[发明专利]具有减少的发泡的发酵工艺

说明书

发明领域

本发明涉及减少用于从可易于发酵的糖材料生产发酵产物、例如乙醇的发酵工艺中的发泡。

对序列表的引用

本申请包含一个计算机可读形式的序列表。该计算机可读形式通过引用结合在此。

发明背景

可以从各式各样的可再生的原料生产发酵产物，例如乙醇。这些可以被分类为三个主要组：(1)可易于发酵的糖材料，例如甘蔗(即甘蔗汁汁和糖蜜)、甜菜、甜高粱；(2)淀粉性材料，例如玉米、马铃薯、稻、小麦、龙舌兰；以及(3)纤维素材料，例如秸秆、草类、玉米芯、木头和甘蔗渣。可易于发酵的糖材料包含可以容易地被酵母发酵的单糖，例如蔗糖、葡萄糖和果糖。与淀粉性和纤维素原料相反，不需要多糖类，例如淀粉和/或纤维素/半纤维素的预先水解。

可易于发酵的糖材料，例如甘蔗汁和糖蜜，被用作例如巴西乙醇生产中的底物。酵母，例如尤其是酿酒酵母，被用作发酵有机体。通常使用酵母再循环系统，其中高达90％-95％的酵母被从一个发酵循环再用于下一个发酵循环。这导致发酵池内非常高的细胞密度(例如8％-17％w/v，湿量基准)并且导致非常短的发酵时间。在约32℃，在6-11小时的时段内，达到8％-11％(v/v)的乙醇浓度。在每一次分批发酵后，通过离心收集酵母细胞，酸洗(例如在pH1.5-3.0用硫酸洗涤1-2小时)并且发送回发酵池。现今，在每一循环后，在酸洗期间按固定剂量添加化学消泡剂(分散剂)，并且将另一种化学消泡剂(止泡剂)直接自动地(当泡沫达到料位探测器时)或手动地添加至发酵池，直至完全控制泡沫。

US3,959,175披露了包含液体聚丁烯的水性消泡剂组合物。消泡剂组合物可以进一步包括部分地疏水性二氧化硅和硅酮油。

US5,288,789披露了已经被聚烷氧基化的烷基酚和醛的缩合物用来减少发酵液中的泡沫的用途。

US6,083,998用于醇发酵的消泡剂组合物，该组合物是水基的并且包括聚二甲基硅氧烷油、环氧乙烷/环氧丙烷嵌段共聚物和硅酮/二氧化硅掺合物。

当从可易于发酵的糖材料，例如甘蔗汁和糖蜜生产乙醇时，由发酵有机体产生的泡沫是严重问题。

即使可以使用化学消泡剂，但是仍希望并且需要提供用于生产发酵产物，例如乙醇的工艺，在这些工艺中泡沫产生是被减少/控制的。

发明概述

当从可易于发酵的糖材料，例如甘蔗汁和糖蜜生产发酵产物，尤其例如是乙醇时，由发酵有机体产生的泡沫是严重问题。因此，本发明的目标是当从可易于发酵的糖材料，例如甘蔗糖蜜生产发酵产物，尤其例如是乙醇时，减少在发酵期间由发酵有机体产生的泡沫。诸位发明人令人惊讶地发现蛋白酶可以用于有效地解决发泡问题。

本发明涉及使用发酵有机体，在包含发酵培养基的发酵池中，从可易于发酵的糖材料生产发酵产物的工艺，该工艺包括

i)将可易于发酵的糖材料进料至包含发酵有机体的浆料的发酵池中；

ii)将可易于发酵的糖材料发酵为希望的发酵产物，

其中在以下时刻添加蛋白酶

a)在步骤i)中的进料之前、期间和/或之后，和/或

b)在步骤ii)中的发酵期间。

在一个实施例中，将可易于发酵的糖材料作为进料流而进料至发酵池中。蛋白酶可以与可易于发酵的糖材料的进料流混合。在一个优选实施例中，在进料步骤i)之前，将蛋白酶与进料流混合。

在步骤ii)中的发酵之后，例如通过离心，收集/分离(用过的)发酵有机体。然后酸洗收集的发酵有机体，例如使用硫酸，在pH1.5-3.0，例如2.0-2.5，酸洗1-2小时。此后使发酵有机体返回发酵池，并且在一个或多个随后的发酵循环中(重新)用于发酵。因此，在一个实施例中，可以通过在水中再悬浮酸处理的酵母生物质，来制备发酵有机体的浆料，例如酵母浆料。在本发明的一个实施例中，在进料至步骤i)中的发酵有机体的浆料中之前，可以将蛋白酶添加至以下项或与以下项混合：可易于发酵的糖材料，例如甘蔗糖蜜。在另一实施例中，在将可易于发酵的糖材料进料至步骤i)中的发酵有机体的浆料期间，可以将蛋白酶添加至发酵有机体的浆料。在另一实施例中，可以在步骤ii)的发酵期间添加蛋白酶。在一个优选实施例中，作为一个分批工艺或分批进料工艺来进行发酵。然而，还可以作为半连续的或连续的工艺来进行发酵。