CZ354590A3 - Method for continuous treatment of molasses produced during fermentation and distillation of biological materials - Google Patents
Method for continuous treatment of molasses produced during fermentation and distillation of biological materials Download PDFInfo
- Publication number
- CZ354590A3 CZ354590A3 CS903545A CS354590A CZ354590A3 CZ 354590 A3 CZ354590 A3 CZ 354590A3 CS 903545 A CS903545 A CS 903545A CS 354590 A CS354590 A CS 354590A CZ 354590 A3 CZ354590 A3 CZ 354590A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- stillage
- betaine
- glycerin
- glycerol
- chromatographic separation
- Prior art date
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A40/00—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production
- Y02A40/10—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production in agriculture
- Y02A40/20—Fertilizers of biological origin, e.g. guano or fertilizers made from animal corpses
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
- Y02W10/10—Biological treatment of water, waste water, or sewage
Landscapes
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Description
Oblast technikyTechnical field
Vynález se týká způsobu kontinuálního zpracování výpalků. produkovaných při fermentaci a destilaci. biologických materiálů, jako jsou například kukuřice, pšenice a další obilí, cukrová třtina, řepa cukrovka, hrozny a další ovoce, brambory, maniok, čirok cukrový a další. Při tomto postupu je možno vyrobit glycerín, betain, kyselinu jantarovou a/nebo kyselinu mléčnou, síran draselný a kyselinu L-pyroglutamovou. Při získávání uvedených látek se využívá fermentace a destilace určitých vhodných surovin za vzniku ethanolu a lihovarských výpalků, ze kterých se produkuje volně tekoucí suché lihovarské mléko nebo pevné hnoj ivo.The invention relates to a process for the continuous processing of stillage. produced during fermentation and distillation. biological materials such as corn, wheat and other grains, sugar cane, sugar beet, grapes and other fruits, potatoes, cassava, sugar sorghum and others. This process can produce glycerin, betaine, succinic acid and / or lactic acid, potassium sulfate and L-pyroglutamic acid. In obtaining said substances, fermentation and distillation of certain suitable raw materials are utilized to produce ethanol and distillers from which free-flowing dry distillery milk or solid fertilizer is produced.
Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION
Výroba každého z výše uvedených produktů j inými způsoby je v současné době známa a komerčně se jednotlivých způsobů výroby uvedených produktů využívá. Ethanol se používá jako nápoj, chemikálie a palivo a obvykle se vyrábí fermentačními a destilačními postupy, při kterých se vychází z biologických materiálů, jakými jsou například kukuřice, pšenice a další obilí, cukrová třtina nebo cukrová řepa, hrozny nebo jiné o v oce a brambory. I když j e_známo_, _že________,= glycerol vzniká v malých množstvích jako vedlejší produkt při ethanolových fermentačních a deštilačních postupech nebo při produkci kvasnic nebo extraktu z kvasnic, komerčně se glycerín dosud vyrábí pouze postupy, při kterých se jako primární produkt získává mýdlo nebo při kterých se glycerín syntetizuje z petrochemických surovin. Betain se obvykle vyrábí synteticky nebo krystalizaci vodných roztoků řepné melasy. Kyselina jantarová se obvykle syntetizuje z kyseliny maleinové nebo z kyseliny octové nebo se vyrábí pomocí vysoce specificky vedeného fermentačního postupu. Kyselina t mléčná se obvykle vyrábí fermentací za použití mikroorganismu Lactobaci1lus delbrueckii, B. dextrolacticus !» nebo podobných mikroorganismů. Síran draselný se obvykle získává reakcí kyseliny sírové s chloridem draselným,The production of each of the aforementioned products by other methods is currently known and the individual methods of making said products are commercially used. Ethanol is used as a beverage, chemicals and fuel and is usually produced by fermentation and distillation processes, starting with biological materials such as corn, wheat and other grains, sugar cane or sugar beet, grapes or other fruits and potatoes. Although j e_známo_, _že ________ = glycerol formed in small quantities as a byproduct in an ethanol fermentation and distillation processes or in the production of yeast or yeast extract, commercially glycerin hitherto produced only processes in which the primary product obtained by soap or in which glycerin is synthesized from petrochemical raw materials. Betaine is usually produced synthetically or by crystallization of aqueous solutions of beet molasses. Succinic acid is usually synthesized from maleic acid or acetic acid or is produced by a highly specifically conducted fermentation process. Typically, lactic acid is produced by fermentation using Lactobacillus delbrueckii, B. dextrolacticus, or similar microorganisms. Potassium sulphate is usually obtained by reacting sulfuric acid with potassium chloride,
Chlorid draselný se v přírodě vyskytuje obvykle jako minerál sylvin nebo sylvit.Potassium chloride is usually found in nature as a sylvine or sylvite mineral.
Lihovarské suché mláto, charakterizované jako mláto s rozpustnými podíly (DDGS) nebo jako mláto bez rozpustných podílů (DDG), se obvykle získává jako vedlejší produkt fermentačních a destilačních procesů. Toto lihovarské mláto DDG nebo DDGS je obvykle nasáknuto lepivými vedlejšími produkty, zejména glycerínem, takže toto mláto nemá volně tekutý charakter a velmi špatně se s ním manipuluje.Distillery dry grain, characterized as soluble grain (DDGS) or soluble grain (DDG), is usually obtained as a by-product of fermentation and distillation processes. The DDG or DDGS distillery grains are usually soaked in sticky byproducts, particularly glycerin, so that the grains do not have a free-flowing character and are very difficult to handle.
Jestliže je substrátem, ze kterého se destilát vyrábí, cukrová třtina nebo řepa cukrovka, potom se získaný zbytek používá pouze jako kapalné hnojivo nebo krmivová přísada anebo tento zbytek představuje pouze nevyužitelný odpad.If the substrate from which the distillate is made is sugar cane or sugar beet, then the residue obtained is used only as a liquid fertilizer or feed additive, or the residue is only unusable waste.
ňí fňí f
Výroba ethanolu je dostatečně dobře známa a postupy přípravy ethanolu jsou velmi dobře popsány v příslušné dostupné odborné literatuře podle dosavadního stavu techniky. Výroba glycerinu je například popsána v patentu Spojených států amerických č. 2 160 245,(Hildebrandt) nebo v patentu Spojených států amerických č. 2 772 207.The production of ethanol is well known and the procedures for preparing ethanol are well described in the relevant literature available in the prior art. For example, the production of glycerin is described in U.S. Patent No. 2,160,245 to Hildebrandt or U.S. Patent No. 2,772,207.
Určitý návrh toho, že glycerín může být hospodárněji získán z lihovarských výpalků, je obsažen v příspěvku : Burriss, Recovery of Chemical Such as Glycerol Dextrose, and Amino Acids from Biluts Brotks (Získání chemikálii, jakými jsou zejména glycerín, dextroza a aminokyseliny________ z řídkých zákvasů), který byl přednesen na konferenci International Conference on Fuel, Alcohols and Chemical from Biomass, konané 10. až 12.prosince 1986 v Miami Beach na “Ftoridět—Navržený— způsob—ziskání—g-l-yceríau-zahrnu j_e_vel mipřesný sled operací včetně ultrafiltrace (na organické membráně s velikostí pórů menší než 0,1 mikrometru), nastavení pH, filtrace, iontového selektivního zpracování, zpracování iontOvýměnným procesem a zpracování aktivním uhlím. Tento náročný sled přesně vedených operací nepředstavuje nicméně komerčně přijatelný způsob výroby glycerínu.Some suggestion that glycerin can be obtained more economically from distillers' shampoo is contained in: Burriss, Recovery of Chemical Such as Glycerol Dextrose, and Amino Acids from Biluts Brotks ), which was presented at the International Conference on Fuel, Alcohols and Chemical from Biomass, held December 10-12, 1986 in Miami Beach on the “Ftorid — Designed” Way — Obtaining — gl-yceria-including a precise sequence of operations including ultrafiltration (on an organic membrane with a pore size of less than 0.1 micrometer), pH adjustment, filtration, ion selective treatment, ion exchange process, and activated carbon treatment. However, this demanding sequence of precisely conducted operations is not a commercially acceptable process for the production of glycerin.
Výroba betainu je například popsána v patentu Spojených států amerických č. 4 359 430 (Heikkila a kol.) a v japonských patentech JP 51/039625 a JP 80/045067. I když je výroba betainu z řepné melasy tedy známým komerčně přijatelným způsobem získání betainu, jak to vyplývá z výše uvedených patentů, není dosud známo vyrábět betain z lihovarských výpalků. Příčinou toho je značné zanášení chromatografické pryskyřice kvasinkami, mikroorganismy a dalšími přítomnými sloučeninami. Postup výroby glycerínu, betainu, kyseliny jantarové a volně tekoucí lihovarského suchého mláta nebo výroba betainu a glycerínu z řepných melasových výpalků způsobem prováděným podle vynálezu není zatím z žádné dosud známé publikace známa, ani není známo, že by byla takto provozována.Betaine production is described, for example, in U.S. Patent No. 4,359,430 (Heikkila et al.) And Japanese Patents JP 51/039625 and JP 80/045067. Thus, although the production of betaine from beet molasses is a known commercially acceptable method of obtaining betaine, as is apparent from the aforementioned patents, it is not yet known to produce betaine from distillery stillage. The reason for this is a significant clogging of the chromatographic resin with yeast, microorganisms and other compounds present. The process for the production of glycerin, betaine, succinic acid and free-flowing distillery dry grains or the production of betaine and glycerin from beet molasses stillage by the method according to the invention is not known or known from any prior publication.
Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION
Podstata způsobu kontinuálního zpracování výpalků produkovaných při fermentaci a destilaci biologických materiálů ze skupiny zahrnující kukuřici, pšenici a další obilí, cukrovou třtinu, řepu cukrovku, hrozny a další ovoce, brambory, maniok, čirok cukrový a další, přičemž se z uvedených biologických materiálů připravuje raut, tento rmut se fermentuje kvasnicemi a pak destiluje za vzniku ethanolu a uvedených výpalků, spočívá podle předmětného vynálezu v tom, že tento postup zahrnuje následující stupně :The essence of the method of continuous processing of stillage produced during fermentation and distillation of biological materials from the group comprising maize, wheat and other cereals, sugar cane, sugar beet, grapes and other fruit, potatoes, cassava, sugar sorghum and others, wherein said biological materials are prepared , the mash is fermented with yeast and then distilled to form ethanol and said stillage, the process comprising the following steps:
(a) vyčeření výpalků zahrnující příčnou mikrofiltraci za použití anorganických membrán ze skupiny zahrnující keramické a minerální membrány majících velikost pórů v rozmezí od 0,1 do 10 gm, (b) podrobení vyčeřených výpalků prvnímu chromatografickému oddělování, při kterém se vedou vyčeřené výpalky iontově selektivní kolonou pro oddělení glycerolu a betainu ve formě směsi od ostatních složek vyčeřených výpalků, (c) podrobení směsi glycerolu a betainu druhému chromatografickému oddělování, při kterém se vede tato směs druhou iontově selektivní kolonou, ve které se glycerol oddělí od betainu, a (d) vyčištění takto odděleného glycerolu a betainu.(a) clarifying stillage comprising cross-microfiltration using inorganic membranes from the group comprising ceramic and mineral membranes having a pore size in the range of 0.1 to 10 gm; (b) subjecting the clarified stillage to a first chromatographic separation in which the clarified stillage is ion-selective a column for separating the glycerol and betaine in the form of a mixture from the other components of the clarified stillage, (c) subjecting the mixture of glycerol and betaine to a second chromatographic separation in which the mixture is passed through a second ion selective column in which glycerol is separated from betaine; purification of the glycerol and betaine thus separated.
