使木质素纤维素残渣富含酵母蛋白质的方法.pdf

本发明涉及甘蔗糖蜜和酒厂酒糟的用途，用于实施使木质素纤维素残渣特别是蔗渣或秸秆富含酵母蛋白质的方法。本发明还涉及所述使木质素纤维素残渣富含酵母蛋白质的方法，以及如此获得的产物。

权利要求书
1.  甘蔗糖蜜和酒厂酒糟的用途，用于实施使木质素纤维素残渣特别是蔗渣或秸秆富含酵母蛋白质的方法。

2.  根据权利要求1的用途，其特征在于，所述使蔗渣富含酵母蛋白质的方法包括下述步骤：通过用甘蔗糖蜜孵育至少一种饲料酵母特别是产朊假丝酵母(Candida utilis)菌株来制备活性接种物。

3.  根据权利要求2的用途，其特征在于，所述使蔗渣富含酵母蛋白质的方法包括下述步骤：在甘蔗渣上用酒厂酒糟培养权利要求2中限定的活性接种物。

4.  使木质素纤维素残渣特别是蔗渣富含酵母蛋白质的方法，其包括下述步骤：
-通过用甘蔗糖蜜孵育至少一种饲料酵母特别是产朊假丝酵母菌株来制备活性接种物，和
-向已与含酒厂酒糟的所述活性接种物放在一起的所述木质素纤维素残渣中连续添加特别是气态的乙醇作为碳源，从而允许上述酵母消耗所述乙醇，和产生变得富含酵母蛋白质的木质素纤维素残渣。

5.  使木质素纤维素残渣特别是蔗渣富含酵母蛋白质的方法，其包括下述步骤：
-通过用甘蔗糖蜜孵育至少一种饲料酵母特别是产朊假丝酵母菌株来制备活性接种物，
-在所述木质素纤维素残渣上，特别是在甘蔗渣上，用酒厂酒糟培养所述活性接种物，和
-向所述木质素纤维素残渣中，特别是向所述甘蔗渣中，连续添加乙醇作为碳源，从而允许上述酵母消耗所述乙醇，和产生变得富含酵母蛋白质的木质素纤维素残渣，特别是富含酵母蛋白质的蔗渣。

6.  根据权利要求4的使蔗渣富含酵母蛋白质的方法，其包括下述步骤：
-通过用甘蔗糖蜜孵育至少一种饲料酵母特别是产朊假丝酵母菌株来制备活性接种物，
-将在前一步骤中获得的活性接种物与酒厂酒糟相混合，
-将在前一步骤中获得的混合物置于甘蔗渣上，和
-向所述甘蔗渣中连续添加特别是气态的乙醇作为碳源，从而允许上述酵母消耗所述乙醇，和产生变得富含酵母蛋白质的蔗渣。

7.  根据权利要求4的使蔗渣富含酵母蛋白质的方法，其包括下述步骤：
-通过用甘蔗糖蜜孵育至少一种饲料酵母特别是产朊假丝酵母菌株来制备活性接种物，
-将甘蔗渣、在前一步骤中获得的活性接种物和酒厂酒糟装入反应器中，和
-向根据前一步骤进行装填的所述反应器中连续供给乙醇蒸气，从而允许上述酵母消耗所述乙醇蒸气，和产生变得富含酵母蛋白质的蔗渣。

8.  根据权利要求7的使蔗渣富含酵母蛋白质的方法，其包括下述步骤：
-通过用甘蔗糖蜜孵育至少一种饲料酵母特别是产朊假丝酵母菌株来制备活性接种物，
-将甘蔗渣和用酒厂酒糟培养的在前一步骤中获得的活性接种物装入反应器中，和
-向根据前一步骤进行装填的所述反应器中连续供给乙醇蒸气，从而允许上述酵母消耗所述乙醇蒸气，和产生变得富含酵母蛋白质的蔗渣。

9.  根据权利要求7的使蔗渣富含酵母蛋白质的方法，其包括下述步骤：
-通过用甘蔗糖蜜孵育至少一种饲料酵母特别是产朊假丝酵母菌株来制备活性接种物，
-将在前一步骤中获得的活性接种物与酒厂酒糟相混合，
-将在前一步骤中获得的混合物和甘蔗渣装入反应器中，和
-向根据前一步骤进行装填的所述反应器中连续供给乙醇蒸气，从而允许上述酵母消耗所述乙醇蒸气，和产生富含酵母蛋白质的蔗渣。

