒸汽加压锅：至少约300kPa(约45psi)，优选至少350kPa(约50psi)，更优选至少400kPa(约58psi)，甚至更优选至少约410kPa(约60psi)，并且在下列压力下通过高速蒸汽的射流强制加入蒸汽加压锅：至少800kPa(约115psi)，至少900kPa(约130psi)，至少约1000kPa(约145psi)，至少约1025kPa(约148psi)或至少约1035kPa(约150psi)。蒸汽加压锅的回压优选至少约25kPa(约4psi)，至少约40kPa(约6psi)，或甚至至少约50kPa(约7psi)或75kPa(约10psi)，如果需要，以防止闪光。在蒸汽加压锅中，水性混合物的压力下降约200kPa(约30psi)至约325kPa(约50psi)，例如约250kPa(约35psi)至约300kPa(约45psi)，例如约275kPa(约40psi)。蒸汽压力下降至少约700kPa(约100psi)，优选至少约800kPa(约115psi)，例如至少约850kPa(约125psi)，或约900kPa(约130psi)。蒸汽的压力降和液体混合物有助于将流体混合物分散到蒸汽加压锅中的雾中。蒸汽使淀粉颗粒溶胀，从而使颗粒水合并且破坏它们的结晶结构。在高温下的蒸汽蒸煮可进行约5分钟至约20分钟，优选约10分钟。典型地，源自蒸汽蒸煮和酸水解的培养基的葡萄糖当量(DE)为约1至约12。
在酸性条件下的蒸汽蒸煮使淀粉的直链淀粉和支化的支链淀粉链增溶并凝胶化，并且使它们适于进一步的酶水解。而且，蒸汽蒸煮在这样的温度下使材料变稀，在该温度下材料加入酶反应器。酸性条件还水解至少一部分直链淀粉和支链淀粉，从而产生葡萄糖低聚体。酸性条件还发挥作用以调节细胞壁并且还增强淀粉的释放和适用性。另外，蒸煮步骤中的酸性条件和温度破坏木质素-半纤维素络合物，并且可水解半纤维素，从而产生木糖和阿拉伯糖与其他糖的可溶性低聚体和单体。C5糖例如木糖和阿拉伯糖包含大部分释放的糖，并且不易被酵母转化为乙醇。
在根据本发明的方法的后续步骤中，热稳定α-淀粉酶加入包含凝胶化的淀粉的水性培养基以使其液化。α-淀粉酶是市售的，在其他来源中例如得自Novozymes，Liquozyme，CDS，Genencor。前述步骤的凝胶化使淀粉增溶，并且在一定程度上使淀粉组分分解为更低分子量低聚体。
在包含凝胶化的淀粉的水性培养基接种热稳定α-淀粉酶之前，混合物冷却至下列温度：约70℃至约90℃，优选约85℃，其是α-淀粉酶催化水解反应的最佳温度。凝胶化的培养基可任选地瞬时冷却至期望温度。如果需要，凝胶化的培养基的pH调节至约4至约6.5，优选约4.5至约6.5，更优选约5至约6.5例如约5.8。典型地，pH使用氨调节，但可以使用其他碱例如氢氧化钠和氢氧化钾。优选避免一些碱例如氢氧化钙，因为存在钙可能引起一些材料沉淀的风险。如果需要，为了酸性pH调节，通常使用硫酸和盐酸，因为它们廉价，但可以使用有机酸例如乙酸、乳酸、柠檬酸、酒石酸等。
为了开始液化，凝胶化的培养基接种的α-淀粉酶的浓度典型地为基于固体的干重约0.02％至约0.15％，优选基于固体的干重约0.04％至约0.07％。α-淀粉酶接种可分批或连续添加的方式来进行。凝胶化的培养基可在容器中接种，所述容器可以是用于分批添加的保持罐。所述容器可以是在连续α-淀粉酶接种的过程中允许培养基的活塞式流动的一段管道。α-淀粉酶和糊状物的相对流速被控制为使得混合物中的组成保持在初始条件的优选范围内。酶的接种被允许使混合物液化下列时间段：通常约1至约4小时，优选约3小时，其通常足以实现葡萄糖当量(DE)为约10至约30，例如约10至约20，更典型地约12至约15。
α-淀粉酶使由酸水解和蒸煮增溶的淀粉链水解为短的不退化的版本，并且降低液化培养基的粘度。退化是在冷却过程中发生的重结晶，其使淀粉耐发酵。α-淀粉酶在沿着淀粉链的随机位点发挥作用，并且使长链碳水化合物分解，最后产生不退化的糖，来自直链淀粉的例如麦芽三糖和麦芽糖(直链淀粉的还原可使用碘染色来测定)，或麦芽糖，葡萄糖，麦芽糖糊精，来自支链淀粉的″极限糊精″(含α(1→6)键的低MW碳水化合物，其不被α-淀粉酶水解)。
在一些实施方案中，液化培养基部分可进行下面进一步描述的同时糖化和发酵。在一些实施方案中，液化培养基部分可进行下面进一步描述的酵母繁殖。在本发明的一些实施方案中，液化培养基可通过使液化培养基接种预转化酶例如蛋白酶，纤维素酶，半纤维素酶等来进行预转化。通过酶攻击不可发酵多糖并且使多糖分解为简单的糖，液化后预转化步骤进行以为了使不可发酵多糖例如纤维素转化为可发酵糖例如葡萄糖。
在其中液化培养基通过接种预转化酶而进行预转化的那些实施方案中，液化培养基优选通过穿过热交换器或热交换器系列冷却到约35℃至约55℃的温度。在预转化步骤中，预转化酶在初级预转化步骤中加入液化培养基。液化培养基接种预转化酶可分批或连续添加。液化培养基可在容器中接种，所述容器可以是用于分批添加的保持罐。所述容器可以是在连续预转化酶接种的过程中允许培养基的活塞式流动的一段管道。酶和液化培养基的相对流速被控制为使得混合物中的组成保持在初始条件的优选范围内。液化培养基是麦芽糖糊精的低粘度流体混合物，麦芽糖糊精的DE为约10至约30，其中碳水化合物部分优选包含单糖，例如葡萄糖，麦芽糖，麦芽三糖和淀粉的酸水解/酶水解的麦芽糖糊精产物。半纤维素的酸水解和酶水解产生木糖，阿拉伯糖或其低分子量低聚体。
在初级预转化中，液化培养基接种多种补充酶的一种或多种，例如蛋白酶、木聚糖酶、纤维素酶和半纤维素酶。
初级预转化典型地在约35℃至约55℃的温度下进行。而且，液化培养基的pH典型地为约4至约6.5，优选约4.5至约6.5，更优选约5至约6.5例如约5.8。pH典型地还适于初级转化，使得通常不需要pH调节。
为了开始初级预转化，液化培养基接种的一种或多种上述预转化酶的浓度典型地为基于固体的干重约0.001％至约0.05％。初级预转化可进行至多约30小时，优选约2小时至约10小时的时间。
用于接种液化培养基的各种酶催化培养基中的低聚糖，多糖和蛋白质水解为更简单的有机分子，例如5和6碳单糖，二糖，三糖，氨基酸和较短肽链。
蛋白酶加入以水解肽链，所述肽链使多肽链中的氨基酸连接在一起。通常任意类别的蛋白酶是适用的，例如酸、碱或中性和蛋白酶购自例如Novozymes和Genencor。通常，微细淀粉颗粒(特别来自胚乳)包装入蛋白质基质中。蛋白酶用于水解肽键，并且释放这些淀粉颗粒。而且，蛋白酶增强糊状物中蛋白质、寡肽和氨基酸的溶解度。不希望受到特定理论的束缚，据认为蛋白质水解为肽和氨基酸会增强最终饲料副产品的营养价值，因为肽和氨基酸比蛋白质相对更可溶，并且因此可在饲料副产品中具有更大的生物利用性。本发明的方法中可使用的市售蛋白酶是FermGenTM，其是碱性蛋白酶，得自Genencor International。还有用的是
Figure BDA0000103837960000181
其是酸性蛋白酶，得自Novozymes Corporation。
纤维素酶是主要由真菌、细菌和原生动物产生的一类酶，其催化纤维素纤维素水解(水解)为葡萄糖，纤维二糖，纤维三糖，纤维四糖，纤维五糖，纤维六糖和更长链的纤维糊精。纤维素酶购自这样的供应商，例如Novozymes和Genencor。可以使用五种基本类型的纤维素酶的联合。例如，内-纤维素酶可加入以破坏纤维素的结晶结构，并且暴露单个纤维素链。外-纤维素酶可加入以从暴露的链分裂两个单元(纤维二糖)，三个单元(纤维三糖)或四个单元(纤维四糖)，而β-葡萄糖苷酶可加入将这些产物水解为葡萄糖，其适于发酵。市售纤维素酶是GC-220，得自Genencor International。
半纤维素酶可加入以进一步使多种类型的半纤维素水解和以进一步使酸水解产物裂解。半纤维素酶购自这样的供应商，例如Novozymes和Genencor。
木聚糖酶是使线性多糖β-1，4-木聚糖降解为木糖(含5个碳原子并且包含醛官能团的单糖)的一类酶。木聚糖酶购自这样的供应商，例如Novozymes和Genencor。
其他酶可在初级预转化过程中加入糊状物，例如阿糖基木聚糖酶和支链淀粉酶。阿糖基木聚糖酶催化阿糖基木聚糖的水解，从而产生阿拉伯糖和木糖。支链淀粉酶是一类葡聚糖酶，其在1→6键催化支链淀粉的水解，从而产生D-葡萄糖的低聚体。市售支链淀粉酶是
Figure BDA0000103837960000191
D2，得自Novozyme Corporation。还有用的是含多种糖酶的多酶络合物例如
Figure BDA0000103837960000192
L，得自Novozyme Corporation，其含有阿拉伯聚糖酶，纤维素酶，β-聚糖酶，半纤维素酶和木聚糖酶。
预转化酶催化至少一部分络合物碳水化合物和蛋白质水解为更简单的分子，水解产物的精确组分取决于加入初级预转化步骤的补充酶的种类。酶水解物然后接种酵母和任选的葡萄糖淀粉酶，以同时分裂任何残留的糖苷键并用于初级乙醇发酵。
在一些实施方案中，一部分液化培养基进行糖化和发酵。在一些实施方案中，液化培养基部分进行同时糖化和发酵。其中，葡萄糖淀粉酶和酵母的添加可同时、分批或连续添加的方式来进行。在一些实施方案中，液化培养基的糖化在发酵前进行一定程度。在这些实施方案中，一部分或甚至所有葡萄糖淀粉酶加入液化培养基，之后加入酵母。葡萄糖淀粉酶的添加可分批或连续。在添加酵母之前将葡萄糖淀粉酶加入液化培养基，从而形成糖化培养基。
在一些实施方案中，初级酶水解物进行糖化和发酵。在一些实施方案中，初级酶水解物进行同时糖化和发酵。其中，葡萄糖淀粉酶和酵母的添加可同时、分批或连续添加的方式来进行。在一些实施方案中，初级酶水解物的糖化在发酵前进行一定程度。在这些实施方案中，一部分或甚至所有葡萄糖淀粉酶加入初级酶水解物，之后加入酵母。葡萄糖淀粉酶的添加可分批或连续。在添加酵母之前将葡萄糖淀粉酶加入初级酶水解物，从而形成糖化混合物。
为了制备用于糖化和乙醇发酵的液化培养基或初级酶水解物，液化培养基或酶水解物的温度可调节至约25℃至约35℃，优选约32℃。而且，pH优选调节到约4.2至约4.8，优选约4.5。pH调节可通过将酸或碱加入容器中而分批或连续地进行。所述容器可以是保持罐或允许液化培养基的活塞式流动的一段管道。如果需要，为了酸性pH调节，通常使用硫酸和盐酸，因为它们廉价，但可以使用有机酸例如乙酸、乳酸、柠檬酸、酒石酸等。如果需要，为了碱性pH调节，通常使用氨，但其他碱例如氢氧化钠和氢氧化钾是适用的。优选避免一些碱例如氢氧化钙，因为存在钙可能引起一些材料沉淀的风险。
