KR20190025951A - 에탄올 및 기질의 발효된 고체 변형 생산물을 동시에 생산하는 수직 플러그-플로우(plug-flow) 공정 - Google Patents

에탄올 및 기질의 발효된 고체 변형 생산물을 동시에 생산하는 수직 플러그-플로우(plug-flow) 공정 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기질 및 미정제 에탄올의 고체 변형 생산물을 동시에 생산하는 방법에 관한 것으로서:
· 선택적으로 파바콩(fava beans), 완두콩, 해바라기 씨앗, 루핀(lupine), 곡물 및/또는 풀에서 유래하는 단백질성 물질과의 추가 혼합물인, 콩(soya bean), 유채 씨(rape seed) 또는 이들의 혼합물로부터 유래하는 단백질성 물질을 포함하는 분쇄 또는 플레이크된(flaked) 바이오매스(biomass)로부터 기질을 제조하는 단계 ,
· 상기 기질을 1:1 내지 10,000:1의 건조 물질 비율로 생효모와 혼합하고, 상기 생성된 혼합물에서 0.60 내지 1.45의 건식 벌크(bulk) 밀도에 대한 습식 벌크 밀도의 비율을 제공하는 양(amount)의 물을 첨가하는 단계;
· 상기 혼합물을 약 20 ~ 60℃의 온도에서 1 ~ 48시간 동안 배양(incubating)하는 단계; 및
· 상기 혼합물로부터 미정제 에탄올과 습식 고체 변형 생산물을 분리하는 단계;
를 포함하고, 상기 배양이 상기 혼합물과 첨가제를 위한 유입 수단 및 고체 변형 생산물과 미정제 에탄올을 위한 배출 수단을 구비한 수직의, 흔들리지 않는, 폐쇄 배양 탱크에서 연속적인 플러그-플로우(plug-flow) 공정으로서 수행되는 것을 추가로 포함한다. 본 발명은 추가로 이 방법의 생산물 뿐만 아니라 그 용도에 관한 것이다.

Description

에탄올 및 기질의 발효된 고체 변형 생산물을 동시에 생산하는 수직 플러그-플로우(plug-flow) 공정
본 발명은 매개체(transport)가 중력에 의해 중개되는(mediated) 수직의, 흔들리지 않는, 폐쇄 배양 탱크에서 연속적인 플러그-플로우(plug-flow) 공정에 의해 기질(substrate)과 미정제 에탄올의 가치있는 고체 변형 생산물(valuable solid transformation product)를 동시에 생산하기 위한 고체 기질 배양 방법에 관한 것이다.
게다가, 이 방법에 의해 얻을 수 있는 상기 생산물 뿐만 아니라 그 용도에 관한 것이다.
주로 식품 또는 사료로 사용될 수 있거나 식품 또는 사료의 성분으로 사용될 수 있는 바이오-생산물이 필요하다. 그런 생산물의 기본 성분은 단백질, 지방, 그리고 탄수화물이다. 그런 생산물에 적합한 바이오매스(biomasses)는 지방 종자(oilseeds), 곡물, 그리고 콩(legumes)과 같은 유성 작물(oil bearing crops)이다. 곡물은 15%까지의 단백질 함량을 가지고(예를 들어 밀에서), 콩과식물(legumes)는 40%까지의 단백질 함량을 가진다(예를 들어 건식 물질에 기반하여 콩(soya beans)에서).
특히 콩류(pulses) 및 과일 및 콩과식물의 씨앗과 관련된 일반적인 문제는 스타키오스(stachyose) 및 라피노스(raffinose)와 같은 소화되지 않는 올리고당 (oligosaccharide)의 함량이 결장(colon)에서 발효될 때 속이 부글거림과 설사를 유발하는 것이다.
지속 가능한 에너지 원의 개발에 대한 유사한 필요성이 있고, 바이오 에탄올은 예를 들어 수송을 위한 연료로서 매력적인 자원이다. 따라서, 바이오 에탄올을 저비용으로 생산할 수 있는 공정이 필요하다.
당 업계에 공지된 저비용 방법은 낮은 수분 함량으로 수행되는 고체 기질 또는 고체상태 발효(SSF) 공정이다. 상기 공정은 적합한 미생물을 접종한 고체의 축축한 기질로 구성되고, 일정 시간 동안 온도가 조절된 조건에서 발효되도록 남겨둔다.
일반적으로 상기 기질은 교반 없이 평판(flatbeds) 상에서 배치 방식(batch wise)로 배양된다(incubated)(이 공정의 한 가지 예시는 코지 공정(Koji process)으로 알려져 있음. 배치 공정(Batch processes)는 또한 교반 수단을 사용하여 수행됨).
연속적인 SSF 공정은 또한 다음의 생물 반응기를 사용하는 문헌에 기술되어있다: 교반 탱크, 회전 드럼 및 관 모양의 흐름 반응기. 관 모양의 흐름 반응기의 한 가지 예시는 스크류 컨베이어 타입(screw conveyor type)이다.
WO 2006/102907 A1은 본 명세서에 참고 문헌으로 인용되며, 80%를 초과하지 않는 수분 함량으로 혐기성 조건 하에 배양한 다음 폐쇄된 시스템에서의 배양으로 이어짐으로써 효모 및 단백질성 콩류(pulse) 부분으로부터 유래된 단백질 생산물을 제조하는 방법을 개시한다.
WO2013050456은 본 명세서에 참고 문헌으로 인용되어 있으며, 미정제 에탄올 및 고체 생산물의 동시적인 생산 방법을 개시한다. 생산은 하나 이상의 상호 연결된 스크류 컨베이어에서 배치 공정 또는 연속 공정으로 수행된다.
US 4735724는 혼합되지 않은 수직 탑 혐기성 소화조(digester) 및 메탄 생성 미생물에 의한 공급원료의 생분해성 부분의 소화(digestion) 공정을 개시한다. 이 방법은 중간 또는 하부 구역으로부터 상기 탑의 최상부로 액체가 배출되는 것을 특징으로 한다.
EP 2453004 B1은 중력의 작용 하에 밀폐된 탱크에서의 유기 물질의 혐기성 발효 방법 및 탱크에서의 하향식 공급 방법을 개시한다. 이 방법은 발효 질량이 생성 기체의 압력을 교대로 증가시키고, 생성 기체의 압력을 갑자기 완화시킴으로써 교반되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 목적은 미정제 바이오 에탄올의 생산 및 가치 있는 고체 변형 생산물을 동시에 생산하기 위한 대안적인 방법을 제공하는 것이다.
또 다른 목적은 종래 기술의 설계보다 더 크지만 더 단순한 반응기 설계로 수행될 수 있는 방법을 제공하는 것이다.
거기에 또 하나의 목적은 바이오매스, 특히 콩 또는 유채 씨 또는 이들의 혼합물의 혼합물에 기반한 바이오매스의 처리를 위한 대안적인 방법을 제공하는 것이다.
이들 목적은 본 발명의 방법으로 달성된다.