10.  根据权利要求4-9中之一的方法，其特征在于，所述甘蔗渣是磨碎的新鲜蔗渣，其颗粒直径为约0.1-约5mm，优选约0.54-约3mm。

11.  根据权利要求4-10中任一项的方法，其特征在于，给在接种物制备步骤中使用的甘蔗糖蜜补充氮，特别是通过硫酸铵和磷酸铵。

12.  根据权利要求4-11中任一项的方法，其特征在于，所述酵母菌株在约22-约82g.L-1，优选约52g.L-1的糖蜜，约3-约8g.L-1，优选约5.5g.L-1的硫酸铵，以及约0.5-约2g.L-1，优选约1.2g.L-1的磷酸铵存在下进行孵育。

13.  根据权利要求4-12中任一项的方法，其特征在于，用甘蔗糖蜜孵育酵母菌株的步骤于约25-约35℃，优选等于约30℃的温度下进行约15小时至约22小时的时间段，优选约18小时的时间段。

14.  根据权利要求4-13中任一项的方法，其特征在于，预先使所述酒厂酒糟富含氮盐、磷盐和镁盐，优选使所述酒糟预先富含约73g.L-1的硫酸铵，约22g.L-1的磷酸铵和约7g.L-1的硫酸镁。

15.  根据权利要求4-14中任一项的方法，其特征在于，所述酵母菌株添加有水，以便获得相对于所述湿蔗渣总重量而言约60-约75％，优选约65％的水含量。

16.  根据权利要求7-15中任一项的方法，其特征在于，以约100g.h-1.m-3反应器-约200g.h-1.m-3反应器，优选约150g.h-1.m-3反应器-约200g.h-1.m-3反应器的量，向所述反应器中供给乙醇。

17.  根据权利要求7-16中任一项的方法，其特征在于，向反应器中供给乙醇的步骤于环境温度下连续进行，特别是进行约7天。

18.  根据权利要求7-17中任一项的方法，其特征在于，可以以下降流和/或上升流向所述反应器中供给乙醇。

19.  根据权利要求7-18中任一项的方法，其特征在于，所述反应器的上部用权利要求14中限定的补充有氮和磷的酒糟溶液进行喷洒。

20.  根据权利要求7-19中任一项的方法，其特征在于，水在该方法过程中按时添加，其量特别是50mL-200mL/升反应器/天。

21.  根据权利要求4-20中任一项的方法，其特征在于，所述方法包括下述补充的最后步骤：用干燥的空气干燥相应于变得富含酵母蛋白质的蔗渣的最终产物，和回收经如此干燥的产物。