Ve výhodném provedení představuj i stupně fermentace, destilace, vyčeření, chromatografického oddělování a čištění část kontinuálního procesu.In a preferred embodiment, the fermentation, distillation, clarification, chromatographic separation and purification steps also form part of a continuous process.
Ve výhodném provedení stupeň vyčeření dále zahrnuje počáteční odstředivé oddělování pevných látek od kapalných složek předtím, než se podrobí výpalky mikrofiltraci.In a preferred embodiment, the clarification step further comprises an initial centrifugal separation of the solids from the liquid components before subjecting the stillage to microfiltration.
vovo
Uvedená příčná mikrofiltrace se výhodně provádí jednotce s membránami na—bázi—alfa oxidu hlinitého velikosti pórů 0,2 μπι.Said transverse microfiltration is preferably performed with an alpha-alumina-based membrane unit having a pore size of 0.2 μπι.
Vyčeřené výpalky ze stupně (a) je možno ve výhodnémThe clarified stillage from step (a) is preferably preferred
-——postupu—enzymatíek-y—zprasova-t—k—hydrol-yzování—-proteino-vého______—Enzymatic-process-to-hydrolyzate-protein-______
O materiálu.About the material.
Rovněž je výhodné, jestliže se permeát z mikrofiltračního stupně zkoncentruje před vedením tohoto podílu iontově selektivním materiálem na co možná nejvýše dosažitelnou koncentraci pevných látek, nejvýhodněji se permeát se zkoncentruje na koncentraci 50 až 75 % pevného podílu a vzniklé krystalky síranu draselného se odstraní.It is also preferred that the permeate from the microfiltration step is concentrated prior to passing this portion by the ion selective material to a concentration of solids as high as possible, most preferably the permeate is concentrated to a concentration of 50-75% solids and the resulting potassium sulfate crystals are removed.
Uvedený první chromatografický oddělovací stupeň se provádí výhodně podle vynálezu za použití silné kyselé kationtovýměnné pryskyřice v draselné formě se střední velikostí částic přibližně 375 mikrometrů as kapacitou retence vlhkosti přibližně 52,5 %. Podíl glycerol/betain z prvního chromatografického oddělovacího stupně se výhodně před odvedením do druhého chromatografického oddělovacího stupně zkoncentruje na přibližně 75 % hmotnostních.Said first chromatographic separation step is preferably performed according to the invention using a strong acidic cation exchange resin in potassium form with a mean particle size of about 375 microns and a moisture retention capacity of about 52.5%. The proportion of glycerol / betaine from the first chromatographic separation step is preferably concentrated to about 75% by weight before being fed to the second chromatographic separation step.
Uvedený druhý chromatografický oddělovací stupeň se ve . výhodném provedení podle vynálezu provádí za použití polystyrénové silné bazické aniontovýměnné gelové pryskyřice v síranové formě se střední velikostí částic přibližně 350 mikrometrů a kapacitou retence vlhkosti v rozmež^íTbd-^! Jdo ““ ---- -zahrnuje odvedení uvedených vyčeřených výpalků do chromatografického oddělovacího systému zahrnujícího silnou kyselou kationtovýměnnou pryskyřici ve vápníkové formě se střední velikostí částic přibližně 350 mikrometrů a kapacitou retence vlhkosti v rozmezí od 57,5 do 61,0 %.Said second chromatographic separation step is carried out in a vacuum. preferably carried out using a polystyrene strong base anion exchange gel resin in sulfate form with a mean particle size of about 350 microns and a moisture retention capacity in the range íTbd ^ - ^! This includes draining said clarified stillage into a chromatographic separation system comprising a strong acidic cation exchange resin in calcium form with a mean particle size of about 350 microns and a moisture retention capacity ranging from 57.5 to 61.0%.
Při provádění postupu podle vynálezu se podíl glycerolů se vyčistí iontovou výměnou, odpařením na koncentraci 80 až 85 % glycerolů, další destilací na téměř čistý glycerol a rafinací na ultra-čistý glycerol. Podíl glycerolů a podíl betainu, které pocházejí z druhého chromatografického oddělovacího stupně, se ve výhodném provedení postupu podle vynálezu každý podrobí iontové výměně, dalšímu zkoncentrování a vyčištění destilací a rafinací na glycerol a krystalizaci na hydrochloríd betainu a betain.In the process according to the invention, the proportion of glycerols is purified by ion exchange, evaporation to a concentration of 80 to 85% glycerols, further distillation to almost pure glycerol and refining to ultra-pure glycerol. The glycerol fraction and the betaine fraction originating from the second chromatographic separation step are each preferably ion exchanged, further concentrated and purified by distillation and refining to glycerol and crystallized to betaine hydrochloride and betaine.
Podle vynálezu je nyní vůbec poprvé možné získat betain a/nebo glycerín z výpalků, pocházejících z fermentačního postupu výroby ethanolu, ve kterém bylo jako základní výchozí suroviny použito derivátů cukrové řepy. Rozhodujícími stupni jsou příprava krmivá mikrofiltrací a dva chromatografické separační stupně provedené za účelem výroby glycerínu a betainu. Příčnou mikrofiltrací za použití anorganických membrán, která je následovaná hydrolýzou bílkovinného materiálu a/nebo odstraněním krystalů síranu draselného v procházející frakci (v případě, kdy je to požadováno) se získají velmi dobře vyčeřené výpalky. Takto získané vyčeřené výpalky mohou být nyní zahuštěny na velmi vysoký obsah sušiny za účelem dalšího zpracování ve dvou separačních chromatografických stupních, přičemž každý z těchto stupňů je prováděn na vlastní specifické pryskyřici, přičemž v těchto dvou chromatografických separačních stupních se po elucí získají dva eluáty s obsahem vysoce čistého glycerínu a betainu.According to the invention, it is now possible for the first time to obtain betaine and / or glycerin from stillage originating from a fermentation process of ethanol production in which sugar beet derivatives have been used as the basic starting material. The decisive steps are the feed preparation by microfiltration and two chromatographic separation steps performed to produce glycerine and betaine. Cross microfiltration using inorganic membranes followed by hydrolysis of the proteinaceous material and / or removal of potassium sulfate crystals in the passing fraction (if desired) yields very well clarified stillage. The clarified stillage thus obtained can now be concentrated to a very high solids content for further processing in two separation chromatographic steps, each of which is carried out on its own specific resin, in which two chromatographic separation stages yield two eluates containing of highly pure glycerin and betaine.
Nově navržený postup podle vynálezu má oproti dosud známým postupům, popsáným ve výše uvedených patentech,___ několik výhod, které spočívají zejména v úspoře energie a provozní vody, ve snížených provozních nákladech a v dosažených velmi vysokých koncentracích sušiny, jakož -i—ve—velmi—vysoké—kvali-tě_glycer inu a betainu. . .The newly proposed process according to the invention has several advantages over the hitherto known processes described in the aforementioned patents, which consist in particular in energy and process water savings, reduced operating costs and very high dry solids concentrations as well as very high dry solids concentrations. High-glycerine and betaine. . .
Postup podle vynálezu a zařízení k jeho provádění mohou být použity buď pro výrobu každého z uvedených produktů samostatně nebo pro výrobu všech uvedených produktů anebo pro výrobu libovolné kombinace těchto produktů v rámci fermentačních a destilačních nebo obdobných procesů, přičemž tato výroba vždy probíhá komerčně přijatelným způsobem.The process according to the invention and the apparatus for carrying out the process can be used either for the production of each of said products alone or for the production of all said products, or for the production of any combination of these products in fermentation and distillation or similar processes.
Podle jednoho z aspektů předmětného vynálezu se kontinuálním způsobem získává glycerín z výpalků, produkovaných při fermentaci a destilaci takových biologických materiálů, jakými jsou kukuřice, pšenice a dalších obilí, cukrová třtina, řepa cukrovka, hrozny a další ovoce, brambory, maniok, čirok cukrový, sýrová syrovátky a další, při které se získá ethanol a uvedené výpalky, jehož podstata spočívá v tom, že zahrnuje následující stupně :According to one aspect of the present invention, glycerine is continuously obtained from stillage produced by fermentation and distillation of biological materials such as corn, wheat and other cereals, sugar cane, sugar beet, grapes and other fruits, potatoes, cassava, sorghum, cheese whey and others to obtain ethanol and said stillage comprising the steps of:
(a) vyčeření výpalků spočívající v tom, že se tyto výpalky podrobí příčné mikrofiltraci za použití anorganických membrán, majících velikost pórů v rozmezí od 0,1 do 10 mikrometrů, (b) vedení vyčeřených výpalků přes iontově selektivní materiálzaúčělem chromatografického oddělení glycerínu- od ostatních složek vyčeřených výpalků a (c) vyčištění odděleného glycerínu.(a) clarification of stillage by subjecting the stillage to transverse microfiltration using inorganic membranes having a pore size in the range of 0.1 to 10 micrometers; (b) guiding the clarified stillage through ion selective material for the purpose of chromatographic separation of glycerin - from others and (c) purifying the separated glycerin.
• *• *
Tento postup je výhodně charakterizován tím, že čeřící stupeň výpalků dále zahrnuje výchozí odstředivé oddělení pevných složek od kapalných složek ještě předtím, než se uvedené výpalky podrobí mikrofiltraci.This process is preferably characterized in that the clarification stage of the stillage further comprises an initial centrifugal separation of the solids from the liquid components before said stillages are subjected to microfiltration.
Tento postup je dále výhodně charakterizován tím, že se jako materiál, ze kterého se výpalky získaj í, . použije cukrovka, přičemž se vyčeřené výpalky ze stupně (a) enzymaticky zpracují za účelem hydrolýzy bílkovinného materiálu.This process is further advantageously characterized in that, as the material from which the stillage is obtained, it is obtained. the diabetic stillage from step (a) is enzymatically processed to hydrolyze the proteinaceous material.
