[发明专利]产生发酵产物的方法

说明书

技术领域

本发明涉及使用发酵生物从含木素纤维素材料产生发酵产物的方法。

背景技术

将含木素纤维素材料转化成发酵产物，诸如乙醇，具有以下优势：大量原料现成可用，避免燃烧或填埋材料的合意性和以乙醇燃料为例的清洁性。木材、农业残余物、草本作物和城市固体废物被认为是用于例如乙醇生产的原料。这些材料主要由纤维素、半纤维素和木质素组成，并且常被称作“含木素纤维素材料”或“生物质(biomass)”，其一旦转化成可发酵的糖，就能够容易地由发酵生物发酵成期望的发酵产物。

从含木素纤维素材料产生发酵产物的常规方法通常包括以下步骤：预处理、水解、发酵、和任选的对发酵产物的回收。

木素纤维素的结构不是酶水解直接可及的。因此，含木素纤维素材料必需进行预处理，例如，在适当的压力和温度条件下通过酸水解进行，从而打破木质素密封(lignin seal)并破坏纤维素的晶态结构。这导致对半纤维素和纤维素级分的溶解。然后能够将所述纤维素和半纤维素以酶水解，例如，通过纤维素分解酶进行，从而将糖类聚合物转化成可发酵的糖，所述可发酵的糖可以被发酵成期望的发酵产物。任选地，可以回收所述发酵产物，例如通过蒸馏进行。

从含木素纤维素材料(“生物质”)产生发酵产物诸如乙醇仍然太过昂贵。因此，需要提供降低从含木素纤维素材料产生期望的发酵产物的成本的方法。

发明内容

本发明涉及使用发酵生物从含木素纤维素材料产生发酵产物的方法。

在第一方面，本发明涉及将源自含木素纤维素材料的材料发酵成发酵产物的方法，其包括：使用获得自发酵含淀粉材料的过程(例如乙醇产生过程)的发酵生物发酵所述材料。

本发明还涉及获得自发酵含淀粉材料的过程的发酵生物在将源自含木素纤维素材料的材料发酵成发酵产物的方法中的用途。

附图简述

图1显示PCS发酵的重量损失作为投料(pitch)水平和时间的函数。

图2显示PCS发酵24小时之后消耗的葡萄糖的乙醇当量与实现的乙醇当量的比较。

图3显示在PCS发酵的第1天和第2天的甘油产生。

图4显示48小时之后的葡萄糖和乙醇转化作为醪龄(mash age)和投料的函数。

发明详述

一般而言，使能够从可发酵的糖(包括葡萄糖)产生发酵产物的发酵生物在精确条件下以特定生长速率生长。在将所述发酵生物引入或加入发酵培养基时，接种的发酵生物历经许多阶段。最初的阶段称作“迟滞期(lag phase)”，并可以认为是一段适应期。在接下来的称作“指数期”的阶段中，生长速率逐渐提高。在一段时间的最大限度生长之后，速度停止，发酵生物进入“稳定期(stationary phase)”。在又一段时间过后，发酵生物进入“死亡期”，在“死亡期”中大量活细胞衰亡(decline)。

本发明的发酵方法

本发明涉及将材料发酵成期望的发酵产物的方法，所述材料源自含木素纤维素材料，优选经预处理的含木素纤维素材料，特别是经水解的经预处理的含木素纤维素材料。

更精确而言，本发明涉及将源自含木素纤维素材料的材料发酵成发酵产物的方法，其包括在获得自发酵含淀粉材料的过程的发酵生物存在下发酵所述材料。例如，所述发酵生物可以是在下文“发酵生物”部分中披露的发酵生物中的任一。在特别预期的优选实施方案中，所述发酵生物是获得自将含淀粉材料发酵成醇(如乙醇)的方法的酵母。待发酵的材料可以优选是经预处理的和/或经水解的含木素纤维素材料。例如，在乙醇产生的情况，所述材料将含有可发酵的糖，诸如葡萄糖、果糖、麦芽糖、木糖、甘露糖和/或阿拉伯糖，其能够被直接或间接发酵成期望的发酵产物。本发明的优势之一是发酵生物能够重复使用。这降低了发酵生物的成本，并因而降低了产生期望的发酵产物如乙醇的成本。

可以以任何合适的方式将所述发酵生物从基于淀粉的发酵过程转移至发酵含木素纤维素材料的过程。在同一生产地点存在基于含淀粉材料和含木素材料的生产的情况下，可以将所述发酵生物简单地从基于含淀粉材料的发酵罐/容器导向基于含木素纤维素材料的发酵罐/容器。在一个实施方案中，可以将来自基于淀粉的发酵的发酵生物以含发酵生物的发酵液/培养基的形式加入基于木素纤维素的发酵液/培养基。这意味着将所述发酵液/培养基从基于淀粉的发酵罐/容器直接导向基于木素纤维素的发酵罐/容器。