따라서, 본 발명의 일 양태에서, 본 발명은 기질 및 미정제 에탄올의 고체 변형 생산물을 동시에 생산하는 방법에 관한 것으로서:
· 선택적으로 파바콩(fava beans), 완두콩, 해바라기 씨앗, 루핀(lupine), 곡물 및/또는 풀에서 유래하는 단백질성 물질과의 추가 혼합물인, 콩(soya bean), 유채 씨(rape seed) 또는 이들의 혼합물로부터 유래하는 단백질성 물질을 포함하는 분쇄 또는 플레이크된(flaked) 바이오매스(biomass)로부터 기질을 제조하는 단계 ,
· 상기 기질을 1:1 내지 10,000:1의 건식 물질 비율로 생효모와 혼합하고, 상기 생성된 혼합물에서 0.60 내지 1.45의 건식 벌크(bulk) 밀도에 대한 습식 벌크 밀도의 비율을 제공하는 양(amount)의 물을 첨가하는 단계;
· 상기 혼합물을 약 20 ~ 60℃의 온도에서 1 ~ 48시간 동안 배양(incubating)하는 단계; 및
· 상기 혼합물로부터 미정제 에탄올과 습식 고체 변형 생산물을 분리하는 단계;
를 포함하고, 상기 배양이 상기 혼합물과 첨가제를 위한 유입(inlet) 수단 및 고체 변형 생산물과 미정제 에탄올을 위한 배출(outlet) 수단을 구비한 수직의, 흔들리지 않는, 폐쇄 탱크에서 연속적인 플러그-플로우(plug-flow) 공정으로서 수행되는 것을 추가로 포함한다.
본 발명의 바이오 매스 처리 방법은 배양 중에 상기 바이오매스를 수송/이동시키는 중력을 이용한다. 일반적으로 운송을 위한 중력의 사용은 간단하지만, 현재의 플러그-플로우 공정의 경우와 같이 특정한 목적을 위한 반응 조건을 신중하게 선택해야 한다.
통상적으로, 수분 함량이 증가하면 배양 혼합물은 허공용적(void volume)의 감소에 의해 압축되는(compact) 경향이 있어서, 운송 거동이 부정적으로 영향을 받는다. 특정 수분 함량에 도달하면 상기 혼합물은 중력에 의한 운송이 정지되는 정도까지 압축된다. 물질은 반응기의 벽에 달라붙을 것이고, 균일한 플러그-플로우가 중단되어 상기 바이오매스의 유지 시간이 고르지 않게 된다.
게다가, 상기 배양이 중력 효과 하에서의 경우일 수 있는 상승된 압력에서 수행된다면, 다음의 반응은 느려지는 경향이 있다:
바이오매스 + 효모 → 고체 변형 생산물 + EtOH + CO2
배양 혼합물의 중력에 의한 운송과 관련된 문제에 대한 본 발명에 따른 해결책은, 상기 물질 흐름이 매우 높고 균일하게 유지될 수 있어서 플러그-플로우 조건이 달성되고 유지되는 배양을 위한 청구 범위에서 정의된 바와 같은 밀폐된 탱크를 사용하는 것이다. 흐름 속도는 유입 및 배출 수단에 의해 그리고 상기 탱크의 크기(너비 대 높이 비율)에 의해 조절된다.
게다가, 본 발명에 따른 해결책은 입자 표면 상의 수분 활성이 반응 공정에 충분하도록 상기 배양 혼합물 내의 수분 함량의 균형을 확보해야만 한다. 이는 청구항 제 1 항에서 정의된 바와 같이 기질의 건식 벌크 밀도에 대한 습식 벌크 밀도의 비율을 낮게 유지하고, 특정 한계 내에서 유지함으로써 달성된다. 이러한 조건 하에서 상기 혼합물은 자유 유동성 분말로서 작용한다.
보다 구체적으로, 본 발명자들은 건식 벌크 밀도에 대한 습식 벌크 밀도의 비율을 0.60 내지 1.45로 가지는 기질/바이오매스를 사용함으로써 필요로 하는 균일한 공정이 달성될 수 있음을 발견하였다. 플러그-플로우 공정에 있어서 현재의 수직 설계와 결합하여 균일한 플러그-플로우를 확보하고 상기 변형 생산물에 대해 동일한 처리 시간을 보장하는 것이 가능하다. 마지막으로, 본 발명의 방법은 교반하지 않고 수행된다. 이는 적용된 유기체를 현탁 상태로(suspended) 유지시키기 위해 혼합기로부터의 교반을 필요로 하는 산업적 에탄올 생산의 종래 기술 방법과는 상반된다.
상기 수직 설계는 단일 생산 라인에서 용량이 더 크기 때문에 수평 설계보다 투자 비용이 적다. 또한 기계적인 움직임이 적기 때문에 유지 비용도 저렴하다. 비-교반 탱크를 사용하면 운영 비용을 줄이는데 더 기여한다.
생산된 미정제 에탄올의 98중량%보다 많이 이 방법에 의해 회수될 수 있다. 에탄올의 수율은 상기 기질 혼합물의 탄수화물 함량 및 발효 가능한 당으로의 전환(conversion)에 의존한다. 탈지된 콩(defatted soya)에 기반하여 4 ~ 5중량%의 에탄올을 생성하는 것이 가능한 반면, 밀에서는 대략 20중량%를 얻을 수 있다.
제 2 양태에서 본 발명은 본 발명에 따른 방법에 의해 얻을 수 있는 미정제 에탄올을 제공하고, 상기 바이오매스를 상기 효모와 배양하여 얻어지는 소량의 불순물(예를 들어 알콜과 에테르)를 추가로 포함한다.
제 3 양태에서 본 발명은 건식 물질 기준에서 약 25 ~ 90중량%의 양으로 단백질을 포함하고, 선택적으로는 건식 물질 기준에서 약 0.05 ~ 30중량%의 양으로 글리세리드를 포함하는 본 발명에 따른 방법에 의해 얻을 수 있는 기질의 고체 변환 생산물을 제공한다.
제 4 양태에서 본 발명은 인간 및/또는 동물 소비를 위해 또는 식품 또는 사료 제품에 사용되는 성분으로서 또는 화장품 또는 제약품 또는 영양 보충제의 성분으로서 본 발명의 고체 변성 생산물의 사용을 제공한다.
제 5 태양에서 본 발명은 본 발명에 따른 1중량% 내지 99중량%의 고체 변성 생산물을 포함하는 식품, 사료, 화장품 또는 제약품 또는 영양 보충제를 제공한다.
정의
본 발명의 문맥 내에서, 다음의 용어는 본 명세서의 다른 곳에서 정의되지 않는 한 다음을 포함하는 의미이다.
용어 "약", "주위", "대략" 또는 "~"는 예를 들어 당해 분야에서 통상적으로 경험되는 불확실성 측정을 나타내는 의미이며, 예를 들어 +/- 1, 2, 5, 10, 20 또는 심지어 50%의 규모 순서일 수 있다.
용어 "포함하는"은 언급된 부분(들), 단계(들), 특징(들), 조성물(들), 화학 물질(들), 또는 성분(들)의 존재를 명시하는 것으로 해석되어야 하지만, 하나 이상의 추가 부품, 단계, 특징, 조성물, 화학 물질 또는 성분의 존재를 배제하지 않는다. 따라서, 예를 들어 화학적 화합물을 포함하는 조성물은 추가의 화학적 화합물 등을 포함할 수 있다.
플러그- 플로우 공정:
이러한 유형의 연속 공정에서, 상기 반응 혼합물은 예를 들어 제한된 역 혼합을 갖는 관 모양 또는 다면체 반응기를 통한다. 흐름은 상기 반응 혼합물의 조성이 반응기의 축 방향 또는 균일한 질량 흐름(mass flow)를 따라 변화하는 층류(laminar flow)이다.
