的玉米发酵实验中非氧化型杀生物剂处理和未处理对 照的乙醇产率（g乙醇/g干玉米），其中用相同字母表示的柱是在95%置信水平上没有显 著区别的结果。
[0042] 发明详沐
[0043] 本发明提供使用至少一种抗生素备选物控制乙醇发酵中的至少一种细菌的生长 的方法，该抗生素备选物例如非抗生素杀生物剂，其可以不存在于或基本不存在于过程终 产物中。抗生素备选物可以是一种或多种非氧化型杀生物剂、稳定的氧化剂或它们的任意 组合。这些抗生素备选物相对于发酵酵母，对于细菌是具有选择性的，使得在本发明的方 法中能够提高乙醇产率，例如与不使用抗生素备选物的相同的发酵过程相比，乙醇产率提 高至少约0. 5重量％，或约0. 5%~约5重量％，或约1 %~约3. 5重量％，或约1. 25 %~ 约2. 5重量％。在工业水平的生产中，即使产率上看似较少的增加也可以是显著的。此外， 由本发明方法制备的干酒糟（DDG)，诸如具有可溶物质的干酒糟（DDGS)可以是不含抗生素 的。另外，抗生素备选物可以降解或反应形成其它物质，该其它物质如果在发酵过程中以及 乙醇和DDG(例如DDGS)回收之前，对于环境有影响，该影响也较小。相信本发明方法中使用 的抗生素备选物，即非氧化型杀生物剂或稳定的氧化剂不会保留至形成DDG，诸如DDGS的 过程中（即杀生物剂分解和/或另外不存在）。因此，不期望非抗生素杀生物剂终止在具有 DDG(例如DDGS)的动物饲料中，以及后续终产品中，例如来自喂食DDG(例如DDGS)的家畜、 家禽或鱼类的市售肉制品。发酵过程的DDG和DDGS副产品，例如可以不含或基本上不含用 于在发酵过程中控制细菌的非氧化型杀生物剂或稳定的氧化剂。例如，本发明方法的DDG 副产品，诸如DDGS副产品可以以如下量含有本发明发酵方法中使用的抗生素备选物，所述 量为小于约lOOppm、小于约lOppm、或小于约5ppm、或小于约lppm、或小于可检测量（例如， 0?Olppm~10ppm、0.OOOlppm~5ppm、0.OOlppm~Ippm)〇
[0044] 本发明还提供通过向至少一种循环至发酵罐的生产用水的发酵后水源 (post-fermentationsource)中添加杀生物剂，从而向乙醇发酵中引入用于控制细菌的非 抗生素杀生物剂的方法。在将这些水源循环至发酵罐之前，利用指出的非抗生素杀生物剂 处理发酵后水源，可以控制可能在发酵过程中或发酵后的处理中污染水源的细菌。在将循 环的水（再）导入到发酵罐之前，利用指出的杀生物剂处理循环的水以控制水中的细菌可 以防止或减少发酵罐或其它利用循环的水的处理单元染菌的风险。
[0045] 通常，将复杂碳水化合物或糖转化为可发酵的糖的过程通常包括多个步骤。在诸 如用于含有颗粒淀粉的谷物和谷类的传统过程中，通常使用例如两部研磨，在本领域中被 称为湿磨和干磨。然后含有经研磨的淀粉的物质与含水溶液混合以生产浆料。在干磨过程 中，与含有经研磨的淀粉的物质混合的含水溶液通常不仅包括水，还含有变化量的稀釜馏 物和/或过程系统中的其它循环的水源。稀釜馏物和/或其它循环的水源可以用于保存用 于可发酵的糖和/或醇处理中的水。然后，通过液化过程，将淀粉转化为短链不太粘稠的糊 精，液化过程通常涉及淀粉的糊化（gelatinization)，以及同时或随后添加出于该目的的 合适的酶。然后，通过糖化步骤经液化的淀粉被转化为低分子量的糖，该过程通常包括使用 另一种合适的酶催化。然后可以进一步纯化低分子量糖（纯化糊精），并且被发酵微生物 (诸如酵母）代谢为乙醇。如所示出的，糖化和发酵步骤可以顺序进行或可以同时进行。可 以对得到的经发酵的醪液进行蒸馏以从釜馏物中分离乙醇产物，并进一步对其进行加工形 成干酒糟副产品（一种或多种）。
[0046] 在乙醇发酵罐中，乳杆菌属细菌诸如植物乳杆菌（Lactobacillusplantarum)通 常会成为问题。其它细菌可能会攻击发酵罐中的底物；例如专性厌氧菌，诸如乙酸细菌。由 于不足的氧浓度，在发酵过程中条件通常会变为缺氧的，从而促进乙酸细菌（例如，醋杆菌 属）生长并与需氧细菌竞争养分，它们的过度生长会通过分解代谢产生乙酸。在乙醇发酵 中生产的乙酸可能会成为另外的问题。与乳杆菌属细菌相比，酵母对于乙酸的敏感性可能 高约10倍。因此，乙酸细菌以及乳杆菌属细菌会负面地影响使用酵母的乙醇发酵。在蒸馏 单元的发酵池中，乙酸可能会引起恶臭发酵。发酵池是蒸馏单元的经发酵的醪液的原料储 罐。在本发明中，用于本发明方法中的一种或多种非氧化型杀生物剂和/或稳定的氧化剂 用于选择性地控制乳杆菌属细菌、乙酸细菌和/或其它可能降低乙醇产率的细菌或其它损 害发酵过程的细菌，但不控制有益的酵母。因此，在本方法中使用抗生素备选物（诸如非氧 化型杀生物剂或稳定的氧化剂）控制细菌而不损害酵母，使得酵母可以适当地发酵而不会 被存在的细菌或生长的细菌所阻碍（例如，杀生物剂不会减少或杀灭酵母），该细菌尤其是 厌氧生长的细菌和/或形成对过程有害的乙酸的细菌。目标细菌可以是例如乳杆菌属细菌 (专性厌氧菌）或它们的任意组合。与不存在非氧化型杀生物剂或稳定的氧化剂进行的相 同经发酵的醪液相比，经发酵的醪液可以具有至少约5倍（5x)、或至少约10倍（10x)、或至 少约25倍（25x)少的乳酸或乙酸，或两者，基于重量％，其表明在本发明方法中实现了提高 的细菌控制。提尚了乙醇广率，并且就广品质量而目，尤其是DDGS，其不含或基本上不含可 能是环境不友好的或食物链中不期望的抗生素和杀生物剂。针对本发明的目的，应当理解 "不会减少酵母种群"是指不会明显地减少酵母种群（例如，在引入杀生物剂的30分钟内， 酵母种群的减少小于10%)。
[0047]图1示出了说明本发明非限制性方法的流程图。本发明方法的基于淀粉的乙醇生 产通常包括制备原料纤维素或淀粉类物质的处理步骤或操作（例如，研磨）（1)，混合/蒸煮 (cooking)(液化）（2)，糖化（3)，在存在非氧化杀生物剂或稳定的氧化剂的情况下的发酵 (4)，任选的具有非氧化杀生物剂或稳定的氧化剂处理的发酵池储存（5')，蒸馏（5)以生 产乙醇产品，过滤釜馏物（6)，以及酒糟干燥（7)以回收DDGS副产品。取决于原料的类型， 可以对原料进行一种或多种在先的单元操作，诸如研磨、切割、筛选和/或使得物质易于处 理和使得物质表面更容易与处理试剂接触的其它方法，通常如图中的步骤1所示。如步骤2 所示，制备后的原料（例如，捣碎的原料）可以与水（21)和溶解试剂（22)混合，并且被蒸 煮。在步骤2中，"液化"是指在原料中溶解和水解纤维素或其它复杂碳水化合物的过程。 合适的热稳定溶解酶或酸可以用于水解原料淀粉物质，以提供经液化的醪液。在步骤2中 可以添加其它添加物，诸如PH调节试剂。在步骤3中，可以向步骤2的产品中添加糖化试 剂（31)，诸如糖化酶以转化经液化的醪液为可发酵的糖（例如，可发酵的单糖）。通过发酵 生物（诸如酵母）可以代谢可发酵的糖。如所示出的，可能需要多种酶处理来将起始原料 纤维素或复杂碳水化合物转化成不太复杂的淀粉，以及最终形成可发酵的糖。如步骤4所 示，可以在发酵容器中向醪液中添加酵母（41)和杀生物剂（非氧化型杀生物剂或稳定的氧 化剂）（42)，该步骤发酵糖形成乙醇和二氧化碳（43)。在种子罐（未示出）中生长的酵母， 例如可以被添加到醪液中从而引发转化可发酵的糖形成乙醇的过程。可以向醪液中添加非 氧化型杀生物剂和/或稳定的氧化剂以控制发酵过程中存在的任何问题细菌。如发酵工业 中所理解的，液化和/或糖化步骤可以与发酵步骤同时进行或分别进行。例如，可以在单独 的处理区域进行糖化和酵母发酵过程，或者至少部分同时在发酵区域中进行。虽然不意在 限制，例如糖化可以在准备发酵步骤中，在将醪液进料到发酵罐的过程中发生。还如工业中 所理解的，相同的发酵容器中分别存在糖化试剂和酵母时，在酵母发酵反应可以发生之前， 需要发生糖化反应。
[0048] 如过程途径50A所示，可以直接从发酵容器将经发酵的醪液导入到蒸馏柱或其它 蒸馏单元中。如过程途径50B所示，在醪液被导入蒸馏柱或其它蒸馏单元之前，经发酵的醪 液可以储存在发酵池（一个或多个）中，如步骤5'所示。发酵池可以储存每个批次之间的 经发酵的发酵物（beer)，并且可以包括蒸馏的乙醇回收操作提供连续的经发酵的醪液流。 可以使用经发酵的醪液的一个或两个过程流动途径50A和50B。可以向发酵池中的经发酵 的醪液中添加杀生物剂（非氧化型杀生物剂或稳定的氧化剂）（53)以控制发酵池中存在的 任何问题细菌。可以使用单个发酵池或多个发酵池或利用杀生物剂处理单个发酵池或多个 发酵池。如步骤5所示，通过使经发酵的醪液进行蒸馏以回收由发酵反应产生的乙醇（51)。 取决于蒸馏的类型，可以过滤或另外进一步处理（未示出）乙醇流（51)以分离出水份并且 进一步纯化回收的乙醇产品。在乙醇生产中的蒸馏的釜馏物（52)副产品包含非淀粉类固 体，该固体含有蛋白质、纤维和油类，可以对其进行加工以生产不含抗生素和不含或基本不 含非氧化型杀生物剂或稳定的氧化剂的DDGS。该釜馏物（52)可以被称作"整个釜馏物"， 其是含有发酵之后剩余的物质以及醇的初馏物（initialdistillation)的固体（"发酵 柱底部物质（beercolumnbottoms)"）。如所示出的，如步骤6所示可以过滤爸馏物（52) 以分离液体（61)，诸如稀釜馏物，其可以被重新用于方法中，如步骤7所示可以对固体（52) 进行干燥以生产DDGS(71)。例如可以离心、压制、过滤或筛网过滤或进一步处理釜馏物以在 分尚步骤6中分成液体和固体。
[0049] 针对本发明的目的，可以在发酵之前和/或发酵的过程中，添加非氧化型杀生物 剂和/或稳定的氧化剂。可以以任何方式引入杀生物剂，例如为固体或液体或甚至气体方 式。可以连续或分批引入杀生物剂。可以在发酵之前和/或发酵过程中引入杀生物剂。可 以在醪液被引入到发酵容器中之前，可以在容器上施用杀生物剂（例如，施用至容器壁）。 优选，至少在添加酵母之前和/或在添加酵母的同时（或添加之后立刻）添加杀生物剂（例 如，在添加酵母的6小时之内、3小时之内、1小时之内、30分钟之内、10分钟之内）。可以将 杀生物剂引入到发酵容器中，和/或引入到进入发酵容器的管路中，和/或发酵容器的容器 上游（例如，糖化容器），和/或直接循环或间接循环至（例如，上游）发酵容器的水源（一 个或多个）中。可以以单独批次、多批次、滴加流等方式引入杀生物剂。
