CN104185680A - 用于同时产生乙醇和经发酵固体产物的方法 - Google Patents

用于同时产生乙醇和经发酵固体产物的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104185680A
CN104185680A CN201280054468.8A CN201280054468A CN104185680A CN 104185680 A CN104185680 A CN 104185680A CN 201280054468 A CN201280054468 A CN 201280054468A CN 104185680 A CN104185680 A CN 104185680A
Authority
CN
China
Prior art keywords
mixture
fermentation
ethanol
yeast
solid product
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201280054468.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104185680B (zh
Inventor
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
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hamlet Protein AS
Original Assignee
Hamlet Protein AS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hamlet Protein AS filed Critical Hamlet Protein AS
Priority to CN201710126804.XA priority Critical patent/CN107653277B/zh
Publication of CN104185680A publication Critical patent/CN104185680A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104185680B publication Critical patent/CN104185680B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P7/00—Preparation of oxygen-containing organic compounds
    • C12P7/02—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group
    • C12P7/04—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group acyclic
    • C12P7/06—Ethanol, i.e. non-beverage
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23K—FODDER
    • A23K10/00—Animal feeding-stuffs
    • A23K10/10—Animal feeding-stuffs obtained by microbiological or biochemical processes
    • A23K10/12—Animal feeding-stuffs obtained by microbiological or biochemical processes by fermentation of natural products, e.g. of vegetable material, animal waste material or biomass
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23K—FODDER
    • A23K10/00—Animal feeding-stuffs
    • A23K10/30—Animal feeding-stuffs from material of plant origin, e.g. roots, seeds or hay; from material of fungal origin, e.g. mushrooms
    • A23K10/37—Animal feeding-stuffs from material of plant origin, e.g. roots, seeds or hay; from material of fungal origin, e.g. mushrooms from waste material
    • A23K10/38—Animal feeding-stuffs from material of plant origin, e.g. roots, seeds or hay; from material of fungal origin, e.g. mushrooms from waste material from distillers' or brewers' waste
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23L—FOODS, FOODSTUFFS, OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES, NOT COVERED BY SUBCLASSES A21D OR A23B-A23J; THEIR PREPARATION OR TREATMENT, e.g. COOKING, MODIFICATION OF NUTRITIVE QUALITIES, PHYSICAL TREATMENT; PRESERVATION OF FOODS OR FOODSTUFFS, IN GENERAL
    • A23L33/00—Modifying nutritive qualities of foods; Dietetic products; Preparation or treatment thereof
    • A23L33/10—Modifying nutritive qualities of foods; Dietetic products; Preparation or treatment thereof using additives
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23L—FOODS, FOODSTUFFS, OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES, NOT COVERED BY SUBCLASSES A21D OR A23B-A23J; THEIR PREPARATION OR TREATMENT, e.g. COOKING, MODIFICATION OF NUTRITIVE QUALITIES, PHYSICAL TREATMENT; PRESERVATION OF FOODS OR FOODSTUFFS, IN GENERAL
    • A23L33/00—Modifying nutritive qualities of foods; Dietetic products; Preparation or treatment thereof
    • A23L33/10—Modifying nutritive qualities of foods; Dietetic products; Preparation or treatment thereof using additives
    • A23L33/17—Amino acids, peptides or proteins
    • A23L33/185—Vegetable proteins
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K47/00—Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient
    • A61K47/30—Macromolecular organic or inorganic compounds, e.g. inorganic polyphosphates
    • A61K47/36—Polysaccharides; Derivatives thereof, e.g. gums, starch, alginate, dextrin, hyaluronic acid, chitosan, inulin, agar or pectin
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K47/00—Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient
    • A61K47/30—Macromolecular organic or inorganic compounds, e.g. inorganic polyphosphates
    • A61K47/42—Proteins; Polypeptides; Degradation products thereof; Derivatives thereof, e.g. albumin, gelatin or zein
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K8/00—Cosmetics or similar toiletry preparations
    • A61K8/18—Cosmetics or similar toiletry preparations characterised by the composition
    • A61K8/30—Cosmetics or similar toiletry preparations characterised by the composition containing organic compounds
    • A61K8/60—Sugars; Derivatives thereof
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K8/00—Cosmetics or similar toiletry preparations
    • A61K8/18—Cosmetics or similar toiletry preparations characterised by the composition
    • A61K8/30—Cosmetics or similar toiletry preparations characterised by the composition containing organic compounds
    • A61K8/64—Proteins; Peptides; Derivatives or degradation products thereof