바이오매스:
광합성에 의해 생성되고 산업 생산에서 원료로 사용될 수 있는 생물학적 물질을 포함한다. 이러한 맥락에서, 바이오매스는 씨앗, 곡물, 콩류(pulses), 풀의 형태의 식물 물질인 예를 들어 콩(beans) 및 완두류(peas) 등과 이들의 혼합물, 그리고 특히 과일 및 콩과 식물(legumes)의 씨앗을 지칭한다. 게다가, 콩류를 포함하는 바이오매스가 단백질 함량 및 조성으로 인해 특히 적용 가능하다.
배양:
미생물의 배양물(cultures)을 특정 목적을 위해 기질 상에 배양하는 공정이며, 예를 들어 탄수화물 상에 효모를 배양하여 알코올을 생산한다.
상기 기질의 고체 변형 생성물:
일반적으로 미생물과의 배양에 의한 바이오매스의 처리는 4가지 유형으로 나뉠 수 있다:
· 바이오매스의 생산 - 세포 물질
· 세포 외(extracellular) 성분의 생산 - 화학적 화합물, 대사산물, 효소
· 세포 내(intracellular) 성분의 생산 - 효소 등
· 상기 기질의 변환 생산물 - 상기 변형된 기질은 상기 생산물이다
본 명세서에서, 상기 기질의 고체 변형 생산물은 상기 선택된 바이오매스를 생 효모 및 선택적으로 효소와 함께 배양함으로써 발생한 생산물을 지칭한다.
벌크 밀도:
분말의 밀도는 고정된 부피의 상기 분말을 측정 컵에 넣고 무게를 결정하거나 또는 측정된 부피의 분말의 중량을 측정함으로써 결정된다. 이 시험에 의해 다음의 특징이 결정될 수 있다:
벌크(bulk) 밀도(푸어(pour) 밀도라고도 함) = g/mL 또는 kg/m3의 질량/미개발(untapped) 건조 부피;
습식 벌크 밀도(총 밀도라고도 함) = 총 부피에 대한 총 질량(Ms + Ml)의 비율;
Ms = 고체 및 Ml의 질량 = 액체의 질량.
일반적으로 상기 벌크 밀도는 국제 표준 ISO 697 및 ISO 60에 따라 결정되지만, 상기 물질의 특성 때문에 현재 문맥에서는 적용할 수 없다. 사용된 개별 방법은 예시에 기술되어 있다.
올리고당 및 다당류:
올리고당은 2개 이상 성분의 모노머(monomer) 당을 함유하는 당류 중합체(saccharide polymer)이다. 다당류는 복잡한 탄수화물로도 알려진 많은 성분의 모노머 당을 포함한 당류 중합체이다. 예시는 전분과 같은 저장 다당류 및 셀룰로스(cellulose)와 같은 구조적 다당류를 포함한다.
탄수화물:
단당류, 이당류, 올리고당 및 다당류를 포함한다.
단백질성 물질:
하나 이상의 사슬에서 배열된 아미노산으로 만들어진 실질적인 함량의 단백질을 가지는 유기 화합물을 포함한다. 대략 50 아미노산까지의 사슬 길이에서 상기 화합물은 펩티드라 불린다(고분자량에서 상기 유기 화합물은 폴리펩티드 또는 단백질이라 불린다).
지방:
지방산과 글리세롤(glycerol) 사이에 에스테르를 포함한다. 1분자의 글리세롤은 1개, 2개 및 3개 지방산 분자로 에스테르화되어 각각 모노글리세리드(monoglyceride), 디글리세라이드(diglyceride) 또는 트리글리세리드(triglyceride)를 생성할 수 있다. 일반적으로 지방은 주로 트리글리세리드와 소량의 레시틴(lecithins), 스테롤(sterols) 등으로 구성된다. 상기 지방이 실온에서 액체인 경우 일반적으로 기름(oil)이라고 한다. 이러한 맥락에서 기름, 지방 및 관련 생산물에 관해서는 "기름, 지방 및 왁스의 물리적 및 화학적 특성", AOCS, 1996 뿐만 아니라 " Lipid Glossary 2", F.D. Gunstone, The Oily Press, 2004.를 참고한다.
글리세리드:
모노글리세리드, 디글리세리드 및 트리글리세리드를 포함한다.
가공 보조제(Processing aids):
1. 효소
효소(들)은 촉매로서 작용하는 매우 큰 종류의 단백질 물질이다. 통상적으로, 이들은 6개의 종류로 나누어지고, 본 발명의 범위에 포함되는 주요 종류는 다양한 결합을 가수분해시키는 작용기(functional groups) 또는 가수분해효소를 전달하는 전이효소일 수 있다. 전형적인 예시는 다음을 포함할 수 있다: 프로테아제(protease)(들), 펩티다아제(peptidase)(들), (α-)갈락토시다아제(galactosidase)(들), 아밀라아제(amylase)(들), 글루카나아제(glucanase)(들), 펙티나아제(pectinase)(들), 헤미셀룰라아제(hemicellulase)(들), 피타아제(phytase)(들), 리파아제(lipase)(들), 포스 포리파아제(phospholipase)(들), 트랜스퍼라아제(phospholipase)(들) 및 산화환원효소(oxido-reductase)(들).
2. 식물 성분 및 유기 가공제(processing agents)
이러한 맥락에서 중요한 기능적 성질의 일부는 다음과 같다: 항산화, 항박테리아 작용, 습식 특성 및 효소 활성의 자극.
식물 기반 성분의 목록은 거대하지만 가장 중요한 것은 다음과 같다: 예를 들어 용해성 탄수화물의 조절을 위한 α-lupulic acid(루풀릭산)인 로즈마리, 타임, 오레가노, 플라보노이드, 페놀산, 사포닌과 홉(hops)으로부터의 α-산(acids) 및 β-산.
게다가, 예를 들어 소르브산(sorbic acid), 프로피온산(propionic acid), 젖산(lactic acid), 구연산(citric acid)과 아스코르브산(ascorbic acid) 및 그들의 염인 pH값, 보존 및 킬레이트 특성(chelating properties)을 조절하기 위한 유기산(organic acids)는 이 가공 보조제 그룹의 일부이다.
3. 무기 가공제
가공 중 세균 공격을 막을 수 있는 무기 조성물(예를 들어 아황산수소나트륨 등)을 포함한다. 최종 생성물에서의 고화방지제(anticaking agents) 및 흐름 개선제(예를 들어 규산알루미늄칼륨 등).
무기산(예를 들어 염산)을 포함한다.
가공 식품:
유제품, 가공 육류 제품, 과자, 디저트, 아이스크림 디저트, 통조림 제품, 냉동 건조 식품, 드레싱, 스프, 편의 식품, 빵, 케이크 등을 포함한다.
가공 사료 제품:
새끼 돼지, 송아지, 가금류, 털갈이 동물, 양, 고양이, 개, 물고기 및 갑각류 등과 같이 동물을 위한 즉시 사용할 수 있는(ready-to-use) 사료를 포함한다.
제약품:
질병 또는 상태의 증상을 치료 및/또는 경감시키기 위한 하나 이상의 생물학적 활성 성분을 포함하는, 전형적으로 정제 형태의 또는 과립 형태의 생산물을 포함한다. 제약품은 또한 약학적으로 허용되는 첨가제(excipients) 및/또는 캐리어(carriers)를 포함한다. 본 명세서에 개시된 고체 바이오 생산물은 정제 또는 과립 내의 약학적으로 허용되는 성분으로서 사용하기에 매우 적합하다.
화장품 제품:
개인 위생 뿐만 아니라 컨디셔너(conditioners) 및 목욕 준비와 같이 개선된 외관을 위해 의도된 생산물을 포함한다.
본 발명의 방법의 제 1 실시예에서, 예를 들어 30중량% 이상, 40중량% 이상, 50중량% 이상, 60중량% 이상, 70중량% 이상, 80중량% 이상, 또는 90중량% 이상인 20중량% 이상의 상기 바이오매스는 탈지된 콩 플레이크로부터 유래하는 단백질성 물질을 포함한다. 상기 콩 플레이크는 또한 탈피될(dehulled) 수 있다.
본 발명의 방법의 제 2 실시예에서, 예를 들어 30중량% 이상, 40중량% 이상, 50중량% 이상, 60중량% 이상, 70중량% 이상, 80중량% 이상 또는 90중량% 이상인 20중량% 이상의 상기 바이오매스는 탈지된 유채 씨로부터 유래하는 단백질성 물질을 포함한다.
본 발명의 방법의 제 3 실시예에서, 상기 바이오매스는 100중량%의 단백질성 물질의 총량을 만드는 양으로 파바콩, 완두류, 해바라기 씨 및/또는 곡류로부터 유래하는 단백질성 물질과의 추가 혼합물에, 5중량% 내지 95중량%의 양의 탈지 유채 씨로부터 유래하는 단백질성 물질과 5중량% 내지 95중량%의 양의 탈지 대두 플레이크로부터 유래하는 단백질성 물질의 혼합물을 포함한다.
본 발명의 실시예 중 임의의 것에서, 단백질성 물질을 포함하는 상기 바이오매스는 올리고당 및/또는 다당류를 추가로 포함할 수 있고 및/또는 오일과 지방(예를 들어 유성 식물의 씨앗으로부터)을 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예 중 임의의 것에서, 상기 기질의 고체 변형 생산물은 콩류의 변형 생산물과 같이, 콩, 완두콩, 루핀(lupine), 해바라기, 및/또는 곡물과 같은, 밀 또는 옥수수(maize) 또는 유성 식물의 씨앗(예를 들어 유채 씨)로부터인 상기 바이오매스로부터 유래하는 단백질성 물질, 올리고당 및/또는 다당류의 변환 생산물일 수 있다.
상기 실시예 중 임의의 것에서, 바이오매스 대 생 효모의 건식 물질 비율은 예를 들어 3:1, 5:1, 10:1, 15:1, 20:1, 30:1, 50:1, 70:1, 75:1, 85:1, 100:1, 200:1, 300:1, 500:1, 1000:1, 2000:1, 3000:1, 4000:1, 5000:1, or 7000:1인 약 2:1 내지 약 8000:1과 같은 약 1:1 내지 약 10000:1이다.
본 발명의 실시예중 임의의 것에서, 물은 상기 기질에서 예를 들어 0.70, 0.75, 0.80, 0.85, 0.90, 0.95, 1.00, 1.10, 1.15, 1.20, 1.25, 1.30 또는 1.35인 약 0.65 내지 약 1.40와 같이, 약 0.60 내지 1.45인 습식 벌크 밀도 대 건식 벌크 밀도의 비율을 제공하는 양으로 상기 기질에 추가된다.
본 발명의 실시예 중 임의의 것에서, 50중량% 이상, 60중량% 이상, 70중량% 이상, 80중량% 이상 또는 90중량% 이상과 같이 40중량% 이상의 상기 바이오매스는 탈지 유채 씨로부터 유래하는 단백질성 물질을 포함할 수 있는 반면, 물은 습식 벌크 밀도 대 건식 벌크 밀도의 비율이 0.75, 0.80, 0.85, 0.90, 0.95, 1.00 또는 1.05와 같이 약 0.65 내지 약 1.10인 비율을 제공하는 양으로 상기 기질에 첨가될 수 있다.
본 발명의 실시예 중 임의의 것에서, 상기 효모는 소비된(spent) 맥주 효모 및 소비된 증류기 효모 및 와인 생산에서 소비된 효모, 빵 효모 뿐만 아니라 C5 당을 발효시키는 효모 균주를 포함하는 사카로미세스 세레비제 균주(Saccharomyces cerevisiae strains) 중에서 선택될 수 있다.
본 발명의 실시예 중 임의의 것에서, 효소, 식물 성분 및 유기 가공제 및 무기 가공제로부터 선택된 하나 이상의 가공 보조제는 배양 전에 또는 배양 도중에 상기 기질에 첨가될 수 있다.
본 발명의 실시예 중 임의의 것에서, 상기 폐쇄된 배양 탱크의 충전 정도는 일정하게 유지될 수 있다. 이것은 일정한 흐름을 야기할 것이다.
본 발명의 실시예 중 임의의 것에서, α-갈락토시다아제는 배양 전에 또는 배양 도중에 상기 기질에 첨가될 수 있으며, 예를 들어 효소 생산물의 그램 당(pr. g. of enzyme product) 약 5,000개 α-갈락토시다아제 단위(units)의 활성을 갖는 α-갈락토시다아제 제제(preparation)은 0.005중량%, 0.01중량%, 0.015중량%, 0.02중량%, 0.03중량%, 0.03중량%, 0.05중량%, 0.1중량%, 0.5중량% 또는 0.75중량%의 양과 같이, 상기 기질의 건식 물질의 약 0.001중량% 내지 약 1중량%의 양으로 첨가된다.
본 발명의 실시예 중 임의의 것에서, 상기 배양은 혐기성 조건 하에 수행될 수 있다. 상기 혐기성 조건은 본 발명에 의해 촉진된다(facilitated).
본 발명의 실시예 중 임의의 것에서, 상기 배양 혼합물에서의 수분 함량은 40중량%, 45중량%, 50중량%, 55중량%, 60중량% 또는 65중량%와 같이, 35중량% 내지 70중량%일 수 있다. 따라서, 개시 혼합물에서의 수분 함량은 통상 70중량%를 초과하지 않고 49, 50, 51, 52, 53 또는 54%와 같이 다양할 수 있다(예를 들어 40% 내지 65%, 45% 내지 60%, 48% 내지 52%, 또는 50% 내지 55%로).
본 발명의 실시예 중 임의의 것에서, 상기 혼합물은 예를 들어 1 ~ 42시간 동안 20 ~ 60℃ 또는 25 ~ 60℃ 또는 30 ~ 50℃ 또는 30 ~ 40℃에서, 또는 2 ~ 36시간 동안 상기에서 언급된(the here mentioned) 온도 간격 중 하나에서, 또는 3 ~ 24시간 동안 상기에서 언급된 온도 간격 중 하나에서, 또는 8 ~ 15시간 동안 상기에서 언급된 온도 간격 중 하나에서, 또는 10 ~ 15시간 동안 상기에서 언급된 온도 간격 중 하나에서인, 1 ~ 48시간 동안 20 ~ 60℃에서 배양된다.
본 발명의 실시예 중 임의의 것에서, 상기 기질의 고체 변형 생산물은 건조에 의해, 선택적으로 분쇄로 이어질 수 있다.
본 발명의 실시예 중 임의의 것에서, 상기 기질 혼합물은 부분적으로 또는 전체적으로 사용된다면, 그리고 원한다면 상기 효모, 항 영양 인자와 상기 효소(들)을 불활성화하기 위해 충분한 시간 및 온도에서 배양될 수 있다. 일반적으로 더 높은 온도는 더 짧은 기간 동안 적용되는 반면, 더 낮은 온도는 상기 생 효모, 상기 항 영양 인자와 상기 효소를 불활성화하기 위해 더 긴 시간 동안 적용된다.