22.  根据权利要求4-21中任一项的方法，其特征在于，所述变得富含酵母蛋白质的蔗渣具有相对于干蔗渣总重量而言约5-约17％，优选约17％的蛋白质含量。

23.  根据在权利要求4-22中任一项之中限定的方法获得的产物。

说明书使木质素纤维素残渣富含酵母蛋白质的方法
本发明的主题是使木质素纤维素残渣例如甘蔗渣富含酵母蛋白质的方法，包括特别是使用甘蔗糖蜜(mélasse de canne àsucre)和酒厂酒糟(vinasse de distillerie)。本发明的另一个主题是如此获得的变得富含酵母蛋白质的蔗渣。
来自炼糖厂和酿酒厂的某些排放物对环境是有害的。这是因为，制糖工业产生2吨甘蔗渣/吨精制糖，所述甘蔗渣是来源于植物压榨的纤维性木质素纤维素固体残渣，这表示在古巴每年有1-2千万吨蔗渣。另一种污染副产物是甘蔗糖蜜，这是非常富含糖和某些矿物盐的液状残留物。此外，通常与蔗糖生产相关联的酿酒厂排放对环境或多或少有害的大量挥发性化合物(主要是乙醇)。酿酒厂还将非常污染但富含矿物盐的酒糟排放到环境中。因此，估计在古巴每年始终有1,600吨乙醇排放到大气中，这种化合物的排放是受管制的。
近来，响应日益严格的法规，已进行众多研究以开发净化气态排出物的生物学方法，该方法简单、廉价且特别良好地适合处理大量轻度污染空气(例如生物过滤法)。
用于由甘蔗渣生物过滤乙醇的先前方法涉及使用昂贵的矿物介质(该方法总成本的33％)，即Thomas和Dawson的矿物介质(参见论文Christen P，Domenech F，Michelena G，Auria R，Revah S(2002)Biofiltration of volatile ethanol using sugar cane bagasseinoculated with Candida utilis. Journal of Hazardous Materials，89(2/3)：253-265中的组成)。
本发明的一个目的是提供一方面允许再利用甘蔗渣，且另一方面限制乙醇大量排放到大气中的方法。
本发明的一个目的是提供相应于有效且廉价的生物处理方法的此类方法，所述方法特别是在生产蔗糖和/或乙醇的热带国家具有工业规模的应用。
本发明的一个目的是提供其中酵母直接在木质素纤维素支持物(例如蔗渣)上生长以生产牲畜饲料的方法。因此，这不需要首先在液体介质中进行培养，并在与蔗渣混合之前从这种介质中分离(离心或过滤)。
本发明涉及甘蔗糖蜜和酒厂酒糟的用途，用于实施使木质素纤维素残渣特别是蔗渣或秸秆富含酵母蛋白质的方法。
“甘蔗糖蜜”意指非常富含糖和某些矿物盐的液态残留物(Biart，Serrano和Conde，1982，Ed.ICIDCA，Havana，Cuba，“Estudio delas mieles de lade azúcar”)。
在本发明的范围内，甘蔗糖蜜用作培养基以由饲料酵母菌株制备活性接种物。
酒厂酒糟如在Obaya、Valdes和Ramos的论文(1994，ActaBiotechnol.14(2)，193-198)中或在参考文献“Manual de losderivados de lade Azucar”，第3版，City Habana，ICIDCA，2000，第6.1章，编者：Luis Galvez Taupier中描述。
酒厂酒糟是富含矿物盐且通常被排放到水流中的酸性污染排出物。在本发明的范围内，酒糟用作矿物盐的来源。
木质素纤维素残渣是来源于植物压榨的固体残渣。作为木质素纤维素的例子，可以提及秸秆，该术语一般指某些植物的经切割的茎、干草、锯屑或来自糖用甜菜的碎片。
蔗渣如在参考文献“Manual de los derivados de ladeAzucar”，第3版，City Habana，ICIDCA，2000，第2.2章，编者：Luis Galvez Taupier中描述。
在本发明的范围内，作为制糖工业副产物的蔗渣用作该方法的固体支持物。
所述富集方法允许获得变得富含酵母蛋白质的蔗渣，其包含特别是相对于蔗渣总干重而言至少约8％的蛋白质。