    • A61K8/645—Proteins of vegetable origin; Derivatives or degradation products thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P1/00—Preparation of compounds or compositions, not provided for in groups C12P3/00 - C12P39/00, by using microorganisms or enzymes
    • C12P1/02—Preparation of compounds or compositions, not provided for in groups C12P3/00 - C12P39/00, by using microorganisms or enzymes by using fungi
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P19/00—Preparation of compounds containing saccharide radicals
    • C12P19/02—Monosaccharides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P19/00—Preparation of compounds containing saccharide radicals
    • C12P19/04—Polysaccharides, i.e. compounds containing more than five saccharide radicals attached to each other by glycosidic bonds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P19/00—Preparation of compounds containing saccharide radicals
    • C12P19/14—Preparation of compounds containing saccharide radicals produced by the action of a carbohydrase (EC 3.2.x), e.g. by alpha-amylase, e.g. by cellulase, hemicellulase
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P21/00—Preparation of peptides or proteins
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P7/00—Preparation of oxygen-containing organic compounds
    • C12P7/02—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group
    • C12P7/04—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group acyclic
    • C12P7/06—Ethanol, i.e. non-beverage
    • C12P7/08—Ethanol, i.e. non-beverage produced as by-product or from waste or cellulosic material substrate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P7/00—Preparation of oxygen-containing organic compounds
    • C12P7/02—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group
    • C12P7/04—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group acyclic
    • C12P7/06—Ethanol, i.e. non-beverage
    • C12P7/08—Ethanol, i.e. non-beverage produced as by-product or from waste or cellulosic material substrate
    • C12P7/10—Ethanol, i.e. non-beverage produced as by-product or from waste or cellulosic material substrate substrate containing cellulosic material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12Y—ENZYMES
    • C12Y302/00—Hydrolases acting on glycosyl compounds, i.e. glycosylases (3.2)
    • C12Y302/01—Glycosidases, i.e. enzymes hydrolysing O- and S-glycosyl compounds (3.2.1)
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12Y—ENZYMES
    • C12Y302/00—Hydrolases acting on glycosyl compounds, i.e. glycosylases (3.2)
    • C12Y302/01—Glycosidases, i.e. enzymes hydrolysing O- and S-glycosyl compounds (3.2.1)
    • C12Y302/01001—Alpha-amylase (3.2.1.1)
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12Y—ENZYMES
    • C12Y302/00—Hydrolases acting on glycosyl compounds, i.e. glycosylases (3.2)
    • C12Y302/01—Glycosidases, i.e. enzymes hydrolysing O- and S-glycosyl compounds (3.2.1)
    • C12Y302/01003—Glucan 1,4-alpha-glucosidase (3.2.1.3), i.e. glucoamylase
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12Y—ENZYMES
    • C12Y302/00—Hydrolases acting on glycosyl compounds, i.e. glycosylases (3.2)
    • C12Y302/01—Glycosidases, i.e. enzymes hydrolysing O- and S-glycosyl compounds (3.2.1)
    • C12Y302/01022—Alpha-galactosidase (3.2.1.22)
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C13—SUGAR INDUSTRY
    • C13K—SACCHARIDES OBTAINED FROM NATURAL SOURCES OR BY HYDROLYSIS OF NATURALLY OCCURRING DISACCHARIDES, OLIGOSACCHARIDES OR POLYSACCHARIDES
    • C13K1/00—Glucose; Glucose-containing syrups
    • C13K1/02—Glucose; Glucose-containing syrups obtained by saccharification of cellulosic materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C13—SUGAR INDUSTRY
    • C13K—SACCHARIDES OBTAINED FROM NATURAL SOURCES OR BY HYDROLYSIS OF NATURALLY OCCURRING DISACCHARIDES, OLIGOSACCHARIDES OR POLYSACCHARIDES
    • C13K13/00—Sugars not otherwise provided for in this class
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23V—INDEXING SCHEME RELATING TO FOODS, FOODSTUFFS OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES AND LACTIC OR PROPIONIC ACID BACTERIA USED IN FOODSTUFFS OR FOOD PREPARATION
    • A23V2002/00—Food compositions, function of food ingredients or processes for food or foodstuffs
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P2201/00—Pretreatment of cellulosic or lignocellulosic material for subsequent enzymatic treatment or hydrolysis
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P2203/00—Fermentation products obtained from optionally pretreated or hydrolyzed cellulosic or lignocellulosic material as the carbon source
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P60/00—Technologies relating to agriculture, livestock or agroalimentary industries
    • Y02P60/80—Food processing, e.g. use of renewable energies or variable speed drives in handling, conveying or stacking
    • Y02P60/87—Re-use of by-products of food processing for fodder production

