通過(guò)發(fā)酵制備乙醇的方法
【專利摘要】通過(guò)發(fā)酵制備乙醇的方法，包括以下步驟：用酵母發(fā)酵包含可發(fā)酵糖的醪以形成包含乙醇的發(fā)酵醪，從所述發(fā)酵醪分離酵母濃縮液，向所述酵母濃縮液添加無(wú)機(jī)酸以提供pH為1.8?3.0的酸化的酵母濃縮液，向所述酸化的酵母濃縮液添加5?80ppm(重量)的量的過(guò)氧羧酸以提供經(jīng)處理的酵母濃縮液，以及通過(guò)添加經(jīng)處理的酵母濃縮液發(fā)酵包含可發(fā)酵糖的醪以形成包含乙醇的發(fā)酵醪。
【專利說(shuō)明】
通過(guò)發(fā)酵制備乙醇的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及通過(guò)發(fā)酵制備乙醇的方法，其中在不使用抗生素的情況下可以有效地 控制細(xì)菌污染。
[0002] 發(fā)明背景
[0003] 通過(guò)發(fā)酵制備乙醇已成為用于運(yùn)輸?shù)目稍偕剂系闹饕獊?lái)源。得自甘蔗、玉米、高 粱或甜菜原料的糖的酵母發(fā)酵以及通過(guò)蒸餾從發(fā)酵醪回收乙醇被工業(yè)化地用于制備作為 汽油添加劑或運(yùn)輸燃料的乙醇?？梢圆捎猛ㄟ^(guò)離心從發(fā)酵醪回收酵母以及重新利用回收的 酵母進(jìn)行發(fā)酵來(lái)增加發(fā)酵率和乙醇生產(chǎn)率。來(lái)自發(fā)酵的副產(chǎn)品，例如來(lái)自玉米基發(fā)酵的干 酒糟和可溶物(DDGS)或來(lái)自甘蔗基發(fā)酵的干酵母，用作動(dòng)物飼料或飼料添加劑。
[0004] 通過(guò)發(fā)酵制備燃料乙醇的普遍問(wèn)題是發(fā)酵醪被細(xì)菌、特別是產(chǎn)乳酸和乙酸的細(xì)菌 污染，這可導(dǎo)致乙醇產(chǎn)率降低，并可通過(guò)導(dǎo)致酵母絮凝而干擾酵母的重新利用。選擇性作用 于細(xì)菌的抗生素已被用于減少細(xì)菌污染，但是此類抗生素的使用是不期望的，因?yàn)槠鋵?dǎo)致 發(fā)酵副產(chǎn)物被抗生素污染，并可導(dǎo)致在細(xì)菌中形成抗生素抗性。
[0005] -般使用使pH降至小于2.5的酸處理來(lái)減少回收的酵母在重新利用其進(jìn)行發(fā)酵之 前的細(xì)菌污染。然而，對(duì)于耐酸細(xì)菌，例如產(chǎn)乳酸和乙酸的細(xì)菌，此類酸處理不是足夠有效 的。
[0006] W0 2011/116042提出通過(guò)在非氧化性殺微生物劑或諸如穩(wěn)定化的過(guò)乙酸的穩(wěn)定 化的氧化劑的存在下進(jìn)行發(fā)酵，來(lái)控制乙醇發(fā)酵中的細(xì)菌生長(zhǎng)。該非氧化性殺微生物劑或 穩(wěn)定化的氧化劑被添加到發(fā)酵罐中。
[0007] W0 2012/027469提出通過(guò)向發(fā)酵醪中引入諸如過(guò)乙酸的有機(jī)氧化性化合物和諸 如過(guò)氧化氫的無(wú)機(jī)氧化性化合物來(lái)降低發(fā)酵系統(tǒng)中細(xì)菌水平。
[0008] US 2009/0061490公開(kāi)了在澄清的糖水解產(chǎn)物中發(fā)酵木糖，其中將酵母泥從發(fā)酵 液分離，用氧化劑處理以減少微生物污染，并重新引入到發(fā)酵中。用氧化劑處理是在pH 3-6 下進(jìn)行的。
[0009] 發(fā)明概述
