CN103119171A - 制造丁醇或丙酮的工艺 - Google Patents

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Abstract

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的工艺制造的丁醇的生物燃料。

Description

制造丁醇或丙酮的工艺
发明领域
本发明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，本发明涉及用于制造丁醇的工艺。本发明还涉及用于制造丙酮的工艺。
发明背景
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(genus Clostridium))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，诸如秸秆和玉米秆。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粕。糟粕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粕(spent lees)。
因此，制造麦芽威士忌酒的副产物包含糟粕(draff)、酒糟和废粕。糟粕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％。糟粕富含可消化纤维，并且还含有浓缩蛋白以及来自发芽大麦的油。糟粕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，糟粕和酒糟被分类为具有低的经济价值。
发明概述
本申请的发明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粕、酒糟和/或废粕来制造丁醇、丙酮和/或其它可再生化学物质的工艺。
根据本发明的第一方面，提供了用于制造丁醇和/或丙酮的工艺，包括至少以下步骤：
-处理包含糟粕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，所述糟粕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20μM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，本发明扩展到除酒糟外的稀释剂诸如水、废粕及来自其它发酵的废液的用途。
因此，根据本发明的第二方面，提供了用于制造丁醇和/或丙酮的工艺，包括至少以下步骤：
-处理包含糟粕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，所述糟粕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、废粕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，本发明扩展到除糟粕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，根据本发明的第三方面，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、废粕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，根据本发明的第四方面，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20μM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。
根据本发明的另一方面，提供了包含根据本发明的任一个方面的工艺制造的丁醇和/或丙酮的生物燃料。
根据本发明的又一方面，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粕、酒糟和/或废粕。
发明详述