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Mycology (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Physiology (AREA)
  • Animal Husbandry (AREA)
  • Nutrition Science (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Pharmacology & Pharmacy (AREA)
  • Birds (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Botany (AREA)
  • Emergency Medicine (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
  • Compounds Of Unknown Constitution (AREA)
  • Coloring Foods And Improving Nutritive Qualities (AREA)

Abstract

本发明涉及用于同时产生经发酵固体产物和乙醇的方法，所述方法包括以下步骤：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)将步骤(2)产生的经发酵混合物在约70-150℃的温度孵育0.5-240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；还包括a)步骤(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，或b)在步骤(1)、(2)和(3)中的任何步骤中添加一种或更多种加工助剂，并且还包括步骤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。本发明还涉及该方法的产物及其用途。

Description

用于同时产生乙醇和经发酵固体产物的方法
技术领域
本发明涉及用于同时产生经发酵固体产物(fermented，solid product)和乙醇的方法。
此外，本发明涉及可通过所述方法获得的产物以及所获得产物的用途。
背景技术
需要开发可持续的能源，并且生物乙醇(bio ethanol)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(proteinaceous pulse part)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(waste fraction)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(Archimedean screw)的用于连续发酵的竖直反应器公开于GB2049457A中。
本发明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。
这些目的通过本发明的方法和产品来实现。
发明概述
因此，在一方面中，本发明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(paddle worm)或连续蜗杆(continuous worm)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(inlet means)和用于发酵物(ferment)的出口装置(outlet means)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(stripping steam)从步骤(3)的经发酵混合物中分离粗制乙醇(crude ethano1)。
在第二方面中，本发明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(processing aid)，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发明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，通过应用本发明的第二方面，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。
本发明的方法在其第一方面中利用构建的专用发酵罐从而使运送机除了运输之外还提供材料的混合和抬升(lifiing)。这使得可在混合物中进行发酵，其中水含量初始不超过按重量计65％，即在加工开始时的初始发酵混合物中，发酵混合物具有按重量计35％或更高的干物质含量，而在类似现有技术方法中干物质含量为约20％或更低。由于低水含量和可在加工的早期阶段分离粗制乙醇，该方法可以以比现有技术方法更低的成本进行。在第二方面中，本发明的方法在一个实施方案中还利用了所述专用发酵罐。
在本发明的一个实施方案中，所述连续蜗杆运送机是任选地单叶片或多叶片的阿基米德螺旋(Archimedean screw)或交叉螺旋(intersectedscrew)的改进型，其设计成运输发酵混合物并且同时抬升材料从而使其被运输和搅拌而不使其压缩，并且在一方面中是非竖直的。
在本发明的另一个实施方案中，所述专用发酵罐是竖直的螺旋搅拌机，例如Nauta搅拌机。
一般而言，可提取所产生的按重量计大于90％的乙醇。乙醇的产率取决于发酵混合物中碳水化合物的含量和向可发酵糖的转变。在经脱脂大豆的基础上可产生按重量计4％至5％的乙醇，而在小麦的基础上可获得按重量计大约20％的乙醇。
本发明还提供了可通过根据本发明的方法获得的粗制乙醇并且还包含少量从经发酵生物质产生的组分，例如0.01％至1％的其他醇类和醚类，例如乙酸乙酯、3-甲基-1-丁醇和/或2-甲基-1-丁醇，以及可通过根据本发明的方法获得的经发酵固体产物，其包含从经发酵生物质产生的蛋白质、碳水化合物以及任选地膳食纤维和/或盐，其中包含基于干物质按重量计1％至95％之量的酵母蛋白质，并且包含基于干物质按重量计5％至99％之量的碳水化合物。
定义
在本发明的上下文中，除非在说明书中另有限定，否则以下术语旨在包括如下。
术语“约”、“左右”、“大约”或“～”旨在表明例如本领域中通常经历的测量不确定性，其可以是例如+/-1％、2％、5％、10％、20％或甚至50％的数量级。
术语“包括/包含”被解释为列举存在所叙述的部分、步骤、特征、组合物、化学物质或组分，但不排除存在一个/种或更多个/种另外的部分、步骤、特征、组合物、化学物质或组分。例如，包含化合物的组合物可以因此包含另外的化合物，等。
生物质：
包括可用于燃料或用作工业生产中原料的生物学材料。在本上下文中，生物质是指茎、嫩枝(twig)、叶、花、果实、种子等形式的植物物质。
经其他方式碎裂：
意指通过酸或碱加压蒸煮(pressure-cooking)或者超声处理来碎裂。
寡糖和多糖：
寡糖是含有少量组分单体糖的糖类聚合物，还称为简单糖(simplesugar)。
多糖是含有大量组分单体糖的糖类聚合物，还称为复合碳水化合物。实例包括贮藏多糖(例如淀粉)和结构多糖(例如纤维素)。
碳水化合物：
包括单糖、二糖、寡糖和多糖。
蛋白质性材料：