然后液化培养基或酶水解物接种葡萄糖淀粉酶(可替换地，γ-淀粉酶；葡聚糖1，4-α-葡萄糖苷酶；淀粉葡萄糖苷酶；外-1，4-α-葡萄糖苷酶；葡萄糖淀粉酶；溶酶体α-葡萄糖苷酶；1，4-α-D-葡聚糖苷酶)和酵母。葡萄糖淀粉酶和酵母的接种可通过连续或分批添加的方式进行。液化培养基可在容器中进行，所述容器可以是用于分批添加的保持罐。所述容器可以是在连续葡萄糖淀粉酶接种的过程中允许活塞式流动的一段管道。葡萄糖淀粉酶和液化培养基或初级酶水解物的相对流速被控制为使得混合物中的组成保持在初始条件的优选范围内。除了在直链淀粉和支链淀粉的非还原端使最后α(1→4)糖苷键分裂从而产生葡萄糖，γ-淀粉酶将分裂α(1→6)糖苷键。液化培养基或酶水解物可接种的葡萄糖淀粉酶的浓度为基于固体的干重约0.02％至约0.15％、更优选约0.05％至约0.08％。接种葡萄糖淀粉酶从而形成糖化混合物。葡萄糖淀粉酶购自例如Novozyme。
酵母使葡萄糖和其他6碳糖转化为乙醇和二氧化碳。接种酵母从而形成发酵混合物。常规地酵母物种是S.cerevisiae，但可使用典型地在发酵中使用的其他酵母，例如Saccharomyces carlsbergensis。液化培养基或酶水解物可接种的酵母的浓度为约120×106细胞/mL至约1×109细胞/mL。
优选地，在混合酵母之前，至少一部分葡萄糖淀粉酶混合上述浓度范围内的至少一部分液化培养基或酶水解物。在下面详细描述的分批繁殖或发酵过程中，这些现有混合据信使酵母暴露于一致的初始浓度的单糖，在较低初始浓度下不使酵母饿死，并且在较高初始浓度下抑制酵母。更优选地，基本上所有的葡萄糖淀粉酶和液化培养基或酶水解物混合在上述浓度范围内，之后添加酵母。最优选地，基本上所有的葡萄糖淀粉酶和液化培养基或酶水解物混合在上述浓度范围内，之后将这种混合物加入包含酵母的发酵或酵母繁殖容器，或加入同时或稍后添加酵母的容器中。
优选地，酵母适于初级发酵混合物，之后通过在至少一部分液化培养基中繁殖酵母发酵为乙醇。繁殖典型地通过下列方式进行：形成繁殖混合物，包含酵母，液化培养基或酶水解物，葡萄糖淀粉酶和另外的营养物。然后繁殖混合物充气。在有氧条件下，酵母优选使葡萄糖和其他6碳糖转化形成更多酵母。据信在对初级发酵混合物进行的糖化和乙醇发酵过程中，这种酵母后代更高效地使6碳糖转化为乙醇。对于分批繁殖，一旦所有成分加入繁殖容器，繁殖进行约15小时，在该时间后繁殖容器的内容物优选转移至发酵容器。出于上述原因，一批繁殖过程优选包括混合葡萄糖淀粉酶和至少一部分液化培养基或酶水解物，其葡萄糖淀粉酶浓度如上所述，之后混合酵母以形成繁殖混合物。
为了增强糖化和初级乙醇发酵的效率和增加乙醇产量，可以将另外的营养物加入以增加酵母增殖，例如尿素，氨，游离氨基氮(FAN)，氧，磷酸盐，硫酸盐，镁，锌，钙，和维生素例如肌醇，泛酸和生物素。优选地，尿素可加入的浓度为约0至约32mmole/升，优选约8至约16mmole/升。
糖化和初级乙醇发酵可进行约45小时至约75小时，优选约60小时。对于分批发酵，优选包含采用的酵母的繁殖混合物初始加入发酵容器。典型地，这种初始加入包括约2％至约5％的初始初级发酵混合物体积。在初级发酵结束时，发酵醪中的乙醇含量可为约10至约15重量％，典型地为12至约15重量％，这通过高效液相色谱法(HPLC)测定，并且校正用于发酵醪中的混悬固体。
在初级乙醇发酵后，所得产物是含有乙醇和酒糟的发酵醪。发酵醪的内容物的大致浓度如下：
乙醇：  10.0-15.0重量％
总固体：9.5-14.0重量％
水：    余量
乙醇通过常规构件例如蒸馏器从发酵醪分离，其将高度酒(乙醇和其他液体例如水的混合物)从酒糟分离。蒸馏可以是通过常规方法来进行，例如在分批蒸馏塔中使高度酒从发酵醪蒸馏。酒糟在约105℃的温度下从分批蒸馏塔出来。
高度酒根据常规方法精制，并且脱水以产生无水乙醇以用作燃料或食用乙醇。
酒糟可占约8％至约20干物质重量％，典型地约12％至约14干物质重量％。酒糟典型地包含明显残留的淀粉部分，出于一种或多种原因其发酵为乙醇。例如，一些游离淀粉颗粒未被糊化，因此不适于通过酸性条件或酶催化而水解。在一些情况下，淀粉颗粒包装在蛋白质基质中，并且因此不适用。酶水解不是100％有效的，因此一些增溶的糊精不被水解并且因此不适于发酵。
尽管初级乙醇发酵可转化约90％至约97％、更典型约90％至约95％的谷物的淀粉部分为可发酵糖，但这表示约3％至约10％、典型地约5％至约10％的淀粉部分残留在酒糟中。而且，酒糟包含明显部分的纤维素和半纤维素。典型地，酒糟中约12％至约15％的干物质重量是纤维素，而酒糟中约17％至约26％的干物质重量是半纤维素。酒糟中残留的淀粉，纤维素和半纤维素可进一步加工为可发酵糖，从而改善发酵的总乙醇产量。
总固体即酒糟饲料副产品中的干物质的组分和相对比通常如下所示：
淀粉和糖：           3.6-10.0％干物质基质
粗蛋白：             29.0-33.0％干物质基质
酸性去污剂纤维(ADF)：12.0-15.0％干物质基质
中性去污剂纤维(NDF)：32.0-38.0％干物质基质
粗脂肪：             10.6-12.5％干物质基质
酸性去污剂纤维(ADF)通常包含纤维素和木质素。中性去污剂纤维(NDF)通常包含纤维素、木质素和半纤维素。淀粉和糖通常表示可发酵糖或包含初级葡萄糖聚合物的糖，其可被酸、碱、酶或其他方式水解为可发酵糖。
根据本发明的方法，至少一部分酒糟可进行本文中进一步描述的另外的加工以通过下列方式来改善乙醇产量：将一部分残留淀粉，纤维素和半纤维素转化为可发酵糖用于次级发酵。衍生的改善的饲料副产品具有更低的纤维含量和相反更高的蛋白质和脂肪含量(干重)，其是营养增强的饲料副产品。
在一些实施方案中，进一步加工包括通过联合至少一部分酒糟和干法研磨的或湿法研磨的植物原料使至少一部分酒糟循环回到初级发酵过程以形成液体糊状物，然后进行上述初级乙醇发酵过程，包括酸水解，液化，任选的初级预转化，初级糖化和乙醇发酵。典型地，约10％至约40％例如约10％至约30％或约20％至约40％的酒糟被循环使用。
在一些实施方案中，进一步加工包括使酒糟的液体部分即酒精废液从湿的滤饼即湿蒸馏器谷物分离，并且通过联合至少一部分酒精废液和干法研磨的或湿法研磨的植物原料使至少一部分酒精废液循环回到初级发酵过程以形成液体糊状物，然后进行上述初级乙醇发酵过程，包括酸水解，液化，任选的初级预转化，糖化和初级乙醇发酵。
酒精废液典型包含约8％至约12％干物质。总固体即酒精废液饲料副产品中的干物质的组分和相对比通常如下所示：
淀粉：      9-16％干物质基质
粗蛋白：    18-24％干物质基质
脂肪：      16-24％干物质基质
粗纤维：    2-4％干物质基质
灰：        8-11％干物质基质
不溶性固体  0.8％-4.0％干物质基质
典型地，约10％至约40％例如约10％至约30％或约20％至约40％的酒精废液被循环使用。酒精废液可通过蒸馏浓缩以产生冷凝的蒸馏器可溶物，其也可循环使用以形成糊状物。
在又一实施方案中，根据下列方案如本文中所述，至少一部分酒糟可进行进一步的次级加工(即，未循环使用以和新鲜的干法研磨的或湿法研磨的材料形成液体糊状物)。典型地，并非所有酒糟或酒精废液循环使用，即根据本发明约60％至约90％可进行进一步的次级加工。
在次级加工中，酒糟(或其他加工蒸汽，例如冷凝的酒糟，酒精废液，冷凝的酒精废液，湿蒸馏器谷物，冷凝的蒸馏器可溶物等及上述组合)首先进行热化学预处理。为了简便，下述次级加工被描述为使用酒糟饲料副产品进行，但是来自乙醇发酵过程的其他加工蒸汽即酒精废液，冷凝的酒精废液，WDG，CDS等可进行次级加工。
在次级加工的第一步骤中，如果需要酒糟(或其他加工蒸汽即酒精废液，WDG，WDGS，DDG，DDGS，CDS等)的pH和温度进行调节。如果需要，含水量可通过下列方式来调节：例如加水或冷凝加工蒸汽，以产生具有约5干物质重量％至约14干物质重量％的组合物。水性材料典型地搅拌，例如通过，进行浆式搅拌、搅拌板搅拌、涡旋或振摇器搅拌。如果需要，pH调节至约2至约6，例如约2.5至约5.0，优选约2.5至约4.5优选约4.5。如果需要，为了酸性pH调节，通常使用硫酸和盐酸，因为它们廉价，但可以使用有机酸例如乙酸、乳酸、柠檬酸、酒石酸等。如果需要，为了碱性pH调节，通常使用氨，但其他碱例如氢氧化钠和氢氧化钾是适用的。优选避免一些碱例如氢氧化钙，因为存在钙可能引起一些材料沉淀的风险。
酒糟加热至下列温度：约85℃至约200℃，优选约85℃至约150℃，例如约135℃至约145℃，在一些实施方案中约143℃。酒糟可在该温度下保持约5分钟至约20分钟，优选约10分钟。
在本文酸性条件下热化学预处理糊化任何残留的淀粉，可实现葡萄糖当量(DE)为约1至约4例如约1至约2，从而产生低分子量碳水化合物产物，包括低分子量低聚体，三糖，二糖与单糖C6和C5糖，并且使得它们适于酶水解。
然后水解混合物通过加入α-淀粉酶和任选的其他降解酶进行次级预转化以形成次级酶水解物。在热化学处理的混合物的接种之前，混合物冷却至约70℃至约90℃、优选约85℃的温度。混合物可任选地瞬时冷却至期望温度。如果需要，混合物的pH调节至约4至约6.5，优选约4.5至约6.5，更优选约5至约6.5例如约5.8。为了碱性pH调节，通常使用氨，但其他碱例如氢氧化钠和氢氧化钾是适用的。优选避免一些碱例如氢氧化钙，因为存在钙可能引起一些材料沉淀的风险。如果需要，为了酸性pH调节，通常使用硫酸和盐酸，因为它们廉价，但可以使用有机酸例如乙酸、乳酸、柠檬酸、酒石酸等。
然后热化学处理的釜馏物接种热稳定α-淀粉酶，任选地可在次级预转化过程中加入另外的降解酶例如蛋白酶，木聚糖酶，纤维素酶，半纤维素酶，以作用于任何残留的聚合物和低聚物材料，并且使其还原至低分子量材料。热化学处理的釜馏物可接种的一种或多种上述酶的浓度基于固体的干重为约0.001％至约0.05％。接种接种可通过连续或分批添加的方式进行。为了增强次级预转化，可添加营养物，特别是氮源例如尿素或氨。
次级预转化可进行约1至约6小时，优选约1至约4小时，更优选约2小时至约3小时例如约3小时。典型地，次级预转化可实现的葡萄糖当量(DE)为约10至约40例如约10至约30。
为了制备次级酶水解物用于次级乙醇发酵，次级酶水解物的温度可调节至约25℃至约35℃，优选约32℃。而且，pH优选调节至约4.2至约4.8，优选约4.5。如果需要，为了酸性pH调节，通常使用硫酸和盐酸，因为它们廉价，但可以使用有机酸例如乙酸、乳酸、柠檬酸、酒石酸等。为了碱性pH调节，通常使用氨，但其他碱例如氢氧化钠和氢氧化钾是适用的。优选避免一些碱例如氢氧化钙，因为存在钙可能引起一些材料沉淀的风险。
