处理来自乙醇生产的副产物的方法
【专利摘要】提供了通过用包含至少一种α-羟基磺酸的溶液处理湿酒糟或釜馏物以产生含至少一种可发酵糖的产物的处理乙醇生产的副产物的方法。可从此类方法产生用于生产生物燃料或乙醇的可发酵糖。可从产物中容易地除去α-羟基磺酸，并将其再循环。
【专利说明】处理来自乙醇生产的副产物的方法
发明领域
[0001]本发明涉及用于处理乙醇副产物(更具体地，湿酒糟或釜馏物)以产生糖和/或醇的方法。
[0002]发明背景
[0003]酒糟是来自啤酒厂和乙醇厂的副产物。湿酒糟是第一代玉米乙醇工业的主要副产物。在干碾法中，完整谷粒被碾(磨)成粉。粉经物理和化学配制用于发酵(通过蒸煮)，以产生醪液，且通过酶促糖化将醪液水解以释放糖。随后将固体糖混合物发酵以产生乙醇。将发酵产物蒸馏以将乙醇与蒸馏槽(distillation tank)底部的未转化的固体和生产用水(作为釜馏物)分离。在典型工艺中，全釜馏物被分离成酒糟水(thin stillage)(液体级分)和称为湿酒糟的固体级分。
[0004]湿酒糟(Wet distillers grains, WDG)主要包含未发酵的谷粒残洛(蛋白质、纤维、脂肪)并达到70%的湿度。WDG具有短贮存期限(一周或更短)，并且运输牵涉高水重量的转移。WDG供应运输在离乙醇生产设施200km半径内在经济上通常是可行的。这些事实是重要的，因为它们影响收益性和后勤问题。可将WDG干燥以产生干酒糟，所述干酒糟可任选地与浓缩的酒糟水(浓 缩糖浆)组合，以产生含可溶物的干酒糟(DDGS)。DDGS是动物饲料，其具有几乎无限的贮存期限，并且可被销售和运输至任何市场。从资本和能量的观点来看，干燥是费用很大的，根据最近的文章(Ryan C.Christiansen〃DDGS: SupplyingDemand"Ethanol Producer Magazine, March2009)，在现代第一代干磨乙醇设施中多达30%的操作预算用于产生含可溶物的干酒糟。因此，该商品产品对于玉米磨粉来说代表很小的总体价值。WDG以未转化的多糖(例如在纤维内的纤维素、半纤维素和淀粉)的形式包含糖。因此，这些潜在的糖至额外的乙醇的转化代表了第一代乙醇生产工厂的增值流(value addedstream)。
[0005]WDG中的纤维的利用的主要障碍在于，释放这些糖并使原料中的纤维素和其它多糖能够进行酶促水解的昂贵“预处理”步骤。此类预处理的主要候选者之一是，稀矿物酸水解(通常硫酸或盐酸)。稀酸水解的成功预处理的条件通过3个因素的组合来确定:时间、温度和酸浓度。升高的温度导致糖变成降解产物而丧失，而增加的酸浓度(以降低温度)是以使用的酸和下游设备中的中和盐为代价的。
[0006]发明概述
[0007]鉴于上述信息，期望通过使用有效的改进的“预处理”步骤来在其贮存期限内利用WDG或釜馏物中的纤维，所述预处理步骤使得来自乙醇生产过程的非可发酵残渣中的多糖能够被随后利用，通过直接水解和/或酶促水解来产生用于进一步转化为燃料的糖。
[0008]在一个实施方案中，提供了处理乙醇生产的副产物的方法，所述方法包括:(a)提供湿酒糟；和(b)将湿酒糟与含有至少一种α -羟基磺酸的溶液接触，从而将湿酒糟水解以产生含至少一种可发酵糖的产物。
[0009]在另一个实施方案中，提供了处理乙醇生产的副产物的方法，所述方法包括:(a)提供湿酒糟；(b)将湿酒糟与含有至少一种α -羟基磺酸的溶液接触，从而将湿酒糟水解以产生含至少一种可发酵糖的产物，和(C)通过加热和/或减压从产物中除去α-羟基磺酸以产生包含至少一种可发酵糖的、大体上不含α-羟基磺酸的去除酸的产物。
[0010]在另一个实施方案中，提供了方法，所述方法包括:(a)提供谷粒；(b)碾磨所述谷粒以产生磨碎的谷粒；(c)处理所述磨碎的谷粒以产生可发酵糖混合物；(d)将可发酵糖混合物发酵以产生含乙醇、固体和水的产物；(e)将所述发酵产物分离以产生乙醇和釜馏物；和(f)将至少一部分釜馏物与含有至少一种α-羟基磺酸的溶液接触，从而将釜馏物水解以产生含至少一种可发酵糖的产物。
[0011]在另一个实施方案中，提供了方法，所述方法包括:(a)提供谷粒；(b)碾磨所述谷粒以产生磨碎的谷粒；(c)处理所述磨碎的谷粒以产生可发酵糖混合物；(d)将可发酵糖混合物发酵以产生含乙醇、固体和水的产物；(e)将所述发酵产物分离以产生乙醇和釜馏物；(f)将釜馏物分离以产生酒糟水和湿酒糟；和(g)将至少一部分湿酒糟与含有至少一种α -羟基磺酸的溶液接触，从而将湿酒糟水解以产生含至少一种可发酵糖的产物。
[0012]在另一个实施方案中，所述方法包括在上述方法的任何方法中将脱除的α-羟基磺酸作为组分或以其重组形式再循环。