Dále je tento postup výhodně charakterizován tím, že se jako materiál, ze kterého se výpalky získají, použije cukrovka, přičemž vyčeřené výpalky se zahustí na obsah sušiny 50 až 7^% a rezultující krystaly síranu draselného se odstraní.Further, the process is advantageously characterized in that sugar is used as the stillage material, the clarified stillage is concentrated to a dry matter content of 50-7% and the resulting potassium sulfate crystals are removed.
Dále je tento postup výhodně charakterizován tím, že se procházející frakce ze stupně mikrofiltrace zahustí na tak vysokou koncentraci sušiny,, jaká je žádoucí před vedením této frakce skrze uvedený iontově selektivní materiál.Further, the process is advantageously characterized in that the fraction passing from the microfiltration step is concentrated to as high a dry matter concentration as is desired prior to passing the fraction through said ion-selective material.
Tento postup je dále výhodně charakterizován tím, že uvedený čistící stupeň zahrnuje iontovou výměnu, odpaření na koncentraci glycerínu v rozmezí od 80 do 85 %, dále destilaci k získání téměř čistého glycerínu a rafinaci za účelem získání ultračistého glycerínu.The process is further preferably characterized in that said purification step comprises ion exchange, evaporation to a glycerin concentration in the range of 80 to 85%, further distillation to obtain almost pure glycerin and refining to obtain ultrapure glycerin.
Dalším aspektem předmětného vynálezu je postup získání výše uvedených výpalků, jehož podstata spočívá v tom, že zahrnuje následující stupně:Another aspect of the present invention is a process for obtaining the abovementioned stillage comprising the steps of:
(a) přípravu rmutu z biologických materiálů, (b) fermentaci uvedeného rmutu za použití dostatečného množství kvasnic k získání fermentovaného rmutu obsahujícího alespoň asi 9 gramů, elycerínu a 40 gramů ethanolu na 100 ,gr.amu_ redukují čího cukru ve rmutu a (c) destilaci fermentovaného rmutu za účelem oddělení ethanolu od rmutu a získání uvedených výpalků.(a) preparing the mash from biological materials, (b) fermenting said mash using a sufficient amount of yeast to obtain a fermented mash containing at least about 9 grams, elycerin and 40 grams of ethanol per 100 grams per minute of mash reducing sugar; and (c) distilling the fermented mash to separate the ethanol from the mash and recover said stillage.
-- Tento postup je výhodně charakterizován tím, že_ uvedené kvasnice obsahují imobilizované kvasinkové buňky.This process is preferably characterized in that said yeast comprises immobilized yeast cells.
Dále je tento postup výhodně charakterizován tím, že uvedený stupeň fermentace rmutu zahrnuje přimíšení kvasinek k uvedenému rmutu v množství vyšším než 100 gramů na litr rmutu.Further, the process is preferably characterized in that said step of fermenting the mash comprises admixing the yeast to said mash in an amount greater than 100 grams per liter of mash.
Dále je tento postup výhodně charakterizován tím, že uvedený řinut se připraví tak, aby měl dextrózový ekvivalent alespoň rovný asi 80.Further, the process is preferably characterized in that said spin is prepared to have a dextrose equivalent of at least about 80.
Rovněž je tento postup výhodně charakterizován tím, že se v průběhu prvních dvou třetin uvedeného fermentačního procesu udržuje v podstatě stabilní hodnota pH rmutu.Also, the process is preferably characterized in that the pH of the mash is maintained substantially stable during the first two-thirds of said fermentation process.
Dále je tento postup výhodně charakterizován tím, že fermentace uvedeného rmutu zahrnuje přidání kvasnic v takovém množství, že se získá fermentovaný rmut obsahuj ící alespoň 15 gramů glycerínu a 40 gramů ethanolu na 100 gramů redukujícího cukru ve rmutu.Further, the process is preferably characterized in that the fermentation of said mash comprises the addition of yeast in an amount such that a fermented mash containing at least 15 grams of glycerin and 40 grams of ethanol per 100 grams of reducing sugar in the mash is obtained.
Dále je tento postup výhodně charakterizován tím, že ^tu^ně-výčerěhí^čhřomatOgraf ické^separ ace—a— vyčištění———------------odděleného glycerínu se provádějí kontinuálně.Further, the process is advantageously characterized in that the graphical separation of the glycerol and the purification of the separated glycerol are carried out continuously.
Dalším aspektem předmětného vynálezu je postup kontinuálního získávání glycerínu a betainu, produkovaných při fermentaci a destilaci cukrovky, při kterých se získá ethanol a uvedené výpalky, jehož podstata spočívá v tom, že zahrnuje následující stupně:A further aspect of the present invention is a process for the continuous recovery of glycerin and betaine produced in the fermentation and distillation of sugar beet to obtain ethanol and the stillage comprising the steps of:
(a) vyčeření uvedených výpalků spočívající v tom, že se tyto výpalky podrobí příčné mikrofiltraci za použití anorganických membrán majících velikost pórů v rozmezí od 0,1 do 10 mikrometrů, (b) první chromatografickou separaci vyčeřených výpalků spočívající ve vedení vyčeřených výpalků iontově selektivní kolonou za účelem oddělení směsi glycerínu a betainu od ostatních složek vyčeřených výpalků, (c) druhou chromatografickou separaci směsi glycerínu a betainu spočívající ve vedení uvedené směsi druhou iontově selektivní kolonou, ve které se glycerín separuje od betainu a (d) vyčištění separovaného glycerínu a betainu.(a) clarifying said stillage by subjecting said stillage to transverse microfiltration using inorganic membranes having a pore size in the range of 0.1 to 10 microns; (b) first chromatographic separation of said stillage by means of guiding the clarified stillage through an ion selective column (c) a second chromatographic separation of the glycerin and betaine mixture by passing said mixture through a second ion selective column in which the glycerin is separated from betaine and (d) purifying the separated glycerin and betaine.
Uvedený postup je výhodně charakterizován tím, že uvedené vyčeření dále zahrnuje úvodní odstředivé oddělení pevných složek od kapalných složek a to ještě před tím, než se výpalky podrobí mikrofiltraci.Said process is preferably characterized in that said clarification further comprises an initial centrifugal separation of the solids from the liquids prior to the stillage being subjected to microfiltration.
Rovněž je tento postup výhodně charakterizován tím, že se vyčeřené výpalky ze stupně (a) enzymaticky zpracují za účelem hydrolýzy bílkovinného materiálu.Also, the process is preferably characterized in that the clarified stillage of step (a) is enzymatically processed to hydrolyze the proteinaceous material.
Dále je tento postup výhodně charakterizován tím, že se vyčeřené výpalky zahustí na obsah sušiny 50 až 7^%. načež se vzniklé krystaly síranu draselného oddělí.Furthermore, the process is advantageously characterized in that the clarified stillage is concentrated to a dry matter content of 50 to 7%. then the resulting potassium sulfate crystals are separated.
Tento postup je rovněž výhodně charakterizován tím, že se proud s obsahem glycerínu a betainu z první chromatografické separace zahustí na přibližně 75 % hmotnostních před tím, než se tento proud zavede do druhéhoThis process is also preferably characterized in that the glycerin-betaine stream from the first chromatographic separation is concentrated to about 75% by weight before the stream is introduced into the second
----------ehromatogra-f ického- separačního^stURně^___________________ _ . . Dále je -tento postup výhodně charakterizován tím, že se glycerínový proud a betainový proud, které opouštěj í —tiTuhý^chrOraatúgrafieký^-separaéní—stupeň—odděleně—podrobí_ iontové výměně, dalšímu zahuštění a vyčištění destilací a rafinaci k získání glycerínu a krystalizaci k získání betainhydrochloridu nebo betainu.----------- chromatographic-separation separator. . Further, the process is preferably characterized in that the glycerine stream and the betaine stream leaving the solid-phase chromatography step are separately subjected to an ion exchange, further concentration and purification by distillation and refining to obtain glycerin and crystallization to obtain betaine hydrochloride or betaine.
Rovněž je tento postup výhodně charakterizován tím, že se procházející frakce z čeřícího stupně podrobí krystalizaci za vzniku krystalů síranu draselného a procházející frakce a obsahem glycerínu a betainu, která se zavádí do prvního chromatografického separačního stupně.Also, the process is preferably characterized in that the passing fraction from the clarifying stage is subjected to crystallization to form potassium sulfate and passing fractions containing glycerin and betaine, which is introduced into the first chromatographic separation stage.
Tento postup je dále výhodně charakterizován tím, že uvedená první chromatografická separace v podstatě rozdělí glycerín a betain do prvního proudu a ostatní produkty včetně alespoň jednoho produktu ze skupiny zahrnující kyselinu jantarovou, kyselinu mléčnou a kyselinuThis process is further preferably characterized in that said first chromatographic separation essentially divides glycerin and betaine into the first stream and other products including at least one of succinic acid, lactic acid and acid.
L-pyroglutamovou do druhého proudu, přičemž tento druhý proud se podrobí zpracování v dalších chromatografických separačních stupních za účelem oddělení jednoho z uvedených produktů, libovolné kombinace těchto produktů nebo všech uvedených produktů od zbývajícího podílu.L-pyroglutamic to the second stream, the second stream being subjected to further chromatographic separation steps to separate one of said products, any combination of these products, or all of said products from the remainder.
Dále je tento postup výhodně charakterizován tím, že uvedená fermentace, destilace, vyčeření.čhromatografickáFurthermore, the process is advantageously characterized in that said fermentation, distillation, clarification.
-j-&QÍi_čá_S-t.mi kontinuálního procesu._The continuous process.
Dalším aspektem předmětného vynálezu je postup kontinuálního získávání alespoň dvou produktů ze skupiny zahrnující glycerín, betain, kyselinu jantarovou, kyselinu mléčnou a kyselinu L-pyroglutamovou, z výpalků produkovaných při fermentaci a destilaci takových biologických materiálů, jakými jsou kukuřice, pšenice a ostatní obilí, cukrová třtina, řepa cukrovka, hrozny a ostatní ovoce, brambory, maniok, čirok cukrový, sýrová syrovátka a ostatní,, při kterých se získá ethanol a uvedené výpalky, jehož podstata spočívá v tom, že zahrnuje následující stupně :Another aspect of the present invention is a process for continuously obtaining at least two products from the group consisting of glycerin, betaine, succinic acid, lactic acid and L-pyroglutamic acid from stillage produced during fermentation and distillation of biological materials such as corn, wheat and other cereals, sugar cane, sugar beet, grapes and other fruit, potatoes, cassava, sugar sorghum, cheese whey and others, in which ethanol and stillage are obtained, comprising the steps of:
(a) vyčeření výpalků získaných při destilaci fermentovaného rmutu podrobením těchto výpalků zpracování příčnou mikrofiltraci za použití anorganických membrán, které mají velikost pórů v rozmezí od 0,1 do 10 mikrometrů (b) vedeni vyčeřených výpalků řadou iontově selektivních kolon za účelem chromatografického a/nebo fyzikálně-chemického oddělení každého produktu od ostatních složek vyčeřených výpalků a (c) vyčištění separovaného produktu.(a) clarifying the stillage obtained in the distillation of fermented mash by subjecting the stillage to a cross-microfiltration treatment using inorganic membranes having a pore size ranging from 0.1 to 10 micrometers (b) passing the clarified stillage through a series of ion-selective columns for physico-chemical separation of each product from the other components of the clarified stillage and (c) purifying the separated product.