次级酶水解物然后接种葡萄糖淀粉酶(可替换地，γ-淀粉酶；葡聚糖1，4-α-葡萄糖苷酶；淀粉葡萄糖苷酶；外-1，4-α-葡萄糖苷酶；葡萄糖淀粉酶；溶酶体α-葡萄糖苷酶；1，4-α-D-葡聚糖glucohydrolase)和酵母以同时糖化和发酵。接种葡萄糖淀粉酶可通过连续或分批添加的方式进行。除了在直链淀粉和支链淀粉的非还原端使最后α(1→4)糖苷键分裂从而产生葡萄糖，γ-淀粉酶将分裂α(1→6)糖苷键。酶水解物可接种的葡萄糖淀粉酶的浓度基于固体的干重为约0.02％至约0.15％，更优选约0.05％至约0.08％。
酵母使葡萄糖和其他6碳糖转化为乙醇和二氧化碳。常规地酵母物种是S.cerevisiae，但可使用典型地在发酵中使用的其他酵母，例如Saccharomyces carlsbergensis。酶水解物可接种的酵母的浓度为约120×106细胞/mL至约1×109细胞/mL。优选地，至少一部分酵母在次级发酵培养基上繁殖，类似于上述用于初级发酵培养基的酵母繁殖。为了在这种繁殖或次级发酵过程中避免饿死和抑制酵母，次级酶水解物优选接种葡萄糖淀粉酶在上述范围内，之后混合酵母，并且最优选之后加入繁殖或发酵容器。
为了增强糖化和初级乙醇发酵的效率和增加乙醇产量，可以添加另外的营养物，例如尿素，氨，FAN＝游离氨基氮，氧，磷酸盐，硫酸盐，镁，锌，钙，和维生素例如肌醇，泛酸和生物素。。
次级乙醇发酵可进行约45小时至约75小时，优选约60小时。在次级乙醇发酵结束后，乙醇含量可为约12至约15重量％，这通过高效液相色谱法(HPLC)测定，并且调节用于不溶性固体含量。
优选地，次级乙醇发酵产物中固体和液体通过离心或过滤而分离。液体部分进入分批蒸馏塔，其中乙醇通过常规构件例如蒸馏器从次级发酵醪分离，其将高度酒(乙醇和其他液体例如水的混合物)从发酵的釜馏物分离。高度酒根据常规方法精制，并且脱水以产生无水乙醇以用作燃料或食用乙醇。然后残留液体部分通过蒸发和干燥来浓缩，从而产生干燥的冷凝的可溶物。固体部分即湿蒸馏器谷物可任选地干燥为干燥的蒸馏器谷物并且联合干燥的冷凝的可溶物，从而产生干燥的蒸馏器谷物和可溶物。
因此，本发明包括数种改变，其设计用于增强淀粉至糖的转化，不可发酵多糖至可发酵糖的转化，以及增加乙醇产量。
本文中阐述的本发明的实施方案还产生增强的营养质量的饲料副产品。在一些实施方案中，和通过常规发酵方法制备的饲料副产品相比，增强的营养质量的饲料副产品包含相对高比例的蛋白质。在一些实施方案中，本发明的方法和谷物进行单一发酵步骤的常规方法相比大量降低纤维含量。
因此，本发明还涉及改善的营养质量的饲料副产品。通过除去一部分具有较低营养价值的纤维，在除去乙醇和蒸发/干燥后残留的干燥的蒸馏器谷物和可溶物具有增加的蛋白质和油的含量(干重)。因此所得饲料副产品具有改善的营养特性。
本发明的方法产生和现有方法相比具有增加的蛋白质含量和降低的纤维含量的改善的饲料副产品。例如，纤维素(C-6纤维组分)和半纤维素(C-5纤维组分)通过被本文所述的酶处理而消耗，从而降低饲料副产品中这些纤维组分的量。
通过本发明的方法制备的增强的饲料副产品的特征在于和通过常规方法制备的酒糟相比可增加蛋白质的总量。本发明的方法产生和常规发酵方法的酒糟产物相比增加至少5重量％(干重)的蛋白质含量。更典型地，蛋白质含量增加至少约7重量％(干重)，或甚至至少10重量％(干重)。通过常规发酵制备的酒糟典型地含有约30重量％的蛋白质(干重)。因此，通过本发明的方法制备的饲料副产品的总蛋白质含量可为至少约32重量％的饲料副产品(干重)，典型地，至少约34重量％的饲料副产品(干重)。
在一些实施方案中，通过本发明的方法制备的饲料副产品可暴露于一种或多种分解纤维素的微生物，其能够利用饲料副产品的纤维组分作为生长和增殖的底物，如PCT公开No.WO 2009/079183(U.S.Prov.App.Ser.No.61/013,695；U.S.App.Ser.No.12/747,992)中所述，其全部公开通过引用的方式全部并入本文。如本文所述，分解纤维素的微生物是具有一种或多种酶体系的微生物，所述酶可使纤维素和/或半纤维素破坏以形成单糖，即，能够产生一种或多种纤维素酶，半纤维素酶或纤维质络合物。然后微生物使用单糖和其他营养物例如氮和/或磷以生长和增殖，从而增加饲料副产品的微生物蛋白质含量。
本发明的方法和常规方法相比另外增加乙醇产量。乙醇产量可通过下列方式测量：联合源自初级发酵的乙醇和源自次级加工和发酵的乙醇。常规的乙醇方法通常产生约2.6加仑乙醇/蒲式耳玉米。通过比较，乙醇产量/蒲式耳本发明的方法典型大于约2.8加仑乙醇/蒲式耳玉米，更典型约2.85至约2.9加仑乙醇/蒲式耳玉米。
本发明已经详细描述的，明显在不偏离所附权利要求书限定的本发明的范围的情况下，可进行修改和改变。
实施例
提供下列非限制性例子来进一步描述本发明。
实施例1.对照试验
进行对照试验，表示为实验#4139，其中单批加入葡萄糖淀粉酶并且两批加入尿素。试验条件如下所示：
玉米面粉(979磅/小时；444kg/小时)加入混合罐(1500加仑容量；5678升容量)。面粉通过下列方式来制备：使用0.125英寸(3.175mm)(38％有效筛孔面积)开孔筛网在Bliss Model EX 1912 TF锤磨机中研磨#2黄色玉米粉。生产用水(1440磅/小时；653kg/小时)和得自相邻商业企业的酒精废液(197磅/小时；89.4kg/小时)一起添加，作为返回设定的约12％的加入的水是逆流。加入的酒精废液含有9.3重量％总固体和2.5重量％不溶性固体。未加入酒糟。混合罐残留时间为2.7小时，温度为141°F(60.6℃)，并且pH保持为4.8而无需调节。基于干燥固体的96％的总固体由进入喷射加热器的浆料中的玉米面粉提供。
来自混合罐的浆料以2771磅/小时(1256.9kg/小时)的速度泵入型号M106AS HydroHeater蒸汽-注射喷射加热器。最小流量362磅/小时(164kg/小时)的150psig(1034kPa)饱和的蒸汽估计递送至HydroHeater以给出298°F(147.8℃)的喷射离开温度来糊化淀粉。喷射的保持线圈下游的入口压力为51psig(351.6kPa)，并且出口的压力为45psig(310kPa)。蒸煮管中的流量残留时间为约10分钟。
热糊状物在其离开保持线圈的回压阀后瞬时冷却，并且进入300加仑(1135.6升)真空闪蒸罐。氢氧化铵(26Baume)加入以保持pH为5.6，并且温度通过真空冷却保持为190°F(87.8℃)。α-淀粉酶(7.6mL/min，NovozymeLiquozyme)以0.0014酶重量/干燥固体重量的剂量加入。
然后，酶处理的糊状物在175°F(79.4℃)泵入1100加仑(4164升)液化罐100分钟的标称保持时间，以进一步液化糊化的淀粉。液化保持罐中的pH平均约5.0。
在离开液化罐后pH调节为4.7，并且温度使用板框在线冷却器降低至88°F(31℃)。在冷却后葡萄糖淀粉酶在该试验中未连续加入。总固体在混合罐被检查和输入，调节至保持34％总固体进入发酵罐并繁殖。
300加仑(1135.6升)繁殖罐填充250加仑标记物(946.4升)，其具有冷却的糊状物。繁殖罐批用葡萄糖淀粉酶(0.625加仑；2.366升；NovozymeSpirizyme Fuel)处理，0.00079磅(0.358克)葡萄糖淀粉酶/磅(0.453kg)干燥固体剂量。Lactrol antibiotic(0.01磅；4.54克)加入和Red Star酵母(1磅；453.6克)/繁殖罐。繁殖罐填充空气(100标准立方英尺/分；2.83立方米/分)。繁殖罐以5％发酵罐填充水平进入发酵罐。各繁殖罐花费约50分钟来填充并在15小时发酵时间后进入随后发酵罐。
四个发酵罐(8000加仑容量；30,283升)分别填充15小时。尿素溶液(5加仑(18.9升)，浓度为32％固体)以5％填充标记物加入各发酵罐，并且另外6.3加仑(23.8升)以60％填充标记物加入。Lactrol antibiotic(0.31磅；0.14kg)加入各发酵罐。发酵温度通过冷却夹使用温度控制而保持在90°F(32℃)，并且保持发酵罐搅拌。在60小时发酵后，发酵罐降至发酵醪孔，并且发酵醪的量通过总计流体而测定，其产生38,700磅(17554kg)至41,800磅(18960kg)的发酵醪。
分析各发酵罐，并且该实施例的经验数据展示于下表中。
实施例2.对照试验
进行对照试验，表示为实验#4146，其中单批加入葡萄糖淀粉酶并且单批加入尿素。试验条件如下所示：
玉米面粉(1202磅/小时；545kg/小时)加入混合罐(1500加仑容量；5678升容量)。面粉通过下列方式来制备：使用0.25英寸(6.35mm)(40％有效筛孔面积)开孔筛网在Bliss Model EX 1912 TF锤磨机中研磨#2黄色玉米粉。生产用水(1344磅/小时；609kg/小时)和得自相邻商业企业的酒精废液(259磅/小时；117.5kg/小时)一起添加，作为返回设定的约16％的加入的液体是逆流。加入的酒精废液含有9.6重量％总固体和1.5重量％不溶性固体。未加入酒糟。混合罐残留时间为2.6小时，温度为142°F(61.1℃)，并且pH保持为4.8而无需调节。基于干燥固体的95.5％的总固体由进入喷射加热器的浆料中的玉米面粉提供。
来自混合罐的浆料以2799磅/小时(1269.6kg/小时)的速度泵入型号M106AS HydroHeater蒸汽-注射喷射加热器。最小流量348磅/小时(157.85kg/小时)的150psig(1034kPa)饱和的蒸汽估计递送至HydroHeater以给出291°F(144℃)的喷射离开温度来糊化淀粉。喷射的保持线圈下游的平均保持线圈温度为284°F(140℃)。入口压力为58.9psig(406kPa)，并且出口的压力为49.9psig(344kPa)。蒸煮管中的流量残留时间为约10分钟。
热糊状物在其离开保持线圈的回压阀后瞬时冷却，并且进入300加仑(1135.6升)真空闪蒸罐。氢氧化铵(26Baume)加入以保持pH为5.75，并且温度通过真空冷却保持为190°F(87.8℃)。α-淀粉酶(5.3mL/min；NovozymeLiquozyme)以0.00081酶重量/干燥固体重量的剂量加入。
然后，酶处理的糊状物在188°F(86.7℃)以6.0加仑/分钟(22.7升/分)泵入1100加仑(4164升)液化罐89分钟的标称保持时间，以进一步液化糊化的淀粉。液化保持罐中的pH平均约6.0。
在离开液化罐后pH调节为3.5，并且温度使用板框在线冷却器降低至88°F(31℃)。总固体在混合罐被检查和输入，调节至保持31.7％总固体进入发酵罐并繁殖。
300加仑(1135.6升)繁殖罐填充245加仑(927升)标记物，其具有冷却的糊状物。Lactrol antibiotic(0.01磅；4.54克)加入和Red Star酵母(1磅；453.6克)/繁殖罐。繁殖罐填充空气(100标准立方英尺/分；2.83立方米/分)。繁殖罐以5％发酵罐填充水平进入发酵罐。各繁殖罐花费约45分钟来填充并在15小时发酵时间后进入随后发酵罐。