本发明的某些实施方案利用糟粕、酒糟、废粕和/或其它生物质基质诸如废纸。具体地，该发明人惊奇地发现，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，该发明人表明，当基质被稀释至使游离铜离子的浓度降低至20μM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。在本发明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。
糟粕、废粕和/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，当前糟粕被分类为具有低的经济价值。
在某些实施方案中，糟粕、酒糟和/或废粕是制造麦芽威士忌酒的副产物。因此，本发明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，本发明利用生物质基质，诸如纸，且尤其是废纸。因此，本发明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，处理基质以使其水解包括在水和氢离子或水和氢氧根离子的存在下使基质水解的步骤。在某些实施方案中，处理基质以使其水解是在能够使基质水解的任何合适的酸的存在下进行的。合适的酸的实例包括硫酸和硝酸。硫酸是用于本发明中的酸的优选的实例。在某些实施方案中，处理基质以使其水解包括加入一种或多种酶，诸如纤维素酶和半纤维素酶。在某些实施方案中，可以利用处理的组合(例如，加入酸和酶)以提供适合于发酵的形式的处理过的基质。处理的组合可被同时应用或顺序地应用。
在其中基质是糟粕且稀释剂是水的某些实施方案中，处理可包括加入酶。在其中基质是糟粕且稀释剂是酒糟的可选择的实施方案中，处理可包括加入酸和酶。
处理过的基质的发酵在5.0至6.0范围内的初始pH下，优选地在5.3至5.7范围内的初始pH下且更优选地在5.5的初始pH下进行。表明这一pH范围的使用提供了丁醇和/或丙酮的高收率。此外，这一pH范围允许在无需从其中除去固体的情况下进行发酵，因此降低了成本并避免了由需要除去固体而引起的任何技术问题。这一pH范围避免了来自处理过的基质的任何可能的毒性，同时使丁醇和/或丙酮的生产最大化。
发酵在形成丁醇和/或丙酮的微生物的培养物的存在下进行。形成丁醇和/或丙酮的微生物可选自能够使基质发酵形成丁醇和/或丙酮的任何产生溶剂的微生物。合适的微生物包括被改造为产生溶剂的微生物。合适的微生物的实例包括当前被用于ABE(丙酮/丁醇/乙醇)制造中的那些，并且，具体地包括梭菌属的细菌诸如丙酮丁醇梭菌(C.acetobutylicum)、拜氏梭菌(C.beijerinckii)、C.saccharoperbutylacetonicum和C.saccharobutylicum。在具体的实施方案中，形成丁醇和/或丙酮的微生物包括丙酮丁醇梭菌。
发酵在小于20μM的游离铜离子的浓度下进行。这确保了存在的铜离子不具有不利作用/具有最低限度的不利作用。在某些实施方案中，可加入水或另外的水溶液以使游离铜离子的浓度降低至低于20μM的游离铜离子。在某些实施方案中，在至少发酵步骤过程中游离铜离子的浓度小于19、18、17、16、15、14、13、12、11、10、9、8、7、6或5μM的游离铜离子。在某些实施方案中，游离铜离子的浓度小于15μM。在某些实施方案中，游离铜离子的浓度小于10μM。
在某些实施方案中，处理步骤和发酵步骤同时进行。这降低了所需的时间量、所涉及的步骤数以及相关的制造成本。
在可选择的实施方案中，处理步骤和发酵步骤按顺序进行。例如，在进行发酵之前，可以用两个步骤，首先用酸，然后用酶，来预处理糟粕。
在某些实施方案中，发酵产物还包含选自包括乙醇、二氧化碳、氢、醋酸酯和丁酸酯的组的一种或多种化合物。可利用常规的分离技术将丁醇和/或丙酮从发酵产物中分离出来。可选择地，发酵产物可以被用作燃料或另外无需进一步纯化。
在其中利用糟粕的某些实施方案中，麦糟由100％的发芽大麦组成。
在其中基质包含制造麦芽威士忌酒的副产物的某些实施方案中，麦芽威士忌酒是苏格兰麦芽威士忌酒。
如本文所用的，术语“生物丁醇”是指由生物质制成的丁醇。
如本文所用的，术语“糟粕”是指在麦芽威士忌酒的制造中，在抽取液体(麦芽汁)后残留在芽浆桶中的废大麦固体和麦糟的组合物。
