生产发酵产品的方法技术

一种生产发酵产品的方法，包括：提供生物质材料；通过使生物质材料与含至少一种α‑羟基磺酸的溶液接触而预处理生物质材料，以产生含至少一种可发酵糖的经过预处理的生物质混合物；向经过预处理的生物质混合物中加入一种或多种糖化酶，其中所述经过预处理的生物质混合物具有对于所述一种或多种糖化酶来说合适的条件；用一种或多种糖化酶使纤维素酶水解大于24小时以产生水解产物；和在适合于同时糖化和发酵的条件下向所述水解产物中加入至少一种发酵微生物。

Method for producing fermented product

Including a production method of fermentation products: biomass materials; biomass materials by making contact with the solution and pretreatment of biomass materials containing at least one alpha hydroxy acid, after pretreatment of biomass mixture containing at least one fermentable sugar; after adding one or more glucoamylase biomass mixture pretreatment of the biomass after pretreatment with mixture for the one or more suitable conditions for glucoamylase; by one or more of the glucoamylase cellulase hydrolysis is more than 24 hours to produce hydrolysates; and suitable for the simultaneous saccharification and fermentation conditions to the hydrolysis products adding at least one microbial fermentation.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术提供的实施方案大体涉及生产发酵产品，特别是由木质纤维素质材料生产发酵产品。
技术介绍
本节用来介绍可能与本专利技术示例性实施方案相关的现有技术的各个方面。据认为该讨论有助于提供一个框架，以利于更好地理解本专利技术的具体方面。因此，应理解要基于这一点来阅读本节，和不必作为对任何现有技术的认可。木质纤维素质生物质是有前景的石油替代品，它提供了可再生和\碳平衡\的燃料源如生物乙醇和其它常规石油基产品源如塑料。木质纤维素质生物质可以在通常称为糖化的方法中酶水解，以提供被某些发酵微生物发酵的糖。因为其复杂的化学结构，木质纤维素通常需要一些预处理以使纤维素纤维可以被酶如纤维素酶催化。预处理通常包括机械粉碎(例如通过粉碎或研磨)和化学处理如用碱或更特别地用酸处理。所述预处理方法通常会引入降低随后酶水解过程效率的抑制剂。酶水解严重影响由木质纤维素质生物质生产发酵产品的总成本。因此，希望有能力提高产量，如通过提高糖化酶效率或提高总生产产率来进行。提高酶效率有多种手段。例如，已经尝试降低木质纤维素材料中木质素的阻碍效果，通常包括通过使木质素改性或完全清除木质素来进行。但清除木质素的方法有可能很复杂且成本高。例如，在预处理后加入溶剂洗涤基质以脱除可溶性和残余的木质素会增加过程成本和复杂性。其它尝试包括在预处理方法的过程中或者更经常在水解阶段加入表面活性剂。例如，WO-A-2009/095781公开了在水解预处理后的木质纤维素质生物质的过程中使用PEG或表面活性剂作为添加剂。其中建议在高的干物质浓度(>20％)时添加剂的效果可能特别大。