四个发酵罐(8000加仑容量；30,283升)分别填充15小时。尿素溶液(10.53加仑(39.9升)，浓度为32％固体)以5％填充标记物加入各发酵罐，此时将葡萄糖淀粉酶(4901mL；Novozyme Spirizyme Fuel)酶加入各发酵罐，0.00074酶重量/干燥固体重量的剂量。抗生素未加入发酵罐。发酵温度通过冷却夹使用温度控制而保持在88°F(31℃)，并且保持发酵罐搅拌。在60小时发酵后，发酵罐降至发酵醪孔，并且发酵醪的量通过总计流体而测定，其产生45,574磅(20,672kg)至46,881磅(21,265kg)的发酵醪。
分析各发酵罐，并且该实施例的经验数据展示于下表中。
实施例3.对照试验
进行对照试验，表示为实验#4150，其中连续加入葡萄糖淀粉酶。试验条件如下所示：
玉米面粉(1060磅/小时；480.8kg/小时)加入混合罐(1500加仑容量；5678升容量)。面粉通过下列方式来制备：使用0.25英寸(6.35mm)(40％有效筛孔面积)开孔筛网在Bliss Model EX 1912 TF锤磨机中研磨#2黄色玉米粉。生产用水(1218磅/小时；552.5kg/小时)和得自相邻商业企业的酒精废液(257磅/小时；116.6kg/小时)一起添加，作为返回设定的约17％的加入的液体是逆流。加入的酒精废液含有9.0重量％总固体和2.4重量％不溶性固体。未加入酒糟。混合罐残留时间为2.5小时，温度为142°F(61.1℃)，并且pH保持为5.0而无需调节。基于干燥固体的91.9％的总固体由进入喷射加热器的浆料中的玉米面粉提供。
来自混合罐的浆料以2888磅/小时(1310kg/小时)的速度泵入型号M106AS HydroHeater蒸汽-注射喷射加热器。最小流量351磅/小时(159kg/小时)的150psig(1034kPa)饱和的蒸汽估计递送至HydroHeater以给出289°F(142.8℃)的喷射离开温度来糊化淀粉。喷射的保持线圈下游的保持线圈出口温度未测量。保持线圈的入口压力为58.0psig(400kPa)，并且出口的压力为49.0psig(337.8kPa)。蒸煮管中的流量残留时间为约10分钟。
热糊状物在其离开保持线圈的回压阀后瞬时冷却，并且进入300加仑(1135.6升)真空闪蒸罐。残留时间为约13分钟。氢氧化铵(26Baume)加入以保持pH为6.2，并且温度通过真空冷却保持为174°F(78.9℃)。α-淀粉酶(5.0mL/min，Novozyme Liquozyme)以0.00077酶重量/干燥固体重量的剂量加入。
然后，酶处理的糊状物在132°F(55.6℃)以6.1加仑/分钟(23.1升/分)泵入1100加仑(4164升)液化罐87分钟的标称保持时间，以进一步液化糊化的淀粉。液化保持罐中的pH平均约6.2。
在离开液化罐后pH调节为4.8，并且温度使用板框在线冷却器降低至88°F(31℃)。总固体在混合罐被检查和输入，调节至保持31.4％总固体进入发酵罐并繁殖。此时将葡萄糖淀粉酶(5mL/min.；Novozyme SpirizymeFuel)酶连续加入糊状物进入繁殖和发酵，0.00073酶重量/干燥固体重量的剂量。
300加仑(1135.6升)繁殖罐填充245加仑(927升)标记物，其具有冷却的糊状物。Lactrol antibiotic(0.01磅；4.54克)加入和Red Star酵母(1磅；453.6克)/繁殖罐。繁殖罐填充空气(100标准立方英尺/分；2.83立方米/分)。繁殖罐以5％发酵罐填充水平进入发酵罐。各繁殖罐花费约45分钟来填充并在15小时发酵时间后进入随后发酵罐。
四个发酵罐(8000加仑容量；30,283升)分别填充15小时。尿素溶液(11加仑(41.6升)，浓度为32％固体)以5％填充标记物加入各发酵罐。抗生素未加入发酵罐。发酵温度通过冷却夹使用温度控制而保持在88°F(31℃)，并且保持发酵罐搅拌。在60小时发酵后，发酵罐降至发酵醪孔，并且发酵醪的量通过总计流体而测定，对于四个发酵罐其产生52,832磅(23,964kg)至54,007磅(24,497kg)的发酵醪。
分析各发酵罐，并且该实施例的经验数据展示于下表中。
实施例4.酒糟循环
进行根据本发明的方法，表示为实验#4209，其中糊状物使用23％酒糟来制备。该实施例的过程如下：
玉米面粉(1172磅/小时；531.6kg/小时)加入混合罐(1500加仑容量；5678升容量)。面粉通过下列方式来制备：使用0.25英寸(6.35mm)(40％有效筛孔面积)开孔筛网在Bliss Model EX 1912 TF锤磨机中研磨#2黄色玉米粉。生产用水(1535磅/小时；696.3kg/小时)和得自相邻商业企业的酒精废液(449磅/小时；203.7kg/小时)一起添加，作为返回设定的约23％的加入的液体是酒糟逆流。使用的酒糟含有16.2重量％总固体和11.9重量％不溶性固体。未加入酒精废液。混合罐残留时间为2.6小时，温度为146°F(63.3℃)，并且pH保持为5.0而无需调节。
来自混合罐的浆料以2918磅/小时(1323.6kg/小时)的速度泵入型号M106AS HydroHeater蒸汽-注射喷射加热器。最小流量410磅/小时(186kg/小时)的150psig(1034kPa)饱和的蒸汽估计递送至HydroHeater以给出300°F(148.9℃)的喷射离开温度来糊化淀粉。喷射的下游的保持线圈出口温度保持为291°F(143.9℃)。保持线圈的入口压力为75.5psig(520.5kPa)，并且出口的压力为60.4psig(416.4kPa)。蒸煮管中的流量残留时间为约10分钟。
热糊状物在其离开保持线圈的回压阀后瞬时冷却，并且进入300加仑(1135.6升)真空闪蒸罐。残留时间为约18分钟。氢氧化铵(26Baume)加入以保持pH为6.2，并且温度通过真空冷却保持为187°F(86.1℃)。α-淀粉酶(5.0mL/min，Novozyme Liquozyme)以0.00071酶重量/干燥固体重量的剂量加入。
然后，酶处理的糊状物在155°F(68.3℃)以6.0加仑/分钟(22.7升/分)泵入1100加仑(4164升)液化罐89分钟的标称保持时间，以进一步液化糊化的淀粉。
在离开液化罐后使用硫酸将pH调节为5.0，并且温度使用板框在线冷却器降低至89°F(31.7℃)。此时将葡萄糖淀粉酶(6mL/min.；NovozymeSpirizyme Fuel)连续加入糊状物进入繁殖和发酵，0.00080酶重量/干燥固体重量的剂量。总固体在混合罐被检查和输入，调节至保持33.4％总固体进入发酵罐并繁殖。
300加仑(1135.6升)繁殖罐填充245加仑(927.4升)标记物，其具有冷却的糊状物。Lactrol antibiotic(0.01磅；4.54克)加入和Red Star酵母(1磅；453.6克)/繁殖罐。繁殖罐填充空气(100标准立方英尺/分；2.83立方米/分)。繁殖罐以5％发酵罐填充水平进入发酵罐。各繁殖罐花费约45分钟来填充并在15小时发酵时间后进入随后发酵罐。在转移时繁殖罐中的酵母计数为：373百万存活，145百万发芽；46百万死亡。
两个8000加仑(30,283升)发酵罐分别填充15小时。尿素溶液(32％固体；11加仑(41.6升))以5％填充标记物加入各发酵罐。抗生素未加入发酵罐。发酵温度通过冷却夹使用温度控制而保持在88.5°F(31.4℃)，并且保持发酵罐搅拌。在60小时发酵后，发酵罐降至发酵醪孔，并且发酵醪的量通过总计流体而测定，对于两个发酵罐其产生46,315磅(21,008kg)至47,566磅(21,576kg)的发酵醪。
分析各发酵罐，并且该实施例的经验数据展示于下表中。
实施例5.酒糟循环
进行根据本发明的方法，表示为实验#42119，其中糊状物使用45％酒糟来制备。该实施例的过程如下：
玉米面粉(1078磅/小时；488.97kg/小时)加入混合罐(1500加仑容量；5678升容量)。面粉通过下列方式来制备：使用0.25英寸(6.35mm)(40％有效筛孔面积)开孔筛网在Bliss Model EX 1912 TF锤磨机中研磨#2黄色玉米粉。生产用水(1309磅/小时；593.8kg/小时)和得自相邻商业企业的酒精废液(1062磅/小时；481.7kg/小时)一起添加，作为返回设定的约45％的加入的液体是酒糟逆流。使用的酒糟含有16.4重量％总固体和10.7重量％不溶性固体。未加入酒精废液。混合罐残留时间为2.6小时，温度为141°F(60.6℃)，并且pH保持为5.1而无需调节。82.8％的干燥固体估计由玉米面粉提供。
来自混合罐的浆料以2924磅/小时(1326kg/小时)的速度泵入型号M106AS HydroHeater蒸汽-注射喷射加热器。蒸汽流量468磅/小时(212.3kg/小时)的150psig(1034kPa)饱和的蒸汽测定至HydroHeater以给出297°F(147.2℃)的喷射离开温度来糊化淀粉。喷射的下游的保持线圈出口温度测定为291°F(143.9℃)。保持线圈的入口压力为72.6psig(500.6kPa)，并且出口的压力为56.5psig(389.6kPa)。蒸煮管中的流量残留时间为约10分钟。
热糊状物在其离开保持线圈的回压阀后瞬时冷却，并且进入300加仑(1135.6升)真空闪蒸罐。罐残留时间为约20分钟。氢氧化铵(26Baume)加入以保持pH为6.2，并且温度通过真空冷却保持为188°F(86.7℃)。α-淀粉酶(5.5mL/min，Novozyme Liquozyme)以0.00085酶重量/干燥固体重量的剂量加入。
然后，酶处理的糊状物在155°F(68.3℃)以5.6加仑/分钟(21.2升/分)泵入1100加仑(4164升)液化罐88分钟的标称保持时间，以进一步液化糊化的淀粉。
在离开液化罐后使用硫酸将pH调节为4.4，并且温度使用板框在线冷却器降低至88°F(31.1℃)。此时将葡萄糖淀粉酶(6.8mL/min.；NovozymeSpirizyme Fuel)酶连续加入糊状物进入繁殖和发酵，0.00099酶重量/干燥固体重量的剂量。总固体在混合罐被检查和输入，调节至保持33.2％总固体进入发酵罐并繁殖。
300加仑(1135.6升)繁殖罐填充250加仑(946.4升)标记物，其具有冷却的糊状物。Lactrol antibiotic(0.01磅；4.54克)加入和Red Star酵母(1磅；453.6克)/繁殖罐。繁殖罐填充空气(100标准立方英尺/分；2.83立方米/分)。繁殖罐以5％发酵罐填充水平进入发酵罐。各繁殖罐花费约45分钟来填充并在15小时发酵时间后进入随后发酵罐。在转移时繁殖罐中的酵母计数为：283百万存活，156百万发芽；28百万死亡。