[0010] 本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，令人驚訝的是，在使用酵母回收和重新利用的乙醇發(fā) 酵方法中，與將過(guò)氧羧酸直接添加到發(fā)酵醪或未被酸化的回收酵母中相比，當(dāng)將所述過(guò)氧 羧酸在將回收酵母重新用于發(fā)酵之前添加到酸化的回收酵母中時(shí)，所述過(guò)氧羧酸更加有效 地減少細(xì)菌污染而且不影響酵母發(fā)酵活性。
[0011] 因此，本發(fā)明提供通過(guò)發(fā)酵制備乙醇的方法，所述方法包括以下步驟
[0012] a)用酵母發(fā)酵包含可發(fā)酵糖的醪(mash)以形成包含乙醇的發(fā)酵醪（fermented mash)，
[0013] b)從得自步驟a)的發(fā)酵醪(fermentation mash)分離酵母濃縮液，
[0014] c)向得自步驟b)的酵母濃縮液添加無(wú)機(jī)酸以提供pH為1.8-3.0的酸化的酵母濃縮 液，
[0015] d)向所述酸化的酵母濃縮液添加5-80ppm(重量）的量的過(guò)氧羧酸以提供經(jīng)處理的 酵母濃縮液，以及
[0016] e)通過(guò)添加得自步驟d)的經(jīng)處理的酵母濃縮液發(fā)酵包含可發(fā)酵糖的醪以形成包 含乙醇的發(fā)酵醪。
[0017]發(fā)明詳述
[0018] 本發(fā)明的方法包括步驟a)用酵母發(fā)酵醪，其中所述醪包含可發(fā)酵糖。
[0019] 適合的可發(fā)酵糖是諸如葡萄糖、果糖或半乳糖的單糖以及諸如蔗糖、麥芽糖或乳 糖的二糖。醪可得自含有可發(fā)酵糖的植物，例如甘蔗、甜菜或甜高粱。或者，醪可通過(guò)淀粉或 纖維素的水解、優(yōu)選通過(guò)酶水解，得自含有淀粉的植物，諸如玉米、馬鈴薯、小麥或大米，或 者得自含有纖維素的植物。優(yōu)選地，醪是甘蔗汁、甘蔗糖蜜或二者的組合。
[0020] 用酵母優(yōu)選釀酒酵母(saccharomyces cerevisiae)發(fā)酵醪，以形成包含乙醇的發(fā) 酵醪。發(fā)酵步驟a)可以分批發(fā)酵、分批補(bǔ)料發(fā)酵、連續(xù)發(fā)酵或半連續(xù)發(fā)酵形式進(jìn)行。在分批 發(fā)酵中，將醪和酵母全部添加到發(fā)酵罐中并發(fā)酵，直至酵母將可發(fā)酵糖向乙醇的轉(zhuǎn)化已達(dá) 到所期望的程度。在分批補(bǔ)料發(fā)酵中，將任選地含有部分醪的酵母懸浮液裝入發(fā)酵罐中，將 醪經(jīng)一段時(shí)間進(jìn)料到發(fā)酵罐中，其間酵母將大部分可發(fā)酵糖轉(zhuǎn)化成乙醇。在停止醪進(jìn)料后， 使發(fā)酵繼續(xù)額外的時(shí)間段以使可發(fā)酵糖完全轉(zhuǎn)化為乙醇，然后排空發(fā)酵罐。在連續(xù)發(fā)酵中， 將酵母和醪連續(xù)進(jìn)料到發(fā)酵罐中并且連續(xù)取出相應(yīng)量的發(fā)酵醪以維持發(fā)酵罐中材料的量 基本上恒定。在半連續(xù)發(fā)酵中，將酵母和醪連續(xù)進(jìn)料，但是間隔地從發(fā)酵罐取出發(fā)酵醪。優(yōu) 選地，發(fā)酵步驟a)以分批發(fā)酵或分批補(bǔ)料發(fā)酵的形式進(jìn)行。優(yōu)選在混合式發(fā)酵罐中進(jìn)行發(fā) 酵，并且優(yōu)選將發(fā)酵罐中的溫度維持在28-37 °C。
[0021] 在隨后的步驟b)中，從得自步驟a)的發(fā)酵醪分離酵母濃縮液。分離可以用已知適 于從水醇懸浮液分離酵母的任何方法進(jìn)行。優(yōu)選通過(guò)傾析或離心，最優(yōu)選通過(guò)離心進(jìn)行分 離。優(yōu)選利用沉降式離心機(jī)或盤(pán)式分離機(jī)，最優(yōu)選用盤(pán)式分離機(jī)進(jìn)行離心。優(yōu)選進(jìn)行分離， 以得到含有60-80重量％酵母細(xì)胞的酵母懸浮液(通常稱為酵母乳），然后將其用水稀釋以 提供酵母濃縮液。稀釋后，酵母濃縮液優(yōu)選含有25-35重量％酵母細(xì)胞。