根据一个有利的实施方案，根据本发明的用途的特征在于所述使蔗渣富含酵母蛋白质的方法包括下述步骤：通过用甘蔗糖蜜孵育至少一种饲料酵母特别是产朊假丝酵母(Candida utilis)菌株来制备活性接种物。
“饲料酵母菌株”意指富含具有高营养价值的蛋白质的酵母，如在参考文献“Manual de los derivados de lade Azucar”，第3版，City Habana，ICIDCA，2000，第4.8章，编者：Luis GalvezTaupier中描述的。在“饲料”微生物中，可以提及曲霉(Aspergillus)类型的某些丝状(或微观)真菌，或酿酒酵母(Saccharomycescerevisiae)(面包酵母)。
本发明还涉及如上文限定的用途，其特征在于，所述使蔗渣富含酵母蛋白质的方法包括下述步骤：在甘蔗渣上用酒厂酒糟培养如上文限定的活性接种物。
本发明还涉及使木质素纤维素残渣特别是蔗渣富含酵母蛋白质的方法，其包括下述步骤：
-通过用甘蔗糖蜜孵育至少一种饲料酵母特别是产朊假丝酵母菌株来制备活性接种物，和
-向已与含酒厂酒糟的所述活性接种物放在一起的所述木质素纤维素残渣特别是甘蔗渣中，连续添加特别是气态的乙醇或乙醇蒸气作为碳源，从而允许通过上述酵母消耗所述乙醇，和产生变得富含酵母蛋白质的木质素纤维素残渣特别是蔗渣。
根据一个优选实施方案，本发明包括使用产朊假丝酵母菌株，也称为产朊圆酵母(Torula utilis)(“Manual de los derivados delade Azucar”，第3版，City Habana，ICIDCA，2000，第4.9章，编者：Luis Galvez Taupier)。
根据本发明的方法，活性接种物与酒厂酒糟形成液体混合物，所述液体混合物随后与充当固体支持物的蔗渣相混合。
本发明的方法是需氧方法(其需要氧的存在)。
本发明还涉及使蔗渣富含酵母蛋白质的方法，其包括下述步骤：
-通过用甘蔗糖蜜孵育至少一种饲料酵母特别是产朊假丝酵母菌株来制备活性接种物，
-在所述甘蔗渣上用酒厂酒糟培养所述活性接种物，和
-向所述所述甘蔗渣中连续添加乙醇作为碳源，从而允许上述酵母消耗所述乙醇，和产生变得富含酵母蛋白质的蔗渣。
优选地，连续添加的乙醇是气相的。因此，本发明的方法允许消除被乙醇污染的大气中的乙醇。
本发明方法的独创性基于使用甘蔗渣、酒厂酒糟和来源于在酒精发酵时的蒸发损失的乙醇蒸气，以获得变得富含蛋白质的牲畜饲料，所述甘蔗渣是制糖工业的副产物，所述酒厂酒糟是通常被排放到水流中的污染排出物，它富含矿物盐。
这是因为，蔗渣有时用作牲畜饲料，只要它补充了可以来源于植物(大豆)或微生物(酵母)的蛋白质。因此，本发明的方法允许由活性接种物开始产生变得富含蛋白质的蔗渣。这是因为，现有技术中最常见的是在液体介质中生产酵母，通过离心分离介质，并随后将其与蔗渣混合。
为了接种蔗渣，有利地需要至少5×106酵母/克干蔗渣，特别是为了缩短潜伏期和具有快速生长以及避免可能的微生物污染。
作为指导，在前述条件下，活性接种物在蔗渣上的增殖率是约7天中约100。
根据一个有利的实施方案，本发明的使蔗渣富含酵母蛋白质的方法包括下述步骤：
-通过用甘蔗糖蜜孵育至少一种饲料酵母特别是产朊假丝酵母菌株来制备活性接种物，
-将在前一步骤中获得的活性接种物与酒厂酒糟相混合，
-将在前一步骤中获得的混合物置于甘蔗渣上，和
-向所述甘蔗渣中连续添加乙醇作为碳源，从而允许上述酵母消耗所述乙醇，和产生变得富含酵母蛋白质的蔗渣。
在固体(蔗渣)存在下使液体(酒糟和活性接种物)相混合的这个步骤允许更容易使液体和蔗渣均质化。
根据一个有利的实施方案，本发明的使蔗渣富含酵母蛋白质的方法包括下述步骤：
-通过用甘蔗糖蜜孵育至少一种饲料酵母特别是产朊假丝酵母菌株来制备活性接种物，
-将甘蔗渣、在前一步骤中获得的活性接种物和酒厂酒糟装入反应器中，和
-向根据前一步骤进行装填的所述反应器中连续供给乙醇蒸气，从而允许上述酵母消耗所述乙醇蒸气，和产生变得富含酵母蛋白质的蔗渣。
根据一个具体实施方案，将蔗渣置于能够包含3-17千克湿蔗渣(相当于起始介质)的合成纤维袋中，其网眼大小足以允许通过和扩散气体，而又足够狭窄以包含蔗渣和防止其散开。这使得能够在将其置于反应器中时有助于操作湿蔗渣，且还有助于操作可直接用于牲畜的最终产品。