본 발명의 실시예 중 임의의 것에서, 상기 교반되지 않은, 폐쇄 배양 탱크는 수직의 긴 직사각형 원통형 또는 다면체 형태일 수 있다. 이 유형의 사용에서의 이점은 공간을 절약하는 것 및 교반되지 않음에 따라 혼합 장비의 운영 비용과 유지보수 비용이 발생하지 않는다는 것이다.
본 발명의 실시예 중 임의의 것에서, 상기 교반되지 않은 폐쇄 배양 탱크의 상부 부분의 영역은 하부 부분의 영역보다 작을 수 있으며, 즉 탱크는 원뿔 모양이다. 이것의 장점은 슬립 효과(slip effect)가 증가되어 감소된 유동성을 갖는 바이오매스가 사용될 수 있다는 것이다.
본 발명의 실시예 중 임의의 것에서, 상기 교반되지 않은 폐쇄 배양 탱크는 절연 매트재료 또는 보온 딤플 재킷(thermal dimple jacket) 및 상기 배양 탱크 내의 온도를 제어하는 수단을 가질 수 있다.
본 방법에 의해, 상기 에탄올은 진공 및/또는 스팀의 주입과 같은 통상적인 방법에 의해 상기 기질 혼합물로부터 분리될 수 있고, 생산된 상기 미정제 에탄올의 98중량% 이상이 회수될 수 있다. 에탄올의 수율은 상기 배양 혼합물의 탄수화물 함량 및 발효 가능한 당으로의 전환에 의존한다. 탈지된 콩(defatted soya)에 기반하여 4 ~ 5중량%의 에탄올을 생성하는 것이 가능한 반면, 밀에서는 대략 20중량%를 얻을 수 있다.
따라서 본 발명의 제 2 양태는 본 발명에 따른 방법으로 얻을 수 있는 미정제 에탄올을 제공하고, 상기 바이오매스를 배양하여 얻어지는 소량의 부산물(예를 들어 다른 알콜 및 에테르)를 추가로 포함한다.
본 발명의 상기 기질의 고체 변형 생산물의 제 1 실시예에서 그것은 15중량%, 13중량%, 10중량%, 6중량%, 4중량% 또는 2중량% 이하의 수분 함량으로 건조되었고, 선택적으로 분쇄된 형태로 존재한다.
본 발명의 상기 고체 생산물의 임의의 실시예에서 그것은 상기 바이오매스로부터 유래하는 단백질성 물질, 올리고당 및/또는 다당류의 변형 생산물일 수 있다. 상기 고체 변형 생산물은, 트립신 저해제, 항원, 속이 부글거림을 만드는(flatulence-producing) 올리고당(예를 들어 스타키오스 및 라피노스(피틴산 및 레시틴))과 같은 감소된 함량의 항 영양 인자를 가질 것이다.
본 발명의 상기 고체 생산물의 실시예 중 임의의 것에서 그것은 콩으로부터 유래하는 건식 물질의 40중량%의 단백질성 물질을 포함할 수 있다.
본 발명의 상기 고체 생산물의 실시예 중 임의의 것에서 그것은 유채 씨로부터 유래하는 건식 물질의 40중량%의 단백질성 물질을 포함할 수 있다.
본 발명의 상기 고체 생산물의 실시예 중 임의의 것에서 그것은 콩, 유채 씨 또는 해바리기의 식물 부분 또는 이들의 혼합물로부터 유래하는 건식 물질의 30 ~ 65중량%의 양으로 단백질을 포함할 수 있다.
본 발명의 상기 고체 생산물의 실시예 중 임의의 것에서 그것은 2중량% 이하, 1중량% 이하, 0.5중량% 이하, 또는 0.4중량% 이하와 같이, 3중량% 이하인 라피노스, 스타키오스 및 베르바스코스(verbascose)의 총량을 포함할 수 있다.
본 발명의 상기 고체 생산물의 실시예 중 임의의 것에서 그것은 숙신산, 아세트산 및 이들의 혼합물로부터 선택된 유기산을 0.01중량% 내지 0.5중량%의 양으로 포함할 수 있다.
마지막으로, 본 발명은 본 발명에 따른 고체 변성 생성물의 1중량% 내지 99중량%를 포함하는 식품, 사료, 화장품 또는 제품 또는 영양 보충제에 관한 것이다.
실시예
실시예 1:
콩류로부터의 다당류 및 단백질을 포함하는 바이오매스의 개폐식 배치 탱크(open and closed batch tank)에서의 비교 배양
다음에서, 대기압에서의 배양 및 콩에 기반한 바이오매스의 상승된 압력이 비교된다.
1.1 기질 혼합물:
탈피된, 탈지된 및 탈용매된(desolventised) 콩 플레이크 10kg은 효모 슬러리(10% 건식 물질) 3kg과 혼합되고, 상기 혼합물 중 51중량%의 건식 물질 함량에 도달하는 양으로 물에 첨가되었다. 상기 기질 혼합물의 습식 벌크 밀도/건식 벌크 밀도의 비율은 0.832였다.
1.2 배양 탱크:
온도 및 압력 게이지 프로브(temperature- and pressure gauge probe)가 장착된 40리터의 절연 고압증기멸균기(insulated autoclave)는 개폐식 배치 탱크로 사용됐다.
상기 탱크는 대략 15kg의 기질 혼합물로 채워졌으며 대기압에서 시험을 위해 열어 놓았고, 압력 하에서 상기 배양을 위해 닫는 경우에 그 뚜껑은 6.0bar에서 열도록 설정된 압력 조절기가 있는 밸브를 가진다.
1.3 결과:
도. 1은 배양 시간의 함수로서 온도 및 압력 증가를 도시한다.
도 2는 배양 시간의 함수로서 대기압에서 시험하는 동안의 온도 상승을 도시한다.
6시간 배양 후 올리고당의 감소는 다음과 같이 표 1로 작성된다:
매개 변수(Parameter) 스타키오스
In % by weight		 라피노스
In % by weight
Substrate mixture 4.0 1.5
Incubation at elevated pressure 1.5 0.0
Incubation at atmospheric pressure 1.6 0.0
상기 결과로부터, 압력 하에서 배양하는 것이 가능하고, 동시에 적절한 습도 조건 즉, 습식 벌크 밀도/건조 벌크 밀도 비율을 선택함으로써 대기압에서 얻을 수 있는 것과 유사한 상기 올리고당 함량의 감소를 얻을 수 있다는 것을 알 수 있다(it can be deducted).
실시예 2:
다양한 바이오매스에 기반하여 제기된 기질에 대한 습식 벌크 밀도/건식 벌크 밀도의 비율
2.1 시험에 사용된 바이오매스:
콩
상기 사용된 콩은 탈지된 콩 식품이다.
옥수수
상기 사용된 옥수수는 통 옥수수였고 3.5mm 체를 통과하여 해머 밀(hammer mill)로 갈았다.
밀
상기 사용된 밀은 통 밀이었고, 3.5mm 체를 통과하여 해머 밀로 갈았다.
해바라기
상기 사용된 해바라기는 탈지된 해바라기 알갱이였고, 믹서기(blender)로 갈았다.
유채씨
상기 사용된 유채씨는 탈지된 유채씨 식품이었다.
파바콩
상기 사용된 콩은 통 파바콩이었고, 믹서기로 갈았다.
완두콩 단백질
상기 사용된 완두콩 단백질은 완두콩 단백질 농축물이었다.
2.2 절차 설명:
다음에 표로 작성된 바이오매스와 물의 양은 10분 동안 혼합된 다음 밀폐된 용기에서 50분간의 평형으로 이어진다.
