[发明专利]使用包含过氧化物和季铵化合物的协同性制剂降低乙醇发酵中的污染性微生物的生长

说明书

技术领域

本发明涉及过氧化合物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显著提高。美国的乙醇生产从2000年的约64亿升提高至2009年超过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发生了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。如果要达到这一标准，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)原料中大规模制备，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。一些尤其适用于制备燃料乙醇的常见原料包括玉米、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广泛多种的微生物，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。这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，以及其它。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，这类细菌的浓度可在工艺环境中提高。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。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，所述物质意在由酵母利用来产生所期望的产物，这导致了整个工艺经济效益更低。

大量的发酵过程使用抗生素作为抗微生物组合物。这类应用已经变得不受欢迎，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(或更多)的设施是工业标准。在分批补料工艺中，单个发酵批次的体积已有显著提高。为容纳这一增加的容积，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”)的流速已从约2000-3000升/分钟提高至4500-6000升/分钟。

WO2006/138271公开了控制水体系中的或基底上的微生物生长的方法，所述方法包括使所述体系或基底与抗微生物剂接触，所述抗微生物剂包括(a)乳过氧化物酶，(b)过氧化物源，(c)卤离子或硫氰酸盐，其中卤离子不是氯，以及(d)铵源。乳过氧化物酶在水体系中以0.01至1000ppm的范围存在；过氧化物源以0.01至1000ppm的范围提供过氧化氢；卤离子在水体系中具有0.1至10,000ppm的浓度，并且铵源在水体系中具有0至10,000ppm的浓度。

WO00/57730公开了组合物以及使用组合物作为用于食品表面的抗微生物处理的方法，该组合物包含(a)季铵化合物，(b)氧化剂，(c)卤离子来源，以及任选地(d)食品级的酸源，其用于将pH降至9或更低。卤原子占铵化合物的0.1至30重量份，占氧化剂的0.1至40重量份，并且占酸源的0至80重量份。组合物用于在稀释水组合物(包含0.1至400克/升组合物)中降低食品表面的微生物计数。

美国专利5,320,805公开了使用化学组合物作为清洁剂、卫生剂、消毒剂、杀孢子剂和杀真菌剂的方法，所述组合物包含约10重量％至约90重量％的碱性水溶性盐(其具有结晶的过氧化氢)，以及30重量％的带正电的相转移剂，其选自鏻盐、锍盐、季铵，所述组合物形成水溶的和脂溶的相转移离子对。

WO2009/0108365公开了生产基于发酵的产物的方法，其包括在有机生物杀灭剂和季铵化合物以足以降低或控制培养基中的细菌群体的量存在的情况下，使用酵母发酵包含糖的培养基。