[0050] 如所示出的，如果使用储存经发酵的醪液的发酵池（一个或多个），可以在发酵池 中添加杀生物剂（非氧化型杀生物剂或稳定的氧化剂）。可以在向发酵池引入醪液之前和 /或引入醪液过程中和/或引入醪液之后，引入杀生物剂，和/或可以将杀生物剂引入到进 入发酵池的管线中，诸如向发酵池进料醪液的管线。可以连续地或分批地向发酵池中引入 杀生物剂。可以在将经发酵的醪液引入到发酵池之前，将杀生物剂施用至发酵池（例如，施 用至发酵池壁）。可以以单独批次、多批次、滴加流等方式向发酵池中引入杀生物剂。可以 在乙醇生产的任何其它处理之前，过程中和/或之后添加杀生物剂以控制问题细菌。
[0051] 图2示出了说明本发明非限制方法的流程图，在该方法中，可以在循环至发酵容 器的生产用水的至少一个来源中添加杀生物剂。图2中的过程单元的处理流和路线基本与 图1所示的相同，参考具有相似编号的元素和单元，其可以具有与图1所示的基本相似的含 义。出于水的保护和/或其它目的，可以将多个发酵后的水源循环至发酵罐上游的一个或 多个进入点（例如，在阶段1、2和/或3)和/或直接循环至用于发酵（4)的一个或多个发 酵罐。例如，可以将稀釜馏物(61)循环至用于发酵的发酵罐（一个或多个）。可以将稀釜 馏物循环至发酵罐（一个或多个）上游的一个或多个导入点，如图2所示的非限制性方式， 或直接循环至发酵罐。可以循环例如约10%~约90%、或约25%~约75%、或约40%~ 约60%、或约50%或其它体积百分比的稀釜馏物用于制备玉米浆料。根据不同的工厂和操 作，相对量可以变化，并且可以随时间改变相对量，例如为了保持水和固体的平衡。如下文 所述，例如可以向任何稀釜馏物的未循环部分施用其它处理，诸如在制造过程浆料中蒸发， 过程浆料可以在制备DDGS副产品的干燥之前或之后被添加到固体中。发酵池、蒸馏柱、或 它们两者中的水均可能被细菌（例如乙酸细菌）污染，如果在循环（诸如，循环的稀釜馏 物）之前不利用杀生物剂处理细菌，可能会导致如下情况：向发酵罐（一个或多个）中进料 被污染的水，以及会出现（再）感染发酵操作使其变为处理前或未处理状态的风险。为了 消除或至少减少这样的风险，一种选择，在重新引入到发酵罐（一个或多个）的过程系统上 游之前的返回流(61)中，或在其它过程位点，利用杀生物剂(63)处理稀釜馏物。通常，不 是所有固体（62)所携带的水或其它挥发性液体会在固体（62)通过酒糟干燥步骤（7)以形 成DDGS(71)的过程中从系统中损失。固体（62)中的大部分，例如约80%或更多或其它百 分比的水可以被回收作为来自蒸发器（干燥器）的冷凝液，并被返回至浆料系统作为循环 水。在蒸气冷凝步骤（9)中可以冷却由干燥步骤（7)产生的蒸气流（72)以提供经冷凝的 蒸气流（73)，其也可以被循环并用作进料到发酵罐（一个或多个）的生产用水源。在另一 选择中，在被重新引入到发酵罐（一个或多个）的过程系统上游之前，或在其它过程位点， 可以利用杀生物剂（74)处理经冷凝的蒸