[0022] 在本發(fā)明方法的步驟c)中，向得自步驟b)的酵母濃縮液添加無(wú)機(jī)酸以提供pH為 1.8-3.0的酸化的酵母濃縮液。優(yōu)選地，硫酸用作所述無(wú)機(jī)酸。無(wú)機(jī)酸的添加可以分批或連 續(xù)進(jìn)行。優(yōu)選地，在連續(xù)攪拌罐式反應(yīng)器中進(jìn)行無(wú)機(jī)酸的連續(xù)添加。優(yōu)選地，在使用pH傳感 器、優(yōu)選使用玻璃pH電極控制pH的情況下進(jìn)行添加。優(yōu)選地，在25-37°C的溫度下進(jìn)行無(wú)機(jī) 酸的添加。
[0023] 在本發(fā)明方法的步驟d)中，向所述酸化的酵母濃縮液添加過(guò)氧羧酸。優(yōu)選地，過(guò)氧 羧酸是過(guò)氧化一元羧酸，所述過(guò)氧化一元羧酸優(yōu)選具有1-8個(gè)碳原子并且最優(yōu)選是過(guò)氧乙 酸。向所述酸化的酵母濃縮液添加5_80ppm(重量)的量的過(guò)氧羧酸。
[0024] 步驟d)可以在步驟c)后分批或連續(xù)進(jìn)行。優(yōu)選地，使用串聯(lián)的兩個(gè)連續(xù)攪拌罐式 反應(yīng)器進(jìn)行隨后的過(guò)氧羧酸的連續(xù)添加，其中無(wú)機(jī)酸添加到第一反應(yīng)器，過(guò)氧羧酸添加到 第二反應(yīng)器。在一替代且優(yōu)選實(shí)施方案中，通過(guò)向同一連續(xù)攪拌罐式反應(yīng)器添加無(wú)機(jī)酸和 過(guò)氧羧酸并調(diào)節(jié)添加的無(wú)機(jī)酸的量以維持所述連續(xù)攪拌罐式反應(yīng)器中pH為1.8-3.0，并列 地進(jìn)行步驟c)和d)。
[0025] 可以間歇地或連續(xù)地添加過(guò)氧羧酸。如果間歇地添加過(guò)氧羧酸，則所述添加可以 按照規(guī)律的時(shí)刻表進(jìn)行，具有預(yù)定的添加間隔和添加時(shí)間。或者，所述添加可以是按需的， 取決于發(fā)酵醪或酵母濃縮液中細(xì)菌污染的水平。當(dāng)間歇地添加過(guò)氧羧酸時(shí)，其添加量?jī)?yōu)選 為20-80ppm，更優(yōu)選為30-80ppm。當(dāng)按照規(guī)律的時(shí)刻表進(jìn)行間歇添加時(shí)，添加間隔優(yōu)選地選 擇為8-200小時(shí)，并且，如果分批進(jìn)行步驟d)，則過(guò)氧羧酸的添加時(shí)間優(yōu)選地選擇為10-120 分鐘，如果連續(xù)進(jìn)行步驟d)，則過(guò)氧羧酸的添加時(shí)間優(yōu)選地選擇為8-150小時(shí)。當(dāng)連續(xù)添加 過(guò)氧羧酸時(shí)，其添加量?jī)?yōu)選為5_30ppm，更優(yōu)選為10-20ppm。
[0026] 優(yōu)選地，所述過(guò)氧羧酸以0.02:1至5:1、更優(yōu)選0.1:1至2.5:1的過(guò)氧羧酸:過(guò)氧化 氫摩爾比與過(guò)氧化氫組合使用。當(dāng)過(guò)氧乙酸用作所述過(guò)氧羧酸時(shí)，其優(yōu)選以平衡過(guò)氧乙酸 的形式使用。術(shù)語(yǔ)"平衡過(guò)氧乙酸"指包含過(guò)氧乙酸、乙酸、過(guò)氧化氫和水的處于化學(xué)平衡的 混合物。最優(yōu)選地，使用包含3-17重量％的過(guò)氧乙酸的平衡過(guò)氧乙酸。
