[发明专利]利用生淀粉生产乙醇的方法

说明书

本申请是申请日为2005年10月25日、申请号为200480011192.0、发明名称“利用生淀粉生产乙醇的方法”的发明专利申请的分案申请。

发明领域

本发明涉及在植物材料发酵期间生产高水平乙醇的方法以及涉及生产的高乙醇发酵醪(beer)。本发明还涉及从植物材料的发酵中生产高蛋白干酒糟(Distillers Dried Grain)的方法；以及涉及生产的高蛋白干酒糟。本发明进一步涉及减少乙醇生产中由干燥蒸馏产物产生的烟囱排放(stack emissions)。

发明背景

已有用于将植物材料转化为乙醇的许多常规方法。然而这些方法遭受多种低效的制约。仍然需要有将植物材料转化为乙醇以及用于生产改良的发酵产品的另外的更有效的方法。

发明概述

本发明涉及在植物材料发酵期间产生高水平乙醇的方法以及涉及生产的高乙醇发酵醪。本发明还涉及从植物材料的发酵中生产高蛋白干酒糟的方法，以及涉及生产的高蛋白干酒糟。

在一个实施方案中，本发明涉及从植物材料生产乙醇的方法。该方法包括研磨植物材料以产生包括淀粉的磨碎的植物材料；不经蒸煮而糖化该淀粉；发酵该孵育的淀粉；以及从发酵物中回收乙醇。本发明方法可以包括在发酵期间改变温度。本发明方法可以包括使用一定颗粒大小的植物材料，从而使得超过50％的材料大小合适通过具有0.5mm网孔的筛子。本发明方法可生产包括至少18％体积乙醇的组合物。

在一个实施方案中，本发明涉及从植物材料生产高蛋白干酒糟的方法。该方法包括研磨植物材料以生产包括淀粉的磨碎的植物材料；不经蒸煮而从淀粉产生糖类；发酵该未经蒸煮的糖类以生产包括乙醇的组合物；以及从发酵物中回收干酒糟。干酒糟可以包括至少约30％的蛋白质。干酒糟可以包括增高水平的玉米醇溶蛋白。

在一个实施方案中，本发明涉及从玉米中生产乙醇的方法。该方法包括从玉米中生产淀粉以及从淀粉中生产乙醇；产生比常规技术含有明显更低水平的挥发性有机物的更干燥的烟囱排放。

附图简述

图1A-E图解说明了本发明方法的产率与常规方法的比较。

图2A-2C图解说明了在本发明方法中葡糖淀粉酶和酸性真菌淀粉酶的剂量效应。

图3A-3D图解说明了在本发明方法中粉碎度(grind size)和酶剂量对发酵效率的作用。

图4A-4C图解说明了在本发明方法中粉碎粒度(grind particle size)、葡糖淀粉酶类型和酸性真菌淀粉酶剂量对发酵效率的作用。

图5A-5J图解说明了在本发明方法中初始干固形物和温度对发酵性能的作用。

图6A和6B图解说明了利用同时糖化和发酵(SSF)的分批或连续作业模式由本发明方法产生高水平乙醇。

图7图解说明了在SSF分批作业期间本发明方法维持低水平的甘油。

图8图解说明了在SSF分批作业期间本发明方法维持低水平的杂醇油。

图9A和9B图解说明了在SSF分批或连续发酵模式作业期间本发明方法维持低水平的葡萄糖。

图10A和10B图解说明了在SSF分批或连续发酵模式作业期间本发明方法维持低水平的麦芽糖。

图11A和11B图解说明了在SSF分批或连续发酵模式作业期间本发明方法维持低水平的麦芽三糖(DP3)。图12A和12B图解说明了在SSF分批或连续发酵模式作业期间本发明方法维持低水平的糊精(DP4+)。

图13图解说明了基于结块趋势本发明方法正面影响DDGS的质量。

图14A和14B图解说明了在乙醇生产的离心步骤期间与近似分离(proximate separation)相关的本发明方法的物料平衡(mass balance)。

图15A-D图解说明了本发明方法提供了有利的非传统原料发酵。

图16A-C图解说明了本发明的方法能以连续作业模式稳定运行而没有因产酸细菌污染物造成的显著损耗。

图17图解说明了本发明方法能在连续模式作业中实现低残留的淀粉水平。

发明详述

定义

如此处使用的，短语“不经蒸煮”指利用α-淀粉酶将淀粉转化为乙醇而不用使淀粉糊化和糊精化的热处理的方法。通常，对于本发明的方法，″不经蒸煮″指维持温度在淀粉糊化温度以下，从而由天然不溶性生淀粉向可溶性葡萄糖直接发生糖化作用而绕过通常的淀粉糊化条件。根据淀粉来源和聚合物类型，淀粉糊化温度一般在57℃至93℃范围内。在本发明的方法中，谷物中碳水化合物的有效发酵不需要利用常规液化技术进行淀粉糊精化。