本发明还涉及如上文限定的使蔗渣富含酵母蛋白质的方法，其包括下述步骤：
-通过用甘蔗糖蜜孵育至少一种饲料酵母特别是产朊假丝酵母菌株来制备活性接种物，
-将甘蔗渣和用酒厂酒糟培养的在前一步骤中获得的活性接种物装入反应器中，和
-向根据前一步骤进行装填的所述反应器中连续供给乙醇蒸气，从而允许上述酵母消耗所述乙醇蒸气，和产生变得富含酵母蛋白质的蔗渣。
本发明还涉及如上文限定的使蔗渣富含酵母蛋白质的方法，其包括下述步骤：
-通过用甘蔗糖蜜孵育至少一种饲料酵母特别是产朊假丝酵母菌株来制备活性接种物，
-将在前一步骤中获得的活性接种物与酒厂酒糟相混合，
-将在前一步骤中获得的混合物和甘蔗渣装入反应器中，和
-向根据前一步骤进行装填的所述反应器中连续供给乙醇蒸气，从而允许上述酵母消耗所述乙醇蒸气，和产生变得富含酵母蛋白质的蔗渣。
在本发明的方法中，无需调节介质的pH。相反，观察到的酸化(高达2.5的pH)使得能够限制细菌污染。
同样无需调节温度。这是因为，一部分过量的代谢热由于液体介质再循环而被消除，所述液体介质再循环的最初目的是防止介质干燥。另一部分代谢热用向反应器中供给的气流来消除。
根据一个有利的实施方案，在本发明的方法中，所述甘蔗渣是磨碎的新鲜蔗渣，其颗粒直径为约0.1-约5mm，优选约0.54-约3mm。
使用的颗粒是小的，以便具有尽可能大的比体积面积。然而，如果用更加小的颗粒进行运作，那么粉末(蔗渣)将非常紧密，这具有引起气体(氧和乙醇)和酒糟扩散通过支持物这些问题的危险。
一个根据本发明的有利方法的特征在于，给在接种物制备步骤中使用的甘蔗糖蜜补充氮，特别是通过硫酸铵和磷酸铵。
这两种氮盐的使用使得能够增加产生的酵母的量。这是因为，当不使用补充物时，糖蜜不够富足且酵母的生长较缓慢。
根据本发明，接种物由作为糖提取的副产物的甘蔗糖蜜产生。但是，在已知的早期方法中，使用的培养基是例如葡萄糖和酵母提取物的溶液，这是更昂贵的成分。
本发明还涉及如上文限定的方法，其特征在于，所述酵母菌株在约22-约82g.L-1，特别是约42-约62g.L-1，优选约52g.L-1的糖蜜，约3-约8g.L-1，特别是约4-约7g.L-1，优选约5.5g.L-1的硫酸铵，以及约0.5-约2g.L-1，优选约1.2g.L-1的磷酸铵存在下进行孵育。
根据一个有利的实施方案，用于接种物的介质组成如下(对于1升)∶52g糖蜜(1∶17稀释)；5.45g硫酸铵；和1.22g磷酸铵。接种物的制备介质的这种调整使得能够产生完全也具有活性的接种物，即潜伏期短，并因此酵母的生长在蔗渣上非常快速地开始，并且比当使用葡萄糖和酵母提取物来制备这种介质时略微更密集一些(至少1.75×108细胞/ml)。
根据一个有利的实施方案，本发明方法的特征在于，用甘蔗糖蜜孵育酵母菌株的步骤于约25-约35℃，优选等于约30℃的温度下进行约15小时至约22小时的时间段，优选约18小时的时间段。
本发明还涉及如上文限定的方法，其特征在于，预先使所述酒厂酒糟富含氮盐和镁盐，优选使所述酒糟预先富含约73g.L-1的硫酸铵，约22g.L-1的磷酸铵和约7g.L-1的硫酸镁。
使用变得富含硫酸铵、硫酸镁和磷酸铵的酒糟允许酵母的更大量生长，这导致去除乙醇蒸气的能力增加。
一个根据本发明的有利方法的特征在于，所述酵母菌株添加有水，以便获得相对于所述湿蔗渣总重量而言约60-约75％，优选约65％的水含量。
这种水量允许用水饱和蔗渣，这促进了酵母的生长。
根据一个有利的实施方案，在本发明的方法中，以约100g.h-1.m-3反应器-约200g.h-1.m-3反应器，优选约150g.h-1.m-3反应器-约200g.h-1.m-3反应器的量，向所述反应器中供给乙醇。
本发明方法的特点之一建立于下述基础上：重要的是使气流中的乙醇浓度不超过10g.m-3。优选地，乙醇浓度为6-8g.m-3空气。在向反应器中供给的空气之中的乙醇浓度范围必须限制酵母代谢的抑制现象和可能有毒的挥发性中间代谢产物(乙醛)的产生。
本发明还涉及如上文限定的方法，其特征在于，向反应器中供给乙醇的步骤于环境温度下连续进行，特别是进行约7天。
根据一个有利的实施方案，在根据本发明的方法中，可以以下降流和/或上升流向所述反应器中供给乙醇。
有利地，以下降流向反应器供给乙醇。
这是因为，当以上升流向反应器中供给时，可能遇到下列问题：水蒸气在接近反应器出口(上部)处的显著凝结，这导致压力损失且有助于微生物污染。
当以下降流向反应器中供给时，在反应器高处部分中的凝结问题不存在了，因为可在反应器底部聚集的水通过重力而自然地去除。
还可以交替使用下降流和上升流，这允许使得酵母的生长在反应器的整个高度上变得均匀。
本发明还涉及如上文限定的方法，其特征在于，所述反应器的上部用如上文限定的酒糟溶液进行喷洒，所述酒糟溶液如前文所限定的预先变得富含氮盐和镁盐。
根据一个有利的实施方案，所述反应器的上部用过量酒糟进行喷洒，所述酒糟通过每小时运转5分钟的泵而被排入位于反应器底部的锥形物内。这种再循环的液体相应于最初加入蔗渣中的酒糟。再循环泵以0.1-0.4ml/分钟，优选等于0.25ml/分钟的流量使用。
根据一个有利的实施方案，为了补救温度增加和后续干燥的问题，在用于使介质湿润的系统中，将使向反应器中供给的空气湿润的塔替换为通过从反应器的上部不连续地喷洒来直接使介质湿润。这具有减少干燥现象(更有效的湿润)和控制由于在所述水蒸发时所消耗的能量而引起的温度上升的作用。此外，这是比先前的使空气湿润经济得多的方法。
因此，通过液相再循环的湿润与如上所述使用补充的酒糟相组合，允许酵母的更大量生长和乙醇去除能力的增加。
本发明还涉及如上文限定的方法，其特征在于，水在该方法期间按时添加，其量特别是50mL-200mL/升反应器/天，这相应于对于约16升的培养基体积具有1-2升这样的量。
根据一个优选实施方案，本发明方法的特征在于，所述方法包括下述补充的最后步骤：用干燥的空气干燥相应于变得富含酵母蛋白质的蔗渣的最终产物，和回收经如此干燥的产物，以便有利于其稳定性、其贮存及其可能的运输。
一种有利的方法是如上文限定的方法，其特征在于，所述变得富含酵母蛋白质的蔗渣具有相对于干蔗渣总重量而言约5-约17％，优选约17％的蛋白质含量。
本发明还涉及根据如上文限定的方法获得的产物。
本发明的方法特别可以在环境领域中使用，以一方面允许减少其中倾倒有富含矿物盐并具有酸性pH(约4)的酒糟的水流的污染(Delbecq D，Le sucre，une douceur amère pour  l’environnement，Libération，2004年11月22日)，和另一方面允许减少由于来源于蒸馏罐的乙醇蒸气而引起的大气污染(尽管被认为毒性较低，但这种挥发性分子仍是欧洲法规的对象：个体暴露于在空气中1000ppm的浓度不应超过8小时(Cioci F，Lavecchia R，Ferranti MM(1997)High-performance microbial removal of ethanol fromcontaminated air.Biotech.Techniques，11：893-898))。
本发明的方法还可以在饲料领域中使用，条件是最终产品构成了富含纤维并变得富含蛋白质的牲畜(反刍动物)饲料。这在缺乏动物饲料蛋白质的国家(古巴、印度)和/或生产蔗糖的国家(巴西、印度、古巴、墨西哥等)中是特别有利的。
实验部分
本发明是测试几种产朊假丝酵母菌株的下述能力的实验的结果：
.去除乙醇(由酿酒厂、啤酒厂或工业规模的面包房排放的)，以及通过生物过滤方法将其转化成CO2和H2O(总氧化)；
.和/或使用这种乙醇生产用于动物饲料的生物量(单细胞蛋白质)。
在本发明的范围内进行的实验在中试规模上进行。更精确地，它们使用20升的中试反应器来进行。
在第一种测试中，观察到的平均乙醇CE(去除能力)是120g/h.m3乙醇(12天的时间段)，且在第16天，产生的生物量是约129g/kg蔗渣。乙醇蒸气的CE根据下式进行计算：
CE=(Ce-Cs)*FV---(1)]]>
其中，
CE：消除能力(g/h.m3)
Ce和Cs：在反应器的进口和出口处的乙醇浓度(g/m3)
F：通风(m3/h)
V：反应器体积(m3)。