Uvedený postup je výhodně charakterizován tím, že se jako materiál, ze kterého se výpalky získají, použije cukrovka, přičemž se vyčeřené výpalky ze stupně a/enzymaticky zpracují za účelem hydrolýzy bílkovinného materiálu.Said process is preferably characterized in that diabetes is used as the material from which the stillage is obtained, wherein the clarified stillage from the step a / enzymatically is processed to hydrolyze the proteinaceous material.
Tento postup je dále výhodně charakterizován tím, že se jako materiál, ze kterého se výpalky získají, použije cukrovka,=přičemž.se vyčeřené výpalky zahustí na obsah sušiny 50 až 75 %, načež se rezultující krystaly síranu draselného odstraní.This procedure is further preferably characterized in that as the material from which the stillage obtained is used sugar beet, the clarified vinasse = přičemž.se concentrated to a dry matter content of 50-75%, whereupon the resulting potassium sulfate crystals are removed.
Charakteristickými produkty získanými při těchto postupech jsou glycerín vyrobený výše uvedeným postupem, glycerín a betain vyrobené postupem podle vynálezu, glycerín, betain a síran draselný vyrobené postupem podleCharacteristic products obtained in these processes are glycerine produced by the above process, glycerine and betaine produced by the process of the invention, glycerine, betaine and potassium sulfate produced by the process of
--------------vynálezu-,—glycerín—betain a kyselina L-pyroglutamová____ vyrobená postupem podle vynálezu, a dále glycerín a jeden produkt ze skupiny .zahrnuj ící betain, kyselinu jantarovou, kyseliny mléčnou a kyselinu L-pyroglutamovou, vyrobenéGlycerin betaine and L-pyroglutamic acid produced by the process of the invention, and glycerin and one product from the group consisting of betaine, succinic acid, lactic acid and glycerine. L-pyroglutamic acid, produced
-prostupem—podle vynáTez-u-s—přičemž—tyto—priodukty představuj í další aspekt předmětného vynálezuby a process according to the invention wherein these products represent another aspect of the present invention
Dalším aspektem předmětného vynálezu je kontinuální postup získání betainu z řepných výpalků, získaných při fermentaci a destilaci cukrovky, při kterých se získá ethanol a uvedené řepné výpalky, jehož podstata spočívá v tom, že zahrnuje následující stupně:Another aspect of the present invention is a continuous process for obtaining betaine from beet stillage obtained in fermentation and distillation of sugar beet to obtain ethanol and said beet stillage, comprising the steps of:
(a) vyčeření uvedených výpalků, získaných při destilaci fermentovaného řepného řinutu, podrobením těchto výpalků příčné mikrofiltraci za použití anorganických membrán majících velikost pórů v rozmezí od 0,1 do 10 mikrometrů, (b) podrobení vyčeřených výpalků chromatografické separaci zavedením těchto vyčeřených výpalků do iontově selektivní kolony pro separaci betainu od ostatních složek vyčeřených výpalků a (c) vyčištění separovaného betainu.(a) clarifying said stillage obtained in the distillation of fermented beet pulp by subjecting said stillage to cross-microfiltration using inorganic membranes having a pore size ranging from 0.1 to 10 microns; (b) subjecting the clarified stillage to chromatographic separation by introducing the clarified stillage into selective columns for separating betaine from other components of clarified stillage and (c) purifying the separated betaine.
Tento postup je výhodně charakterizován tím, že dále zahrnuje výchozí odstředivé oddělení pevných složek od kapalných složek ještě před tím, než se výpalky podrobí mikrofiltraci.This process is preferably characterized in that it further comprises an initial centrifugal separation of the solids from the liquids prior to the slurry being subjected to microfiltration.
-Rťwměř- je. tento postup výhodně charakterizován tím, že se vyčeřené výpalky ze stupně a/ enzymaticky zpracují za účelem hydrolýzy bílkovinného materiálu.-Rťwměř- je. this process is preferably characterized in that the clarified stillage from the step a / enzymatically is processed to hydrolyze the proteinaceous material.
Dále je tento postup výhodně charakterizován tím, že se vyčeřené výpalky zahustí na obsah sušiny 50 až 75 %, načež se rezultující krystaly síranu draselného odstraní.Further, the process is preferably characterized in that the clarified stillage is concentrated to a dry matter content of 50 to 75%, after which the resulting potassium sulfate crystals are removed.
Tento postup je dále výhodně charakterizován tím, že se procházející frakce ze stupně mikrofiltrace zahustí na tak vysokou koncentraci sušiny, jaká je žádoucí před zavedením uvedené frakce skrze uvedený iontově selektivní materiál.The process is further advantageously characterized in that the fraction passing from the microfiltration step is concentrated to a concentration as high as dry matter desired before introduction of said fraction through said ion-selective material.
Uvedený postup je dále výhodně charakterizován tím, že stupeň vyčištění separovaného betainu zahrnuje stupně iontové výměny, odpaření na koncentraci glycerínu 80 až 8^%, dále destilaci za vzniku téměř čistého glycerínu a rafinaci za vzniku ultra-čistého glycerínu.Said process is further preferably characterized in that the degree of purification of the separated betaine comprises ion exchange steps, evaporation to a glycerine concentration of 80 to 8%, further distillation to form almost pure glycerin and refining to form ultra-pure glycerin.
Rovněž je tento postup výhodně charakterizován tím, že vyčeření, chromatografická separace a vyčištění jsou částí kontinuálního procesu.Also, the process is preferably characterized in that clarification, chromatographic separation and purification are part of a continuous process.
Jak již bylo výše uvedeno, je jedním z hlavních cílů tohoto vynálezu vyrobit glycerín jako hodnotný koprodukt při fermentačním procesu, kterým je zejména fermentační proces produkuj ící ethanol. Při realizaci tohoto cíle postupem podle vynálezu se účinnost o sobě známých fermentačních a destilačních procesů produkujících ethanol zachová a navíc se. ještě získá další, cenný produkt. _ ........ ..... „__ ..As mentioned above, one of the main objectives of the present invention is to produce glycerin as a valuable co-product in a fermentation process, in particular an ethanol-producing fermentation process. In realizing this goal by the process according to the invention, the efficiency of the known ethanol-producing fermentation and distillation processes is maintained and, moreover, is maintained. yet another valuable product is obtained. _ ........ ..... '__ ..
Produkce ethanolu probíhá podle známých a v široké míře publikovaných schémat biologických reakcí. Při postupu podle vynálezu se toto známé schéma biologických reakcí až 1δ usměrňuje tak, aby došlo ke zlepšené tvorbě glycerínu a/nebo ostatních vedlejších produktů a aby bylo této zlepšené tvorby dosaženo při relativně malém nebo případně žádném snížení účinnosti způsobu produkce samotného_________ ethanolu.Ethanol production is carried out according to known and widely published biological reaction schemes. In the process according to the invention, this known biological reaction scheme of up to 1δ is directed to improve the formation of glycerin and / or other by-products and to achieve this improved production with relatively little or no reduction in the efficiency of the ethanol production process alone.
Z výše uvedeného je tedy patrné, že dalším cílem vyna\L^zu~je“2rskat—betai-n—nebo—betain-hydrochlorida./nebo— kyselinu L-pyroglutamovóu jakožto kóprodukt, případně koprodukty fermentačního procesu, při kterém se vychází ze substrátu tvořeného cukrovkou nebo podobnými materiály.It is therefore apparent from the foregoing that a further object of the invention is to obtain betaine or betaine hydrochloride / L-pyroglutamic acid as a co-product or co-products of a fermentation process starting from a substrate consisting of diabetes or the like.
Dalším cílem vynálezu je získat kyselinu mléčnou a ostatní karboxylové kyseliny při uvedených fermentačních procesech, jakými jsou zejména fermentace mokré rozemleté kukuřice nebo některé vinné fermentace, přičemž kyselina mléčná se zde produkuje ve výrazných množstvích. Cílem vynálezu je rovněž produkce suchého lihovarského mláta s rozpustnými podíly nebo bez rozpustných podílů nebo pevné hnojivové předsměsi při fermentačně-destilačňím procesu, přičemž tyto produkty jsou prosté lepivých vedlejších produktů, takže mají volně tekoucí charakter a snadno se s nimi manipuluje.It is a further object of the present invention to provide lactic acid and other carboxylic acids in said fermentation processes, such as, in particular, wet ground corn fermentation or some wine fermentations, wherein the lactic acid is produced in significant amounts. It is also an object of the present invention to produce dry distillate grains with or without soluble fractions or solid fertilizer premixes in a fermentation-distillation process, these products being free of tacky by-products so that they are free-flowing and easy to handle.
Nej obvykleji se fermentovaný řinut destiluje ve stripovací koloně, přičemž odpařený ethanol se odtahuje z hlaOr. MtíQs v., Most commonly, the fermented spin is distilled in a stripping column, whereby the evaporated ethanol is withdrawn from hlaOr. MtíQs v.,
vy této stripovací kolony. Zbávající výpalky se potom vyčeří odstředěním /je-li to zapotřebí/ a následnou mikrofiltrací. Mikrofiltrační stupeň, při kterém se od výpalků oddělí částice s velikostí v rozmezí od 0,1 do 10 mikrometrů, představuje klíčový stupeň pro získání glycerínu, betainu a vedlejších produktů v ekonomicky přijatelných množstvích. Dřívější pokusy /Burris/ získat glycerín navrhovaly ultrafiltraci /oddělení částic s velikostí menší než 0,1 mikrometrů/ v kombinaci s dalšími zpracovatelskými stupni. V důsledku zanášení ultrafiltračních membrán se však získala pouze nedostatečné množství glycerínu a takto vedený proces nebyl ekonomicky přijatelný.this stripper column. The remaining stillage is then clarified by centrifugation (if necessary) followed by microfiltration. A microfiltration step in which particles of a size ranging from 0.1 to 10 microns is separated from the stillage is a key step for obtaining glycerin, betaine and by-products in economically acceptable amounts. Earlier attempts (Burris) to obtain glycerin suggested ultrafiltration (separation of particles smaller than 0.1 micron) in combination with other processing steps. However, due to fouling of the ultrafiltration membranes, only an insufficient amount of glycerin was obtained and the process thus conducted was not economically acceptable.