그 후 물질은 500mL의 측정 컵에 부어지고, 상기 컵의 무게 측정 및 상기 컵의 용기를 빼는 것에 의해 질량이 결정됐다.
상기 벌크 밀도는 kg/m3 단위의 질량/미반응 부피로 계산되었다.
상기 사용된 건식 벌크 밀도는 물을 첨가하지 않고 측정된 상기 바이오매스의 벌크 밀도이다.
- 상기 습식 벌크 밀도는 물을 첨가한 상기 바이오매스의 벌크 밀도이다.
- 상기 비율은 습식 벌크 밀도를 상기 건식 벌크 밀도로 나눈 값으로 계산되었다.
- 상기 바이오매스의 수분 함량은 일정한 중량으로 건조함으로써 결정되었다.
- 물을 첨가한 후, 상기 혼합물 중의 수분은 계산에 의해 결정되었다.
2.3 결과:
100% 콩 및 콩과 80% 혼합물의 결과는 다음과 같이 표 2로 작성된다.
Figure pct00001
옥수수, 해바라기 및 유채씨와 60% 콩 및 40% 콩과의 혼합물의 결과 뿐만 아니라 100% 유채씨의 결과는 다음과 같이 표 3으로 작성된다.
Figure pct00002
콩 식품 및 유채 씨와 그 혼합물에 대한 상기 밀도 비율(습식 벌크 밀도/건식 벌크 밀도) 대(vs.) 수분은 도. 3에 그래프로 나타난다.
실시예 3
종래 기술 방법 대(vs.) 새로운 기술 방법의 실험실 규모 배양 시험
3.1 배경:
다음의 실험실 규모 배양 시험의 배경은 WO 2013050456에 기술된 바와 같은 종래 기술 방법(PAM)의 조건 및 본 발명 방법(NTM)의 조건을 모방하는 것이었다.
종래 기술 방법(PAM)에서, 개발된 CO2는 주변에 방출되도록 자유로운 접근을 가지는 반면, 이는 본 발명의 새로운 기술 방법(NTM)에서 더욱 제한적이다. 즉, 부분적인 CO2 압력이 더욱 높다.
3.2 물질 및 방법:
3.2.1 - 물질
바이오매스 : 섹션 2.1에서 설명한 바와 같은 콩 식품(SBM), 유채 씨 식품(RSM) 및 해바라기 식품(SSM)
물 : 일반 수돗물
효모 : De Danske Gærfabrikker, Grena, DK의 빵 효모
가공 조제 : Bio-Cat의 α-갈락토시다아제(12,500 U/g)
각 배양 혼합물은 150g DM의 바이오매스 함량(biomass content of 150 g of DM), 다양한 양의 물, 바이오매스의 0.4중량% DM 효모 및 바이오매스의 0.12중량% DM α-갈락토시다아제(0.4 % yeast by weight of DM of biomass and 0.12 % α-galactosidase by weight of DM of biomass)를 가졌다.
상기 배양 혼합물의 성물은 다음과 같이 표 4로 작성된다:
Figure pct00003
3.2.2 - 사용 된 실험 방법
배양 탱크:
상기 PAM 방법에서 알루미늄 호일(aluminium foil)로 절반 채워지고 느슨하게 밀폐된 원뿔 모양의 플라스크가 사용되었다. 상기 NTM 방법에서 손으로 잡아당겨서 공기를 제거하고 끈으로 막아 CO2가 빠져나갈 수 있도록 한 강한 비닐 봉지가 사용되었다.
배양:
모든 샘플이 온도 조절 수 욕조에서 32℃로 16시간 동안 배양되었다.
상기 배양은 동결에 의해 상기 배양이 중단된 에탄올 분석을 위한 샘플을 제외하고는, 30분 동안 100℃로 가열함으로써 중단되었다.
분석 방법:
상기 사용된 분석 방법은 다음 개별 결과를 참조한다.
3.3 결과:
3.3.1 - 밀도
벌크 밀도의 결정은 500mL 눈금 실린더에 물질의 양(250~460mL)를 붓고 상기 실린더를 부드럽게 흔들어(두르리지 않음) 표면을 평평하게(levelling) 한 후 부피를 읽음으로써 수행되었다. 이어서, 상기 물질의 중량이 결정되었다.
상기 계산은 섹션 2.2에서 설명한 바와 같이 수행되었다.
결과는 다음과 같이 표 5로 작성된다:
Figure pct00004
코멘트:
상기 결과로부터, 상기 PAM 방법에 의한 배양 후에 상기 벌크 밀도가 감소되고 상기 NTM 방법에 의해 상기 밀도가 증가한다는 것이 주목된다.
상기 비닐 봉지를 짜내는 효과를 시험하기 위해 4 가지의 다른 기질이 배양하지 않고 처리되었다. 상기 4 가지 측정 결과는 최대 60kg/m3의 증가 및 33.5kg/m3의 평균값이다. 따라서 밀도 증가는 명백한 사실이다.
3.3.2 단백질 함량
상기 미정제 단백질 함량은 상기 Dumas 방법에 따라 환산 계수(conversion factor)로 6.25를 사용하여 결정되었다.
상기 결과는 다음과 같이 표 6으로 작성된다.
Figure pct00005
3.3.3 배양된 혼합물의 알콜 함량
상기 에탄올 함량은 내부 코드-RTTEF를 가지는 그 방법에 따른 Eurofins에 의해 분석(analyzed by Eurofins according to their method with internal code - RTTEF)되었다.
상기 결과는 다음과 같이 표 7로 작성된다:
Figure pct00006
코멘트:
바이오매스 그룹 내 형성된 상기 EtOH의 순위로부터, 상기 NTM 방법은 PAM 방법보다 더 많은 알코올을 검출한다는 결과가 나타난다.
3.3.4 올리고당
스타키오스 및 라피노스의 함량은 박층 크로마토그래피(thin-layer chromatography)에 의해 결정된다.
정지 상(phase) - 실리카 겔(Silica gel) 60 (Merck 1.05553.0001)
이동 상 - 120mL n-부탄올, 80mL 피리딘 및 60mL 탈염수
스팟(spots)은 8g 디페닐아민, 335mL 아세톤, 8mL 아닐린 및 60mL 인산으로 구성된 액체로 가시화된다.
당 농도는 알려진 표준과 비교하여 결정되었다.
상기 결과는 다음과 같이 표 8로 작성된다:
Figure pct00007
두 방법은 동등하게 잘 수행되었으며, 45%보다 높은 수분 함량에서 측정된 상기 올리고당의 감소는 100%였다.
3.3.5 유기산
숙신산 및 아세트산의 함량은 내부 코드-HEG12를 가지는 그 방법에 따른 Eurofins에 의해 분석되었다.
상기 결과는 다음과 같이 표 9로 작성된다:
Figure pct00008
코멘트:
바이오매스 그룹 내 순위에서, 상기 PAM 방법은 상기 NTM 방법보다 더 많은 숙신산 및 아세트산을 생성하는 것으로 나타난다.
3.4 결론:
상기 얻어진 결과에 기반하여, 상기 NTM 방법은 상기 PAM 방법에 기반한 생산물보다 단백질은 약간 더 적고 숙신산 및 아세트산은 더 적은 고체 변형 생산물을 생성한다는 것을 알 수 있다. 동시에, 상기 NTM 방법으로 생성된 상기 배양 혼합물 내의 알코올 함량은 더욱 높다.
실시예 4
콩류로부터의 다당류 및 단백질을 포함하는 바이오매스의 연속적인 수직 배양기(incubator)에서의 배양
다음에서는 탈지된 콩에 기반한 바이오매스의 수직적이고, 폐쇄되고 및 교반되지 않은 배양기에서의 배양이 설명된다.