[0027]在進(jìn)一步的步驟e)中，通過(guò)添加得自步驟d)的經(jīng)處理的酵母濃縮液發(fā)酵包含可發(fā) 酵糖的醪以形成包含乙醇的發(fā)酵醪。在步驟e)中發(fā)酵的醪可以與步驟a)中的醪相同，或者 可以在可發(fā)酵糖的量或者醪的來(lái)源方面不同于步驟a)中的醪。用于步驟e)中發(fā)酵的工藝條 件可以與步驟a)中相同，或者它們也可以不同。優(yōu)選地，步驟a)和e)都以分批發(fā)酵或分批補(bǔ) 料發(fā)酵的形式進(jìn)行。更優(yōu)選地，步驟a)和e)都以相同的醪在基本上相同的工藝條件下進(jìn)行， BP，將得自步驟d)的經(jīng)處理的酵母濃縮液重新用于發(fā)酵，所述發(fā)酵以與在步驟b)中從中分 離所述酵母的發(fā)酵相同的方式進(jìn)行。最優(yōu)選地，將步驟b)至e)的順序重復(fù)幾次，其中一個(gè)順 序中的步驟e)構(gòu)成隨后順序中的步驟a)，從而得到具有經(jīng)過(guò)步驟b)至e)的酵母循環(huán)的重復(fù) 發(fā)酵的全部過(guò)程。
[0028] 優(yōu)選地，進(jìn)行所述方法的步驟d)和e)，以使得從將過(guò)氧羧酸在步驟d)中添加到酸 化的酵母濃縮液至在步驟e)中添加經(jīng)處理的酵母濃縮液之間的平均時(shí)間為至少10分鐘。優(yōu) 選地，所述平均時(shí)間為10分鐘至5小時(shí)，更優(yōu)選0.5小時(shí)至5小時(shí)。對(duì)于酵母濃縮液的連續(xù)處 理，在步驟d)于連續(xù)攪拌罐式反應(yīng)器中進(jìn)行的情況下，所述平均時(shí)間是指酵母濃縮液在所 述反應(yīng)器中的平均停留時(shí)間，以所述反應(yīng)器內(nèi)平均液體體積與酵母濃縮液進(jìn)入所述反應(yīng)器 的體積流速的比值計(jì)算。
[0029] 在本發(fā)明的方法的第一優(yōu)選實(shí)施方案中，在幾個(gè)并行運(yùn)轉(zhuǎn)的發(fā)酵罐中分批進(jìn)行發(fā) 酵，而且依次排空發(fā)酵罐以向分離酵母濃縮液的步驟b)提供基本上恒定的發(fā)酵醪流。優(yōu)選 以連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的離心機(jī)分離酵母，而且將來(lái)自所述離心機(jī)的酵母乳轉(zhuǎn)移至攪拌罐式反應(yīng)器 中，于其中用水將所述酵母乳稀釋成含有25-35重量％酵母細(xì)胞的酵母濃縮液。將硫酸進(jìn)料 到同一攪拌罐式反應(yīng)器中以調(diào)整pH至1.8-3.0的值。之后，進(jìn)料平衡過(guò)氧乙酸，其量為基于 酵母濃縮液的量的20-80ppm過(guò)氧乙酸。在1 -4小時(shí)的處理時(shí)間后將經(jīng)處理的酵母濃縮液進(jìn) 料到發(fā)酵罐中。
[0030] 在本發(fā)明的方法的第二優(yōu)選實(shí)施方案中，在幾個(gè)并行運(yùn)轉(zhuǎn)的發(fā)酵罐中以分批補(bǔ)料 方式進(jìn)行發(fā)酵，而且依次排空發(fā)酵罐以向分離酵母濃縮液的步驟b)提供基本上恒定的發(fā)酵 醪流。優(yōu)選以連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的離心機(jī)分離酵母，而且將來(lái)自所述離心機(jī)的酵母乳轉(zhuǎn)移至第一連 續(xù)攪拌罐式反應(yīng)器中，于其中用水將所述酵母乳稀釋成含有25-35重量％酵母細(xì)胞的酵母 濃縮液。