Neočekávaný účinek mikrofiltrace za použití anorganických membrán spočívá v tom, že se výpalky dobře vyčeří a při následné izolaci vedlejších produktů, jakým je například glycerín, se tyto vedlejší produkty získají ve zlepšených výtěžcích, v důsledku čehož je izolace těchto vedlejších produktů při fermentačně-destilačních procesechThe unexpected effect of microfiltration using inorganic membranes is that the stillage is well clarified and the subsequent isolation of by-products such as glycerin yields these by-products in improved yields, resulting in the isolation of these by-products in fermentation-distillation processes.
- vůbec poprvé komerčně přijatelná. — ’ “ - ™ ™- commercially acceptable for the first time. - '' - ™ ™
V závislosti na charakteru výchozí suroviny se separovaná vyčeřené kapalina podrobí dalšímu zpracování spočívajícím v rafinaci /je-li žádoucí/, zahuštění, enzymatické hydrolýze bílkovinného materiálu, odstranění krystalů ____ _ síranu draselného, jednom nebo několika chromatografických separačních stupních /za použití různých pryskyřic v pří' 7' pádě, že se použije více než jednoho separačníhostupně/, __zahuštěni a finálním vyčištěni glycerinu, betainu, kyšeliny L-pyroglutamové, kyseliny jantarové, kyseliny mléčné a/nebo síranu draselného, získaných v ekonomicky přijatelných množstvích. Rezultující produkty jsou navíc prosté lepivých vedlejších produktů a mají tedy volně tekoucí charakter a snadno se s nimi manipuluje.Depending on the nature of the feedstock, the separated clarified liquid is subjected to further refining treatment (if desired), concentration, enzymatic hydrolysis of the protein material, removal of potassium sulfate crystals, one or more chromatographic separation steps (using different resins in the feed). It is believed that more than one separation step is used to concentrate and ultimately purify glycerin, betaine, L-pyroglutamic acid, succinic acid, lactic acid, and / or potassium sulfate, obtained in economically acceptable amounts. In addition, the resulting products are devoid of sticky by-products and are therefore free-flowing and easy to handle.
Na připojených výkresech :In the attached drawings:
- obr. 1 znázorňuje schematicky proudové schéma způsobu podle vynálezu aFig. 1 shows schematically a flow diagram of a method according to the invention and
- obr. 2 znázorňuje schematicky podobné proudové schéma, jaké je zobrazeno na obr.1 s výjimkou, že tento obrázek znázorňuje způsob získání glycerinu a betainu podle vynálezu.Fig. 2 shows schematically a similar flow diagram to that shown in Fig. 1, except that this figure shows a process for obtaining glycerin and betaine according to the invention.
I když bude v následující Části vynález popsán detailněji pomocí připojeného výkresu, na kterém je zobrazeno výhodné provedení způsobu podle vynálezu, je samozřejmé, že odborník v daném oboru bude schopen modifikovat zde popsa- 21 né provedeni a bude přitom stále dosahovat příznivé výsledky plynoucí ze způsobu podle vynálezu. V souladu s tím je ? následující popis spíše obecně pojatým návodem, určeným pro osoby, které mají v zahrnutém oboru určitou odbornou kvalifikaci.While the invention will be described in more detail below with reference to the accompanying drawing, in which a preferred embodiment of the method according to the invention is shown, it will be understood that one skilled in the art will be able to modify the embodiment described herein while still achieving favorable results. according to the invention. Accordingly, it is ? The following description is a more general guide intended for persons having a certain professional qualification in the field covered.
Na připojeném obrázku 1 jsou schematicky vyznačeny jednotlivé stupně způsobu podle vynálezu a zařízení nezbytné k provádění tohoto způsobu. Některé stupně a části uvedeného zařízení jsou odborníkům v daném oboru velmi dobře známé a proto zde nejsou zobrazeny detailně, ale budou detailněji popsané v následujícím popisu.1 shows schematically the individual steps of the process according to the invention and the apparatus necessary for carrying out the process. Some of the steps and parts of the device are well known to those skilled in the art and are therefore not shown in detail here but will be described in more detail in the following description.
Je známo, že tvorba ethanolu při fermentačním procesu za použití kvasinek nebo jiných mikroorganismů je sdružena s růstem těchto mikroorganismů, přičemž tvorba %· glycerínu a kyseliny jantarové má k tvorbě alkoholu určitý vztah. Podle Embdem-Meyerhofova schématu převyšuje rychlost o, tvorby NADH z triosfosfátové oxidace rychlost acetaldehy. dové redukce, což svědčí o tvorbě normální ho glycerínu , když buňka mající nedostatek ATP z glykolýzy převede přebytek NADH do redukce dihydroxyaceton-fosfátu na glycerín. Dodatečné množství NADH je dodáno Krebsovým cyklem kyseliny citrónové. Použité zkratky NADH a ATP zde znamenají nikotinamidadenindinukleotid a adenosintrifosfát.It is known that the formation of ethanol in a fermentation process using yeast or other microorganisms is associated with the growth of these microorganisms, with the formation of glycerin and succinic acid having a certain relationship to alcohol formation. According to the Embdem-Meyerhof scheme, the rate of formation of NADH from the triosphosphate oxidation exceeds the rate of acetaldehyde. Inhibition of normal glycerol is demonstrated when a cell having ATP deficiency from glycolysis converts excess NADH into a reduction of dihydroxyacetone phosphate to glycerin. An additional amount of NADH is supplied by the Krebs cycle of citric acid. The abbreviations NADH and ATP used herein refer to nicotinamide adenine dinucleotide and adenosine triphosphate.
Pří konvenčníjs dobře vedeném fermentačním procesu ----------be2- reCyjQOvéxií—výpalků^se - ze- TOO-“gramů_spotřebovaného-redukujícího cukru vytvoří asi 48 gramů ethanolu, 4 gramy glycerínu, 0,6 gramu kyseliny jantarové a malé množství kysélinymlěČné=VýrobciethánolupoužívajícÍjakovychozí surovinu mokrou rozemletou kukuřici získají ve fermentovaném řinutu výrazná množství kyseliny mléčné, čehož se rovněž dosáhne i při vinných a dalších fermentačních procesech·When konvenčníjs well maintained fermentation process ---------- b e2 - Rec yjQ Ov EXII-stillage with ^ - of - TOO- "_ grams of reducing sugar consumed-create about 48 g of ethanol, 4 g of glycerol, 0 , 6 grams of succinic acid and a small amount of lactic acid = Producers of ethanol using as a raw material wet ground maize get significant amounts of lactic acid in fermented flint, which is also achieved in wine and other fermentation processes ·
Bez ohledu na to, jaká výchozí surovina se při fermentačním procesu používá, se připraví fermentovaný alkoholický ranit za použití kvasinek a/nebo jiných mikroorganismů. Nejdříve musí být stanoveno, zda je cílem fermentace zvýšení tvorby glycerínu a/nebo kyseliny jantarové, nebot je potom zapotřebí regulovat fermentační proces určitým způsobem. V průběhu buněčného růstu dochází k vysoké tvorbě sukcinétu, avšak v průběhu anaerobní fermentace je tvorba sukcinátu nízké. Vzhledem k tomu umožňují variace v růstu buněk při fermentačním procesu do jisté míry regulovat poměr glycerín/kyselina jantarová v rezultujícím fermentováném rmutu. ' ‘Regardless of which feedstock is used in the fermentation process, a fermented alcoholic wound is prepared using yeast and / or other microorganisms. It must first be determined whether the fermentation target is to increase the production of glycerin and / or succinic acid, since it is then necessary to regulate the fermentation process in a certain way. During succulent growth, succinate formation is high, but succinate formation is low during anaerobic fermentation. Accordingly, variations in cell growth during the fermentation process allow some control of the glycerin / succinic acid ratio in the resulting fermented mash. '‘
Kromě toho v závislosti na výchozí surovině a/nebo na použitých fermentačních podmínkách mohou být betain, kyFurthermore, depending on the feedstock and / or the fermentation conditions used, betaine may be present
- 23 selina L-pyroglutamová, kyselina mléčná a další karboxylové kyseliny izolovány v ekonomicky přijatelných množstvích.- 23 L-pyroglutamic acid, lactic acid and other carboxylic acids isolated in economically acceptable amounts.
Bez ohledu na to, jaká výchozí surovina byla v prvním stupni fermentována, následuje po fermentaci destilace, která se výhodně provádí ve stripovací koloně, přičemž se v hlavě této stripovací kolony odtahují páry odpařeného ethanolu. Zbytek na spodku stripovací kolony neboli výpalky obsahují buď všechny výše uvedené vedlejší produkty nebo alespoň část těchto produktů. Další zpracování těchto lihovarských výpalků závisí na tom, které vedlejší produkty mají být z těchto výpalků získány.Regardless of which feedstock has been fermented in the first stage, the fermentation is followed by a distillation, which is preferably carried out in a stripping column, the vapors of evaporated ethanol being drawn off at the top of the stripping column. The residue at the bottom of the stripper or stillage contains either all of the aforementioned by-products or at least a part of these by-products. Further processing of these distillery stillage depends on which by-products are to be obtained from the stillage.
Bez ohledu na vedlejší produkt, který má být získán, následuje po destilaci čeřící proces, který může začít předběžným odstředěním v kombinaci s chemickým zpracováním nebo bez chemického zpracování. V některých případěch se přidává proteáza nebo proteázy /enzým stravující bílkoviny/ v rámci uvedeného předběžného zpracování za účelem rozlo“ žení peptidů a proteinů, které by jinak zanášely filtrační membrány v následujícím stupni. Po tomto případném předběžném zpracování se výpalky vedou do stupně příčné mikrofiltrace za použití anorganických membrán.Regardless of the by-product to be obtained, the distillation process is followed by a clarification process which can be started by pre-centrifugation in combination with or without chemical treatment. In some cases, a protease or proteases (protein-digesting enzyme) is added as part of said pretreatment to break down peptides and proteins that would otherwise clog the filter membranes in the next step. After this optional pretreatment, the stillage is passed to a transverse microfiltration step using inorganic membranes.