如本文所用的，术语“酒糟”是指在麦芽威士忌酒的制造中，在第一次蒸馏之后残留在酒醪(铜制初馏锅)中的液体。酒糟为通过蒸馏来提取低度酒之后的酒醪的残余物。
如本文所用的，术语“废粕”是指在麦芽威士忌酒的制造中，在第二次蒸馏以及后续的蒸馏之后残留在蒸馏容器中的液体。废粕为通过蒸馏来提取无水酒精之后的低度酒的残余物。
在本文中，术语“基本上由发芽大麦组成”被理解为是指不含有或者仅含有极少的除发芽大麦以外的谷物类型的基质。因此，该术语包含制造麦芽威士忌酒的副产物。该术语意图包括含有除其它谷物类型以外的较少杂质的发芽大麦谷物。
术语“游离铜离子的浓度”是指没有结合到固体的铜离子的浓度，也就是说，在上清液中的铜离子的浓度。酒糟中的铜的总浓度将比游离铜离子的浓度高，因为一些铜仍然结合到固体，诸如死亡的酵母细胞。
如本文所用的，术语“苏格兰威士忌酒”是指在苏格兰制造的威士忌酒。在可选择的实施方案中，麦芽威士忌酒是在其它国家诸如爱尔兰或印度制造的麦芽威士忌酒，其中在那些国家中用于制造麦芽威士忌酒的工艺与在苏格兰使用的用于制造苏格兰麦芽威士忌酒的工艺类似或相同。
现将参照以下实施例来描述本发明，这些实施例是为了说明的目的而提供并且不旨在被解释为对本发明的限制。
附图简述
图1显示了初始pH对酸和酶预处理过的糟粕在酒糟中由丙酮丁醇梭菌ATCC 824发酵的影响。将糟粕用0.08M H2SO4预处理并在加入酶之前将pH调节至pH 5.0-6.0之间。酶水解之后，pH被调节至4.5、4.8、5.0、5.5、6.0或6.5以进行发酵。图1(a)显示了由酸和酶处理产生的糖，图1(b)显示了发酵之后的残糖，图1(c)显示了发酵产生的ABE产物，且图1(d)显示了糟粕产生的丁醇和ABE的收率；
图2比较了由酸预处理的糟粕在水或酒糟中通过丙酮丁醇梭菌ATCC824生产的ABE。酸处理之后，pH被调节至pH 5.5，并加入酶和微生物；
图3显示了由1L规模的由糟粕通过丙酮丁醇梭菌ATCC 824和拜氏梭菌NCIMB 8052生产的ABE；及
图4显示了由溶解于水或50％酒糟中的(a)白色的办公用纸和(b)报纸通过C.saccharoperbutylacetonicum NCIMB 12606生产的ABE。
实施例
一般方法
以下生物体被使用：丙酮丁醇梭菌ATCC 824、拜氏梭菌NCIMB 8052和C.saccharoperbutylacetonicum NCIMB 12606。梭菌被维持为在4℃下的孢子悬液。在80℃下使孢子热激10分钟并接种到强化梭菌培养基(RCM，Oxoid Ltd，Cambridge，UK)中。在被用作所有实验的起始培养物(以5％v/v)之前，将培养物温育24小时，然后传代培养到胰蛋白胨-酵母提取物-醋酸铵培养基(TYA)的含有葡萄糖的培养基中。TYA由以下组成(g/l)：胰蛋白胨，6；酵母提取物，2；醋酸铵，3；KH2PO4，0.5；MgSO4.7H2O，0.3；FeSO4.7H2O，0.01，补充有5％葡萄糖。将所有梭菌培养物在无氧工作区域中在N2-H2-CO2(80∶10∶10)的气氛下在33℃下温育。对于1L规模来说，在发酵罐(Biostat A Plus，Sartorius Stedim Ltd，Surrey，UK)中进行发酵。在用梭菌接种之前，通过用无氧N2喷雾发酵罐中的培养基1小时来获得无氧条件。对于所有1L发酵，搅动被设定为200rpm且温度为33℃。
从酒厂接收到的湿糟粕具有在75％-80％之间的含水量。如所陈述的，将糟粕在80℃下干燥至大约4％的含水量并且在进一步处理之前将其研磨。
利用配备有火焰电离检测器和长度为10m且直径为0.32mm的CPSIL 5CB柱的Chrompack 9001气相色谱仪(全部是Chrompack，Middelburg，Netherlands)来分析溶剂(乙醇、丙酮和丁醇)。在分析之前通过0.2μm的醋酸纤维素注射器式过滤器过滤所有样品，然后参照乙醇、丙酮和丁醇标准品来测定浓度。
对于酸(醋酸和丁酸)和单糖(葡萄糖、木糖和阿拉伯糖)的分析，通过0.2μm的注射器式过滤器过滤样品并用H2SO4酸化。利用安装有集成的UV-VIS双波长检测器和折射率检测器的Varian 920LC(Varian Ltd.，Oxford，UK)通过HPLC来分析样品。在室温下在Rezex ROA有机酸H+8％300×7.8mm柱(Phenomenex，Cheshire，UK)上用0.005N的H2SO4作为流动相以0.5ml/min的流速分离各组分。在210nm下检测酸，而用RI检测器检测糖，并且参照相应的标准品来测定浓度。