包括由氨基酸以线性链排列并通过称为肽键的键连接在一起构成的有机化合物。链长度为多至大约50个氨基酸的化合物称为肽，更高分子量的有机化合物称作多肽或蛋白质。
脂肪：
包括脂肪酸与甘油之间的酯。一个甘油分子可与一个、两个和三个脂肪酸分子酯化，分别产生甘油一酯、甘油二酯或甘油三酯。通常，脂肪主要由甘油三酯和少量的卵磷脂、固醇类等组成。如果脂肪在室温为液体，则其一般被称作油。关于本上下文中的油、脂肪和相关的产物，参考″Physical and Chemical Characteristics of Oils，Fats and Waxes″，AOCS，1996，以及″Lipid Glossary2″，F.D.Gunstone，The Oily Press，2004。
甘油酯：
包括甘油一酯、甘油二酯和甘油三酯。
加工助剂：
1.酶
酶是充当催化剂的很大一类蛋白质物质。一般而言，它们被分为6类，并且落入本发明范围内的主要类可以是转移官能团的转移酶和水解多种键的水解酶。典型的实例可包括：蛋白酶、肽酶、(α-)半乳糖苷酶、淀粉酶、葡聚糖酶(glucanase)、果胶酶、半纤维素酶、植酸酶(phytase)、脂肪酶、磷脂酶和氧化还原酶。
2.植物组分和有机加工试剂
在本上下文中重要的一些功能性质是：抗氧化性、抗菌作用、润湿性和酶的刺激。
基于植物组分的名单是巨大的，但最重要的是以下这些：迷迭香(rosemary)、百里香(thyme)、牛至(oregano)、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(hop)的α-酸和β-酸，例如α-忽布酸(α-lupulic acid)。
此外，用于调节pH值、保存和螯合性质的有机酸(例如山梨酸、丙酸、乳酸、柠檬酸和抗坏血酸)及其盐是该组加工助剂的一部分。
该组中另外的成员是用于调节酵母之乙醇耐受的脂类，例如胆固醇、油和富含C18不饱和脂肪酸之植物脂肪的油精(olein)级分。
3.无机加工试剂
包括能够在加工期间保持发酵混合物免受细菌攻击的无机组合物，例如亚硫酸氢钠等。最终产品中的抗结块剂(anticaking agent)和流动改善剂(flow improving agent)例如硅酸铝钾等。
经加工的食品产品：
包括乳制品、经加工肉制品、糖果、甜点、冰淇淋甜点、灌装产品(canned product)、冷冻干燥膳食、调味品(dressings)、汤、方便食品、面包、蛋糕等。
经加工的饲料产品：
包括用于动物(例如小猪、小牛、家禽、毛皮动物(furred animal)、绵羊、猫、狗、鱼和甲壳类等)的即用型饲料(ready-to-use feed)。
药物产品：
包括含有旨在用于治疗和/或减轻疾病或病症之症状的一种或更多种生物活性成分的产品(通常为片剂形式或为颗粒状形式)。药物产品还包含可药用赋形剂和/或载体。本文中公开的固体生物产品非常适合用作片剂或颗粒中的可药用成分。
化状品：
包括旨在用于个人卫生以及改善外观的产品，例如护发素(conditioner)和浴用制品(bath preparation)。
发明详述
在本发明方法的一个实施方案中，在其第一方面中，在步骤(1)、(2)和(3)中的任何步骤中添加一种或更多种加工助剂。
在本发明方法的一个实施方案中，在其第二方面中，步骤(2)中的发酵在任选地竖直安置的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，和/或还包括步骤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。
在一个实施方案中，本发明的方法还包括步骤2a)将步骤(2)产生的混合物在约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。
在另一个实施方案中，步骤(3)在约70至120℃的温度进行。一般而言，在孵育步骤(3)中，较短时间使用高温，而较低的温度使用较长的孵育时间。
干物质含量可以是步骤1)之混合物的按重量计35％至70％不等，例如，40％至65％或45％至60％或50％至55％。
在本发明方法的两个方面的实施方案中，在步骤(1)、(2)、(2a)和(3)的任何步骤中添加的至少一种加工助剂是一种或更多种酶，并且将寡糖和/或多糖转变成可发酵碳水化合物的酶促糖化过程与酵母发酵同时发生。所述酶可选自：蛋白酶、肽酶、(α-)半乳糖苷酶、淀粉酶、果胶酶、纤维素酶、半纤维素酶、葡聚糖酶、葡糖苷酶、植酸酶、脂肪酶、氧化还原酶和磷脂酶。
已从投资的观点以及缩短反应时间的视角发现该实施方案是最有利的。因此，通过连续发酵所释放的可发酵糖，避免了分解代谢物(catabolite)抑制并且将物质平衡的平衡状态向右推。当根据本发明在高干物质含量下运行时，这是特别重要的。
在本发明方法的两个方面的另一些实施方案中，至少一种加工助剂是一种或更多种基于植物的组分，例如选自以下的组分：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，例如α-忽布酸。
待用于本发明方法中的酵母可以例如选自：酿酒酵母(Saccharomycescerevisiae)菌株，包括啤酒废酵母(spent brewer′s yeast)和酿酒废酵母(spent distiller′s yeast)以及来自酒生产的废酵母以及发酵C5糖的酵母菌株。C5糖是基于戊糖的糖，例如木糖和阿拉伯糖。
在另一个实施方案中，包含寡糖和/或多糖的生物质还包含来自蛋白质性植物部分(例如豆类(pulse)如大豆、豌豆、羽扇豆(lupine)和/或谷类如小麦)的蛋白质。合适的生物质的实例为经研磨或经薄片化、经脱脂的大豆。合适的生物质也可以是经研磨或经薄片化的谷类(例如小麦)。此外，豆类部分和谷类的混合物是用于通过本方法加工的合适的生物质。
包含寡糖和/或多糖以及任选蛋白质的生物质还可包含油或脂肪，例如来自含油植物的种子，如油菜籽。合适的生物质的实例是经研磨或经薄片化的全脂大豆(full fat soybean)或油菜籽或其混合物。
可以通过标准单元操作(standard unit operation)在步骤(4)和(5)中进行经发酵产物和乙醇的分离，所述标准单元操作包括：用蒸汽汽提、蒸发、冷凝、蒸馏、过滤、离心和沉降。
在另一些实施方案中，经分离化合物可以经过特别的处理，包括例如纯化、干燥、研磨和与其他成分混合。可用于此的以及用于步骤(4)和(5)中之分离的所有单元操作是本领域技术人员公知的。
分离的经发酵固体产物随后可通过水解(例如通过酶水解)变得更可溶于水(more water-soluble)。
本发明的方法可以例如作为分批、分批补料或连续加工来进行。
最终，通过本发明方法产生的乙醇可以用来产生用于该加工的热(例如通过催化燃烧)并因此同时避免污染性挥发性有机化合物(例如己烷)。在这种情况下，所产生的副产品将会是二氧化碳和水。
在一个实施方案中，本发明的经发酵固体产物包含基于干物质按重量计25％至90％之量的蛋白质，以及基于干物质按重量计0％至30％的甘油酯。所述蛋白质的约1％至35％可以来自酵母蛋白质并且所述蛋白质的约65％至99％可以来自蛋白质性植物部分，例如来自豆类和谷类，如大豆和/或小麦。
在另一个实施方案中，所述经发酵固体产物来自主要包含寡糖和/或多糖的生物质，并且包含基于干物质按重量计1％至95％之量的酵母蛋白质以及基于干物质按重量计5％至99％之量的碳水化合物。
可根据本发明获得的粗制乙醇可用来产生用于发酵过程的热。