Tato mikrofiltrace, která je definována na jinémThis microfiltration, which is defined on another
- 24 místě popisu jako podrobení výpalků příčněmikrofiltraci za použití keramických nebo anorganických membrán, mg^jY— cích velikost pórů v rozmezí od 0,í do 10 mikrometrů, roz_děli výpalky na procházející část a na_zadr.žěnou-gág-t-a-představuje stupeň, který je rozhodující pro produkci vyčeřených výpalků a získání výáe uvedených vedlejších produktů v ekonomicky přijatelných množstvích.The 24-site description as subjecting the stillage to a cross-microfiltration using ceramic or inorganic membranes having a pore size ranging from 0.1 to 10 microns, dividing the stillage into a passing portion and the gage-tag is the degree that It is critical for producing clarified stillage and obtaining the above by-products in economically acceptable quantities.
Výše uvedená zadržená frakce se vede do provozu určeného k výrobě hnojiv nebo živočišných krmiv. Procházející část z mikrofiltrace může být v závislosti na použité výchozí surovině čištěna za účelem zabránění zanášení níže uvedených chromatografických separačních pryskyřic. Procházející částse potom zahustí na pokud možno co nejvyšší obsah sušiny /50 až 75 %/.The abovementioned retained fraction is fed to a plant for the production of fertilizers or animal feed. Depending on the feedstock used, the passing portion of the microfiltration can be purified to prevent clogging of the chromatographic separation resins listed below. The passing parts are then concentrated to the highest possible dry matter content (50-75%).
Zahuštěná procházející část se potom bud přímo podrobí chromatografické separaci /za účelem předběžného získání bud glycerínu, betainu, kyseliny jantarové, kyseliny L-pyroglutamové nebo kyseliny mléčné/ nebo se nejdříve podrobí krystalizaci. /za .účelem odděleni- a-zlakéní-si— _ránu draselného z řepných výpalků/. Jestliže mé být ved-_ lejším produktem glycerín, potom je chromatografickou separací iontová exkluze následovaná iontovou výměnou, odpařením na koncentraci glycerínu 80 až 85 %, destilací kThe thickened passing portion is then either directly subjected to chromatographic separation (to pre-obtain either glycerin, betaine, succinic acid, L-pyroglutamic acid or lactic acid) or first crystallized. (in order to separate and refine the potassium potassium from beet stillage). If glycerine is to be a by-product, then the chromatographic separation is ion exclusion followed by ion exchange, evaporation to a glycerine concentration of 80 to 85%, by distillation to
- 25 získání téměř čistého glycerínu, jakož rafinaci k získání ultra-čistého glycerínu.- obtaining almost pure glycerin as well as refining to obtain ultra-pure glycerin.
Proud s vedlejšími produkty z výše uvedeného stupně chromatografické separace jé veden ke zpracování na živočišné krmivo nebo do druhého separačního stupně, který může zahrnovat chromatografickou /pro získání betainu v případě, že výchozí surovinou je cukrovka/ a/nebo fyzikálně-chemickou separaci pro získání kyseliny jantarové, kyseliny mléčné, kyseliny L-pyroglutamové a/nebo betainu /v případě, že výchozí surovinou je cukrovka/. V případě, že se jedná o proces používající jako výchozí surovinu mokrou rozemletou kukuřici, potom je možné získat kyselinu mléčnou ekomicky přijatelným způsobem právě v tomto druhém chromatografickém stupni. Stejně může být získán betain a také kyselina L-pyroglutamová v případě, že se jako výchozí surovina použije cukrovka. V takovém případě poskytuje první chromatografická separace glycerín a betain. Tyto produkty se potom rozdělí ve druhém chromatografickém stupni, načež se každý z obou produktů přečistí, zahusti a rafinuje. S výjimkou betainu se z cukrové třtiny vyrobí stejné produkty jako z cukrovky.The by-product stream from the above chromatographic separation step is led to processing into animal feed or to a second separation step, which may include chromatographic (to obtain betaine if the starting material is diabetes) and / or physicochemical separation to obtain acid succinic acid, lactic acid, L-pyroglutamic acid and / or betaine (if the starting material is diabetes). In the case of a process using wet ground corn as the starting material, it is possible to obtain lactic acid in an economically acceptable manner in this very second chromatography step. Betaine as well as L-pyroglutamic acid can be obtained in the same way when diabetes is used as the starting material. In this case, the first chromatographic separation provides glycerin and betaine. These products are then separated in a second chromatographic step, whereupon each of the two products is purified, concentrated and refined. With the exception of betaine, sugar cane is used to produce the same products as sugar beet.
Prvním procesním parametrem, majícím vliv na zlepšenou tvorbu glycerínu a/nebo kyseliny jantarové v průběhu fermentace, jsou samotné kvasnice použité při fermentačním procesu. Bylo zjištěno, že. „vhodně, „imohiližováné mikroorga- —nismy zlepšují a zvyšují produkci glycerínu a kyseliny jantarové. Zvýšeně produkce uvedených produktů se dosáhne v případě,—že_se—použijí—kvasnice—ve—stabi-1-ηϊ—iontové—matri--— ci s vysokou hustotou, což ilustruje následující příklad.The first process parameter affecting the improved production of glycerin and / or succinic acid during fermentation is the yeast itself used in the fermentation process. It was found that. Suitably, the immobilized microorganisms improve and increase the production of glycerin and succinic acid. Increased production of said products is achieved when yeast is used in high-density stabio-1-ηϊ-matrix, as illustrated in the following example.
Příklad 1Example 1
Raut připravený z celé rozemleté kukuřice se podrobí tryskovému pověření po dobu dvou minut při teplotě 149 °C a potom zkapalňování při hodnotě pH 6,3 na dextrózový ekvivalent /DE/ 20,3 a zcukření na DE 36 při pH 4,5· Imobilizované kvasinky se připraví smíšením 1,5 procenta hmotnostního roztoku alginátu sodného s výhodným poměrem hydrátováných kvasinek a sterilizovaného písku. Rezultující kaše se nalije přes síto /12 mesh/ do vodného roztoku 0,5 M chloridu vápenatého a 1,5 % hmotnostního glukózy při pH a teplotě okolí. Při styku s roztokem chloridu vápenatého kapičky uvedené kaše vytváří perličky, které po 24 hodinách v ledničce při teplotě 4°C Želatinujíatakto vytváří pevné perličky o průměru 2 až 4 mm.The buffet prepared from whole ground corn is subjected to a jet mandate for two minutes at 149 ° C and then liquefied at pH 6.3 to dextrose equivalent (DE / 20.3) and saccharified to DE 36 at pH 4.5 · Immobilized yeast is prepared by mixing a 1.5 weight percent solution of sodium alginate with a preferred ratio of hydrated yeast to sterilized sand. The resulting slurry was poured through a 12 mesh screen into an aqueous solution of 0.5 M calcium chloride and 1.5% glucose at pH and ambient temperature. Upon contact with the calcium chloride solution, the droplets of the slurry form beads which, after 24 hours in a refrigerator at 4 ° C, gelatinize to form solid beads with a diameter of 2-4 mm.
Rmut se potom fermentuje ve dvou Šaržích při teplotě 34 °C za použití jednak volných a jednak imobilizovaných kvasinek při koncentraci 5>0 gramu na litr.The mash is then fermented in two batches at 34 ° C using both free and immobilized yeast at a concentration of> 0 grams per liter.
Fermentace se provádí šaržovitě bez recyklování výpalků při pH 5,0, které se nastaví za použití hydroxidu sodného. V následující tabulce 1 jsou srovnány obě fermentační šarže s ohledem na výtěžky glycerínu a kyseliny jantarové.The fermentation is carried out in batches without recycle of the stillage at pH 5.0, which is adjusted using sodium hydroxide. In the following Table 1 the two fermentation batches are compared with respect to the yields of glycerin and succinic acid.
Tabulka 1Table 1
Glycerín Kyselina jantarová /gramů/100 gramů redukujícího cukru/Glycerin Succinic acid / grams / 100 grams of reducing sugar /
Volné kvasinky 3,38 0,67Loose yeast 3.38 0.67
Imobilizované kvasinky 4,09 0,87Immobilized yeast 4.09 0.87
Dalšími parametry, které musí být při způsobu podle vynálezu regulovány, jsou koncentrace kvasnic a DE nebo uhlohydrátová koncentrace. Když se koncentrace kvasnic a koncentrace uhlohydrátů zvýší, potom se zvýší i produkce glycerínu a kyseliny jantarové. Tato skutečnost je demonstro vána v následujícím příkladu 2.Other parameters that must be controlled in the process of the invention are yeast concentration and DE or carbohydrate concentration. When yeast and carbohydrate concentrations increase, the production of glycerin and succinic acid also increases. This is demonstrated in the following example 2.
Rmut se připraví z celé rozemleté kukuřice a fermentace se započne při pH 4,9 a DE 27 za použití volných kvasinek a teploty 33 °C. Fermentace se provádí v šaržích bez recyklování výpalků. V následující tabulce 2 jsou shrnuty výsledky /výtěžky glycerínu a kyseliny jantarové/ pro různé koncentrace kvasinek a různé DE.The mash is prepared from whole ground maize and fermentation is started at pH 4.9 and DE 27 using free yeast and a temperature of 33 ° C. The fermentation is carried out in batches without recycle of stillage. Table 2 summarizes the results (yields of glycerin and succinic acid) for different yeast concentrations and different DE.
Tabulka 2Table 2
Koncentrace DE Glycerín_______Kyselina jantarové kvasinek /gramů/100 gramů redukujícího per 106 ml cukru/Concentration DE Glycerin _______ Amber yeast acid / grams / 100 grams reducing per 10 6 ml sugar /
Tyto výsledky prokazují zvýšenou produkci glycerínu a kyseliny jantarová v případech, kdy se během fermen- 29 táce zvýší koncentrace kvasinek a koncentrace uhlohydrátů.These results show an increased production of glycerin and succinic acid when yeast and carbohydrate concentrations increase during fermentation.
Dalšími proměnnými, kterými může být při způsobu podle vynálezu optimalizována produkce požadovaných produktů při zachování nezhoršené produkce ethanolu, jsou osmotický tlak udržovaný v průběhu fermentace, koncentrace rozpuštěného oxidu uhličitého, hodnota pH, teplota, volba použitého mikroorganismu, způsob fermentace a formulování a příprava fermentačního média. Zvýšený osmotický tlak odvozený od recyklování výpalků, zvýšená koncentrace rozpuštěného podílu a/nebo zvýšená teplota zvyšují produkci glycerínu a kyseliny jantarové stejně jako zvýšené množství rozpuštěného oxidu uhličitého.Other variables that can be used to optimize the production of the desired products while maintaining ethanol production are the osmotic pressure maintained during fermentation, dissolved carbon dioxide concentration, pH, temperature, choice of microorganism used, fermentation method and formulation and preparation of fermentation medium. . Increased osmotic pressure derived from stillage recycling, increased dissolved fraction concentration and / or increased temperature increase glycerin and succinic acid production as well as increased dissolved carbon dioxide.