实施例1-糟粕的组成
从苏格兰的三个不同的麦芽酒厂中收集糟粕。根据由国家可再生能源实验室开发的用于分析结构糖类的实验室分析程序来分析糟粕的单糖组成(Sluiter等人，2008.NREL.Laboratory analytical procedure for thedetermination of structural carbohydrates and lignin in biomass.NREL/TP-510-42618)。分析结果提供于表1中。葡萄糖、木糖和阿拉伯糖是主要的糖，其中检测到极低水平的半乳糖(小于2％)并且未检测到甘露糖。来自不同酒厂的糟粕的糖组成存在很小的差异。基于这些值，糟粕的完全水解(如以下详细描述的实验中所用的10.5％干燥的糟粕(w/v))应得到大约50g/l单糖。
表1.糟粕的单糖组成
实施例2-pH控制对由梭菌产生的溶剂的影响
研究了pH对在TYA培养基中由丙酮丁醇梭菌ATCC 824进行的葡萄糖的发酵的影响。以1L规模进行发酵，且pH被控制在pH 4.5-6.5之间的设定点的范围内，且自动加入碱或酸。在pH 4.5下，未检测到葡萄糖利用、酸或ABE产生。对于所有其它发酵，在48小时内葡萄糖被完全消耗并且产生酸(丁酸和醋酸)和溶剂(丙酮、丁醇和乙醇)(表2)。在pH 4.8和5.0时，ABE产量最高，分别对应于0.34和0.30gABE/g糖的收率。在pH5.5至6.5之间，酸产生增加，且使糖至ABE的转化相应地降低。在pH 6.5时，仅产生酸，且分别为7.8和12.8g/l的醋酸和丁酸的最终浓度。表2.在pH 4.8、5.0、5.5、6.0或6.5控制下的TYA培养基中通过丙酮丁醇梭菌ATCC 824由5％葡萄糖至酸和ABE的转化。在68小时之后测定酸(丁酸和醋酸)和ABE的浓度，其中ABE收率表达为g产生的ABE/g消耗的糖。
Figure BDA00002689437200101
实施例3-作为生长培养基的酒糟
从苏格兰麦芽酒厂中收集酒糟并分析含铜量。酒糟具有71.8μM的铜的总量，其中21.1μM被确定为可以上清液中的“游离”Cu的形式获得，且剩余部分被束缚到固体。为了评估这种Cu浓度对丙酮丁醇梭菌ATCC 824是否是有毒的，比较了在补充有不同浓度的Cu的100ml TYA培养基中的5％葡萄糖的发酵(表3)。Cu在5μM和10μM下对ABE生产没有影响，具有与没有Cu的对照的ABE浓度类似的大约12g/l的ABE浓度。在较高的Cu浓度下，ABE浓度降低至8.6g/l，表明在此浓度下的Cu对梭菌产生抑制。由于酒糟具有21.1μM的“游离”Cu含量，因此决定测试在半强度酒糟中的梭菌发酵以使Cu浓度降低到抑制水平以下。补充有葡萄糖的半强度酒糟提供了用于824生长的足够的营养物，且ABE生产类似于TYA对照(表3)。
表3.在TYA、含有5μM、10μM或20μM Cu或含有50％酒糟的TYA中通过丙酮丁醇梭菌ATCC 824的5％葡萄糖至ABE的转化。
Figure BDA00002689437200102
实施例4-初始pH对水解的糟粕的发酵的影响
研究了初始pH对预处理的糟粕的发酵的影响。通过向具有在50％酒糟中的0.08M H2SO4的250ml的duran瓶中加入10.5％(w/v)且在121℃下灭菌15分钟来预处理干燥的研磨的糟粕。冷却后，通过加入10M NaOH将pH调节至pH 5.0-6.0之间并在33℃下用纤维素酶和半纤维素酶温育24小时。为了发酵，在用丙酮丁醇梭菌ATCC 824温育之前，溶液的pH被调节至4.5、4.8、5.0、5.5、6.0或6.5。在发酵之前监测初始糖浓度，并且在发酵之后计算残糖、ABE浓度和ABE收率(图1)。对于所有样品来说，初始糖浓度类似，其中大约是9.6、11.2和9.9g/l的葡萄糖、木糖和阿拉伯糖。在pH 5.0或更低的pH下未显示出生长或气体产生，并且糖未被利用。在pH 5.5下ABE的产量最多(14.2g/l)，具有13.2g/100g糟粕的收率。在pH 6.0下ABE的产量下降，具有9.3g ABE/100g糟粕。在pH 6.5下，利用了大约一半的糖，但是很差地转化成ABE，且最终浓度为2.3g/l。
