[发明专利]综合利用水解物的能量和物料含量的方法有效

专利信息
申请号: 200810087087.5 申请日: 2008-04-11
公开(公告)号: CN101307333A 公开(公告)日: 2008-11-19
发明(设计)人: M·V·菲尔霍;I·沙尔施密特;B·瓦尔;E·罗特尔;H·齐默尔曼;A·卡劳 申请(专利权)人: 赢创德固赛有限责任公司
主分类号: C12P5/02 分类号: C12P5/02;C12P7/02;C12P7/24;C12P7/40;C12P13/04;C12P21/00;C12P19/00;C12P19/30;C12P19/38;C12R1/01;C12R1/04;C12R1/05;C12R1/07;C12R1/15
代理公司: 永新专利商标代理有限公司 代理人: 于辉
地址: 德国*** 国省代码: 德国;DE
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摘要:
搜索关键词: 综合利用 水解 能量 物料 含量 方法
【说明书】:

技术领域

发明涉及一种综合利用酶水解可更新原料获得的水解物和固体的能 量和物料含量(material contents)的方法,其中所得水解液用作发酵的碳 源,并且未水解的固体被送去生产沼气(biogas)。

背景技术

借助微生物发酵制备目标物质,例如氨基酸、维生素和类胡萝卜素的 方法为公知技术。根据不同加工条件,使用不同碳源。它们包括从纯蔗糖 到得自甜菜的生糖蜜和糖,所谓“高级糖蜜(high-test molasses)”(转化糖 糖蜜(inverted sugar molasses)),直至并包括得自淀粉水解物的葡萄糖。就 生物技术生产L-赖氨酸而言,还提及将乙酸和乙醇作为可以工业规模使用 的共底物(cosubstrates)(Pfefferle等,Biotechnogical Manufacture of Lysine,Advances in Biochemical Engineering/Biotechnology,Vol.79(2003), 59-112)。

微生物发酵用的一个重要碳源是淀粉。在其可用作发酵时的碳源之 前,首先需要在前面的反应步骤中经液化和糖化。为此,淀粉得自天然淀 粉源例如马铃薯、木薯、谷物,例如小麦、玉米、大麦、黑麦或者大米, 典型地以预纯化形式获得,然后依次酶促液化和糖化,然后用于实际发酵 制得目标物质。

最近技术关注到计划用可更新资源制备发酵介质的改进方法(EP 1205557、US 2002/079268)。

还描述了一种发酵方法,它可以使用淀粉作为碳源(WO 2005116228)。

发酵不仅形成所需产物,而且通常还有生物质(biomass)。该生物质 或者作为废物处理掉或者需以另一方式利用并因其形成而降低产率(产物/ 反应物)。在发酵制备乙醇中,因此经常产生复合动物饲料(complex animal feeds)作为副产物。在所谓的干磨过程中,由此制得约65%的乙 醇,仅在美国就产生接近4吨的DDGS(蒸馏器干燥颗粒和可溶物)(Lyons 2003,Jacques 2003)。总之,所谓的干磨法可以描述为如下:在磨粉机中将 谷物粒磨成细粒并与液体混合。该浆液然后用液化酶处理以将谷物水解成 糊精,它是低聚糖的混合物。淀粉用液化酶(已知有α-淀粉酶)的水解, 是在谷物的胶凝温度(gelation temperature)以上进行的。浆液在适当温度 下沸腾,使得淀粉的颗粒结构破裂并引发胶凝。最终,形成的糊精在糖化 过程中被胞外酶葡糖淀粉酶进一步水解成葡萄糖。所得的DDGS是乙醇生 产时的主要副产物。约80%的该DDGS喂给了反刍动物。这意味着如果在 加工设备附近有足够的作为DDGS的接受者的反刍动物喂养业务,那么该 利用在经济上才是可行的。

然而,发酵制备乙醇的副产物用作复合动物饲料需要与适宜用作动物 饲料添加剂的目标物质的制备区分开。例如,在这些方法中,发酵产生氨 基酸或者维生素作为主要产物并用于动物营养。在发酵过程中,还获得复 合副产物,这包括生物质。一种利用这些副产物的方法是由发酵液 (fermentation broth)制备肥料(Ideka 2003)。就赖氨酸的制备而言,还使 用发酵之后的产物不经纯化而是将该生物质以动物饲料添加剂的成分销售 的方法(US 5,431,933)。作为利用所得生物质的另一想法,已公开 将生物质再循环(Blaesen等2005)。在该方法中,在发酵过程中,通过将获 得的生物质作为反应物在发酵中循环,可以使平均产率增加并且可以使处 理掉的废物量降低。

现有技术公开了通过细菌厌氧降解有机物形成甲烷占50-85%的沼气。 由于沼气中贮藏以及获得的能量得自可更新的有机物,因此它被称为可更 新的。此外,与天然气、矿物油或煤的燃烧不同,对沼气的积极利用是二 氧化碳中性的,这是由于形成的二氧化碳在天然碳循环内移动并在植物生 长过程中被植物再次消耗。

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