4.1 배양 배지:
탈피되고, 탈지되고, 탈용매된 콩 플레이크 및 효모와 물의 슬러리의 혼합물은 상기 혼합물에서 45중량%의 건식 물질 함량에 도달하는 양으로 연속적으로 제조되었다.
상기 배양 혼합물은 전체 건조 물질 기준으로 3.5중량%의 효모를 함유하였다. 상기 배양 혼합물의 습식 벌크 밀도/건식 벌크 밀도 비율은 0.895였다.
4.2 인큐베이터:
상기 사용된 파일럿(pilot) 배양기는 내부 직경이 1.55m이고 총 높이가 4.75m인 절연, 원통형의 직사각형 스테인리스 스틸(stainless-steel) 튜브였다. 상부 부분에는 상기 유입과 분배 시스템을 4.25m의 높이로 조절하기 위한 3개의 회전 패들(paddle) 유형 레벨(level) 모니터의 배열(array)가 있었다. 이것은 상기 배양기에게 8m3의 유효 작동 용량을 제공한다.
게다가, 상기 배양기는 유입 뿐만 아니라 배출에도 온도 프로브가 장착되어 있다.
4.3 시험 절차:
상기 배양기는 시간당 1000리터의 속도로 배양 혼합물이 채워졌다. 8시간 후 상기 배양기는 작동 레벨까지 채워졌고, 상기 출구 수단은 충전 레벨을 일정하게 유지하는 속도로 설정되었다.
대략 30리터의 부분 표본 부피(aliquot volume)은 10시간의 시험 운전 후에 얻었으며(was taken), 100℃에서 생 증기(live steam)로 25분 동안 배양되었고, 미정제 에탄올을 포함하는 잉여 증기는 냉각 열교환기로 이송되었다.
이어서, 상기 바이오매스의 습식 고체 변형 생산물은 순식간에(flash) 건조되고 분쇄되었다.
전체 배양 매개변수는 다음과 같았다:
배양 시간 - 8시간
유입 온도 - 25.2℃
배출 온도 - 32.3℃
4.4 결과:
상기 분리된 미정제 에탄올 함량은 100kg의 바이오매스당 4.7kg의 수율에 상응했다(corresponded to). 상기 바이오매스의 상기 고체 변형 생산물은 58.3%의 총 미정제 단백질(N x 6.25) 함량을 가졌다. 상기 건조된 생산물의 수분 함량은 5.4중량%였다.
게다가, 건조되고 고체인 변형 생산물의 항 영양 인자는 현저하게 감소되었다:
Figure pct00009
상기 고체 변형 생산물은 영양가가 높고 맛이 좋기 때문에 많은 식품 및 사료 제품 또는 영양 보충제의 성분으로 적합하다. 게다가, 제약 제품 및 화장품(예를 들어 목욕 조성)에서 첨가제로 사용될 수 있다.
실시예 5
콩류와 곡물의 혼합물에서 다당류와 단백질을 포함하는 바이오매스의 연속적인 수직 배양기에서의 배양
다음에서는 탈지된 콩과 밀의 혼합물에 기반한 바이오매스의 수직적이고, 폐쇄되고 및 교반되지 않은 배양기에서의 배양이 설명된다.
5.1 배양 배지:
으깨진 밀의 건식 물질 10중량% 및 탈피되고, 탈지되고, 탈용매된 콩 플레이크의 건식 물질 90중량% 및 효모, 효소와 물의 슬러리를 포함하는 혼합물은 상기 혼합물에서 45중량%의 건식 물질 함량에 도달하는 양으로 연속적으로 제조되었다. 상기 배양 혼합물은 전체 건조 물질을 기준으로 3중량%의 효모 및 Novozymes의 Viscozyme 밀, Spirizyme Fuel 및 Liquozyme 전부의 밀의 건식 물질을 기준으로 0.4중량%의 함량을 가졌다.
상기 배양 혼합물의 습식 벌크 밀도/건식 벌크 밀도의 비율은 0.984였다.
5.2 인큐베이터:
상기 배양기는 실시예 4에서 기술된 바와 같다.
5.3 시험 절차:
상기 시험 절차는 이 공정에서 상기 유입 수단이 500리터/h의 체적 속도(volume speed)로 작동하도록 설정되었다는 것을 제외하고는 실시예 4에 기술된 바와 같다.
전체 배양 매개변수는 다음과 같았다:
배양 시간 - 16시간
유입 온도 - 25.1℃
배출 온도 - 33.1℃
5.4 결과:
상기 분리된 미정제 에탄올 함량은 100kg의 바이오매스당 8.4kg의 수율에 상응한다. 상기 바이오매스의 상기 고체 변형 생산물은 59.4%의 미정제 단백질 함량(N × 6.25) 및 6.2중량%의 수분 함량을 가졌다.

Claims (34)

  1. 기질 및 미정제 에탄올의 고체 변형 생산물(solid transformation product)를 동시에 제조하는 방법으로서:
    선택적으로 파바콩(fava beans), 완두콩, 해바라기 씨앗, 루핀(lupine), 곡물 및/또는 풀에서 유래하는 단백질성 물질과의 추가 혼합물인, 콩(soya bean), 유채 씨(rape seed) 또는 이들의 혼합물로부터 유래하는 단백질성 물질을 포함하는 분쇄 또는 플레이크된(flaked) 바이오매스(biomass)로부터 기질을 제조하는 단계,
    상기 기질을 1:1 내지 10,000:1의 건식 물질 비율로 생효모와 혼합하고, 상기 생성된 혼합물에서 0.60 내지 1.45의 건식 벌크(bulk) 밀도에 대한 습식 벌크 밀도의 비율을 제공하는 양(amount)의 물을 첨가하는 단계;
    상기 혼합물을 약 20 ~ 60℃의 온도에서 1 ~ 48시간 동안 배양(incubating)하는 단계; 및
    상기 혼합물로부터 미정제 에탄올과 습식 고체 변형 생산물을 분리하는 단계; 를 포함하고,
    상기 배양이 상기 혼합물과 첨가제를 위한 유입 수단 및 고체 변형 생산물과 미정제 에탄올을 위한 배출 수단을 구비한 수직적이고, 흔들리지 않고, 폐쇄된 배양 탱크에서 연속적인 플러그-플로우(plug-flow) 공정으로서 수행되는 것을 추가로 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    바이오매스의 20중량% 이상은 탈지된 콩 플레이크(defatted soya flakes)로부터 유래한 단백질성 물질을 포함하는 방법.
  3. 제1항 내지 제2항 중 어느 항에 있어서,
    바이오매스의 20중량% 이상은 탈지된 유채 씨로부터 유래한 단백질성 물질을 포함하는 방법.
  4. 제1항 내지 제2항 중 어느 항에 있어서,
    바이오매스의 40중량% 이상, 50중량% 이상, 60중량% 이상, 70중량% 이상, 80중량% 이상 또는 90중량% 이상과 같이 30중량% 이상은 탈지된 콩 플레이크로부터 유래한 단백질성 물질을 포함하는 방법.
  5. 제1항 또는 제3항 중 어느 항에 있어서,
    바이오매스의 40중량% 이상, 50중량% 이상, 60중량% 이상, 70중량% 이상, 80중량% 이상 또는 90중량% 이상과 같이 30중량% 이상은 탈지된 유채 씨로부터 유래한 단백질성 물질을 포함하는 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    단백질 물질을 포함하는 바이오매스는 올리고당 및/또는 다당류를 추가로 포함하며 및/또는 예를 들어 유성 식물(oil bearing plants)의 씨로부터의 기름(oils) 또는 지방(fats)을 추가로 포함하는 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 항에 있어서,
    상기 기질의 고체 변형 생산물은 바이오매스로부터 유래한 단백질성 물질, 올리고당 및/또는 다당류의 변형의 생산물인 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 항에 있어서,
    바이오매스 대 효모의 상기 건식 물질 비율이 3:1, 5:1, 10:1, 15:1, 20:1, 30:1, 50:1, 70:1, 75:1, 85:1, 100:1, 200:1, 300:1, 500:1, 1000:1, 2000:1, 3000:1, 또는 4000:1과 같은 2:1 내지 5000:1인 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 항에 있어서,
    기질에서 건식 벌크 밀도에 대한 습식 벌크 밀도의 비율이 0.70, 0.75, 0.80, 0.85 0.90, 0.95, 1.00, 1.10, 1.15, 1.20, 1.25, 1.30 또는 1.35와 같은 0.65 내지 1.40인 방법.
  10. 제1항 또는 제3항 또는 제5항 중 어느 항에 있어서,
    기질에서 건식 벌크 밀도에 대한 습식 벌크 밀도의 비율을 예를 들어 0.80, 0.85, 0.90 또는 0.95인 0.75 내지 1.00과 같은 0.65 내지 1.05로 제공하는 양으로 상기 기질에 물이 첨가되는 방법.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 항에 있어서,
    효모는 소비된 맥주 효모(spent brewer's yeast) 및 소비된 증류기 효모(spent distiller's yeast) 및 빵 효모 및 와인 생산에서 소비된 효모를 포함하는 사카로미세스 세레비제 균주(Saccharomyces cerevisiae strains) 뿐만 아니라 C5 당을 발효시키는 효모 균주 중에서 선택되는 방법.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 항에 있어서,
    효소, 식물 성분 및 유기 가공제(processing agents) 및 무기 가동제로부터 선택되는 하나 이상의 가공 보조제(processing aids)는 배양 전에 또는 배양 도중에 상기 기질에 첨가되는 방법.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 항에 있어서,
    폐쇄 배양 탱크의 충전 정도는 일정하게 유지되는 방법.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 항에 있어서,
    α-갈락토시다아제(α-galactosidase)는 배양 전에 또는 배양 도중에 상기 기질에 첨가되는 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    효소 생산물의 그램 당(pr. g. of enzyme product) 약 5,000개 α-갈락토시다아제 단위(units)의 활성을 갖는 α-갈락토시다아제 제제(preparation)은 0.005중량%, 0.01중량%, 0.015중량%, 0.02중량%, 0.03중량%, 0.03중량%, 0.05중량%, 0.1중량%, 0.5중량% 또는 0.75중량%의 양과 같이, 상기 기질의 건식 물질의 약 0.001중량% 내지 약 1중량%까지의 양으로 상기 기질에 첨가되는 방법.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 항에 있어서,
    배양은 혐기성 조건 하에서 수행되는 방법.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 항에 있어서,
    혼합물 중의 수분 함량은 40중량%, 45중량%, 50중량%, 55중량%, 60중량% 또는 65중량%와 같이 35중량% 내지 70중량%인 방법.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 항에 있어서,
    상기 기질의 고체 변형 생산물은 건조되는 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 기질의 건조된 고체 변형 생산물은 분쇄되는(milled) 방법.
  20. 제1항 내지 제19항 중 어느 항에 있어서,
    교반되지 않은 폐쇄 배양 탱크는 수직이며, 길쭉한 원통형 또는 다면체 유형인 방법.
  21. 제1항 내지 제20항 중 어느 항에 있어서,
    교반되지 않은 폐쇄 배양 탱크의 상부 부분에서의 영역은 하부 부분에서의 영역보다 작으며, 즉 상기 탱크는 원뿔 모양인 방법.
  22. 제1항 내지 제21항 중 어느 항에 있어서,
    교반되지 않은 폐쇄 배양 탱크는 절연 매트재료 또는 보온 딤플 재킷(thermal dimple jacket) 및 상기 탱크 내의 온도를 제어하는 수단을 포함하는 방법.
  23. 제1항 내지 제22항 중 어느 항에 있어서,
    생산된 미정제 에탄올 중 예를 들어 98중량% 또는 99중량% 이상인, 95중량% 이상과 같은, 90중량% 이상이 회수되는 방법.
  24. 바이오매스와 효모의 배양으로 발생하는 소량의 부산물인 예를 들어 다른 알코올 및 에테르를 더 포함하고,
    제1항 내지 제17항 및 제20항 내지 제23항 중 어느 항에 따른 방법에 의해 얻을 수 있는 미정제 에탄올.
  25. 건식 물질 기준으로 25 ~ 90중량% 양의 단백질 및 선택적으로 건식 물질 기준으로 0.05 ~ 30중량% 양의 글리세리드를 포함하고,
    제1항 내지 제23항 중 어느 항에 따른 방법에 의해 얻을 수 있는 상기 기질의 고체 변형 생산물.
  26. 제25항에 있어서,
    15중량%, 13중량%, 10중량%, 6중량%, 4중량% 또는 2중량% 이하의 수분 함량으로 건조되고, 선택적으로 분쇄된 형태로 존재하는 상기 기질의 고체 변형 생산물.
  27. 제25항 내지 제26항 중 어느 항에 있어서,
    바이오매스로부터 유래하는 단백질성 물질, 올리고당 및/또는 다당류의 변형 생산물인 상기 기질의 고체 변형 생산물.
  28. 제25항 내지 제27항 중 어느 항에 있어서,
    콩으로부터 유래하는 40% 이상의 단백질성 물질을 포함하는 상기 기질의 고체 변형 생산물.
  29. 제25항 내지 제28항 중 어느 항에 있어서,
    유채 씨로부터 유래하는 40% 이상의 단백질성 물질을 포함하는 상기 기질의 고체 변형 생산물.
  30. 제25항 내지 제29항 중 어느 항에 있어서,
    콩(soya), 유채 씨, 또는 해바라기 또는 이들의 혼합물의 식물 부분으로부터 유래하는 건식 물질 기준으로 30중량% 내지 65중량% 양의 단백질을 포함하는 상기 기질의 고체 변형 생산물.
  31. 제25항 내지 제30항 중 어느 항에 있어서,
    2중량% 이하, 1중량% 이하, 0.5중량% 이하, 또는 0.4중량% 이하와 같이, 3중량% 이하인 라피노오스(raffinose) 및 스타키오스(stachyose)의 총량을 포함하는 상기 기질의 고체 변형 생산물.
  32. 제25항 내지 제31항 중 어느 항에 있어서,
    숙신산(succinic acid), 아세트산(acetic acid) 및 이들의 혼합물로부터 선택된 유기산(organic acids)를 0.01중량% 내지 0.5중량%의 양으로 포함하는 상기 기질의 고체 변형 생산물.
  33. 인간 및/또는 동물 소비를 위한 가공 식품으로, 또는 식품 또는 사료 제품으로 사용되는 성분으로서, 또는 화장품 또는 제약품 또는 영양 보충제의 성분으로서의 제24항 내지 제32항에 따른 고체 변형 생산물의 용도.
    .
  34. 제24항 내지 제32항에 따른 1중량% 내지 99중량%의 고체 변성 생산물을 포함하는 식품, 사료, 화장품 또는 제약품 또는 영양 보충제.
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