实施例5-在酒糟或水中的酸处理的糟粕的发酵
通过在121℃下灭菌15分钟在250ml的duran瓶中用在水或酒糟中的0.08M H2SO4来预处理干燥的研磨的糟粕(10.5％w/v)。冷却后，通过加入10M NaOH将pH调节至5.5。加入纤维素酶和半纤维素酶和丙酮丁醇梭菌ATCC 824接种物并在33℃下温育瓶。发酵之后测定ABE浓度(图2)。对于水中的糟粕，ABE收率是14.0g ABE/100g糟粕，而在酒糟中的糟粕，产生14.9gABE/100g糟粕的收率。
实施例6-在1L规模下糟粕至丁醇和丙酮的转化
通过在121℃下灭菌15分钟在1L的发酵罐中用在50％酒糟中的0.08M H2SO4来预处理糟粕(10.5％w/v)。在这种情况下，如从酒厂中所接收到的，利用湿的糟粕而不经任何进一步处理。冷却至33℃之后，通过加入10M NaOH将pH调节至pH 5.5并用N2喷雾发酵罐。脱气之后，加入酶和824或8052并在发酵结束时分析溶剂。通过丙酮丁醇梭菌ATCC 824和拜氏梭菌NCIMB 8052发酵分别产生11.3和12.8g/l的ABE水平(图3)。这分别相应于每100g糟粕10.6和12.1gABE的转化率。
实施例7-将废纸转化成丁醇和丙酮的工艺
将白色的办公用纸和报纸切碎为5mm宽的带，并在250ml的duran瓶中将6.7％(w/v)与水或50％酒糟混合并将pH调节至pH 5.5。灭菌之后，将瓶冷却并加入纤维素酶和C.saccharoperbutylacetonicum NCIMB12606。发酵之后，测定ABE浓度(图4)。与在酒糟中相比，在水中纸很差地转化成ABE，说明需要酒糟来提供额外的营养物。在酒糟中，用C.saccharoperbutylacetonicum进行发酵之后的ABE收率是每100g办公用纸24.8g ABE和每100g报纸16.8g ABE。
虽然结合特定的优选的实施方案描述了本发明，但是应理解，如所要求保护的本发明不应被不适当地限制于这样特定的实施方案。实际上，对于本领域技术人员来说是明显的所描述的本发明的实施方式的各种改变意图涵盖在本发明内。

Claims (38)

1.一种用于制造丁醇和/或丙酮的工艺，包括至少以下步骤：
-处理包含糟粕的基质或其衍生物以及酒糟以使所述基质水解以提供处理过的基质，所述糟粕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20μM的游离铜离子的浓度下，使所述处理过的基质发酵以提供含有丁醇和/或丙酮的发酵产物。
2.如权利要求1所述的工艺，其中所述初始pH在5.3至5.7的范围内。
3.如权利要求1或2所述的工艺，其中发酵步骤在不从其中除去固体的情况下进行。
4.如权利要求1至3中任一项所述的工艺，其中所述糟粕和/或酒糟是制造麦芽威士忌酒的副产物。
5.如权利要求1至4中任一项所述的工艺，其中所述麦糟由100％发芽大麦组成。
6.如权利要求1至5中任一项所述的工艺，其中处理步骤和发酵步骤同时进行。
7.如权利要求1至5中任一项所述的工艺，其中处理步骤和发酵步骤按顺序进行。
8.如权利要求1至7中任一项所述的工艺，其中在至少发酵步骤过程中，所述基质被稀释以使游离铜离子的浓度降低至15μM以下。
9.如权利要求1至8中任一项所述的工艺，其中所述糟粕由以下另外的步骤提供：
-将包含淀粉的发芽大麦磨碎以提供磨碎的发芽大麦；
-使所述磨碎的发芽大麦与水混合以提供包含水和磨碎的发芽大麦的麦芽浆；
-使所述麦芽浆的所述磨碎的发芽大麦中的至少一部分淀粉水解以提供包含废大麦固体的糟粕和包含水和选自包括葡萄糖和葡萄糖的寡糖的组的一种或多种糖类的麦芽汁；及
-使所述糟粕与所述麦芽汁分离。
10.如权利要求9所述的工艺，其中所述酒糟由以下另外的步骤提供：
-向所述麦芽汁中加入酵母；
-使所述麦芽汁发酵以提供包含水和一种或多种醇的酒醪；及
-在铜制蒸馏容器中蒸馏所述酒醪以提供包含一种或多种醇和酒糟的蒸馏残留物的低度酒蒸馏物。
11.如权利要求1至10中任一项所述的工艺，其中处理所述基质以使其水解包括以下步骤：