將酵母濃縮液進(jìn)料到第二連續(xù)攪拌罐式反應(yīng)器中，向其中進(jìn)料硫酸和平衡過(guò)氧乙 酸，調(diào)節(jié)硫酸的進(jìn)料以維持1.8-3.0的pH。連續(xù)或間歇地進(jìn)料平衡過(guò)氧乙酸，并且調(diào)整平衡 過(guò)氧乙酸的進(jìn)料以連續(xù)地添加5-30ppm過(guò)氧乙酸或間歇地添加20至80ppm過(guò)氧乙酸，各自基 于進(jìn)料的酵母濃縮液的量。將經(jīng)處理的酵母濃縮液轉(zhuǎn)移到緩沖罐，在分批補(bǔ)料發(fā)酵開(kāi)始前 將經(jīng)處理的酵母濃縮液從緩沖罐進(jìn)料到發(fā)酵罐中。選擇連續(xù)攪拌罐式反應(yīng)器和緩沖罐的體 積，以提供從向酸化的酵母濃縮液添加過(guò)氧乙酸至將經(jīng)處理的酵母濃縮液轉(zhuǎn)移至發(fā)酵罐之 間的1-4小時(shí)的平均時(shí)間。
[0031] 本發(fā)明的方法提供高且穩(wěn)定的乙醇生產(chǎn)率，因?yàn)槠湓试S維持酵母的高度重新利用 而且預(yù)防由發(fā)酵的細(xì)菌污染引起的問(wèn)題，例如降低的乙醇產(chǎn)率、或發(fā)酵醪中干擾酵母分離 的酵母絮凝。在沒(méi)有抗生素或持久的殺微生物劑污染酵母或發(fā)酵醪的情況下且在沒(méi)有引起 細(xì)菌中抗生素抗性的風(fēng)險(xiǎn)情況下，細(xì)菌污染被降低和受到控制。 實(shí)施例
[0032] 如A.J.Oliveira等人，Curso de treinamento em microbiologia,Piracicaba: FERMENTEC and ESALQ,1996和A.J.Oliveira等人，M6todos para o controle microbiol6 gico napr〇dug3〇deagClcare&lcool，Piracicaba:FERMENTEC，F(xiàn)EALQ and ESALQ，1996所 述，確定細(xì)菌和酵母細(xì)胞計(jì)數(shù)、酵母細(xì)胞活力和酵母絮凝。細(xì)菌感染率計(jì)算為桿菌細(xì)胞計(jì)數(shù) 與酵母細(xì)胞計(jì)數(shù)的比值。
[0033]實(shí)施例1(比較例)和實(shí)施例2
[0034]這些實(shí)施例使用通過(guò)從經(jīng)發(fā)酵的甘鹿衆(zhòng)(sugar cane mush)分離酵母而獲得的酵 母乳進(jìn)行，所述經(jīng)發(fā)酵的甘蔗漿來(lái)自通過(guò)分批發(fā)酵和酵母重新利用而操作的甘蔗乙醇生產(chǎn) 工廠。用水稀釋酵母乳至約24重量％的酵母細(xì)胞含量，并且通過(guò)添加硫酸將稀釋的酵母乳 的pH調(diào)節(jié)至1.8的值。
[0035] 在實(shí)施例1中，將酸化的稀釋酵母乳在30°C保持2小時(shí)，然后對(duì)其進(jìn)行微生物學(xué)分 析。然后將322ml酸化的稀釋酵母乳置于容器中，在攪拌下分5份加入678ml甘蔗漿，添加的 間隔為1小時(shí)。在33°C下用酸化的稀釋的酵母乳發(fā)酵甘蔗漿，進(jìn)行21小時(shí)。發(fā)酵醪的最終pH 為4.8。
[0036] 在實(shí)施例2中，將Evonik的平衡過(guò)氧乙酸PERACLEAN?15以50mg/l的量添加 到酸化的稀釋酵母乳中，將所得的經(jīng)處理的酵母濃縮液在30°C保持1.7小時(shí)，然后對(duì)其進(jìn)行 微生物學(xué)分析。之后，如實(shí)施例1進(jìn)行發(fā)酵。