本发明还涉及根据本发明的经发酵固体产物在经加工的用于人和/或动物消耗的食品产品中、作为用于食品和饲料产品的成分、或者作为化妆品或药物产品或营养补充剂的成分的用途。
最后，本发明涉及食品、饲料、化妆品或药物产品或营养补充剂，其含有按重量计1％至99％的根据本发明的经发酵固体产物。
实施例
实施例1
在包含来自豆类之多糖和蛋白质的生物质的连续加工中发酵
以下基于脱脂大豆举例说明了生物质的发酵。
将100kg/小时的经脱壳且经脱脂、经闪蒸脱溶剂(flashdesolventised)的大豆薄片(flake)连续地给料至能够运输、抬升和混合材料的封闭的单叶片蜗杆运送机(生物反应器)。同时向其中以达到在混合物中按重量计40％之干物质含量的量添加水和啤酒废酵母的浆料(10％干物质)。在生物反应器中，所产生的浆料在34℃孵育8小时。
接下来，在注入过量新鲜蒸汽(lifesteam)的第二培养箱(生物反应器)中将浆料加热至100℃，大约30分钟。将含有挥发性有机化合物(volatile organic compound，VOC)(包含乙醇)的多余蒸汽转移至冷却热交换器(cooling heat exchanger)。
得到的冷凝物(condensate)具有按重量计15％的乙醇浓度。乙醇产率为4.8kg/100kg大豆薄片。
随后，将湿的固体产物闪蒸干燥并用Alpine销棒粉碎机(pin mill)研磨。
经干燥的产物具有如下分析：
此外，经干燥的经发酵产物中的抗营养因子(anti-nutritional factor)相对于原料含量显著地降低：
发酵产物是高营养且可口的，因此适合作为多种食品和饲料产品中的成分。
实施例2
在包含多糖和蛋白质之经发酵生物质的排放的干燥空气中VOC的组成
以下基于脱脂大豆举例说明来自经发酵生物质的干燥空气中挥发性有机化合物(VOC)的含量。在Tedlarbag中在55.7℃的温度和67.1％的相对湿度收集两升量的空气。
分析方法
GC/FID-是指这样的方法，其中来自Tedlarbag的样品通过GC分析并使用FID检测器相对于乙醇进行定量。
GC/MS-是指这样的方法，其中来自Tedlarbag的样品组分首先在含有吸附材料的管中被吸附，随后通过加热解析用于GC分析，并通过记录相对于甲苯-d6(Toluen-d6)的峰面积进行定量。通过将质谱与NIST数据库进行比较完成鉴定。
结果列在下表中：
组分 CAS-nr 含量mg/m3 分析方法
乙醇 64-17-5 1,300 GC/FlD
2-甲基戊烷 107-83-5 0.103 GC/MS
3-甲基戊烷 96-14-0 0.085 GC/MS
乙酸乙酯 141-78-6 0.261 GC/MS
己烷 110-54-3 0.109 GC/MS
2-甲基-1-丙醇 78-83-1 0.139 GC/MS
3-甲基-1-丁醇 123-51-3 1.082 GC/MS
2-甲基-1-丁醇 137-32-6 0.511 GC/MS
己醛 66-25-1 0.046 GC/MS
分析值是两次测定的平均值
根据所列的组分，可以选择使用通过加工获得的生物乙醇来产生用于该加工的热(例如通过催化燃烧)，并且同时避免污染性挥发性有机化合物(例如己烷)。
实施例3
包含来自豆类和谷类之混合物的多糖和蛋白质的添加了多种酶作为加工助剂的生物质的分批加工中的发酵
以下举例说明了基于脱脂大豆和小麦之混合物的生物质的发酵。
将300kg含有按干物质重量计10％的经粉碎小麦与按干物质重量计90％的经脱壳且经脱脂、经闪蒸脱溶剂之大豆薄片的混合物给料至能够运输、抬升和混合材料的封闭的单叶片蜗杆运送机(生物反应器)。同时向其中以达到在混合物中按重量计45％干物质含量的量添加水和啤酒废酵母的浆料(10％干物质)以及酶。
发酵混合物具有基于总干物质按重量计3.5％含量的酵母和基于干物质按重量计0.4％的每种来自Novozymes的Viscozyme wheat、SpirizymeFuel和Liquozyme，这些酶提供α-淀粉酶、葡糖淀粉酶、β-葡聚糖酶活性和以木聚糖酶和纤维素酶活性之形式的副活性(side activity)。
在生物反应器中，将产生的浆料运输、混合并在34℃孵育18小时。
发酵物中乙醇含量为73.1g/kg干物质，对应于7.3kg/100kg小麦/大豆混合物干物质。
将湿的固体产物闪蒸干燥并且用Alpine销棒粉碎机研磨。经干燥的经发酵产物具有按重量计6.6％的水含量和按重量计59.1％的蛋白质含量。
实施例4
包含来自大豆之多糖和蛋白质的添加了来自啤酒花之β-忽布酸作为加工助剂的生物质以实验室规模加工的发酵
在这样的生物质上进行发酵，所述生物质基于脱脂大豆和按重量计3.5％的酵母以及水的混合物，所述水以达到按重量计混合物中干物质含量为48％的量添加。
以多种浓度向发酵混合物添加来自啤酒花的β-忽布酸。
在小玻璃容器中在34℃进行发酵17小时，随后加热处理以终止发酵。
发酵终止后，通过搅拌10％DM的含水混悬浆料(watery suspensionslurry)30分钟随后以3000×g离心10分钟提取可溶性碳水化合物成分。
通过苯酚-硫酸法分析发酵物之含水提取物(watery extract)的碳水化合物含量(Carbohydrate analysis-A practical approach；IRL Press，Oxford.Ed.M.F.Chaplan&J.F.Kenndy，1986)。
所获得的结果列在下表中：
在该实验中未分离粗制乙醇。然而，粗制乙醇可能已经通过常规方法从经发酵的混合物中分离，并且通过常规方法(如实施例1中所述)测定所得到的冷凝物中乙醇的浓度。
从结果可以看出，使用β-忽布酸作为加工助剂降低经发酵产物中水可溶性碳水化合物的含量，即它改善了发酵过程。
实施例5
包含来自大豆之多糖和蛋白质的添加多种基于啤酒花之加工助剂的生物质以分批加工的发酵
将250kg的经脱壳且经脱脂、经闪蒸脱溶剂的大豆薄片给料至能够运输、抬升和混合材料的封闭的单叶片蜗杆运送机(生物反应器)。同时向其中以达到在混合物中按重量计45％之干物质含量的量添加水和啤酒废酵母的浆料(10％干物质)以及基于啤酒花的加工助剂。发酵混合物具有基于总干物质按重量计3.5％含量的酵母和3000ppm来自啤酒花的α-酸、或β-酸、或α酸+β酸、或异-α-酸。
在生物反应器中将产生的浆料运输、混合并在34℃孵育16小时。
将湿的固体产物闪蒸干燥并且用Alpine销棒粉碎机研磨。
经干燥的经发酵产物具有按重量计4.5％至5.3％的水含量和按重量计56.0％至56.8％的蛋白质含量。
发酵被终止之前和之后，通过实施例4中描述的方法对发酵物的含水提取物和干燥的产物分析可溶性碳水化合物的含量。
如在实施例4中所提到的，在该实验中也没有分离粗制乙醇。然而，粗制乙醇可能已经通过常规方法从发酵的混合物中分离，并且通过常规方法(如实施例1中所述)测定得到的冷凝物中乙醇的浓度。
所获得的结果列在下表中：
从结果可以看出，通过在发酵期间使用多种啤酒花组分可调节可溶性碳水化合物的量。
啤酒花提取物(其中主要成分是β-酸时)以及提取物(其中主要成分是异-α-酸时)的存在降低可溶性碳水化合物的含量，而a-酸和β-酸的组合存在倾向于相对于不添加任何另外的啤酒花加工助剂的参照保持可溶性碳水化合物的含量。
如在实施例4中所提到的，在该实验中也没有分离粗制乙醇。然而，粗制乙醇可能已经通过常规方法从发酵的混合物中分离，并且通过常规方法(如实施例1中所述)测定得到的冷凝物中乙醇的浓度。