根据一个优选实施方案，空气+乙醇的供给方向是反向的(下降流)。在反应器顶部中的凝结问题已不存在，并且可以在反应器的底部聚集的液相(水和/或酒糟)通过重力自然去除。
根据另一优选实施方案，将使向反应器中供给的空气湿润的塔替换为通过从反应器的上部不连续地喷洒来直接使介质湿润。这具有减少干燥现象(更有效的湿润)和控制由于在所述水蒸发时所消耗的能量而引起的温度上升的作用。此外，这种使介质湿润的方法比需要体积等于反应器体积的塔来使空气湿润的方法经济得多。
此外，考虑到Thomas和Dawson的矿物介质(Christen P，DomenechF，Michelena G，Auria R，Revah S(2002)Biofiltration of volatileethanol using sugar cane bagasse inoculated with Candida utilis.Journal of Hazardous Materials，89(2/3)：253-265)的成本，将这种矿物介质替换为在使用甘蔗糖蜜作为底物进行乙醇发酵时产生的酒厂酒糟。酒糟是通常排放到水流中从而使其污染的富含矿物盐的酸性排出物。它以1.04L/kg蔗渣的比率使用，并适当补充廉价的氮源(硫酸铵，73g/l；和磷酸铵，22g/l)和镁源(硫酸镁，7g/l)。
这两种修改(通过液相再循环进行湿润和使用补充的酒糟)允许在进口模块中酵母的更大量生长(356g/kg蔗渣)，以及乙醇CE的增加(去除186g/h.m3的载量的99.8％)。
根据一个优选实施方案，使用较大的通气流而不改变载量(这意味着进口处的乙醇浓度减少为约8g/m3)。在向反应器中供给的空气之中这种相对较小的乙醇浓度必须限制酵母代谢的抑制现象和可能有毒的挥发性中间代谢产物(乙醛)的产生。因此，这个实施方案可以避免反应器中生物量浓度的大的纵向异质性，酵母在乙醇进口模块中(356g/kg蔗渣)比在出口模块中(76g/kg蔗渣)生长多得多，这导致反应器在CE方面的部分运作，在进口模板中去除高于85％的乙醇，而在出口模块中只有2％(在这个中试反应器的第三种测试时观察到)。
空气流的增加允许乙醇消耗(在进口模块中57.5％，和在出口处8.9％)以及产生的生物量(在进口和出口模块中分别为208和81g/kg蔗渣)的分布更佳。系统的平均CE是161g/h.m3。
根据另一优选实施方案，交替地向反应器供给空气+乙醇：两天中的一天从上面，和两天中的另一天从下面。因此，这个实施方案使得能够进一步改善反应器中的生长同质性。
考虑到在介质中接种所需的大量接种物(0.57l/kg干物质)，决定由作为糖提取的副产物的甘蔗糖蜜来生产接种物，而不是采用在实验室规模上使用的贵得多的葡萄糖和酵母提取物溶液。用于接种物的介质组成如下(每升)∶糖蜜，52g(1∶17稀释)；硫酸铵，5.45g；磷酸铵，1.22g。这种改变使得能够在相等的时间段(22小时)内以更低的成本，产生完全也具有活性且比先前更密集(1.75×108细胞/ml对1.53×108细胞/ml)的接种物。
实施例
方法的基本步骤
1.蔗渣的制备：获取优选新鲜的蔗渣且磨碎以获得小于20mm的颗粒；
2.在液体介质中由适当补充有硫酸铵和磷酸铵的糖蜜生产接种物(孵育15-20小时)，以在14小时(大约14-18小时)结束时获得活性接种物；
3.在蔗渣上制备“固体”培养基，使活性接种物、先前变得富含氮盐和镁盐的酒糟以及必需量的水相混合，以获得65％的含水量；
4.装入反应器，并通过上升或下降流供给乙醇蒸气；和
5.使液相定期再循环(每小时5分钟)。
起始产物
除了酵母以外，它们在不同程度上都可以被视为农业-食品工业的污染性副产物的例子：酒厂(酒糟和乙醇蒸气)，炼糖厂(甘蔗渣)。
甘蔗糖蜜可以用作用于产生起始接种物的培养基。
使用的酵母可以是产朊假丝酵母。
最终产物
关于牲畜饲料的用酵母蛋白质富集的蔗渣(最低含量：8％蛋白质)。
每种组分的比例
基于1kg蔗渣(干)，使用下列：
酒糟      1.041
硫酸铵    76g
磷酸铵    23g
硫酸镁                 7.3g
乙醇蒸气               载量不能超过200g/h.m3
