[发明专利]降粘剂及其制备方法和降低发酵醪液粘度的方法

说明书

本发明涉及发酵技术领域，具体涉及一种降粘剂及其制备方法和降低发酵醪液粘度的方法，所述制备降粘剂的方法包括：在含水条件下，将木质素和/或木质素衍生物与铝源进行混合、溶解，得到混合溶液；在贵金属催化剂存在下，将所述混合溶液在40‑80℃下进行催化反应20‑50min，得到降粘剂溶液。本发明得到的木质素/铝螯合物或木质素衍生物/铝的螯合物具有网络结构，能够增加水化膜厚度，阻止了醪液组分形成网状结构，明显增加了醪液流体的流动性能，达到稀释降低醪液粘性的效果；且对菌种影响小；来源广泛、价格便宜、对环境污染小。

技术领域

本发明涉及发酵技术领域，具体涉及降粘剂及其制备方法和降低发酵醪液粘度的方法。

背景技术

在发酵底物不能充分分解为单糖的情况下，发酵体系中存在大量不能被酵母利用的物质。在发酵后期，酵母大量繁殖、部分酵母自溶裂解、发酵过程中产生大量代谢产物以及葡萄糖等单糖的大量消耗，都会导致发酵液的粘性增加。醪液粘度的急剧增加，严重影响发酵正常进行，主要副作用为：（1）菌种可利用碳源很难与发酵菌种充分接触，降低有效发酵体积；（2）传质不均和不畅导致局部乙醇和二氧化碳浓度过大，这类产物积累抑制菌种正常发酵；（3）低传热效率导致局部温度过高，抑制菌种活性，加速菌种衰亡，降低发酵速率，延长发酵时间；（4）醪液的高粘度增加发酵罐搅拌动力，增加能耗，堵塞发酵液输送管道，醪液容易积累附着管壁，增加设备死体积和清理难度，且影响设备使用寿命。总之，发酵醪液高粘度引起的传质传热困难、流动性差以及发酵罐高压等工程问题是导致发酵低效率、高能耗、废渣多的关键因素。

为了降低高粘度醪液对发酵的影响，目前采取的策略主要有：（1）在发酵罐中补充大量水，采用稀释醪液的措施降低粘度、提高醪液的流动性。但是在发酵后期的醪液中补充大量水，导致可发酵糖含量下降，造成最后的目的产物含量严重下降，例如在超期水稻和小麦等中的可发酵糖含量在20%左右，按照1﹕1加水稀释，可发酵糖浓度降低至10%左右，造成最后发酵醪液中乙醇浓度为5-6%(v/v)，另外，乙醇蒸馏能耗占总能耗60%以上，低乙醇浓度无疑大大增加蒸馏能耗，提高了废液排放量，增加成本，增加环保处理压力；（2）开发降粘技术和选育适于降粘菌株。以降粘效果为目标，通过组合和复配等技术，构建复合酶系，将其添加在发酵醪液中，通过生物催化，改变醪液中与粘度密切的组分及其结构，降低发酵醪液粘度。该方法虽然理论上具有可行性，但是酶来源选择、酶稳定性、催化效率、应用成本以及补充后对发酵的影响等都严重削弱其实际可操作性。

综上，发酵底物原料、发酵菌种以及发酵方式的差异都影响发酵醪液的粘度，与发酵醪液高粘度直接相关因素包括：干物质含量、水分含量、纤维素多糖组分、菌种比例、不可利用多糖组分、发酵代谢产物积累、蛋白的溶解、引起增稠效应物的产生以及其他未知产物等。因此，发酵醪液的高粘度是多种因素引起的最后表现形式，水稀释法可以降低粘度，但导致产物含量降低，增加分离成本；而酶催化法可以一定程度降低醪液粘度，从理论上可行，但从经济成本上考虑，实际大规模应用的可行性并不大，目前也没有企业大规模采用酶催化发酵醪液降粘度。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的降低发酵醪液的经济效益低、可行性低的问题，提供一种降粘剂及其制备方法和降低发酵醪液粘度的方法。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种制备降粘剂的方法，所述方法包括：

在含水条件下，将木质素和/或木质素衍生物与铝源进行混合、溶解，得到混合溶液；

在贵金属催化剂存在下，将所述混合溶液在40-80℃下进行催化反应20-50min，得到降粘剂溶液。

本发明第二方面提供一种根据前述第一方面所述的方法制备得到的降粘剂。

本发明第三方面提供一种降低发酵醪液粘度的方法，所述方法包括：

在25-45℃下，将前述第二方面所述的降粘剂与发酵醪液接触进行反应2-10min。