Claims (25)

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，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。
2.根据权利要求1所述的方法，其中在步骤(1)、(2)和(3)中的任何步骤中添加一种或更多种加工助剂。
3.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；
所述方法还包括在步骤(1)、(2)和(3)中的任何步骤中添加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。
4.根据权利要求3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。
5.根据权利要求1至2和4中任一项所述的方法，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。
6.根据权利要求2至5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，例如蛋白酶、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，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。
7.根据权利要求2至5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基于植物的组分，例如选自以下的组分：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，例如α-忽布酸。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括以下步骤：
2a)将步骤(2)产生的混合物在约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，例如蛋白酶、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，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基于植物的组分，例如选自以下的组分：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，例如α-忽布酸。
12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中步骤(3)在约70至120℃的温度进行。
13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述连续蜗杆运送机是单叶片或多叶片的阿基米德螺旋或交叉螺旋的改进型，其设计成在非竖直方向运输发酵的混合物并且同时将材料抬升以使其被运输和搅拌而不使其压缩。
14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述活酵母选自酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)菌株，其包括啤酒废酵母和酿酒废酵母以及来自酒生产的废酵母以及发酵C5糖的酵母菌株。
15.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中包含寡糖和/或多糖的所述生物质还包含来自例如以下蛋白质性植物部分的蛋白质：豆类如大豆、豌豆、羽扇豆，和/或谷类如小麦。
16.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中包含寡糖和/或多糖以及任选地蛋白质的所述生物质还包含油和脂肪，例如来自含油植物的种子，如油菜籽。
17.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述经分离的经发酵固体产物随后通过水解例如通过酶水解变得更加可溶于水。
18.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其作为分批、分批补料或连续加工来进行。
19.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中产生的所述乙醇例如通过催化燃烧被用来产生用于该加工的热，并且因此同时避免污染性挥发性有机化合物例如己烷。
20.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述发酵步骤(2)在初始混合物中水含量不超过60％或不超过55％或不超过50％或不超过45％的条件下进行。
21.粗制乙醇，其可通过根据权利要求1至20中任一项所述的方法获得并且还包含少量从所述经发酵生物质产生的组分，例如0.01％至1％的其他醇类和醚类，例如乙酸乙酯、3-甲基-1-丁醇和/或2-甲基-1-丁醇。
22.经发酵固体产物，其可通过根据权利要求1至20中任一项所述的方法获得，所述产物包含从经发酵生物质产生的蛋白质、碳水化合物以及任选地膳食纤维和/或盐，其中包含基于干物质按重量计1％至95％之量的酵母蛋白质，并且包含基于干物质按重量计5％至99％之量的碳水化合物。
23.根据权利要求22所述的经发酵固体产物，其包含基于干物质按重量计25％至90％之量的蛋白质，和基于干物质按重量计0％至30％之量的甘油酯，并且其中所述蛋白质的约1％至35％来自酵母蛋白质并且所述蛋白质的约65％至99％来自蛋白质性植物部分，例如来自豆类和/或谷类。
24.根据权利要求22至23中任一项所述的经发酵固体产物在经加工的用于人和/或动物消耗的食品产品中的用途，或者作为用于食品或饲料产品之成分或者作为化妆品或药物产品或营养补充剂之成分的用途。
25.食品、饲料、化妆品或药物产品或营养补充剂，其含有按重量计1％至99％的根据权利要求22至23中任一项所述的经发酵固体产物。
CN201280054468.8A 2011-10-06 2012-10-04 用于同时产生乙醇和经发酵固体产物的方法 Active CN104185680B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710126804.XA CN107653277B (zh) 2011-10-06 2012-10-04 用于同时产生乙醇和经发酵固体产物的方法

Applications Claiming Priority (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201161543907P 2011-10-06 2011-10-06
EP11184135 2011-10-06
US61/543,907 2011-10-06
EP11184135.9 2011-10-06
US201261638777P 2012-04-26 2012-04-26
US61/638,777 2012-04-26
PCT/EP2012/069601 WO2013050456A1 (en) 2011-10-06 2012-10-04 Method for the simultaneous production of ethanol and a fermented, solid product

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710126804.XA Division CN107653277B (zh) 2011-10-06 2012-10-04 用于同时产生乙醇和经发酵固体产物的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104185680A true CN104185680A (zh) 2014-12-03
CN104185680B CN104185680B (zh) 2018-04-10

Family

ID=44799722

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201280054468.8A Active CN104185680B (zh) 2011-10-06 2012-10-04 用于同时产生乙醇和经发酵固体产物的方法
CN201710126804.XA Active CN107653277B (zh) 2011-10-06 2012-10-04 用于同时产生乙醇和经发酵固体产物的方法

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710126804.XA Active CN107653277B (zh) 2011-10-06 2012-10-04 用于同时产生乙醇和经发酵固体产物的方法

Country Status (21)

Country Link
US (3) US9528128B2 (zh)
EP (2) EP4159868A1 (zh)
JP (2) JP6267122B2 (zh)
KR (1) KR101896741B1 (zh)
CN (2) CN104185680B (zh)
AU (1) AU2012320505B2 (zh)
BR (1) BR112014008020B1 (zh)
CA (1) CA2849349C (zh)
CL (1) CL2014000840A1 (zh)
DK (1) DK2764110T3 (zh)
EA (2) EA031661B1 (zh)
ES (1) ES2934344T3 (zh)
HK (1) HK1201073A1 (zh)
IL (1) IL231733B (zh)
IN (1) IN2014DN03405A (zh)
MY (1) MY166856A (zh)
PL (1) PL2764110T3 (zh)
SG (1) SG11201400592PA (zh)
UA (1) UA116335C2 (zh)
WO (1) WO2013050456A1 (zh)
ZA (1) ZA201402025B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106213523A (zh) * 2016-07-30 2016-12-14 山东胜伟园林科技有限公司 一种海芦笋膳食纤维的提取方法
CN109563523A (zh) * 2016-07-06 2019-04-02 哈姆雷特蛋白质有限公司 用于同时生产乙醇和底物的经发酵固体转化产物的垂直塞流工艺
CN110753759A (zh) * 2017-04-20 2020-02-04 格拉特股份有限公司 从谷物中同时生产乳酸和醇或沼气的方法

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9290728B2 (en) 2011-04-18 2016-03-22 Poet Research, Inc Systems and methods for stillage fractionation
UA116335C2 (uk) 2011-10-06 2018-03-12 Хамлет Протеїн А/С Спосіб суміщеного отримання ферментованого твердого продукту і етанолу, сирий етанол, ферментований твердий продукт та його застосування, харчова та кормова добавка, харчовий, кормовий, косметичний та фармацевтичний продукт
MX348452B (es) 2012-05-16 2017-06-13 Hamlet Protein As Método para la fabricación de bio-productos con un perfil de azúcar modificado.
FR3028525B1 (fr) * 2014-11-14 2017-10-13 Roquette Freres Procede de valorisation de biomasse de levure issues de la production d' ethanol
NL2014624B1 (en) * 2015-04-13 2017-01-20 Huhtamaki Molded Fiber Tech Bv Method for manufacturing a moulded fiber product, such as an egg packaging, from a biomass material of plant origin, and such moulded fiber product.
WO2016167648A1 (en) * 2015-04-13 2016-10-20 Huhtamaki Molded Fiber Technology B.V. Method for manufacturing a moulded fiber product, such as an egg packaging, from a biomass material of plant origin, and such moulded fiber product
US11718863B2 (en) 2015-11-25 2023-08-08 Poet Grain (Octane), Llc Processes for recovering products from a slurry
US10059966B2 (en) 2015-11-25 2018-08-28 Flint Hills Resources, Lp Processes for recovering products from a corn fermentation mash
CA3006293A1 (en) 2015-11-25 2017-06-01 Flint Hills Resources, Lp Processes for recovering products from a corn fermentation mash
CN108699571A (zh) * 2015-12-22 2018-10-23 诺维信公司 从酒糟水提取油的工艺
WO2019046782A2 (en) 2017-09-01 2019-03-07 Wild Earth, Inc. FOOD PRODUCT COMPOSITIONS AND METHODS OF PRODUCING THEM
US20190069575A1 (en) 2017-09-01 2019-03-07 Wild Earth, Inc. Food product compositions and methods for producing the same
EP3727029A1 (en) 2017-12-22 2020-10-28 Hamlet Protein A/S Vertical plug-flow process for bio-conversion employing microorganisms
CN108840916A (zh) * 2018-07-18 2018-11-20 南京财经大学 一种双酶优化辅助提取菜籽球蛋白和清蛋白的工艺方法
US11730172B2 (en) 2020-07-15 2023-08-22 Poet Research, Inc. Methods and systems for concentrating a solids stream recovered from a process stream in a biorefinery

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101090962A (zh) * 2004-11-29 2007-12-19 艾尔萨姆工程有限公司 干物质（dm）含量高的生物质的酶水解
CN101155520A (zh) * 2005-04-01 2008-04-02 哈姆雷特蛋白质有限公司 发酵的蛋白质产品
CN101278040A (zh) * 2005-09-30 2008-10-01 东能量生成股份有限公司 废物部分的不加压预处理、酶法水解和发酵

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3451821A (en) * 1965-03-01 1969-06-24 Kalamazoo Spice Extract Co Increasing the utilization of hops and improving flavor control of malt beverages and the like
GB1485502A (en) * 1974-06-05 1977-09-14 Aarhus Oliefabrik As Process for removal of water-soluble carbohydrates in the production of plant protein products
IT1113348B (it) * 1979-05-09 1986-01-20 Giza Spa Fermentatore per liquani zootecnici
DE10041977A1 (de) 2000-08-26 2002-03-21 Ismar Maschinen Gmbh Reaktor zum kontinuierlichen Bearbeiten eines Produktgemisches sowie Verfahren zu seinem Betrieb
EP1636330B1 (en) 2003-06-24 2016-11-16 Senzyme GmbH Directed selective solid-phase culturing of stable microbial mixed populations for the continuous preparation of defined enzyme and metabolite mixture and bioreactor
GB0316349D0 (en) 2003-07-11 2003-08-13 Micro Medical Ltd Apparatus for determining respiratory muscle endurance of a person
US20080113418A1 (en) 2004-01-16 2008-05-15 Novozymes A/S Processes for Producing a Fermantation Product
CA2602607C (en) 2005-04-01 2012-05-22 Hamlet Protein A/S Fermented protein product
US8153174B2 (en) 2005-04-01 2012-04-10 Hamlet Protein A/S Fermented protein product
NZ562363A (en) 2005-04-19 2011-02-25 Archer Daniels Midland Co Process for the production of animal feed and ethanol and novel animal feed
WO2006129320A2 (en) 2005-06-01 2006-12-07 Yissum Research Development Company Of The Hebrew University Of Jerusalem Biodegradable polymers having a pre-determined chirality
WO2008076747A2 (en) 2006-12-18 2008-06-26 Novozymes North America, Inc. Processes of producing fermentation products
CN100529093C (zh) * 2007-04-06 2009-08-19 山东大学 一种利用海藻化工废料生产乙醇和饲料的方法
US8956676B2 (en) 2008-01-22 2015-02-17 Hamlet Protein A/S Composition comprising protein and disperse fat
DK2276352T3 (da) 2008-04-15 2020-04-06 Us Agriculture Proteinkoncentrat af stivelsesholdigt korn: sammensætning, fremgangsmåde til fremstilling og anvendelser deraf
BE1018166A3 (nl) * 2008-05-30 2010-06-01 Danis N V Werkwijze voor het behandelen van soyabonen.
JP5663497B2 (ja) * 2009-02-20 2015-02-04 ダニスコ・ユーエス・インク 培養液製剤
CN101503713B (zh) * 2009-03-11 2011-12-28 清华大学 糖质原料生产乙醇发酵/蒸馏一体化工艺及装置
BRPI1015219A2 (pt) * 2009-11-04 2019-07-02 Abengoa Bioenergy New Tech Inc processos para produzir e para modificar um co-produto alimentar, processo para aprimorar a conversão do amido a partir do material vegetal em etanol, e, processo para fermentação do etanol do material vegetal
WO2011147923A1 (en) 2010-05-27 2011-12-01 Hamlet Protein A/S Fermented product comprising phytochemicals
GB2489967A (en) 2011-04-13 2012-10-17 Ensus Ltd Method of producing an animal feed by hydrolysis and fermentation
UA116335C2 (uk) 2011-10-06 2018-03-12 Хамлет Протеїн А/С Спосіб суміщеного отримання ферментованого твердого продукту і етанолу, сирий етанол, ферментований твердий продукт та його застосування, харчова та кормова добавка, харчовий, кормовий, косметичний та фармацевтичний продукт
CN102509760B (zh) * 2011-11-21 2014-04-02 上海大溥实业有限公司 一种线条型led及其生产方法和应用
MX348452B (es) 2012-05-16 2017-06-13 Hamlet Protein As Método para la fabricación de bio-productos con un perfil de azúcar modificado.