两个8000加仑(30,283升)发酵罐分别填充15小时。尿素溶液(32％固体；11加仑(41.6升))以5％填充标记物加入各发酵罐。抗生素未加入发酵罐。发酵温度通过冷却夹使用温度控制而保持在84.2°F(29℃)至91.8°F(33.2℃)，并且保持发酵罐搅拌。在60小时发酵后，发酵罐降至发酵醪孔，并且发酵醪的量通过总计流体而测定，对于两个发酵罐其产生44,579磅(20,221kg)至44,921磅(20,376kg)的发酵醪。
分析各发酵罐，并且该实施例的经验数据展示于下表中。
实施例6.玉米的精磨
进行根据本发明的方法，表示为实验#4255，其中糊状物使用微细研磨的玉米来制备。该实施例的过程如下：
玉米面粉(1188磅/小时；538.9kg/小时)加入混合罐(1500加仑容量；5678升容量)。面粉通过下列方式来制备：使用0.125英寸(3.175mm)(38％有效筛孔面积)开孔筛网在Bliss Model EX 1912TF锤磨机中研磨#2黄色玉米粉。生产用水(1747磅/小时；792.4kg/小时)和得自相邻商业企业的酒精废液(349磅/小时；158.3kg/小时)一起添加，作为返回设定的约16.6％的加入的液体是酒精废液逆流。使用的酒精废液含有10.3重量％总固体和3.7重量％不溶性固体。未加入酒糟。混合罐残留时间为1.9小时，温度为145°F(62.8℃)，并且pH保持为4.8而无需调节。95.8％的干燥固体估计由玉米面粉提供。
来自混合罐的浆料以3154磅/小时(1430.6kg/小时)的速度泵入型号M106AS HydroHeater蒸汽-注射喷射加热器。蒸汽流量545磅/小时(247.2kg/小时)的150psig(1034kPa)饱和的蒸汽测定至HydroHeater以给出292°F(144.4℃)的喷射离开温度来糊化淀粉。喷射的下游的保持线圈出口温度测定为286°F(141.1℃)。保持线圈的入口压力为80.4psig(554.3kPa)，并且出口的压力为37.2psig(256.5kPa)。蒸煮管中的流量残留时间为约10分钟。
热糊状物在其离开保持线圈的回压阀后瞬时冷却，并且进入300加仑(1135.6升)真空闪蒸罐。罐残留时间为约17分钟。氢氧化铵(26Baume)加入以保持pH为5.2，并且温度通过真空冷却保持为173°F(78.3℃)。α-淀粉酶(5.0mL/min，Novozyme Liquozyme)以0.00067酶重量/干燥固体重量的剂量加入。
然后，酶处理的糊状物在186°F(85.6℃)以5.6加仑/分钟(21.2升/分)泵入1100加仑(4164升)液化罐81分钟的标称保持时间，以进一步液化糊化的淀粉。
在离开液化罐后使用硫酸将pH调节为4.2，并且温度使用板框在线冷却器降低至89°F(31.7℃)。此时将葡萄糖淀粉酶(6.0mL/min.；NovozymeSpirizyme Fuel)酶连续加入糊状物进入繁殖和发酵，0.00076酶重量/干燥固体重量的剂量。总固体在混合罐被检查和输入，调节至保持33.6％总固体进入发酵罐并繁殖。
300加仑(1135.6升)繁殖罐填充245加仑(927.4升)标记物，其具有冷却的糊状物。Lactrol antibiotic(2克)加入和Red Star酵母(1磅；453.6克)/繁殖罐。繁殖罐填充空气(20标准立方英尺/分；0.57立方米/分)。繁殖罐以5％发酵罐填充水平进入发酵罐。各繁殖罐花费约45分钟来填充并在15小时发酵时间后进入随后发酵罐。在转移时繁殖罐中的酵母计数为：420百万存活，171百万发芽；45百万死亡。
三个8000加仑(30,283升)发酵罐分别填充15小时。尿素溶液(32％固体；11加仑(41.6升))以5％填充标记物加入各发酵罐。抗生素未加入发酵罐。发酵温度通过冷却夹使用温度控制而保持在88.4°F(31.3℃)，并且保持发酵罐搅拌。在60小时发酵后，发酵罐降至发酵醪孔，并且发酵醪的量通过总计流体而测定，对于产量分析中保留的两个发酵罐，产生50,183磅(22,763kg)至51,060磅(23,160kg)的发酵醪。未包括第三个发酵罐，因为繁殖种子酵母计数太低。
分析两个发酵罐，并且该实施例的经验数据展示于下表中。
实施例7.玉米的精磨和酒糟循环使用
进行根据本发明的方法，表示为实验#4278，其中糊状物使用微细研磨的玉米来制备。而且，糊状物包含17％酒糟。该实施例的过程如下：
玉米面粉(1252磅/小时；567.9kg/小时)加入混合罐(1500加仑容量；5678升容量)。面粉通过下列方式来制备：使用0.125英寸(3.175mm)(38％有效筛孔面积)开孔筛网在Bliss Model EX 1912 TF锤磨机中研磨#2黄色玉米粉。生产用水(1674磅/小时；759.3kg/小时)和得自相邻商业企业的酒精废液(345磅/小时；156.5kg/小时)一起添加，作为返回设定的约17％的加入的液体是酒糟逆流。使用的酒糟含有16.5重量％总固体和8.3重量％不溶性固体。未加入酒精废液。混合罐残留时间为1.9小时，温度为145°F(62.8℃)，并且pH保持为5.2而无需调节。93.9％的干燥固体估计由玉米面粉提供。
来自混合罐的浆料以3143磅/小时(1425.6kg/小时)的速度泵入型号M106AS HydroHeater蒸汽-注射喷射加热器。蒸汽流量416磅/小时(188.7kg/小时)的150psig(1034kPa)饱和的蒸汽测定至HydroHeater以给出296°F(146.7℃)的喷射离开温度来糊化淀粉。喷射的下游的保持线圈出口温度测定为290°F(143.3℃)。保持线圈的入口压力为83.8psig(577.8kPa)，并且出口的压力为51.6psig(355.8kPa)。蒸煮管中的流量残留时间为约10分钟。
热糊状物在其离开保持线圈的回压阀后瞬时冷却，并且进入300加仑(1135.6升)真空闪蒸罐。罐残留时间为约17分钟。氢氧化铵(26Baume)加入以保持pH为5.9，并且温度通过真空冷却保持为167°F(75℃)。α-淀粉酶(5.0mL/min，Novozyme Liquozyme)以0.00065酶重量/干燥固体重量的剂量加入。
然后，酶处理的糊状物在180°F(82.2℃)以6.5加仑/分钟(24.6升/分)泵入1100加仑(4164升)液化罐90分钟的标称保持时间，以进一步液化糊化的淀粉。
在离开液化罐后使用硫酸将pH调节为5.0，并且温度使用板框在线冷却器降低至91°F(32.8℃)。此时将葡萄糖淀粉酶(6.0mL/min.；NovozymeSpirizyme Fuel)酶连续加入糊状物进入繁殖和发酵，0.00074酶重量/干燥固体重量的剂量。总固体在混合罐被检查和输入，调节至保持34.6％总固体进入发酵罐并繁殖。
300加仑(1135.6升)繁殖罐填充245加仑(927.4升)标记物，其具有冷却的糊状物。Lactrol antibiotic(2克)加入和Red Star酵母(1磅；453.6克)/繁殖罐。繁殖罐填充空气(20标准立方英尺/分；0.57立方米/分)。繁殖罐以5％发酵罐填充水平进入发酵罐。各繁殖罐花费约45分钟来填充并在8小时发酵时间后进入随后发酵罐。对于用于酵母计数分析的两个批次的罐，在转移时两个繁殖罐中的酵母计数平均为：385百万存活，146百万发芽；56百万死亡。繁殖罐C未测量。
三个8000加仑(30,283升)发酵罐分别填充8小时。尿素溶液(32％固体；11加仑(41.6升))以5％填充标记物加入各发酵罐。抗生素未加入发酵罐。发酵温度通过冷却夹使用温度控制而保持在87.4°F(30.8℃)，并且保持发酵罐搅拌。发酵罐C保持在89.1°F(31.7℃)的较高温度。在60小时发酵后，发酵罐降至发酵醪孔，并且发酵醪的量通过总计流体而测定，对于发酵罐其产生24,961磅(11,322kg)至25,569磅(11,598kg)的发酵醪。
两个发酵罐在发酵醪中具有较高残留淀粉和D-葡萄糖，并且排除在分析外。分析发酵罐A，并且该实施例的经验数据展示于下表中。
实施例8.液化后酶
进行根据本发明的方法，表示为实验#7008，其中酶在液化后和乙醇发酵之前加入。该实施例的过程如下：
玉米面粉(1242磅/小时；563.4kg/小时)加入混合罐(1500加仑容量；5678升容量)。面粉通过下列方式来制备：使用0.125英寸(3.175mm)(38％有效筛孔面积)开孔筛网在Bliss Model EX 1912 TF锤磨机中研磨#2黄色玉米粉。生产用水(1589磅/小时；720.8kg/小时)和得自相邻商业企业的酒精废液(326磅/小时；147.9kg/小时)一起添加，作为返回设定的约17％的加入的液体是酒精废液逆流。使用的酒精废液含有9.30重量％总固体和1.50重量％不溶性固体。未加入酒糟。混合罐残留时间为1.8小时，温度为141°F(60.6℃)，并且pH保持为5.0而无需调节。141°F(60.6℃)％的干燥固体的干燥固体估计由玉米面粉提供至混合罐。
来自混合罐的浆料以3152磅/小时(1429.7kg/小时)的速度泵入型号M106AS HydroHeater蒸汽-注射喷射加热器。蒸汽流量404磅/小时(183.3kg/小时)的150psig(1034kPa)饱和的蒸汽测定至HydroHeater以给出290°F(143.3℃)的喷射离开温度来糊化淀粉。喷射的下游的保持线圈出口温度测定为275°F(135℃)。保持线圈的入口压力为58.6psig(404.0kPa)，并且出口的压力为46.0psig(317.2kPa)。蒸煮管中的流量残留时间为约7分钟。
热糊状物在其离开保持线圈的回压阀后瞬时冷却，并且进入300加仑(1135.6升)真空闪蒸罐。罐残留时间为约25分钟。氢氧化铵(26Baume)加入以保持pH为5.95，并且温度通过真空冷却保持为187°F(86.1℃)。α-淀粉酶(2.0mL/min；Novozyme Liquozyme SC-DS)以0.00028酶重量/干燥固体重量的剂量加入。
然后，酶处理的糊状物在182°F(83.3℃)以5.4加仑/分钟(20.4升/分)泵入1100加仑(4164升)液化罐99分钟的标称保持时间，以进一步液化糊化的淀粉。糊状物中的总固体在混合罐被检查和输入，调节至保持34.1％总固体进入液化后并繁殖。
在离开液化罐后使用硫酸将pH调节为4.6，并且糊状物通过板框热交换器进入一个8000加仑(30,283升)发酵罐，温度降低至130°F(54.4℃)。在各罐中进行液化后酶处理16小时填充时间的期间。以15％罐填充(1550加仑；5867.4升)水平将Novozymes Viscozyme L carbohydrase(0.025％；15lb.)；Genencor FermGen酸性蛋白酶(0.001％；0.6lb.)和Genencor GC220纤维素酶(15lb.；0.025％)酶加入发酵罐中用于液化后酶处理，此时在各发酵罐中更低的搅拌变得普遍。在116°F(46.7℃)的较低平均温度下在发酵罐C中进行液化后处理，并且感染乳酸菌。为此将其排除分析。直到液化后处理之后才将葡萄糖淀粉酶加入发酵罐。
当16小时填充完成时，发酵罐中的温度通过施加冷却水至罐夹而降低以达到89°F(31.7℃)，此时其保持60小时糖化和发酵。如果需要pH调节至4.5，葡萄糖淀粉酶(1.27加仑；4.8升；Novozymes Spirizyme Fuel)加入各发酵罐，0.00071GA enz重量/干燥固体重量的剂量。
300加仑(1135.6升)繁殖罐填充具有冷却的糊状物的284加仑(1075.1升)标记物。冷却水施加至夹以将温度从131°F(55℃)降低至90°F(32.2℃)，并且pH调节至4.5，之后加入Lactrol antibiotic(3g)和Red Star酵母(3磅；1.36kg)/繁殖罐与葡萄糖淀粉酶(300mL)。繁殖罐填充空气(20标准立方英尺/分；0.57立方米/分)。尿素溶液(13加仑；49.2升；32％固体)加入各繁殖罐。酵母生长允许进行12小时，之后从繁殖罐进入至发酵罐。265加仑(1003升)的接种体进入发酵罐，约19加仑(71.9升)损失为在转移之前来自繁殖罐的二氧化碳，水蒸汽和乙醇蒸汽。在液化后处理之后繁殖罐进入发酵罐，并且调节发酵罐pH和温度。对于用于酵母计数分析的两个批次的罐，在转移时两个繁殖罐中的酵母计数平均为：647百万存活，247百万发芽；62百万死亡。繁殖罐A未测量。
三个8000加仑(30,283升)发酵罐分别填充16小时。尿素或抗生素未直接加入发酵罐。发酵温度通过冷却夹使用温度控制而保持在89.2°F(31.8℃)，并且保持发酵罐搅拌。发酵罐C保持在88.3°F(31.3℃)的较低温度。在60小时发酵后，分析的两个发酵罐降至发酵醪孔，并且发酵醪的量通过总计流体而测定，对于发酵罐其产生43,770磅(19,854kg)至46,987磅(21,313kg)的发酵醪。
发酵罐C具有较高乳酸，并且排除在分析之外。分析发酵罐A和D，并且该实施例的经验数据展示于下表中。
实施例9.对照试验
进行对照试验，表示为实验#7016，无需液化后酶。试验条件如下所示：
玉米面粉(1294磅/小时；586.9kg/小时)加入混合罐(1500加仑容量；5678升容量)。面粉通过下列方式来制备：使用0.125英寸(3.175mm)(38％有效筛孔面积)开孔筛网在Bliss Model EX 1912TF锤磨机中研磨#2黄色玉米粉。生产用水(1578磅/小时；715.8kg/小时)和得自相邻商业企业的酒精废液(302磅/小时；137)一起添加，作为返回设定的约16.1％的加入的液体是酒精废液逆流。使用的酒精废液含有8.31重量％总固体和0.79重量％不溶性固体。未加入酒糟。混合罐残留时间为1.8小时，温度为139°F(59.4℃)，并且pH保持为5.0而无需调节。97.2％的干燥固体估计由玉米面粉提供至混合罐。
来自混合罐的浆料以3127磅/小时(1418.4kg/小时)的速度泵入型号M106AS HydroHeater蒸汽-注射喷射加热器。蒸汽流量426磅/小时(193.2kg/小时)的150psig(1034kPa)饱和的蒸汽测定至HydroHeater以给出290°F(143.3℃)的喷射离开温度来糊化淀粉。喷射的下游的保持线圈出口温度测定为280°F(137.8℃)。保持线圈的入口压力为70.3psig(484.7kPa)，并且出口的压力为47.8psig(329.6kPa)。蒸煮管中的流量残留时间为约7分钟。
热糊状物在其离开保持线圈的回压阀后瞬时冷却，并且进入300加仑(1135.6升)真空闪蒸罐。罐残留时间为约25分钟。氢氧化铵(26Baume)加入以保持pH为6.11，并且温度通过真空冷却保持为185.5°F(85.3℃)。α-淀粉酶(2.0mL/min；Novozyme Liquozyme SC-DS)以0.00028酶重量/干燥固体重量的剂量加入。
然后，酶处理的糊状物在181°F(82.8℃)以5.34加仑/分钟(20.21升/分)泵入1100加仑(4164升)液化罐87.3分钟的标称保持时间，以进一步液化糊化的淀粉。
在离开液化罐后使用硫酸将pH调节为4.5，并且温度使用板框在线冷却器降低至90°F(32.2℃)。此时将葡萄糖淀粉酶(6.0mL/min.；NovozymeSpirizyme Fuel)酶连续加入冷却的糊状物进入繁殖和发酵，0.00071酶重量/干燥固体重量的剂量。总固体在混合罐被检查和输入，调节至保持34.8％总固体进入发酵罐并繁殖。
300加仑(1135.6升)繁殖罐填充285加仑(1078.8升)标记物，其具有冷却的糊状物。Lactrol antibiotic(3克)加入和(3磅；1.36kg)/繁殖罐。繁殖罐填充空气(20标准立方英尺/分；0.57立方米/分)。繁殖罐以5％发酵罐填充水平进入发酵罐。245加仑(927.4升)接种体进入发酵罐，约40加仑(151升)损失为在转移之前来自繁殖罐的二氧化碳，水蒸汽和乙醇蒸汽。各繁殖罐花费约45分钟来填充并在12小时发酵时间后进入随后发酵罐。在转移时繁殖罐中的酵母计数为：642百万存活，334百万发芽；65百万死亡。
三个8000加仑(30,283升)发酵罐分别填充15小时。尿素溶液(32％固体；13加仑(49.2升))以5％填充标记物加入各发酵罐。抗生素未加入发酵罐。发酵温度通过冷却夹使用温度控制而保持在91°F(32.8℃)，并且保持发酵罐搅拌。在60小时发酵后，发酵罐降至发酵醪孔，并且发酵醪的量通过总计流体和/或减低之前罐中的体积而测定，对于产量分析中保留的两个发酵罐，产生44,390磅(20,135kg)至47,083磅(21,356kg)的发酵醪。未包括第三个发酵罐，因为残留的淀粉和糖非常高并且乙醇非常低。用于发酵的最初5小时的温度控制在该发酵罐(D)的范围之外，并且认为发生对于酵母的冲击。
分析两个发酵罐，并且该实施例的经验数据展示于下表中。
表1.面粉平均粒径
＊NM＝未测量
表2.面粉干燥固体含量
Figure BDA0000103837960000432
Figure BDA0000103837960000441
＊NM＝未测量
表3.玉米面粉营养
  实验   粗蛋白，％DB   ADICP，％DB   粗脂肪，％DB   灰，％DB
  #4139   8.58   0.45   3.85   1.29
  #4146   NM   NM   NM   NM
  #4150   8.10   0.30   3.95   1.24
  #4209   8.59   0.35   3.95   1.40
  #4211   NM   NM   NM   NM
  #4255   8.6   0.5   3.6   1.2
  #4278   9.2   0.8   3.9   1.3
  #7008   8.3   NM   3.5   1.3
  #7016   8.7   NM   2.6   3.7
％DB＝％干重
ADICP＝酸性去污剂不溶性粗蛋白
表3.(续)玉米面粉营养
  实验  ADF，％DB   NDF，％DB   粗纤维，％DB   淀粉，％DB
  #4139   2.25   9.25   NM   74.59
  #4146   NM   NM   NM   74(est.)
  #4150   2.35   10.25   NM   74(est.)
  #4209   2.60   10.55   NM   74(est.)
  #4211   NM   NM   NM   74(est.)
  #4255   2.8   11.9   NM   72.1
  #4278   3.6   19.4   NM   68.2
 #7008   3.6   10.0   2.6   70.7
 #7016   0.7   3.3   13.8   71.3
％DB＝％干重
ADF＝酸性去污剂纤维
NDF＝中性去污剂纤维
表4.发酵醪的乙醇含量和乙醇产量
Figure BDA0000103837960000451
表4.发酵醪的固体含量
Figure BDA0000103837960000461
表5.发酵醪固体营养
  实验   粗蛋白，％DB   ADF，％DB   NDF，％DB   粗纤维，％DB
  #4139   32.2   13.75   36.8   NM
  #4146   NM   NM   NM   NM
  #4150   30.1   11.9   34.15   NM
  #4209   31.85   15.75   36.05   NM
  #4211   NM   NM   NM   NM
  #4255   30.75   13.4   32.6   NM
  #4278   32.7   14.7   34   NM
  #7008   29.7   11.85   22.1   NM
  #7016   30.35   14.5   24   9.2
％DB＝％干重
ADF＝酸性去污剂纤维
NDF＝中性去污剂纤维
表5.(续)发酵醪固体营养
％DB＝％干重
实验#4139，#4145，#4150和#7106是对照试验。这些试验的乙醇产量(就kg乙醇/kg玉米干燥固体而言)分别为0.347，0.362，0.358和0.359。这四个实验的平均产量因此为0.3565kg乙醇/kg玉米干燥固体。实验#4209，#4211，#4255，#4278和#7008是基于本发明的方法的试验，即使条件改变也是如此。这些试验的乙醇产量(就kg乙醇/kg玉米干燥固体而言)分别为0.404，0.398，0.358以及0.366和0.369。这五个实验的平均产量因此为0.379kg乙醇/kg玉米干燥固体。因此，对于根据本发明的五个实施例乙醇产量比四个对照实验增加高达6.3％。都引入酒糟循环的实施例4和5的方法给出最大的乙醇产量的增加。
当介绍本发明的元件或其优选实施方案时，冠词″一个″，″一种″，″该″和″所述″旨在表示存在一种或多种元件。术语″包含″，″包括″和″具有″旨在包括和表示除了所述元件之外可存在另外的元件。
鉴于此，将明白实现本发明的多个目标并且达到其他有利结果。
在不偏离本发明的范围的条件下可以对上述组成和方法做出多种改变，旨在上述说明书和所附附图中所示的所有物质应该理解为示意性的，而不是具有限制性的意思。

Claims (94)

1.一种通过植物物质的乙醇发酵来制备改善的饲料副产品的方法，该方法包括：
形成酸性水性培养基，所述酸性水性培养基包含所述植物物质并且pH为约2至约6，所述植物物质包含淀粉和选自半纤维素和纤维素的另外的多糖；
在温度至少约85℃的所述培养基中水解所述淀粉、所述另外的多糖或两者的至少一部分；
使所述酸性水性培养基中的所述淀粉的至少一部分接触催化所述淀粉的至少一部分的酶水解的α-淀粉酶，以产生具有1至3个糖单元的单糖；
使所述酸性水性培养基中的所述另外的多糖接触选自木聚糖酶、纤维素酶、半纤维素酶及其组合的初级预转化酶，所述初级预转化酶催化所述另外的多糖的至少一部分的酶水解，以产生含有具有1至4个糖单元的另外单糖的初级酶水解物；
联合所述初级酶水解物和酵母从而形成初级发酵混合物，其中通过所述淀粉和所述另外的多糖的水解而制备的单糖的至少一部分经过发酵转化以制备乙醇；
蒸馏所述初级发酵混合物以分离至少一部分所述乙醇从而形成：(i)包含乙醇的初级蒸馏物产物；和(ii)衍生自所述初级发酵混合物的发酵的初级饲料副产品，所述初级饲料副产品包含保留在其中的多糖；
通过调节所述初级饲料副产品的pH为约2至约6而形成酸化的初级饲料副产品；
形成水解的初级饲料副产品，所述形成包括在至少约85℃的温度下水解所述酸化的初级饲料副产品中保留的至少一部分所述多糖；
联合所述水解的初级饲料副产品、次级预转化酶和pH调节剂以形成pH为约4至约6.5的次级酶水解物，其中所述次级预转化酶选自淀粉酶、木聚糖酶、纤维素酶、半纤维素酶及其组合，并且其中所述次级预转化酶催化所述次级酶水解物中保留的至少一部分所述多糖的酶水解，以制备第三批次的具有1至4个糖单元的单糖；
将酵母加入所述次级酶水解物以形成次级发酵混合物，使得其中保留的至少一部分所述单糖通过发酵转化以制备乙醇；以及
蒸馏所述次级发酵混合物以分离至少一部分所述乙醇从而形成(i)改善的饲料副产品和(ii)包含乙醇的次级蒸馏物产物。
2.权利要求1所述的方法，其中所述植物物质包含能源作物的研磨的果实或种子。
3.权利要求1所述的方法，其中所述植物物质包含衍生自能源作物的果实或种子的发酵以制备乙醇的饲料副产品，其中所述饲料副产品选自酒糟、酒精废液、酒糟浓缩物和酒精废液浓缩物。
4.权利要求2至3中任一项所述的方法，其中所述能源作物是玉米，玉蜀黍，麦，高粱，蜀黍，小麦，大麦，黑小麦，水稻，稷，裸麦，乔麦，竹子，滨草，蓝草，芦苇，毒麦，甘蔗，来自芒草属的草，马铃薯，树薯，甘薯，洋芋，甜菜，苋菜，藜麦，来自柳属的柳树和来自胡杨属的开花植物。
5.权利要求1至4中任一项所述的方法，其中所述初级酶水解物进一步联合葡萄糖淀粉酶。
6.权利要求1至5中任一项所述的方法，其中在使所述初级酶水解物联合酵母之前，使所述葡萄糖淀粉酶联合所述初级酶水解物。
7.权利要求1至6中任一项所述的方法，其中在形成所述初级发酵混合物之前所述酵母繁殖，所述繁殖包括：
联合所述酵母、一部分所述初级酶水解物和葡萄糖淀粉酶从而形成繁殖混合物；以及
使所述繁殖混合物充气。
8.权利要求1至7中任一项所述的方法，其中所述初级饲料副产品中保留的多糖选自淀粉，纤维素，半纤维素及其组合。
9.权利要求1至7中任一项所述的方法，其中所述初级饲料副产品中保留的多糖是纤维素或半纤维素。
10.权利要求9所述的方法，其中所述次级预转化酶选自木聚糖酶、纤维素酶、半纤维素酶及其组合。
11.权利要求1至10中任一项所述的方法，其中所述水解的初级饲料副产品进一步联合葡萄糖淀粉酶。
12.权利要求1至11中任一项所述的方法，其中在使所述次级酶水解物联合酵母之前，使所述葡萄糖淀粉酶联合所述次级酶水解物。
13.权利要求1至12中任一项所述的方法，其中在形成所述初级发酵混合物之前所述酵母繁殖，所述繁殖包括：
联合所述酵母、一部分所述初级酶水解物和葡萄糖淀粉酶从而形成次级繁殖混合物；以及
使所述次级繁殖混合物充气。
14.权利要求1所述的方法，其中所述植物物质衍生自玉米。
15.权利要求14所述的方法，其中通过联合所述初级蒸馏物产物和所述次级蒸馏物产物而获得的乙醇为至少2.7加仑乙醇/蒲式耳玉米。
16.权利要求1、14或15所述的方法，其中所述改善的饲料副产品基于干重包含至少32重量％的蛋白。
17.一种通过植物物质的乙醇发酵而制备饲料副产品的方法，该方法包括：
形成酸性水性培养基，所述酸性水性培养基包含所述植物物质并且pH为约2至约6，所述植物物质包含淀粉和选自半纤维素和纤维素的另外的多糖；
在温度至少约85℃的所述酸性水性培养基中水解所述淀粉、所述另外的多糖或两者的至少一部分；
使所述酸性水性培养基中的所述淀粉的至少一部分接触催化所述淀粉的至少一部分的酶水解的α-淀粉酶，以产生具有1至3个糖单元的单糖；
使所述酸性水性培养基中的所述另外的多糖接触选自木聚糖酶、纤维素酶、半纤维素酶及其组合的预转化酶，所述预转化酶催化所述另外的多糖的至少一部分的酶水解，以产生含有具有1至4个糖单元的另外单糖的酶水解物；以及
联合所述酶水解物和酵母从而形成发酵混合物，其中通过所述淀粉和所述另外的多糖的水解而制备的单糖的至少一部分经过发酵转化以制备乙醇。
18.权利要求17所述的方法，其中所述植物物质包含能源作物的研磨的果实或种子。
19.权利要求17所述的方法，其中所述植物物质包含衍生自能源作物的果实或种子的发酵以制备乙醇的饲料副产品，其中所述饲料副产品选自酒糟、酒精废液、酒糟浓缩物和酒精废液浓缩物。
20.权利要求17至19所述的方法，其中所述能源作物是玉米，玉蜀黍，麦，高粱，蜀黍，小麦，大麦，黑小麦，水稻，稷，裸麦，乔麦，竹子，滨草，蓝草，芦苇，毒麦，甘蔗，来自芒草属的草，马铃薯，树薯，甘薯，洋芋，甜菜，苋菜，藜麦，来自柳属的柳树和来自胡杨属的开花植物。
21.权利要求17至20中任一项所述的方法，其中所述酸性水性培养基的pH为约2至约4。
22.权利要求17至21中任一项所述的方法，其中所述淀粉、所述多糖或两者在约120℃至约140℃的温度下水解。
23.权利要求17至22中任一项所述的方法，其中所述酶水解物进一步联合葡萄糖淀粉酶。
24.权利要求17至23中任一项所述的方法，其中在使所述酶水解物联合酵母之前，使所述葡萄糖淀粉酶联合所述酶水解物。
25.权利要求17至24中任一项所述的方法，其中在形成所述发酵混合物之前所述酵母繁殖，所述繁殖包括：
联合所述酵母、一部分所述酶水解物和葡萄糖淀粉酶从而形成繁殖混合物；以及
使所述繁殖混合物充气。
26.一种改善衍生自植物物质的乙醇发酵的饲料副产品的方法，所述方法包括：
形成酸性水性培养基，所述酸性水性培养基包含所述饲料副产品并且pH为约2至约6，所述饲料副产品包含淀粉和选自半纤维素和纤维素的另外的多糖；
在温度至少约85℃的所述酸性水性培养基中水解所述淀粉、所述另外的多糖或两者的至少一部分；
使所述酸性水性培养基中的所述淀粉、所述另外的多糖或两者的至少一部分接触选自选自α-淀粉酶，木聚糖酶，纤维素酶，半纤维素酶及其组合的酶，所述酶催化所述淀粉、所述另外的多糖或两者的至少一部分酶水解为可发酵糖；
联合所述酶水解物和酵母从而形成发酵混合物，其中通过所述淀粉、所述另外的多糖或两者的至少一部分的水解而制备的所述可发酵糖的至少一部分经过发酵转化以制备乙醇；以及
蒸馏所述发酵混合物以分离至少一部分所述乙醇从而形成：(i)包含乙醇的初级蒸馏物产物；和(ii)衍生自所述发酵混合物的发酵的饲料副产品。
27.权利要求26所述的方法，其中所述饲料副产品选自酒糟、酒精废液、酒糟浓缩物和酒精废液浓缩物。
28.权利要求26所述的方法，其中所述饲料副产品包含酒糟。
29.权利要求26所述的方法，其中所述饲料副产品包含酒糟和酒精废液。
30.权利要求26至29中任一项所述的方法，其中所述植物物质包含能源作物的研磨的果实或种子。
31.权利要求30所述的方法，其中所述能源作物是玉米，玉蜀黍，麦，高粱，蜀黍，小麦，大麦，黑小麦，水稻，稷，裸麦，乔麦，竹子，滨草，蓝草，芦苇，毒麦，甘蔗，来自芒草属的草，马铃薯，树薯，甘薯，洋芋，甜菜，苋菜，藜麦，来自柳属的柳树和来自胡杨属的开花植物。
32.权利要求30所述的方法，其中所述能源作物是玉米、甘蔗或甜菜。
33.权利要求26至32中任一项所述的方法，其中所述酶水解物进一步联合葡萄糖淀粉酶。
34.权利要求26至33中任一项所述的方法，其中在使所述酶水解物联合酵母之前，使所述葡萄糖淀粉酶联合所述酶水解物。
35.权利要求26至34中任一项所述的方法，其中在形成所述发酵混合物之前所述酵母繁殖，所述繁殖包括：
联合所述酵母、一部分所述酶水解物和葡萄糖淀粉酶从而形成繁殖混合物；以及
使所述繁殖混合物充气。
36.一种改善衍生自植物物质的乙醇发酵的饲料副产品的方法，所述饲料副产品包含淀粉和选自半纤维素和纤维素的另外的多糖，该方法包括：
联合所述饲料副产品和酶以形成酶水解物，所述酶选自淀粉酶，木聚糖酶，纤维素酶，半纤维素酶及其组合，并且其中所述酶催化所述淀粉、所述多糖或两者的至少一部分酶水解为可发酵糖；
将酵母加入所述酶水解物以形成发酵混合物，使得至少一部分所述可发酵糖通过发酵转化为乙醇；以及
蒸馏所述发酵混合物以分离至少一部分所述乙醇从而形成：(i)包含乙醇的蒸馏物产物；和(ii)所述改善的饲料副产品。
37.权利要求36所述的方法，其中所述饲料副产品选自酒糟、酒精废液、酒糟浓缩物和酒精废液浓缩物。
38.权利要求36所述的方法，其中所述饲料副产品包含酒糟。
39.权利要求36所述的方法，其中所述饲料副产品包含酒糟和酒精废液。
40.权利要求36至39中任一项所述的方法，其中所述植物物质包含能源作物的研磨的果实或种子。
41.权利要求40所述的方法，其中所述能源作物是玉米，玉蜀黍，麦，高粱，蜀黍，小麦，大麦，黑小麦，水稻，稷，裸麦，乔麦，竹子，滨草，蓝草，芦苇，毒麦，甘蔗，来自芒草属的草，马铃薯，树薯，甘薯，洋芋，甜菜，苋菜，藜麦，来自柳属的柳树和来自胡杨属的开花植物。
42.权利要求40所述的方法，其中所述能源作物是玉米、甘蔗或甜菜。
43.权利要求36至42中任一项所述的方法，其中所述酶水解物进一步联合葡萄糖淀粉酶。
44.权利要求36至43中任一项所述的方法，其中在使所述酶水解物联合酵母之前，使所述葡萄糖淀粉酶联合所述酶水解物。
45.权利要求36至44中任一项所述的方法，其中在形成所述发酵混合物之前所述酵母繁殖，所述繁殖包括：
联合所述酵母、一部分所述酶水解物和葡萄糖淀粉酶从而形成繁殖混合物；以及
使所述繁殖混合物充气。
46.一种增强淀粉从植物物质转化为乙醇的方法，该方法包括：
联合水、研磨的植物物质原料、和衍生自植物物质原料的乙醇发酵的酒糟，从而形成pH为约2至约6的水性培养基，其中所述研磨的植物物质原料、所述酒糟或两者包含淀粉和选自半纤维素、纤维素及其组合的另外的多糖；
在至少约100℃的温度下凝胶化所述水性培养基中的至少一部分所述淀粉，从而形成凝胶化的培养基；
使所述凝胶化的培养基中的至少一部分所述凝胶化的淀粉接触α-淀粉酶，这催化至少一部分所述凝胶化的淀粉的酶水解，从而形成包含可发酵糖的液化培养基；
使所述液化培养基接触葡萄糖淀粉酶和酵母从而形成初级发酵培养基，其中至少一部分所述可发酵糖通过发酵转化以制备乙醇；
蒸馏所述初级发酵培养基以分离至少一部分所述乙醇从而形成：(i)包含乙醇的初级蒸馏物产物；和(ii)衍生自所述初级发酵培养基的发酵的初级饲料副产品。
47.权利要求46所述的方法，其中所述水性培养基占约30干物质重量％至约37干物质重量％。
48.权利要求46至47中任一项所述的方法，其中所述研磨的植物物质原料包含粒径为约250微米至约1200微米的干燥研磨的植物物质颗粒。
49.权利要求46至48中任一项所述的方法，其中所述研磨的植物物质原料包含粒径为约500微米至约750微米的干燥研磨的植物物质颗粒。
50.权利要求46至49中任一项所述的方法，其中所述酒糟占约8％至约20干物质重量％或约12％至约14干物质重量％。
51.权利要求46至50中任一项所述的方法，其中所述酒糟包含为干物质基质的约3％至约10％的淀粉和可发酵糖。
52.权利要求46至51中任一项所述的方法，其中所述酒糟包含为干物质基质的约12％至约15％的纤维素。
53.权利要求46至52中任一项所述的方法，其中所述酒糟包含为干物质基质的约17％至约26％的半纤维素。
54.权利要求46所述的方法，其中所述酒糟包含干物质，所述干物质包含％干物质基质的下列组分和浓度：
淀粉和糖：    3.6-10.0％     干物质基质
粗蛋白：      29.0-33.0％    干物质基质
ADF：         12.0-15.0％    干物质基质
NDF：         32.0-38.0％    干物质基质
粗脂肪：      10.6-12.5％    干物质基质。
55.权利要求46至54中任一项所述的方法，其中所述水性培养基还包含衍生自酒糟和湿蒸馏器谷物的分离的酒精废液。
56.权利要求46至55中任一项所述的方法，其中在所述水、所述研磨的植物物质原料和酒糟联合之后并且凝胶化之前，至少一部分所述淀粉在约45℃至约65℃的温度下酸水解。
57.权利要求46至56中任一项所述的方法，其中所述水性培养基通过使所述水性培养基接触蒸汽而凝胶化。
58.权利要求54至57中任一项所述的方法，其中当接触所述蒸汽时，所述水性培养基的压力为至少约300kPa，至少约350kPa，至少约400kPa或至少约410kPa，并且当接触所述水性培养基时，所述蒸汽的压力为至少约800kPa，至少约900kPa，至少约1000kPa，至少约1025kPa或至少约1035kPa。
59.权利要求54至58中任一项所述的方法，其中在所述水性培养基接触所述蒸汽后，所述水性培养基的压力降低约200kPa至约325kPa，例如约250kPa至约300kPa，例如约275kPa。
60.权利要求54至59中任一项所述的方法，其中所述淀粉在约100℃至约200℃、约120℃至160℃或约140℃至160℃的温度下凝胶化。
61.权利要求46至60中任一项所述的方法，其中所述凝胶化的培养基的葡萄糖当量为约1至约12。
62.权利要求46至61中任一项所述的方法，其中液化培养基的葡萄糖当量为约10至约30、约10至约20或约12至约15。
63.权利要求46至62中任一项所述的方法，其中在使所述液化培养基接触葡萄糖淀粉酶和酵母之前，使所述液化培养基接触选自选自蛋白酶，木聚糖酶，纤维素酶，半纤维素酶及其组合的酶。
64.权利要求46至63中任一项所述的方法，其中在使所述液化培养基接触酵母之前，使所述液化培养基接触所述葡萄糖淀粉酶。
65.权利要求46至64中任一项所述的方法，其中在形成所述初级发酵混合物之前所述酵母繁殖，所述繁殖包括：
联合所述酵母、一部分所述酶水解物和葡萄糖淀粉酶从而形成繁殖混合物；以及
使所述繁殖混合物充气。
66.一种植物物质的乙醇发酵的方法，该方法包括：
形成包含所述植物物质的酸性水性培养基，所述植物物质包含淀粉和选自半纤维素和纤维素的另外的多糖；
在所述酸性水性培养基中水解所述淀粉、所述另外的多糖或两者的至少一部分；
使所述酸性水性培养基中的至少一部分所述淀粉接触α-淀粉酶，这催化至少一部分所述淀粉的酶水解以产生具有1至3个糖单元的单糖，从而形成液化培养基；
连续联合所述液化培养基和葡萄糖淀粉酶；以及
联合所述液化培养基、所述葡萄糖淀粉酶和酵母从而形成发酵混合物，其中通过所述淀粉和所述另外的多糖的水解制备的至少一部分所述单糖通过发酵转化以制备乙醇。
67.权利要求66所述的方法，其中所述液化培养基和所述葡萄糖淀粉酶连续联合以形成糖化混合物，所述糖化混合物被加入容器并联合所述酵母从而形成所述发酵混合物。
68.权利要求66至67中任一项所述的方法，其中在联合所述葡萄糖淀粉酶之前，所述液化培养基的pH被调节为约4.2至约4.8。
69.权利要求66至68中任一项所述的方法，其中在联合所述葡萄糖淀粉酶之前，所述液化培养基的温度被调节为约25℃至约32℃。
70.权利要求66至69中任一项所述的方法，其中所述植物物质包含能源作物的研磨的果实或种子。
71.权利要求70所述的方法，其中所述植物物质包含衍生自能源作物的果实或种子的发酵以制备乙醇的饲料副产品，其中所述饲料副产品选自酒糟、酒精废液、酒糟浓缩物和酒精废液浓缩物。
72.权利要求68至71所述的方法，其中所述能源作物是玉米，玉蜀黍，麦，高粱，蜀黍，小麦，大麦，黑小麦，水稻，稷，裸麦，乔麦，竹子，滨草，蓝草，芦苇，毒麦，甘蔗，来自芒草属的草，马铃薯，树薯，甘薯，洋芋，甜菜，苋菜，藜麦，来自柳属的柳树和来自胡杨属的开花植物。
73.权利要求66至72中任一项所述的方法，其中所述酸性水性培养基的pH为约2至约6。
74.权利要求73所述的方法，其中所述酸性水性培养基的pH为约2至约4。
75.权利要求66至74中任一项所述的方法，其中所述淀粉、所述多糖或两者在至少约85℃的温度下水解。
76.权利要求75所述的方法，其中所述淀粉、所述多糖或两者在约120℃至140℃的温度下水解。
77.权利要求66至76中任一项所述的方法，其中在形成所述发酵混合物之前所述酵母繁殖，所述繁殖包括：
联合所述酵母、一部分所述酶水解物和葡萄糖淀粉酶从而形成繁殖混合物；以及
使所述繁殖混合物充气。
78.一种植物物质的乙醇发酵的方法，该方法包括：
形成包含所述植物物质的酸性水性培养基，所述植物物质包含淀粉和选自半纤维素和纤维素的另外的多糖；
在所述酸性水性培养基中水解所述淀粉、所述另外的多糖或两者的至少一部分；
使所述酸性水性培养基中的至少一部分所述淀粉接触α-淀粉酶，这催化至少一部分所述淀粉的酶水解以产生具有1至3个糖单元的单糖，从而形成液化培养基；
联合所述液化培养基和葡萄糖淀粉酶从而形成糖化混合物；以及
联合所述糖化混合物和酵母从而形成发酵混合物，其中通过所述淀粉和所述另外的多糖的水解制备的至少一部分所述单糖通过发酵转化以制备乙醇。
79.权利要求78所述的方法，其中所述液化培养基和所述葡萄糖淀粉酶连续联合以形成糖化混合物，所述糖化混合物被加入容器并联合所述酵母从而形成所述发酵混合物。
80.权利要求78至79中任一项所述的方法，其中在联合所述葡萄糖淀粉酶之前，所述液化培养基的pH被调节为约4.2至约4.8。
81.权利要求78至80中任一项所述的方法，其中在联合所述葡萄糖淀粉酶之前，所述液化培养基的温度被调节为约25℃至约32℃。
82.权利要求78至81中任一项所述的方法，其中所述植物物质包含能源作物的研磨的果实或种子。
83.权利要求78至81中任一项所述的方法，其中所述植物物质包含衍生自能源作物的果实或种子的发酵以制备乙醇的饲料副产品，其中所述饲料副产品选自酒糟、酒精废液、酒糟浓缩物和酒精废液浓缩物。
84.权利要求78至83中任一项所述的方法，其中所述能源作物是玉米，玉蜀黍，麦，高粱，蜀黍，小麦，大麦，黑小麦，水稻，稷，裸麦，乔麦，竹子，滨草，蓝草，芦苇，毒麦，甘蔗，来自芒草属的草，马铃薯，树薯，甘薯，洋芋，甜菜，苋菜，藜麦，来自柳属的柳树和来自胡杨属的开花植物。
85.权利要求78至84中任一项所述的方法，其中所述酸性水性培养基的pH为约2至约6。
86.权利要求85所述的方法，其中所述酸性水性培养基的pH为约2至约4。
87.权利要求78至86中任一项所述的方法，其中所述淀粉、所述多糖或两者在至少约85℃的温度下水解。
88.权利要求77所述的方法，其中所述淀粉、所述多糖或两者在约120℃至140℃的温度下水解。
89.权利要求78至88中任一项所述的方法，其中在形成所述发酵混合物之前所述酵母繁殖，所述繁殖包括：
联合所述酵母、一部分所述酶水解物和葡萄糖淀粉酶从而形成繁殖混合物；以及
使所述繁殖混合物充气。
90.一种植物物质的乙醇发酵的方法，该方法包括：
形成包含所述植物物质的酸性水性培养基，所述植物物质包含淀粉和选自半纤维素和纤维素的另外的多糖；
在所述酸性水性培养基中水解所述淀粉、所述另外的多糖或两者的至少一部分；
使所述酸性水性培养基中的至少一部分所述淀粉接触α-淀粉酶，这催化至少一部分所述淀粉的酶水解以产生具有1至3个糖单元的单糖，从而形成液化培养基；
繁殖酵母，所述繁殖包括(i)联合所述酵母、一部分所述液化培养基和葡萄糖淀粉酶从而形成繁殖混合物；以及(ii)使所述繁殖混合物充气；以及
联合葡萄糖淀粉酶、第二部分所述液化培养基和所述繁殖混合物从而形成发酵混合物，其中通过所述淀粉和所述另外的多糖的水解制备的至少一部分所述单糖通过发酵转化以制备乙醇。
91.权利要求90所述的方法，其中所述第二部分液化培养基和所述葡萄糖淀粉酶连续联合以形成糖化混合物，所述糖化混合物被加入容器并联合所述繁殖混合物从而形成所述发酵混合物。
92.权利要求90至91中任一项所述的方法，其中所述植物物质包含能源作物的研磨的果实或种子。
93.权利要求90至92中任一项所述的方法，其中所述植物物质包含衍生自能源作物的果实或种子的发酵以制备乙醇的饲料副产品，其中所述饲料副产品选自酒糟、酒精废液、酒糟浓缩物和酒精废液浓缩物。
94.权利要求90至93中任一项所述的方法，其中所述能源作物是玉米，玉蜀黍，麦，高粱，蜀黍，小麦，大麦，黑小麦，水稻，稷，裸麦，乔麦，竹子，滨草，蓝草，芦苇，毒麦，甘蔗，来自芒草属的草，马铃薯，树薯，甘薯，洋芋，甜菜，苋菜，藜麦，来自柳属的柳树和来自胡杨属的开花植物。
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