Kvasinky a většina dalších mikroorganismů jsou schopné regulovat si velmi účinně vnitřní pH v rozmezí pH rmutu od asi 3 do asi 7 a ovlivnění fermentačního procesu variacemi pH je tedy minimální. Nicméně bylo stanoveno, že produkce glycerínu a kyseliny jantarové může být zlepšena v případě,-kdy se v průběhu první polo viny fermentačního stupně udržuje v podstatě konstantní pH /kdy se tvoří podstatné množství glycerínu a kyseliny jantarové/ přidáváním vhodné alkálie, kterou je například uhličitan sodný.Yeast and most other microorganisms are able to regulate the internal pH very effectively in the pH range of the mash from about 3 to about 7, and thus influencing the fermentation process by pH variations is minimal. However, it has been determined that glycerin and succinic acid production can be improved if, during the first half of the fermentation stage, the pH is maintained at a substantially constant pH (substantial amounts of glycerin and succinic acid are formed) by adding a suitable alkali such as carbonate sodium.
Charakter fermentačního média neboli fermentačního rmutu rovněž ovlivňuje produkci glycerínu a kyseliny jan- 30 tarové v důsledku interakčních účinků probíhajících a úplat vThe nature of the fermentation broth or fermentation mash also affects the production of glycerin and jan-tartaric acid due to the interaction effects occurring and the
nujících se v samotném výchozím surovinovém produktu; jde zejména o koncentraci libovolného zkapalňújíčího enzymu, poměr fermentovatelných cukrůk necukrům._typ—přítomných_— necukrů a nutriční požadavky zvoleného fermentačního mikroorganismu.in the starting material product itself; in particular the concentration of any liquefying enzyme, the ratio of fermentable sugars to non-sugars, the type of non-sugars present, and the nutritional requirements of the selected fermentation microorganism.
Správné volba výše popsaných parametrů vede ke zlepšené produkci glycerínu a kyseliny jantarové při způsobu podle vynálezu. V následující^příkladech je demonstrován vliv těchto parametrů na produkci glycerínu a kyseliny jantarové.Proper selection of the parameters described above results in improved production of glycerin and succinic acid in the process of the invention. The following examples demonstrate the effect of these parameters on glycerin and succinic acid production.
-----------------------------Příklad 3 ----------------------------- Example 3
Rmut připravený z rozemleté celé kukuřice byl vystaven tryskovému povaření po dobu 3 minut při teplotě 152 °C, zkapalněn na DE 20,6 a částečně zcukřen. Šarže tohoto rmutu byly potom fermentovány a destilovány za použití provozních parametrů uvedených v následující tabulce 3 ·“ V této tábúlce jšoú Fovhěž uvedehý ‘ ziškahévýsledký*The mash prepared from ground whole maize was subjected to jet boiling for 3 minutes at 152 ° C, liquefied to DE 20.6 and partially saccharified. The batches of this mash were then fermented and distilled using the operating parameters given in Table 3 below. ”In this tablecloth, this is a poor result.
Tabulka 3Table 3
- 32 V předcházející tabulce se YCC vztahuje ke koncentraci kvasinek v g/1, přičemž 1 gram obsahuje asi 1010 buněk. DE znamená dextrózový ekvivalent po zcukření.Re- cykl znamená procentické množství recyklovaných výpalků.- 32 In the above table, YCC refers to the yeast concentration in g / l, with 1 gram containing about 10 10 cells. DE means dextrose equivalent after saccharification. Recycle means percentage of recycled stillage.
Teplota je fermentační teplotou ve stupních Celsia. pH znamená hodnotu pH, které se udržuje v první polovině fermentačního procesu přídavky uhličitanu uhelnatého. Symbol hlava” znamená hydrostatický tlak v MPa. Doba fermentace je uvedena v hodinách.Temperature is the fermentation temperature in degrees Celsius. pH means the pH that is maintained in the first half of the fermentation process by the addition of carbon monoxide. Head symbol ”means hydrostatic pressure in MPa. The fermentation time is given in hours.
Z výsledků pro jednotlivé šarže je zřejmé, že výtěžky glycerínu a kyseliny jantarové se zvyšují v každé následující šarži, což je doprovázeno pouze nepatrným záporným vlivem na produkci samotného ethanolu.------------------------Příklad 4It is clear from the results for each batch that the yields of glycerin and succinic acid increase in each subsequent batch, which is accompanied by only a slight negative effect on the production of ethanol alone. ------- Example 4
Rmut byl připraven z vyčeřené a pasteurované konečné melasy, přičemž jednotlivé šarže tohoto rmutu byly po.tom f ermentovány.. a. de st ilo vány- za-použ ití -pro ce sníchpa-rametrů, které jsou společně aa gísk^ný^í výsi-ad-ky— v následující tabulce 4·The mash was prepared from clarified and pasteurized final molasses, and the individual batches of mash were then fermented and used to work together with the snowmeats which are jointly and genuinely. height - in the following table 4 ·
- 33 Tabulka 4- 33 Table 4
Výtěžky v g na 100 g reduk.Yields in g per 100 g reduction.
- 34 V předcházející tabulce se symbol Ředuk.cukr” vzta-__ huje ke koncentraci redukujícího cukru v g/1 a symbol Fermentace určuje, zda byla fermentace provedena šaržo- vitě nebo kontinuálně. Ostatní zde použitá symboly maní , ._—In the preceding table, the symbol Reducing sugar refers to the reducing sugar concentration in g / l and the Fermentation symbol determines whether the fermentation was carried out batchwise or continuously. Other Mani Symbols Used Here ._—
-- —. , . — . j.- -. ,. -. j.
stejný význam jakov tabulce 3.the same meaning as in Table 3.
Z výsledků uvedených v předcházející tabulce je zřejmé, že mohou být zvoleny provozní podmínky, při kterých se sice nedosahuje maximální produkce glycerínu a kyseliny jantarové, avšak při kterých se dosahuje skutečně pouze nepatrného záporného vlivu na produkci samotného ethanolu.From the results shown in the above table, it is clear that operating conditions can be selected in which the maximum production of glycerin and succinic acid is not achieved, but which indeed has only a slight negative effect on the production of ethanol alone.
Příklad 5 --------------------------------------------------------------------------------------------------Za účelem ilustrace i dalších provedeni způsobu podle vynálezu, při kterých nemusí být dosaženo vždy nejoptimálnější produkce glycerínu a kyseliny jantarové, byl připraven dřevný hydrolyzát ze žlutého smrku. Tento hydrolyzát byl vyčeřen a potom Šaržovitě fermentovén. pH bylo drženo-konstantní-po dobu~25 hodin,-přičemž výpalky_něby-~ ly recyklovány-^—Eermentaee—byla—provedena 2&—podmínek; které jsou společně s dosaženými výsledky uvedeny v následující tabulce 5·Example 5 ------------------------------------------------ -------------------------------------------------- In order to illustrate other embodiments of the process according to the invention, in which the optimal production of glycerine and succinic acid may not always be achieved, a wood hydrolyzate of yellow spruce was prepared. This hydrolyzate was clarified and then batch fermented. The pH was held constant--for ~ 25 hours, wherein the housing stillage něby- _ ~ ly recycled - ^ - Eermentaee-was-performed & -podmínek 2; which, together with the results achieved, are given in Table 5 below.
Tabulka 5Table 5
- 36 ___Př i z půs o bu podl e__vynéle zu .se-fermen to váný—rmu t-r—-připravený podle libovolného z předcházejících příkladů, sé potom dále zpracuje za účelem získání čistého glycerínu odvozeného z_přínodních—zdrojů—/a—tady—m^J-í-c-fho—vysokou—*— čistotu/ a/nebo kyseliny jantarové. Po tomto dalším zpracování může být rezultující pevný podíl vysušen za účelem získání DDG a DDGS a/nebo hnojivové předsměsi, které mq jí volně tekoucí charakter, přičemž se s těmito produkty lépe manipuluje než s obdobnými produkty získanými dosud známými postupy v důsledku toho, že z nich byl oddělen glycerín.- Ex 36 ___ Pus from the bu zu podl e__vynéle .se-fermentation tubs it RMU-t r --připravený according to any of the preceding examples is then further processed to yield pure glycerol derived z_přínodních-zdrojů- / A here-m High-purity and / or succinic acid. After this further treatment, the resulting solid may be dried to obtain DDG and DDGS and / or fertilizer premixes having a free-flowing nature and are easier to handle than similar products obtained by prior art processes due to the fact that glycerol was separated.
Obvykle je prvním dalším zpracovatelským stupněm destilace fermentováného rmutu za účelem získání ethanolu. Pro tuto destilaci lze použít stripovací kolonu, která je schopna zpracovat kapalný proud s obsahem určitého pevného podílu. Zbytek u dna kolony/neboli výpalky/ se potom odstředí /v případě, že je to žádoucí/ a takto získaná kapalná frakce se potom zpracuje v čeřícím stupni za účelem odstranění dispergovaného pevného podílu a získání /jiskrně/ čiré. kapaliny. -Vyčeření-se dokončí /příčnou/-mikrofiltrací za použiti mikrofiltrajíniho—systému—abaabují-e-íh©—keramické— nebo minerální membrány. Při mikrofiltraci se v závislosti na použité membráně od výpalků oddělí částice s velikostí v rozmezí od 0,1 do 10 mikrometrů.Usually, the first further processing step is the distillation of the fermented mash to obtain ethanol. For this distillation, a stripping column can be used which is capable of treating a liquid stream containing a certain solid. The residue at the bottom of the column (or stillage) is then centrifuged (if desired) and the liquid fraction thus obtained is then treated in a fining step to remove the dispersed solid and recover (sparkly). liquid. The clarification is completed by (transverse) microfiltration using a microfiltration system and absorbing ceramic or mineral membranes. In microfiltration, particles with a size in the range of 0.1 to 10 microns are separated from the stillage depending on the membrane used.
Výsokých výkonů mikrofiltračního zařízení může být dosaženo počítačem řízeným zpětným promýváním membrán a vhodnou volbou membrán. Tyto nové mikrofiltrační membrány jsou jako takové známé a jsou komerčně dostupné u známých dodavatelů. Takovéto mikrofiltrační zařízení může být přímo zabudováno do celkového zařízení, ve kterém se provádí způsob podle vynálezu.The high performance of the microfiltration device can be achieved by computer-controlled backwashing of membranes and appropriate membrane selection. These new microfiltration membranes are known per se and are commercially available from known suppliers. Such a microfiltration device may be directly incorporated into the overall device in which the method of the invention is carried out.