[0013]在另一个实施方案中，在上述方法的任何方法中，α -羟基磺酸是原位产生的。
[0014]在另一个实施方案中，在上述方法的任何方法中，从羰基化合物或羰基化合物的前体以及二氧化硫和水产生α-羟基磺酸。
[0015]在另一个实施方案中，所述方法包括将由上述方法的任何方法产生的含糖流(例如，去除酸的产物或水解产物)发酵。
[0016]在另一个实施方案中，所述方法包括水解由上述方法的任何方法产生的去除酸的产物。
[0017]本发明的特征和有利方面对于本领域技术人员来说是很显然的。虽然本领域技术人员可进行许多改变，但此类改变在本发明的精神内。
[0018]附图概述
[0019] 附图举例说明了本发明的一些实施方案的某些方面，并且不应当用于限定或界定本发明。
[0020]图1示意性举例说明了本发明的处理方法的一个实施方案的方块流程图。
[0021]图2示意性举例说明了本发明的处理方法的另一个实施方案的方块流程图。
[0022]图3示意性举例说明了本发明的处理方法的另一个实施方案的方块流程图。
[0023]图4示意性举例说明了本发明的处理方法的另一个实施方案的方块流程图。
[0024]图5显示了三维IR图，其中绘制了随时间过去的各个IR光谱(用9% wt.α-羟基乙磺酸在110°c处理湿酒糟，随后进行酸的逆转)。
[0025]图6显示了三维IR图，其中绘制了随时间过去的各个IR光谱(在反应期结束时通过减压并保持温度而在100°C逆转α-羟基乙磺酸(HESA))。
[0026]发明详述
[0027]已发现，本发明提供了用于酸处理湿酒糟或釜馏物以产生糖和生物燃料的改进的方法。α -羟基磺酸对于在更低的温度下(例如，对于α -羟基甲磺酸或α _羟基乙磺酸，约110°C )将湿酒糟或釜馏物水解成可发酵糖(如戊糖，例如木糖)且在该过程中几乎无或无糠醛产生的处理是有效的。此外，与矿物酸例如硫酸、磷酸或盐酸不同，α-羟基磺酸可逆转成可易于去除和再循环的材料。除了木糖以外，该方法还产生显著量的葡萄糖，从而通过其它常规方法(例如，酶水解)进行的随后水解可以不是必需的。可用于本发明的处理中的α-羟基磺酸可具有下述通式:
[0028]
【权利要求】
1.一种处理乙醇生产的副产物的方法，其包括:(a)提供湿酒糟；和(b)将湿酒糟与含有至少一种α -羟基磺酸的溶液接触，从而将湿酒糟水解以产生含至少一种可发酵糖的产物。
2.权利要求1的方法，其还包括:(C)通过加热和/或减压从产物中除去α-羟基磺酸，以产生包含至少一种可发酵糖的、大体上不含α -羟基磺酸的去除酸的产物。
3.权利要求2的方法，其还包括，将除去的α-羟基磺酸作为组分或以其重组的形式再循环。
4.权利要求1至3的任一项的方法，其中α-羟基磺酸以基于溶液的1% wt.至55%Wt的量存在。
5.权利要求1至4的任一项的方法,其中，在50°C至150°C的温度和Ibarg至IObarg的压力下进行步骤(b)。
6.权利要求1至5的任一项的方法，其中通过包括下述的方法产生湿酒糟:(a)提供谷粒；(b)碾磨所述谷粒以产生磨碎的谷粒；(c)处理所述磨碎的谷粒以产生可发酵糖混合物；(d)将所述可发酵 糖混合物发酵以产生含乙醇、固体和水的发酵产物；(e)将所述发酵产物分离以产生乙醇和釜馏物；和(f)将釜馏物分离以产生酒糟水和湿酒糟。
7.一种方法，其包括:(a)提供谷粒；(b)碾磨所述谷粒以产生磨碎的谷粒；(C)处理所述磨碎的谷粒以产生可发酵糖混合物；(d)将可发酵糖混合物发酵以产生含乙醇、固体和水的发酵产物；(e)将所述发酵产物分离以产生乙醇和釜馏物；和(f)将至少一部分釜馏物与含有至少一种α -羟基磺酸的溶液接触，从而将釜馏物水解以产生含至少一种可发酵糖的产物。
8.权利要求7的方法，其还包括，(g)通过加热和/或减压从产物中除去α-羟基磺酸，以产生包含至少一种可发酵糖的、大体上不含α -羟基磺酸的去除酸的产物。
9.权利要求8的方法，其还包括，将脱除的α-羟基磺酸作为组分或以其重组形式再循环至步骤⑴。
10.权利要求7至9的任一项的方法，其中α-羟基磺酸以基于溶液的I % wt.至55%wt的量存在。
11.权利要求7至10的任一项的方法，其中在50°C至150°C的温度和Ibarg至IObarg的压力下进行步骤(f)。
【文档编号】C12P7/06GK103987851SQ201280061496
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2012年12月13日 优先权日:2011年12月15日
【发明者】P·K·泰塔伦科, R·L·布莱克博恩, P·R·韦德 申请人:国际壳牌研究有限公司