[0037] 在發(fā)酵前對(duì)經(jīng)處理的酵母濃縮液所測(cè)定的以及在21小時(shí)后對(duì)發(fā)酵醪所測(cè)定的細(xì) 菌和酵母細(xì)胞計(jì)數(shù)、感染率和酵母細(xì)胞活力總結(jié)于表1和2中。數(shù)據(jù)顯示，在用于發(fā)酵之前用 過(guò)氧乙酸處理酵母濃縮液(pH 1.8)有效防止發(fā)酵醪的細(xì)菌污染，而且不影響發(fā)酵中酵母活 力。
[0038] 表1
[0039]實(shí)施例1，無(wú)過(guò)氧乙酸情況下的細(xì)菌污染
[0042]實(shí)施例2,添加50ppm過(guò)氧乙酸情況下的細(xì)菌污染
[0044] 實(shí)施例3(比較例)和實(shí)施例4
[0045]重復(fù)實(shí)施例1和2,其中在實(shí)施例3中不添加過(guò)氧乙酸，在實(shí)施例4中以60mg/l過(guò)氧 乙酸的量添加平衡過(guò)氧乙酸PERACLE AN? 15。將經(jīng)處理的酵母乳在30 °C保持2小時(shí)，然 后對(duì)其進(jìn)行微生物學(xué)分析和開(kāi)始發(fā)酵。用于發(fā)酵的甘蔗漿具有5.7的P119小時(shí)后對(duì)發(fā)酵醪 進(jìn)行微生物學(xué)分析，此時(shí)其具有3.9的pH。
[0046] 在發(fā)酵前對(duì)經(jīng)處理的酵母濃縮液所測(cè)定的以及在19小時(shí)后對(duì)發(fā)酵醪所測(cè)定的細(xì) 菌和酵母細(xì)胞計(jì)數(shù)、感染率和酵母細(xì)胞活力總結(jié)于表3和4中。
[0047] 表 3
[0048]實(shí)施例3,無(wú)過(guò)氧乙酸情況下的細(xì)菌污染
[0051 ]實(shí)施例4,添加60ppm過(guò)氧乙酸情況下的細(xì)菌污染
[0054] 實(shí)施例5、6、7(全為比較例)和實(shí)施例8
[0055]這些實(shí)施例使用通過(guò)從經(jīng)發(fā)酵的甘蔗漿分離酵母而獲得的酵母乳進(jìn)行，所述經(jīng)發(fā) 酵的甘蔗漿來(lái)自通過(guò)分批補(bǔ)料發(fā)酵和酵母重新利用而操作的甘蔗乙醇生產(chǎn)工廠。用水稀釋 酵母乳至約27重量％的酵母細(xì)胞含量。稀釋酵母乳的pH為4.0。
[0056]在實(shí)施例5中，將稀釋酵母乳在30°C保持3.6小時(shí)，然后對(duì)其進(jìn)行微生物學(xué)分析。
[0057] 在實(shí)施例6中，將Evonik的平衡過(guò)氧乙酸PERACLEANf) 15以50mg/l的量添加 到稀釋酵母乳中，將所得的經(jīng)處理的酵母濃縮液在30°C保持2.3小時(shí)，然后對(duì)其進(jìn)行微生物 學(xué)分析。
[0058]在實(shí)施例7中，通過(guò)添加硫酸將稀釋酵母乳的pH調(diào)節(jié)至2.0的值，并且將所得的酸 化的酵母濃縮液在30°C保持2.5小時(shí)，然后對(duì)其進(jìn)行微生物學(xué)分析。
[0059]在實(shí)施例8中，如在實(shí)施例7中那樣調(diào)節(jié)稀釋酵母乳的pH，將Evonik的平衡過(guò)氧乙 酸PERACLEAN? 15以50mg/l的量添加到酸化的稀釋酵母乳中，并且將所得的經(jīng)處理的 酵母濃縮液在30°C保持2.0小時(shí)，然后對(duì)其進(jìn)行微生物學(xué)分析。