WO-A-2008/134037描述了在高温下和在酸存在或不存在下加入表面活性剂以增强酶对预处理后的植物材料的消化性。但表面活性剂可能引起发泡，这对糖化和发酵可能产生负面影响，和在有效剂量下可能也很昂贵。其它更多的尝试包括使酶再循环，如WO 2011125056中所公开的那样，但这样会增加操作复杂性和增加成本。但由于在随后发酵的单独的水解过程(也称为单独的水解和发酵(SHF))中有多种抑制剂，这些方法经常不能延长糖化酶的活性。通常，水解产率取决于基质的类型和预处理、酶的类型和剂量及水解时间。SHF的一种替代是将水解和发酵组合为单一步骤，形成称为同时糖化和发酵(SSF)的过程概念，这样可以应对SHF的某些抑制效果。但SSF也有一些缺点，包括不能提供水解和发酵的最佳条件，因为这样在两种方法之间进行了折中。即使在SSF方法中在加入发酵微生物之前加入糖化酶以实现不完全或部分糖化时也是如此。例如，US2011/0318803公开了复合的糖化和发酵(HSF)步骤，其中在加入发酵微生物前1-4个小时加入糖化酶。类似地，US 7754456公开了一种方法，其中加入第一糖化酶制剂用于预水解步骤和加入第二糖化酶制剂用于SSF。另外，US 7754456要求从用于糖化的预处理后的生物质中分离出纤维材料，因而为乙醇生产操作引入了附加步骤和相关的复杂性，并需要附加量的酶，后者有可能抬高操作成本。因此，希望提供一种经济的方法，以改进由木质纤维素质材料生产的全部发酵产品的产率。
技术实现思路
按照一个方面，提供一种生产发酵产品的方法，包括：提供生物质材料；通过使生物质材料与含至少一种α-羟基磺酸的溶液接触而预处理生物质材料，以产生含至少一种可发酵糖的经过预处理的生物质混合物；向经过预处理的生物质混合物中加入一种或多种糖化酶，其中所述经过预处理的生物质混合物具有对于所述一种或多种糖化酶来说合适的条件；用一种或多种糖化酶使纤维素酶水解大于24小时以产生水解产物；和在适合于同时糖化和发酵的条件下向所述水解产物中加入至少一种发酵微生物以产生发酵产品。在一些实施方案中，所述方法还包括通过加热和/或降低压力而从经过预处理的生物质材料中脱除至少部分α-羟基磺酸，以产生含至少一种可发酵糖且基本不含α-羟基磺酸的酸脱除产品。在一个实施方案中，所述脱除包括转化α-羟基磺酸为其组分。在一个实施方案中，所述方法还包括循环所述组分用于预处理生物质材料。在一些实施方案中，以溶液计，α-羟基磺酸以约1-55wt％的量存在。在一些实施方案中，α-羟基磺酸由(a)羰基化合物或羰基化合物的前体与(b)二氧化硫或二氧化硫的前体和(c)水产生。在一些实施方案中，所述预处理步骤在约50-150℃的温度和1-约10barg的压力下实施。在一个实施方案中，所述生物质在120℃或更低的温度下与α-羟基磺酸接触。在一些实施方案中，所述α-羟基磺酸为原位产生的。按照另一个方面，提供另一种生产发酵产品的方法，包括：提供包含至多0.50wt％选自如下的组分的经过预处理的生物质混合物：羟基-甲基-糠醛、糠醛和它们的组合物；向经过预处理的生物质混合物中加入一种或多种糖化酶，其中所述经过预处理的生物质混合物具有对于所述一种或多种糖化酶来说合适的条件；通过一种或多种糖化酶使纤维素酶水解大于24小时以产生水解产物；和在适合于同时糖化和发酵的的条件下向所述水解产物加入至少一种发酵微生物以产生发酵产品。在一些实施方案中，实施所述酶水解大于48小时。在一些实施方案中，实施所述酶水解大于72小时。在一些实施方案中，实施所述酶水解至少96小时。在一些实施方案中，实施所述酶水解至少144小时。在一些实施方案中，在加入一种或多种糖化酶之前，不使所述经过预处理的生物质混合物经受洗涤步骤。在一些实施方案中，在加入至少一种发酵微生物之前，不使所述水解产物经受固体脱除步骤。在一些实施方案中，在加入至少一种发酵微生物之后，不加入附加的糖化酶。在一些实施方案中，实施酶水解的时间段足以达到至少75％的纤维素至葡萄糖的净转化。在一些实施方案中，在同时糖化和发酵的过程中，剩余的至多25％的纤维素至少部分水解。在一些实施方案中，经过预处理的生物质混合物包含约5-30wt％的未溶解固体(UDS)。