-在水和氢离子或者水和氢氧根离子的存在下使所述基质水解。
12.如权利要求1至11中任一项所述的工艺，其中处理所述基质以使其水解包括以下步骤：
-在硫酸水溶液的存在下使所述基质水解。
13.如权利要求1至12中任一项所述的工艺，其中处理所述基质以使其水解包括以下步骤：
-用一种或多种酶处理所述基质。
14.如权利要求1至13中任一项所述的工艺，其中所述形成丁醇和/或丙酮的微生物的培养物包含梭菌属的细菌。
15.如权利要求1至14中任一项所述的工艺，其中所述发酵产物还包括选自包括乙醇、二氧化碳、氢、醋酸酯和丁酸酯的组的一种或多种化合物。
16.根据权利要求4至15中任一项所述的工艺，其中所述麦芽威士忌酒是苏格兰麦芽威士忌酒。
17.一种生物燃料，包含根据权利要求1至16中任一项所述的工艺制造的丁醇和/或丙酮。
18.生产麦芽威士忌酒的副产物在通过发酵来制造丁醇和/或丙酮中的用途。
19.一种用于制造丁醇和/或丙酮的工艺，包括至少以下步骤：
-处理包含糟粕的基质或其衍生物以及稀释剂以使所述基质水解以提供处理过的基质，所述糟粕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20μM的游离铜离子的浓度下，使所述处理过的基质发酵以提供含有丁醇和/或丙酮的发酵产物。
20.如权利要求19所述的工艺，其中所述初始pH在5.3至5.7的范围内。
21.如权利要求19或20所述的工艺，其中发酵步骤在不从其中除去固体的情况下进行。
22.如权利要求19至21中任一项所述的工艺，其中所述稀释剂包括由酒糟、水和废粕组成的组中的至少一种。
23.如权利要求22所述的工艺，其中所述稀释剂包括酒糟。
24.如权利要求22或23所述的工艺，其中所述糟粕、酒糟和/或废粕是制造麦芽威士忌酒的副产物。
25.如权利要求19至24中任一项所述的工艺，其中所述麦糟由100％发芽大麦组成。
26.如权利要求19至25中任一项所述的工艺，其中处理步骤和发酵步骤同时进行。
27.如权利要求19至25中任一项所述的工艺，其中处理步骤和发酵步骤按顺序进行。
28.如权利要求19至27中任一项所述的工艺，其中在至少发酵步骤过程中所述基质被稀释以使游离铜离子的浓度降低至15μM以下。
29.如权利要求19至28中任一项所述的工艺，其中所述糟粕由以下另外的步骤提供：
-将包含淀粉的发芽大麦磨碎以提供磨碎的发芽大麦；
-使所述磨碎的发芽大麦与水混合以提供包含水和磨碎的发芽大麦的麦芽浆；
-使所述麦芽浆的所述磨碎的发芽大麦中的至少一部分淀粉水解以提供包含废大麦固体的糟粕和包含水和选自包括葡萄糖和葡萄糖的寡糖的组的一种或多种糖类的麦芽汁；及
-使所述糟粕与所述麦芽汁分离。
30.如权利要求29所述的工艺，其中所述酒糟由以下另外的步骤提供：
-向所述麦芽汁中加入酵母；
-使所述麦芽汁发酵以提供包含水和一种或多种醇的酒醪；及
-在铜制蒸馏容器中蒸馏所述酒醪以提供包含一种或多种醇和酒糟的蒸馏残留物的低度酒蒸馏物。
31.如权利要求30所述的工艺，其中所述废粕由以下另外的步骤提供：
-稀释所述低度酒蒸馏物以提供进一步低度的酒蒸馏物和废粕的另外的蒸馏残留物。
32.如权利要求19至31中任一项所述的工艺，其中处理所述基质以使其水解包括以下步骤：
-在水和氢离子或者水和氢氧根离子的存在下使所述基质水解。
33.如权利要求19至31中任一项所述的工艺，其中处理所述基质以使其水解包括以下步骤：
-在硫酸水溶液的存在下使所述基质水解。
34.如权利要求19至33中任一项所述的工艺，其中处理所述基质以使其水解包括以下步骤：
-用一种或多种酶处理所述基质。
35.如权利要求19至34中任一项所述的工艺，其中所述形成丁醇和/或丙酮的微生物的培养物包含梭菌属的细菌。
36.如权利要求19至35中任一项所述的工艺，其中所述发酵产物还包括选自包括乙醇、二氧化碳、氢、醋酸酯和丁酸酯的组的一种或多种化合物。
37.根据权利要求24至36中任一项所述的工艺，其中所述麦芽威士忌酒是苏格兰麦芽威士忌酒。
38.一种生物燃料，包含根据权利要求19至37中任一项所述的工艺制造的丁醇和/或丙酮。
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