[发明专利]使用包含稳定的二氧化氯和季铵化合物的协同性制剂减少发酵过程中污染性微生物的生长

说明书

技术领域

本发明涉及稳定的二氧化氯和季铵化合物的协同性组合和使用方法，尤其是在发酵过程中。

背景技术

在过去十年中，乙醇作为运输燃料的应用已显著提高。美国的乙醇生产从2000年的约64亿升提高至2009年的超过370亿升。乙醇工厂的数量从2000年的54个提高至2009年的170个。在拉丁美洲和欧洲已经出现类似的生产和工厂建设的增多。在2007年，美国国会颁布了能源独立和安全法案(Energy Independence and Security Act)(H.R.6)，其设定了到2022年1360亿升乙醇的可再生燃料标准。如果要达到该标准，则乙醇工业将继续成长。

目前工业乙醇(例如燃料)和食用乙醇均通过发酵过程从农业(天然)原料中大规模生产，其中通过接种酵母将糖转化成乙醇和二氧化碳。许多原料可用于提供发酵糖，包括潜在的任何淀粉或纤维素材料，它们包括几乎所有植物，因为任何淀粉或纤维素可为糖前体。一些尤其适于生产燃料乙醇的常用原料包括玉米、蜀黍、高粱、甘蔗、糖用甜菜和糖蜜。

用于乙醇生产的原料是天然产品，因此，在所述原料中可能在天然情况下存在多种多样的微生物，诸如细菌、真菌和酵母。商业发酵过程的条件并非完全无菌，因此这些“污染性微生物”将在工艺中存在。在商业乙醇生产中，最成问题的微生物是产乳酸细菌和产乙酸细菌。此类细菌从多种来源进入该工艺，所述来源包括原材料、设备、工艺用水、空气和接种酵母等。通过随进料物质(原材料、水、空气、酵母)引入或由于利于细菌生长的条件导致的天然扩增，此类细菌的浓度可在加工环境中提高。用于酵母生产的最佳空气环境也极度有利于这些细菌的生长。由细菌产生的有机酸抑制了酵母的生长并因此降低了乙醇生产率。细菌还消耗糖和其它营养物质，其旨在用于由酵母利用来产生所期望的产物，这导致了整个过程经济效益更低。

大量的发酵过程使用抗生素作为抗微生物组合物。这类用途已经变得不受欢迎，这是因为抗生素耐药细菌的可疑发展以及抗生素残余物在发酵副产物中的积累所致。抗生素耐药细菌是人类健康的重大问题。

乙醇生产的副产物包括在对乙醇产物蒸馏后所收集的固体。这类固体包括含可溶物的干酒糟(DDGS)和含可溶物的湿酒糟(DWGS)。很多国家和地区正在考虑能限制或消除抗生素对乙醇生产的使用的管理措施。DDGS和DWGS作为动物饲料产品进行销售。

对抗微生物处理的需求不断增长，这不仅是由于乙醇产量的增长，还由于乙醇生产设施尺度的扩张。虽然数年之前生产150-200百万升/年(MMly)的工厂被认为是大型设施，但是现在380MMly(或更高)的设施是工业标准。在分批补料加工中，单个发酵批次的体积已显著提高。为容纳该增加的容积，在最大的乙醇生产设施中进入发酵系统的原料(一旦其制备用于进入发酵，通常称为“醪(mash)”)的流速已从约2000-3000升/分钟提高至4500-6000升/分钟。

WO2007/149450描述了使用稳定的二氧化氯(SCD)来防止乙醇生产中的细菌污染。SCD在乙醇生产中显著的细菌生长发生前加入，其作为预防性而非治理性措施。污染性细菌在糖向酒精的发酵之前或其间的生长由此而基本被阻止，产生了增强接种酵母生长并且使接种酵母能够生产乙醇而不受由细菌产生的有机酸的抑制的条件。

美国专利5,611,938公开了用于控制pH为至少7.2的水体系中细菌生长的生物杀灭剂，所述水体系诸如天然水、泳池、冷却水系统和造纸厂。组合物包含二氧化氯和季铵化合物的协同性组合，所述季铵化合物与二氧化氯的重量比为1∶5至1∶100，优选1∶5至1∶25。季铵化合物通常以1-25ppm季铵化合物的量并且与氧化双三丁基锡组合使用，所述锡氧化物与铵化合物的重量比为2∶1至1∶2，优选1∶1。

尽管一些方法是已知的，但是对用于解决发酵工业中含碳水化合物的原料和发酵过程中污染性微生物的改善方法存在着需求。改善的方法应优选地是无抗生素并且并不产生在发酵副产物中积累的残余物或不产生抗生素耐药细菌。所述方法应在发酵工业中遇到的多种多样的pH范围内和条件下有效。所述方法还应使用在使用前具有合理储存寿命的处理。对于改善当今较大体积发酵过程的经济性也存在着需求。本发明满足这些需求。

发明内容