[0060] 在上述時(shí)間后測(cè)定的經(jīng)處理的酵母濃縮液的細(xì)菌和酵母細(xì)胞計(jì)數(shù)、感染率、酵母 細(xì)胞活力和pH總結(jié)于表5中。表5的數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)未通過(guò)添加酸將pH調(diào)節(jié)到所主張的范圍時(shí)， 用過(guò)氧乙酸對(duì)酵母濃縮液的處理是無(wú)效的。在通過(guò)添加無(wú)機(jī)酸調(diào)節(jié)酵母濃縮液的pH和添加 過(guò)乙酸之間存在協(xié)同作用。
[0061] 表 5
[0062] 實(shí)施例5-8,在有和無(wú) pH調(diào)節(jié)以及有和無(wú)過(guò)氧乙酸添加的情況下的細(xì)菌污染
[0064] 實(shí)施例9至11
[0065]在以分批補(bǔ)料方式運(yùn)轉(zhuǎn)6個(gè)發(fā)酵罐的甘蔗乙醇生產(chǎn)工廠中進(jìn)行實(shí)施例9至11。將發(fā) 酵醪送入離心機(jī)，其分離具有63重量％的平均酵母含量的酵母乳。用水將酵母乳稀釋至27 重量％的平均酵母含量并轉(zhuǎn)移到攪拌酵母乳回收罐中。以42 - 127m3/h的速度將稀釋的酵 母乳從該罐連續(xù)輸送到攪拌酵母處理罐。向酵母處理罐添加硫酸以維持pH在1.8至2.8。在 酵母乳回收罐和酵母處理罐二者中的平均停留時(shí)間為1.3 - 4.0小時(shí)。經(jīng)1 一 2小時(shí)的時(shí)間通 過(guò)將酸化的酵母濃縮液裝入發(fā)酵罐進(jìn)行發(fā)酵，然后經(jīng)6小時(shí)的時(shí)間將糖含量為22°白利糖度 和pH為5.8的甘蔗糊進(jìn)料到發(fā)酵罐中。在不進(jìn)料情況下繼續(xù)發(fā)酵另外2小時(shí)，并將發(fā)酵醪送 入離心機(jī)。通過(guò)在將發(fā)酵醪進(jìn)料到離心機(jī)之前采取的發(fā)酵醪樣品的微生物學(xué)分析來(lái)監(jiān)測(cè)細(xì) 菌污染。分析樣品的細(xì)菌和酵母細(xì)胞計(jì)數(shù)以及酵母細(xì)胞活力和酵母絮凝。
[0066] 在實(shí)施例9中，在第3和4天的實(shí)驗(yàn)中，以60ppm的量將Evonik的平衡過(guò)氧乙酸 PERACLEAN⑧15投入酵母處理罐中，保持28小時(shí)。使酵母處理罐中pH維持在1.84-2.02。發(fā)酵罐2和4中的細(xì)菌污染結(jié)果提供于表6和7中。數(shù)據(jù)表明，細(xì)菌污染和酵母絮凝通過(guò) 添加過(guò)氧乙酸而降低并且當(dāng)停止添加過(guò)氧乙酸時(shí)恢復(fù)。
[0067]表 6
[0068]實(shí)施例9,發(fā)酵罐2中的細(xì)菌污染
[0071]表7
[0072]實(shí)施例9,發(fā)酵罐4中的細(xì)菌污染
[0074] 在實(shí)施例10中，在實(shí)驗(yàn)的第6和7天中，將Evonik的平衡過(guò)氧乙酸PERACLEAN? 15以從49ppm逐漸降至20ppm的量在43小時(shí)內(nèi)投入酵母處理罐中。使酵母處理罐中pH維持在 1.97-2.60。發(fā)酵罐2和3中的細(xì)菌污染結(jié)果提供于表8和9中。數(shù)據(jù)表明，向酸化的酵母濃縮 液連續(xù)添加20ppm過(guò)氧乙酸足以控制細(xì)菌污染和避免酵母絮凝。
[0075] 表 8
[0076] 實(shí)施例10,發(fā)酵罐2中的細(xì)菌污染
[0077]
[0078] 表 9
[0079] 實(shí)施例10,發(fā)酵罐3中的細(xì)菌污染
