[发明专利]用于使用微生物之生物转化的垂直活塞流工艺

说明书

本发明涉及用于产生底物之固体转化产物的方法，其包括以下步骤：·制备生物质底物，其包含来源于大豆、油菜籽、或其混合物的碳水化合物和蛋白质性物质，所述生物质底物任选地还与来源于蚕豆、豌豆、向日葵籽、羽扇豆、谷类和/或禾本科植物的碳水化合物和蛋白质性物质混合；·将所述底物与活微生物或活微生物之组合混合，并添加水，其量提供含水量为按重量计30％至70％的初始孵育混合物和所得混合物中0.60至1.45的湿堆密度与干堆密度比值，所述活微生物或活微生物的混合物不是活酵母；·将所述初始孵育混合物在15至70℃的温度下孵育1至240小时，并且在此之后从孵育混合物中回收湿固体转化产物；所述方法还包括：孵育步骤在立式非搅拌式孵育罐中按照连续活塞流工艺进行，所述孵育罐具有用于所述混合物和添加剂的入口装置和用于所述固体转化产物的出口装置。

技术领域

本发明涉及用于产生底物之有价值固体转化产物的固体底物生物转化方法，其中所述生物转化在立式非搅拌式罐(vertical，non-agitated tank)中通过连续活塞流(plugflow)工艺通过使用一种或更多种合适的微生物进行，其中运输由重力介导。

背景技术

需要主要可用作食品或饲料或者用作食品或饲料中成分的生物产品。这样的产品中的基本成分是蛋白质、脂肪和碳水化合物。对于这样的产品合适的生物质是油料作物，例如油籽、谷类和豆科作物(legumes)。基于干物质，谷类具有高至15％的蛋白质含量(例如在小麦中)，并且豆科作物具有高至40％的蛋白质含量(例如在大豆中)。

类似地，需要开发包含有机化合物(例如有机酸(例如甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、乳酸和琥珀酸)或醇(例如乙醇))的生物产品，所述生物产品和有机化合物可以使用微生物属(microorganism genera)以公知的工艺以经济有效的方式来产生，所述微生物属产生一种或更多种有机化合物作为碳水化合物生物转化的代谢产物。

乳酸菌属产生有机酸，特别是乳酸和乙酸，作为其碳水化合物生物转化的主要代谢终产物。特别地，乳酸菌属是但不限于：乳杆菌属(Lactobacillus)、明串珠菌属(Leuconostoc)、片球菌属(Pediococcus)、乳球菌属(Lactococcus)、肠球菌属(Enterococcus)、链球菌属(Streptococcus)和魏斯氏菌属(Weisella)。

另一些微生物属也产生酸作为其碳水化合物生物转化的代谢终产物。特别地，产生有机酸的这样的属是但不限于：产生酸的芽孢杆菌属(Bacillus)、双歧杆菌属(Bifidobacterium)、短芽孢杆菌属(Brevibacillus)、丙酸杆菌属(Propionibacterium)、念珠菌属(Candida)、梭菌属(Clostridium)和地芽孢杆菌属(Geobacillus)。

尤其涉及来自豆科作物的豆类(pulse)和果实以及籽作为生物产品和有机酸的来源的一个普遍问题是难消化的寡糖(例如水苏糖和棉子糖)的含量，这些寡糖当在结肠中发酵时引起气胀和腹泻。

本领域已知的低成本孵育方法是以低含水量进行的固体底物或固态发酵(SSF)方法。该方法由以下组成：用合适的微生物接种固体湿润底物并在温度控制的条件下生物转化一段时间。

通常来说，在不搅拌的情况下将底物在平板上分批孵育；该方法的一个实例被称为Koji方法。分批方法也使用搅拌装置进行。

在文献中还描述了连续SSF方法，其使用以下生物反应器：搅拌罐、转筒和管式流动反应器。管式流动反应器的一个实例是螺旋输送机类型。

US 4 735 724公开了一种非混合立式塔式厌氧消化器和用于通过产生甲烷的微生物来消化原料中的可生物降解部分的方法。该方法的特征在于，将液体从塔的中间面积或下部面积收回到顶部。

EP 2 453 004 B1公开了用于在封闭罐中对有机物质进行厌氧发酵并且在重力的作用下在罐中自顶向下进料的方法。该方法的特征在于，通过交替地提高产物气体的压力和突然释放产物气体的压力来搅动发酵物质。