在一个实施方案中，所述方法还包括从经过预处理的生物质混合物至少分离出固体馏分和含水馏分，其中所述固体馏分包含以固体馏分计含至少12wt％未溶解固体的高固体/液体混合物，和所述含水馏分包含含可发酵糖的主体液体物流；和将所述固体馏分和含水馏分一起混合以使未溶解固体的量达到约5-30wt％。本专利技术实施方案的其它特征可由如下详细描述变得明显。但应该理解这些详细说明和具体实施例虽然给出了本专利技术的优选实施方案，但只是以举例的方式给出，因为对于本领域熟练技术人员来说，在本专利技术的实质和范围内的各种改变和调整可由该详细说明变得明显。附图说明这些附图描述了本专利技术一些实施方案的某些方面，和不用于限制或定义本专利技术。图1示意性描述了生产发酵产品的一个示例实施方案的流程图。图2为发酵中活性水解酶和非活性水解酶之间木糖消耗、葡萄糖消耗、副产品形成和乙醇产量的示意图。具体实施方式本专利技术的实施方案通过独立的酶水解和随后的同时糖化和发酵(SSF)提高了由生物质原料生产发酵产品的产率。在一个实施方案中，一种乙醇生产方法包括：(a)用含至少一种α-羟基磺酸的溶液预处理生物质以产生含多种聚糖的预处理后生物质；(b)使所述经过预处理后的生物质与至少一种糖化酶接触，所述酶催化聚糖的酶水解以产生含一种或多种可发酵糖的水解产物或水解产品；和(c)在构造用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生产发酵产品的方法，包括：提供生物质材料；通过使生物质材料与含至少一种α‑羟基磺酸的溶液接触而预处理生物质材料，以产生含至少一种可发酵糖的经过预处理的生物质混合物；向经过预处理的生物质混合物中加入一种或多种糖化酶，其中所述经过预处理的生物质混合物具有对于所述一种或多种糖化酶来说合适的条件；用一种或多种糖化酶使纤维素酶水解大于24小时以产生水解产物；和在适合于同时糖化和发酵的条件下向所述水解产物中加入至少一种发酵微生物以产生发酵产品。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.04.17 US 61/980,8571.一种生产发酵产品的方法，包括：提供生物质材料；通过使生物质材料与含至少一种α-羟基磺酸的溶液接触而预处理生物质材料，以产生含至少一种可发酵糖的经过预处理的生物质混合物；向经过预处理的生物质混合物中加入一种或多种糖化酶，其中所述经过预处理的生物质混合物具有对于所述一种或多种糖化酶来说合适的条件；用一种或多种糖化酶使纤维素酶水解大于24小时以产生水解产物；和在适合于同时糖化和发酵的条件下向所述水解产物中加入至少一种发酵微生物以产生发酵产品。2.权利要求1的方法，进一步包括通过加热和/或降低压力而从经过预处理的生物质材料中脱除至少部分α-羟基磺酸，以产生含至少一种可发酵糖且基本不含α-羟基磺酸的酸脱除产品。3.权利要求2的方法，其中所述脱除包括转化α-羟基磺酸为其组分。4.权利要求3的方法，进一步包括循环所述组分用于预处理生物质材料。5.前述权利要求任一项的方法，其中以溶液计，α-羟基磺酸以约1-55wt％的量存在。6.前述权利要求任一项的方法，其中α-羟基磺酸由(a)羰基化合物或羰基化合物的前体与(b)二氧化硫或二氧化硫的前体和(c)水产生。7.前述权利要求任一项的方法，其中所述预处理步骤在约50-150℃的温度和1barg-约10barg的压力下实施。8.权利要求7的方法，其中所述生物质在120℃或更低的温度下与α-羟基磺酸接触。9.前述权利要求任一项的方法，其中所述α-羟基磺酸为原位产生的。10.一种生产发酵产品的方法，包括：提供包含至多0.50wt％选自如下的组分的经过预处理的生物质混合物：羟基-甲基-糠醛...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·J·E·哈里克，D·M·布朗，
申请(专利权)人：国际壳牌研究有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL