處理來自乙醇生產(chǎn)的副產(chǎn)物的方法
【專利摘要】提供了通過用包含至少一種α-羥基磺酸的溶液處理濕酒糟或釜餾物以產(chǎn)生含至少一種可發(fā)酵糖的產(chǎn)物的處理乙醇生產(chǎn)的副產(chǎn)物的方法?？蓮拇祟惙椒óa(chǎn)生用于生產(chǎn)生物燃料或乙醇的可發(fā)酵糖?？蓮漠a(chǎn)物中容易地除去α-羥基磺酸，并將其再循環(huán)。
【專利說明】處理來自乙醇生產(chǎn)的副產(chǎn)物的方法
發(fā)明領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及用于處理乙醇副產(chǎn)物(更具體地，濕酒糟或釜餾物)以產(chǎn)生糖和/或醇的方法。
[0002]發(fā)明背景
[0003]酒糟是來自啤酒廠和乙醇廠的副產(chǎn)物。濕酒糟是第一代玉米乙醇工業(yè)的主要副產(chǎn)物。在干碾法中，完整谷粒被碾(磨)成粉。粉經(jīng)物理和化學(xué)配制用于發(fā)酵(通過蒸煮)，以產(chǎn)生醪液，且通過酶促糖化將醪液水解以釋放糖。隨后將固體糖混合物發(fā)酵以產(chǎn)生乙醇。將發(fā)酵產(chǎn)物蒸餾以將乙醇與蒸餾槽(distillation tank)底部的未轉(zhuǎn)化的固體和生產(chǎn)用水(作為釜餾物)分離。在典型工藝中，全釜餾物被分離成酒糟水(thin stillage)(液體級分)和稱為濕酒糟的固體級分。
[0004]濕酒糟(Wet distillers grains, WDG)主要包含未發(fā)酵的谷粒殘洛(蛋白質(zhì)、纖維、脂肪)并達(dá)到70%的濕度。WDG具有短貯存期限(一周或更短)，并且運輸牽涉高水重量的轉(zhuǎn)移。WDG供應(yīng)運輸在離乙醇生產(chǎn)設(shè)施200km半徑內(nèi)在經(jīng)濟上通常是可行的。這些事實是重要的，因為它們影響收益性和后勤問題。可將WDG干燥以產(chǎn)生干酒糟，所述干酒糟可任選地與濃縮的酒糟水(濃 縮糖漿)組合，以產(chǎn)生含可溶物的干酒糟(DDGS)。DDGS是動物飼料，其具有幾乎無限的貯存期限，并且可被銷售和運輸至任何市場。從資本和能量的觀點來看，干燥是費用很大的，根據(jù)最近的文章(Ryan C.Christiansen〃DDGS: SupplyingDemand"Ethanol Producer Magazine, March2009)，在現(xiàn)代第一代干磨乙醇設(shè)施中多達(dá)30%的操作預(yù)算用于產(chǎn)生含可溶物的干酒糟。因此，該商品產(chǎn)品對于玉米磨粉來說代表很小的總體價值。WDG以未轉(zhuǎn)化的多糖(例如在纖維內(nèi)的纖維素、半纖維素和淀粉)的形式包含糖。因此，這些潛在的糖至額外的乙醇的轉(zhuǎn)化代表了第一代乙醇生產(chǎn)工廠的增值流(value addedstream)。
[0005]WDG中的纖維的利用的主要障礙在于，釋放這些糖并使原料中的纖維素和其它多糖能夠進(jìn)行酶促水解的昂貴“預(yù)處理”步驟。此類預(yù)處理的主要候選者之一是，稀礦物酸水解(通常硫酸或鹽酸)。稀酸水解的成功預(yù)處理的條件通過3個因素的組合來確定:時間、溫度和酸濃度。升高的溫度導(dǎo)致糖變成降解產(chǎn)物而喪失，而增加的酸濃度(以降低溫度)是以使用的酸和下游設(shè)備中的中和鹽為代價的。
[0006]發(fā)明概述
[0007]鑒于上述信息，期望通過使用有效的改進(jìn)的“預(yù)處理”步驟來在其貯存期限內(nèi)利用WDG或釜餾物中的纖維，所述預(yù)處理步驟使得來自乙醇生產(chǎn)過程的非可發(fā)酵殘渣中的多糖能夠被隨后利用，通過直接水解和/或酶促水解來產(chǎn)生用于進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為燃料的糖。
[0008]在一個實施方案中，提供了處理乙醇生產(chǎn)的副產(chǎn)物的方法，所述方法包括:(a)提供濕酒糟；和(b)將濕酒糟與含有至少一種α -羥基磺酸的溶液接觸，從而將濕酒糟水解以產(chǎn)生含至少一種可發(fā)酵糖的產(chǎn)物。
[0009]在另一個實施方案中，提供了處理乙醇生產(chǎn)的副產(chǎn)物的方法，所述方法包括:(a)提供濕酒糟；(b)將濕酒糟與含有至少一種α -羥基磺酸的溶液接觸，從而將濕酒糟水解以產(chǎn)生含至少一種可發(fā)酵糖的產(chǎn)物，和(C)通過加熱和/或減壓從產(chǎn)物中除去α-羥基磺酸以產(chǎn)生包含至少一種可發(fā)酵糖的、大體上不含α-羥基磺酸的去除酸的產(chǎn)物。
[0010]在另一個實施方案中，提供了方法，所述方法包括:(a)提供谷粒；(b)碾磨所述谷粒以產(chǎn)生磨碎的谷粒；(c)處理所述磨碎的谷粒以產(chǎn)生可發(fā)酵糖混合物；(d)將可發(fā)酵糖混合物發(fā)酵以產(chǎn)生含乙醇、固體和水的產(chǎn)物；(e)將所述發(fā)酵產(chǎn)物分離以產(chǎn)生乙醇和釜餾物；和(f)將至少一部分釜餾物與含有至少一種α-羥基磺酸的溶液接觸，從而將釜餾物水解以產(chǎn)生含至少一種可發(fā)酵糖的產(chǎn)物。
[0011]在另一個實施方案中，提供了方法，所述方法包括:(a)提供谷粒；(b)碾磨所述谷粒以產(chǎn)生磨碎的谷粒；(c)處理所述磨碎的谷粒以產(chǎn)生可發(fā)酵糖混合物；(d)將可發(fā)酵糖混合物發(fā)酵以產(chǎn)生含乙醇、固體和水的產(chǎn)物；(e)將所述發(fā)酵產(chǎn)物分離以產(chǎn)生乙醇和釜餾物；(f)將釜餾物分離以產(chǎn)生酒糟水和濕酒糟；和(g)將至少一部分濕酒糟與含有至少一種α -羥基磺酸的溶液接觸，從而將濕酒糟水解以產(chǎn)生含至少一種可發(fā)酵糖的產(chǎn)物。
[0012]在另一個實施方案中，所述方法包括在上述方法的任何方法中將脫除的α-羥基磺酸作為組分或以其重組形式再循環(huán)。
[0013]在另一個實施方案中，在上述方法的任何方法中，α -羥基磺酸是原位產(chǎn)生的。
[0014]在另一個實施方案中，在上述方法的任何方法中，從羰基化合物或羰基化合物的前體以及二氧化硫和水產(chǎn)生α-羥基磺酸。
[0015]在另一個實施方案中，所述方法包括將由上述方法的任何方法產(chǎn)生的含糖流(例如，去除酸的產(chǎn)物或水解產(chǎn)物)發(fā)酵。
[0016]在另一個實施方案中，所述方法包括水解由上述方法的任何方法產(chǎn)生的去除酸的產(chǎn)物。
[0017]本發(fā)明的特征和有利方面對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是很顯然的。雖然本領(lǐng)域技術(shù)人員可進(jìn)行許多改變，但此類改變在本發(fā)明的精神內(nèi)。
[0018]附圖概述
[0019] 附圖舉例說明了本發(fā)明的一些實施方案的某些方面，并且不應(yīng)當(dāng)用于限定或界定本發(fā)明。
[0020]圖1示意性舉例說明了本發(fā)明的處理方法的一個實施方案的方塊流程圖。
[0021]圖2示意性舉例說明了本發(fā)明的處理方法的另一個實施方案的方塊流程圖。
[0022]圖3示意性舉例說明了本發(fā)明的處理方法的另一個實施方案的方塊流程圖。
[0023]圖4示意性舉例說明了本發(fā)明的處理方法的另一個實施方案的方塊流程圖。
[0024]圖5顯示了三維IR圖，其中繪制了隨時間過去的各個IR光譜(用9% wt.α-羥基乙磺酸在110°c處理濕酒糟，隨后進(jìn)行酸的逆轉(zhuǎn))。
[0025]圖6顯示了三維IR圖，其中繪制了隨時間過去的各個IR光譜(在反應(yīng)期結(jié)束時通過減壓并保持溫度而在100°C逆轉(zhuǎn)α-羥基乙磺酸(HESA))。
[0026]發(fā)明詳述
[0027]已發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明提供了用于酸處理濕酒糟或釜餾物以產(chǎn)生糖和生物燃料的改進(jìn)的方法。α -羥基磺酸對于在更低的溫度下(例如，對于α -羥基甲磺酸或α _羥基乙磺酸，約110°C )將濕酒糟或釜餾物水解成可發(fā)酵糖(如戊糖，例如木糖)且在該過程中幾乎無或無糠醛產(chǎn)生的處理是有效的。此外，與礦物酸例如硫酸、磷酸或鹽酸不同，α-羥基磺酸可逆轉(zhuǎn)成可易于去除和再循環(huán)的材料。除了木糖以外，該方法還產(chǎn)生顯著量的葡萄糖，從而通過其它常規(guī)方法(例如，酶水解)進(jìn)行的隨后水解可以不是必需的。可用于本發(fā)明的處理中的α-羥基磺酸可具有下述通式:
[0028]
【權(quán)利要求】
1.一種處理乙醇生產(chǎn)的副產(chǎn)物的方法，其包括:(a)提供濕酒糟；和(b)將濕酒糟與含有至少一種α -羥基磺酸的溶液接觸，從而將濕酒糟水解以產(chǎn)生含至少一種可發(fā)酵糖的產(chǎn)物。
2.權(quán)利要求1的方法，其還包括:(C)通過加熱和/或減壓從產(chǎn)物中除去α-羥基磺酸，以產(chǎn)生包含至少一種可發(fā)酵糖的、大體上不含α -羥基磺酸的去除酸的產(chǎn)物。
3.權(quán)利要求2的方法，其還包括，將除去的α-羥基磺酸作為組分或以其重組的形式再循環(huán)。
4.權(quán)利要求1至3的任一項的方法，其中α-羥基磺酸以基于溶液的1% wt.至55%Wt的量存在。
5.權(quán)利要求1至4的任一項的方法,其中，在50°C至150°C的溫度和Ibarg至IObarg的壓力下進(jìn)行步驟(b)。
6.權(quán)利要求1至5的任一項的方法，其中通過包括下述的方法產(chǎn)生濕酒糟:(a)提供谷粒；(b)碾磨所述谷粒以產(chǎn)生磨碎的谷粒；(c)處理所述磨碎的谷粒以產(chǎn)生可發(fā)酵糖混合物；(d)將所述可發(fā)酵 糖混合物發(fā)酵以產(chǎn)生含乙醇、固體和水的發(fā)酵產(chǎn)物；(e)將所述發(fā)酵產(chǎn)物分離以產(chǎn)生乙醇和釜餾物；和(f)將釜餾物分離以產(chǎn)生酒糟水和濕酒糟。
7.一種方法，其包括:(a)提供谷粒；(b)碾磨所述谷粒以產(chǎn)生磨碎的谷粒；(C)處理所述磨碎的谷粒以產(chǎn)生可發(fā)酵糖混合物；(d)將可發(fā)酵糖混合物發(fā)酵以產(chǎn)生含乙醇、固體和水的發(fā)酵產(chǎn)物；(e)將所述發(fā)酵產(chǎn)物分離以產(chǎn)生乙醇和釜餾物；和(f)將至少一部分釜餾物與含有至少一種α -羥基磺酸的溶液接觸，從而將釜餾物水解以產(chǎn)生含至少一種可發(fā)酵糖的產(chǎn)物。
8.權(quán)利要求7的方法，其還包括，(g)通過加熱和/或減壓從產(chǎn)物中除去α-羥基磺酸，以產(chǎn)生包含至少一種可發(fā)酵糖的、大體上不含α -羥基磺酸的去除酸的產(chǎn)物。
9.權(quán)利要求8的方法，其還包括，將脫除的α-羥基磺酸作為組分或以其重組形式再循環(huán)至步驟⑴。
10.權(quán)利要求7至9的任一項的方法，其中α-羥基磺酸以基于溶液的I % wt.至55%wt的量存在。
11.權(quán)利要求7至10的任一項的方法，其中在50°C至150°C的溫度和Ibarg至IObarg的壓力下進(jìn)行步驟(f)。
【文檔編號】C12P7/06GK103987851SQ201280061496
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2012年12月13日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月15日
【發(fā)明者】P·K·泰塔倫科, R·L·布萊克博恩, P·R·韋德 申請人:國際殼牌研究有限公司