[0081 ] 在實(shí)施例11中，在實(shí)驗(yàn)的第2和3天中，以50ppm的量在13小時(shí)內(nèi)將Evonik的平衡過(guò) 氧乙酸PERACLE/VN015投入酵母乳回收罐中，然后以30ppm的量投入28小時(shí)。在這期 間，酵母乳回收罐中的pH為3.0-3.3。然后，停止向酵母乳回收罐投入過(guò)氧乙酸，并以30ppm 的量將過(guò)氧乙酸投入酵母處理罐18小時(shí)。在這期間，酵母處理罐中的pH為約2。發(fā)酵罐3和6 中的細(xì)菌污染結(jié)果提供于表10和11中。數(shù)據(jù)表明，過(guò)氧乙酸的添加僅僅對(duì)于pH小于3.0的酸 化的酵母濃縮液有效。
[0082]表1〇
[0083]實(shí)施例11，發(fā)酵罐3中的細(xì)菌污染
[0084]
[0085] 表11
[0086]實(shí)施例11，發(fā)酵罐6中的細(xì)菌污染
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 通過(guò)發(fā)酵制備乙醇的方法，所述方法包括以下步驟 a) 用酵母發(fā)酵包含可發(fā)酵糖的醪以形成包含乙醇的發(fā)酵醪， b) 從得自步驟a)的發(fā)酵醪分離酵母濃縮液， c) 向得自步驟b)的酵母濃縮液添加無(wú)機(jī)酸以提供pH為1.8-3.0的酸化的酵母濃縮液， d) 向所述酸化的酵母濃縮液添加5-80重量ppm的量的過(guò)氧羧酸以提供經(jīng)處理的酵母濃 縮液，以及 e) 通過(guò)添加得自步驟d)的經(jīng)處理的酵母濃縮液發(fā)酵包含可發(fā)酵糖的醪以形成包含乙 醇的發(fā)酵醪。2. 權(quán)利要求1的方法，其中在步驟b)中，通過(guò)離心分離含有60-80重量％酵母細(xì)胞的酵 母懸浮液并且將所述酵母懸浮液用水稀釋以提供所述酵母濃縮液。3. 權(quán)利要求1或2的方法，其中所述過(guò)氧羧酸是過(guò)氧乙酸。4. 權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)的方法，其中間歇地添加20-80重量ppm的量的所述過(guò)氧羧酸。5. 權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)的方法，其中連續(xù)地添加5-30重量ppm的量的所述過(guò)氧羧酸。6. 權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)的方法，其中所述過(guò)氧羧酸以0.02:1至5:1的過(guò)氧羧酸:過(guò)氧 化氫的摩爾比與過(guò)氧化氫組合使用。7. 權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)的方法，其中所述包含可發(fā)酵糖的醪是甘蔗汁、甘蔗糖蜜或二 者的組合。8. 權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)的方法，其中從在步驟d)中向所述酸化的酵母濃縮液添加過(guò) 氧羧酸至在步驟e)中添加經(jīng)處理的酵母濃縮液之間的平均時(shí)間為至少10分鐘。9. 權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)的方法，其中步驟a)和e)都以分批發(fā)酵或分批補(bǔ)料發(fā)酵的形 式進(jìn)行。
【文檔編號(hào)】C12P7/06GK106029892SQ201580006439
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2015年1月20日
【發(fā)明人】R·T·川合敷島
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