糖蜜(用于制备接种物)   32.4g
详述：
装配由3个有机玻璃模块组成的20升生物反应器(Aizpuru A.Dunat D.Christen P.Auria R.Garcia-I.Revah S.(2005)Fungal biofiltration of toluene on ceramic rings.Journal ofEnvironmental Engineering，131：396-402)。
反应器的有效体积：19.83L；由3个模块(每个的体积6.61L；直径：18cm；高度：26cm)组成。
空气通过泵供给，且空气流通过配备有针阀的流量计进行调节。对于将在包含(液体)乙醇的容器中起泡的空气，同样也是这样。对该气流的调整使得能够精确固定在进入反应器的空气中的乙醇浓度。
每个模块在每个模块中间配备有用于获取支持物(蔗渣)样品的孔，以便监控pH、湿度和酵母生长的变化。酵母的生长通过使用显微镜计数细胞和通过采用Barnstein法测定总蛋白质来确定(Winton A.L.和Winton K.B.1983，Metodos químicos generales：Proteínas.Análisis de los Alimentos. Editorial Pueblo y Educación，Havana，Cuba)。每个模块还配备有用于空气采样的孔(进口和出口)，以便测定空气中的乙醇、CO2和可能的挥发性代谢产物(乙醛和乙酸乙酯)的浓度。这使得能够监控反应器的行为，且在实验结束时获得碳的损益表。
运作
将空气+乙醇混合物连续地以一个方向(上升或下降)或交替地供给至反应器。定期用水喷洒反应器顶部，并且有时(在观察到乙醇去除效率降低的情况下)，可以添加补充有N和P的稀释的酒糟溶液。酵母消耗乙醇且将其转化成生物量(只要不出现营养物之一的限制)和CO2。该方法既不需要调节温度，也不需要调节pH。
当生长完成时(约1周结束时)，使干燥空气进入反应器内以便干燥产物并改善其贮存期限。
这种方法的优点之一是，酵母产生使介质pH降低为2.5-3的酸(特别是乙酸)，这极大地限制了其他微生物(特别是细菌)对介质的污染。
结果
进行了几个实验，获得的结果如下：
操作条件
蔗渣的起始含水量    65％
接种比率            1.78×106酵母/g蔗渣
起始pH              6
培养基的组成如下：
干蔗渣(1kg)，
酒糟(1.04L)，
矿物溶液1(490mL)，
矿物溶液2(49.2mL)，
接种物(622mL)。
矿物溶液1的组成如下(对于1L)：155g(NH4)2SO4和46.78g(NH4)2HPO4。
矿物溶液2的组成如下(对于100mL)：14.88g MgSO4。
将蔗渣洗涤、干燥和筛分(颗粒直径0.54-3mm)，并于121℃灭菌1小时。然后，将其以非无菌方式与盐、酒糟和接种物混合，并引入反应器中。
然后向反应器中供给乙醇(下降流)，在10天中载量为约200g/h.m3，在接下来的6天中载量为150g/h.m3。对于这点，供给的空气流从480到1200L/h变化，并且空气中的乙醇浓度从2到9g/m3变化。
去除效率(EE)在前6天中为100％，在第7天下降至60％。为了恢复这个EE，添加包含59.3g(NH4)2SO4、17.9g(NH4)2HPO4和5.66g MgSO4的1L矿物溶液。同时每天向反应器中加入1L无菌水，以便补偿通过蒸发而丧失的水，并从而防止介质干燥。
在实验过程中，获得从130至220g/h.m3变化的去除能力(CE)。在8天结束时达到最大生物量，具有下列蛋白质含量：在进口、中间和出口模块中分别为13.7、5.8和5.1g/100g干蔗渣，即就反应器整体而言具有8.2g/100g干蔗渣的平均含量。最终pH在进口、中间和出口模块中分别为2.6、2.5和2.3。
接种物的产生：
将酵母菌株(接种环)引入含有糖蜜(52g/l)并补充有硫酸铵(5.45g/l)和磷酸铵(1.22g/l)的锥形瓶内。然后，将容器放置在于30℃的进行回转搅拌(200rpm)的孵育器上。接种比率：1.78×106酵母/g蔗渣。