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101090962A (zh) * 2004-11-29 2007-12-19 艾尔萨姆工程有限公司 干物质（dm）含量高的生物质的酶水解
CN101155520A (zh) * 2005-04-01 2008-04-02 哈姆雷特蛋白质有限公司 发酵的蛋白质产品
CN101278040A (zh) * 2005-09-30 2008-10-01 东能量生成股份有限公司 废物部分的不加压预处理、酶法水解和发酵

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109563523A (zh) * 2016-07-06 2019-04-02 哈姆雷特蛋白质有限公司 用于同时生产乙醇和底物的经发酵固体转化产物的垂直塞流工艺
CN109563523B (zh) * 2016-07-06 2022-05-27 哈姆雷特蛋白质有限公司 用于同时生产乙醇和底物的经发酵固体转化产物的垂直塞流工艺
CN106213523A (zh) * 2016-07-30 2016-12-14 山东胜伟园林科技有限公司 一种海芦笋膳食纤维的提取方法
CN110753759A (zh) * 2017-04-20 2020-02-04 格拉特股份有限公司 从谷物中同时生产乳酸和醇或沼气的方法
CN110753759B (zh) * 2017-04-20 2023-09-19 富特罗股份有限公司 从谷物中同时生产乳酸和醇或沼气的方法

Also Published As

Publication number Publication date
US10047379B2 (en) 2018-08-14
JP6267122B2 (ja) 2018-01-24
HK1201073A1 (zh) 2015-08-21
ZA201402025B (en) 2015-01-28
EP4159868A1 (en) 2023-04-05
IN2014DN03405A (zh) 2015-06-05
US20140288193A1 (en) 2014-09-25
JP2014530600A (ja) 2014-11-20
CA2849349A1 (en) 2013-04-11
CA2849349C (en) 2018-06-26
SG11201400592PA (en) 2014-08-28
AU2012320505B2 (en) 2015-10-29
BR112014008020A2 (pt) 2017-04-11
EA031661B1 (ru) 2019-02-28
PL2764110T3 (pl) 2023-02-20
KR20140077917A (ko) 2014-06-24
CN104185680B (zh) 2018-04-10
ES2934344T3 (es) 2023-02-21
EP2764110B1 (en) 2022-11-02
CL2014000840A1 (es) 2015-01-09
JP2018042561A (ja) 2018-03-22
EA201490738A1 (ru) 2014-07-30
MY166856A (en) 2018-07-24
UA116335C2 (uk) 2018-03-12
NZ622442A (en) 2015-06-26
WO2013050456A1 (en) 2013-04-11
US20190002929A1 (en) 2019-01-03
CN107653277B (zh) 2022-06-17
KR101896741B1 (ko) 2018-10-04
IL231733A0 (en) 2014-05-28
US9528128B2 (en) 2016-12-27
AU2012320505A1 (en) 2014-04-03
EP2764110A1 (en) 2014-08-13
BR112014008020B1 (pt) 2021-06-01
EA201891940A2 (ru) 2019-01-31
DK2764110T3 (da) 2023-01-09
US20170233767A1 (en) 2017-08-17
US11078500B2 (en) 2021-08-03
IL231733B (en) 2019-01-31
CN107653277A (zh) 2018-02-02
EA201891940A3 (ru) 2019-06-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104185680A (zh) 用于同时产生乙醇和经发酵固体产物的方法
JP5746614B2 (ja) 澱粉含有穀物から得られる蛋白質濃縮物、その組成、製造方法及び使用
MX2011009745A (es) Composiciones y metodos para la conversion de material lignocelulosico a azucares fermentables y productos obtenidos de los mismos.
CN103829036A (zh) 一种以玉米深加工副产品为原料生产微生态发酵饲料的方法
CN104894189A (zh) 一种从小麦麸皮中提取低聚木糖的方法
CN104928331A (zh) 一种综合利用小麦秸秆制备功能性低聚木糖的工艺
KR102174906B1 (ko) 에탄올 및 기질의 발효된 고체 변형 생산물을 동시에 생산하는 수직 플러그-플로우(plug-flow) 공정
CN104357349A (zh) 一种能降低食品中丙烯酰胺含量的植物乳杆菌及其应用
Marcus et al. Fungal Biovalorization of a Brewing Industry Byproduct, Brewer’s Spent Grains: A
Haryanto Maximizing Utilization of Energy from Crop By-products
NZ622442B2 (en) Method for the simultaneous production of ethanol and a fermented, solid product
EA040568B1 (ru) Способ совмещенного получения этанола и ферментированного твердого продукта
Nghiem et al. Research Production of ethanol from winter barley by the EDGE (enhanced dry grind enzymatic) process
Palikhey MonthrYear: May, 2011

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant