[发明专利]乙醇厂副产物用于酵母繁殖的用途

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2007年11月2日提交的美国专利申请序列号61/001,714的权益。美国专利申请序列号61/001,714通过引用并入，如同完全重写于本文中。

联邦资助研究的声明

无。

发明背景

下文包括可用于理解本教导的信息。这并非承认，对于目前所描述的或所要求的主题而言，本文所提供的信息中的任一种或者物质为现有技术，也并非承认，被具体或者暗示引用的任何出版物或者文献为现有技术。

1.发明领域

本教导涉及但不限于如下领域：乙醇发酵、酵母生产以及减少来自那些工艺的废物量。实施方案涉及，例如，降低被再循环到发酵工艺的水中的有机酸(醋酸和乳酸)和甘油的加载量(load)的方法。实施方案还涉及，例如，乙醇发酵副产物作为酵母生产原料的用途。还提供了使酵母发酵和制备酵母接种物的方法。

2.现有技术的背景

图1阐述了在乙醇发酵厂管理引入的培养基(media)、接种物、产物和副产物流的典型工艺。在厌氧发酵罐10中，通过酵母(通常为酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)的菌株)在培养基中的厌氧发酵来制备乙醇，所述培养基包含作为主要碳源的右旋糖(或者C5或更大的其它糖或多糖)。在发酵之前，酵母可通过接种菌株进行繁殖，其中接种物在一连串增大体积的通气发酵罐中培养。那些发酵罐的组成为来自不同的可能来源的水，以及玉米醪和酶。

在乙醇发酵完成之后，将液体流供给到蒸馏釜30中，在蒸馏釜30中将乙醇与所述流分离。然后，将来自发酵的生物质和其它颗粒物质在分离器20中通过重力、离心或过滤与发酵液分离。将包含生物质的干燥的、分离的固体浓缩，最终干燥，并且通常称为干酒糟(distillers dried grain，DDG)。DDG通常作为动物饲料或动物饲料组分出售。

来自发酵培养基的水相溶液的剩余物通常被称为“回流(backset)”。回流中的主要碳化合物为稀释的有机酸和甘油(“OAG”)。将回流的一部分(通常约35％)回收并返回到最初的厌氧发酵罐10中，以补充在发酵期间必须被使用的水(或淡水或工艺用水)的量。在厌氧发酵期间有机酸和甘油不能由酵母用作碳源；这些化合物实际上通过酵母和污染性生物体(contaminating organism)由右旋糖形成。将回流连续再循环到厌氧发酵罐10中可导致会抑制乙醇生产的有机酸和甘油的积聚。因此，在连续工艺中，如在图1中“其它处理步骤”中所显示，大多数的回流被导向到废水或蒸发系统中。

在“其它处理步骤”中，蒸发系统从回流回收水的一部分，这些水与最初的回流和其它水源组合以被送到厌氧发酵罐中。因此，水相的剩余物为OAG的浓缩溶液，该浓缩溶液可以，例如通过与DDG混合并干燥从而用作动物饲料。OAG还可能需要作为废物来进行处理。通常，OAG为“负值”产物，其不会增加发酵的财政收益(financial yield)。

发明简述

有机酸和甘油为酵母厌氧发酵生产乙醇期间形成的两种副产物。我已发现，厌氧发酵的这些副产物是在需氧发酵中的酵母的有用底物。这具有许多有益效果。例如，允许将有机酸和甘油中所包含的碳用作酵母的需氧培养的碳源。该需氧培养的酵母又可用作厌氧发酵的接种物。

本发明的实施方案提供，例如，使酵母基于右旋糖或其它糖的乙醇发酵期间所生产的OAG再循环的方法。一个实施方案提供通过分批发酵制备乙醇的方法，所述方法包括：在第一培养条件(first growth condition)下在第一培养基中培养产乙醇微生物，所述第一培养基包含碳源。该碳源包括至少一种有机酸(例如，醋酸、乳酸或者两者)和甘油，它们作为在第二培养基中培养微生物以通过发酵来生产乙醇的副产物而获得。所述第二培养基包含碳源，诸如具有至少5个碳原子的糖或糖类；微生物在第二培养基中进行培养，生产乙醇和所述副产物。在一个典型的实施方案中，产乙醇微生物为酿酒酵母；并且第一培养基碳源基本上由水、微量营养素以及作为碳源的醋酸、乳酸和甘油组成，并且所述第二培养基基本上由水、营养素以及作为碳源的右旋糖组成。在另一个实施方案中，第一培养基包括作为碳源的醋酸、乳酸和甘油，并且第二培养基包括作为碳源的右旋糖。