Chemické vyčeření může být provedeno tak, že se odebere asi 20 procent z celkového množství výpalků a hodnota pH této odebrané části se za varu nebo při teplotě \pH blízké varu nastaví na 9,0 až 12,0. Hodnota' zbylé části výpalků se nastaví hydroxidem sodným, hydroxidem vápenatým a/nebo uhličitanem sodným při praktikovatelné teplotě na 4,5 až 7,5. Obě uvedené části se potom smísí, přičemž se vytvoří sraženina odpovídající soli, jejíž oddělení se zlepší tím, že se před jejím odstředěním přidá polyelektrolyt. V závislosti na použité výchozí surobině následuje po mikrofiltraci nebo chemickém vyčeření stupeň /částečného/ změkčení za účelem snížení koncentrace dvoumocných kationtů vápní ku^a hořčíku. Tím se zabrání zanášení a ucpávání déle použité ionto-exkluzní pryskyřice solným depozitem dvoumocných kationtů, což potom výrazně snižuje účinnost použité pryskyřice.The chemical clarification may be carried out by removing about 20 percent of the total amount of stillage and adjusting the pH of the withdrawn portion to 9.0 to 12.0 at boiling or near a pH close to boiling. The remainder of the stillage is adjusted to between 4.5 and 7.5 at a practicable temperature with sodium hydroxide, calcium hydroxide and / or sodium carbonate. The two portions are then mixed to form a precipitate of the corresponding salt, the separation of which is improved by adding polyelectrolyte prior to centrifugation. Depending on the feedstock used, microfiltration or chemical clarification is followed by a (partial) softening step in order to reduce the concentration of divalent calcium and magnesium cations. This prevents clogging and clogging of the longer-used ion-exclusive resin by the salt deposit of bivalent cations, which in turn significantly reduces the efficiency of the used resin.
zavedenyintroduced
Když byly výpalky vyčeřeny, mohou být/do odparkyOnce the stillage has been clarified, it can be / into the evaporator
- 38 za účelem odstranění pokud možno co největšího množství vody a tedy dosažení pokud možno co nejvyšších koncentra~ ~ cí sušiny. V- důsledku předcházejícího vyčeření výpalků má . ‘ při koncentračním procesu celkový koeficient přestupu tepla_ příznivější hodnotu než v případě, kdy výpalky nebyly vyv čeřeny, nebot zanášení teplosměnných ploch pevným podílem výpalků je omezeno na minimálně možnou míru.38 to remove as much water as possible and thus to achieve the highest concentration of dry matter. As a result of the previous clarification of stillage has. ‘In the concentration process, the overall heat transfer coefficient_ is more favorable than in the case where the stillage has not been cleared, since the fouling of the heat exchange surfaces with a solid proportion of stillage is limited to a minimum.
Vyčeřené a zahuštěné výpalky se potom vedou do ionto-exkluzního zařízení, jaké je například komerčně dostupné u firmy Illinois Water Treatment Company of Rockford, Illinois, a které obsahuje vhodnou pryskyřici, jakou je například pryskyřice SM-51-Na firmy IWT nebo obdobnáThe clarified and thickened stillage is then fed to an ion-exclusive device such as commercially available from the Illinois Water Treatment Company of Rockford, Illinois and containing a suitable resin, such as IWT SM-51-Na resin or the like
---------------------pryskyřice Lowex 50-WX8 dostupná u firmy Dow Chemi cal.--------------------- Lowex 50-WX8 resin available from Dow Chemi cal.
Při průchodu výpalků ionto-měničovým zařízením dochází k zadržení glycerínu, zatímto ostatní složky výpalků sloupcem prochází. Účinnost této izolace se pohybuje od asi ' 80 % do asi 98 % a čistota izolovaného glycerínu se pohybuje v rozmezí od asi 80 % do asi 90 %. Použitým zařízením může být jednoduchý nebo násobný kolonový systém pracující jako pul zní _ lože _nebo__ jako_simulované=pohyblivé^lože._____________________________ _While the stillage passes through the ion exchanger, glycerin is retained while the other stillage components pass through the column. The efficiency of this isolation ranges from about 80% to about 98% and the purity of the isolated glycerin ranges from about 80% to about 90%. The apparatus used may be a single or multiple column system operating as a half-bed or as a simulated = movable bed.
Za účelem zachování nebo zvýšení čistoty produktu a/nebo účinnosti izolace může být použito recyklování eluátu. Jakožto desorbent může být použit kondenzát z libovolné odparky, použité v tomto systému, přičemž poměrRecycling of the eluate can be used to maintain or increase the purity of the product and / or the efficiency of the isolation. As the desorbent, condensate from any evaporator used in the system can be used, the ratio being
- 39 desorbentu k k přiváděným výpalkům leží v rozmezí od asi 1,6 do asi 3,0· Taková kolona je potom intově vyvážená a nepotřebuje žádnou regeneraci.The 39 desorbent to the stillage fed is in the range of about 1.6 to about 3.0. Such a column is then intimately balanced and does not need any regeneration.
Výtok z kolony pro izolaci glycerínu může být po zahuštění zaveden do podobné kolony za účelem izolace kyseliny jantarové. Zředěný roztok kyseliny jantarové se potom zahustí v odparce a přečistí krystalizaci. Rezultující proud vedlejšího produktu z ionto-exkluzního stupně, a to před nebo po izolaci kyseliny jantarové, je ideální pro použití jako zpětný proud při fermentaci. Je to čistý proud, který zvýší hladinu osmotického tlaku a sníží spotřebu procesní vody.The effluent from the glycerin isolation column, after concentration, may be introduced into a similar column to isolate succinic acid. The diluted succinic acid solution is then concentrated in an evaporator and purified by crystallization. The resulting by-product stream from the ion-exclusive stage, before or after isolation of succinic acid, is ideal for use as a backflow in fermentation. It is a clean stream that will increase the osmotic pressure level and reduce process water consumption.
Proud glycerínu z ionto-exkluzního aparátu může být dále vyčištěn na iontoměniči se směaným ložem a potom ještě zahuštěn a přečištěn do požadovaného stupně čistoty. Takové zahuštění a přečištění může být například provedeno použitím energeticky účinné vakuové odparky s násobným parním účinkem, a destilační a rafinační.jednotky, jakou je například jednotka komerčně dostupná u firmy G. Mazzoni SpA, Itálie, přičemž koncentrovaný glycerín se potom případně d^odoruje, bělí, filtruje a/nebo leští.The glycerin stream from the ion-exclusive apparatus can be further purified on a mixed-bed ion exchanger and then concentrated and purified to the desired degree of purity. Such thickening and purification can be accomplished, for example, by using an energy efficient vacuum evaporator with multiple steam effects, and a distillation and refining unit such as a unit commercially available from G. Mazzoni SpA, Italy, whereby the concentrated glycerin is then optionally removed. bleaches, filters and / or polishes.
Příklad 6Example 6
Výpalky z provozu pro výrobu ethanolu z mokré miθ-té-kukuřice—byiy—Gdstředěny-a—získané—řídké^výpall^^býly-” podrobeny mikrofiltraci v mikrofiltrační jednotce s keramickou membránou. Čirá procházející část byla částečně změkčena a potom zahuštěna odpařením na obsah sušiny 73 %, přičemž si takto zahuštěná procházející část ještě zachovává vlastnosti Newtonovy kapaliny. Tato část byla potom s obsahem sušiny asi 60 % přiváděna do systému IWT Adsep tvořeného kolonou o průměru 7,62 cm naplněnou do výšky 158 cm pryskyřicí typu IWT SM-51-Na. Koncentrát byl přiváděn rychlostí 0,81 1/min.dm2 ve 20% pulsech při 1,4421/puls. Výtok obsahující glycerín byl potom zaveden do iontoměničové jednotky s IWT-směsným ložem za účelem zlepšení čistoty glycerínu. Potom byla nastavena hodnota pH výtoku na 7,0 hydroxidem sodným, načež byl výtok zahuštěn odpařením za použití zařízení Mazzoni na obsah glycerínu 83,1 % hmotnostního a destilován a rafinován k získání glycerínu stupně CP/USP vysoké kvality.Plant stillage for the production of ethanol from wet milled maize - by means of G-Centrifugation and - obtained - sparse firing-” subjected to microfiltration in a ceramic membrane microfiltration unit. The clear passing part was partially softened and then concentrated by evaporation to a dry matter content of 73%, while the passing part thus concentrated still retains the properties of Newton's liquid. This portion was then fed to an IWT Adsep system with a 7.62 cm diameter column packed to a height of 158 cm with IWT SM-51-Na resin with a dry matter content of about 60%. The concentrate was fed at a rate of 0.81 l / min.dm2 at 20% pulses at 1.4421 / pulse. The glycerin-containing effluent was then introduced into an IWT mixed bed ion exchange unit to improve the purity of the glycerin. The effluent pH was then adjusted to 7.0 with sodium hydroxide, then the effluent was concentrated by evaporation using a Mazzoni to a glycerine content of 83.1% by weight and distilled and refined to obtain a high grade glycerin grade CP / USP.
-Ohsahstupníčh procesu je hmotnostně uveden v následující tabulce 6.The content of the process is shown in Table 6 by weight.
Tabulka 6Table 6
- 42 y 21É^®^ÓÍ.cl čÁ3ti pQpisu bude--popsón-pří-kladj-přl------kterém se získají ethanol, glycerín, kyselina jantarová a kyselina mléčná. ......- 1 42 y 2 e ^ ® ^ ÓÍ.cl čÁ3ti will pQpisu - popsón-natural-kladj -------PRL obtained by ethanol, glycerol, succinic acid and lactic acid. ......
Příklad 7Example 7
Rmut připravený z rozemleté odklíčkované kukuřice /yellow dent number two corn/ byl povařen a zkapalněn na dextrózový ekvivalent /DE/ rovný 21,3. Rmut byl potom částečně zcukřen a následně fermentován za použití společně imobilizováných kvasinek Saccharomyces cerevisiae s glukoamylázou, přičemž bylo použito fermentačních podmínek, , které jsou společně s dosaženými výsledky uvedeny v následující tabulce 7.The mash prepared from milled yellow dent number two corn was boiled and liquefied to a dextrose equivalent (DE) of 21.3. The mash was then partially saccharified and subsequently fermented using co-immobilized yeast Saccharomyces cerevisiae with glucoamylase using the fermentation conditions, which, together with the results obtained, are shown in Table 7 below.
- 43 Tabulka 7- 43 Table 7
- 44 ______________________________________________Symbol p_H. v^předcházejíc ítabul.ce—7— se—vztahuje—k___— hodnotě pH, která se udržuje během prvních dvou třetin férmentačního procesu přidáváním uhličitanu sodného v- 44 ______________________________________________Symbol p_H. prior to Table 7, refers to a pH value that is maintained during the first two-thirds of the fermentation process by the addition of sodium carbonate
---šarží_A-a—směsi—hydroxidu—sodného—a—siřičitanu sodného v————— šarži B. Symbol Hlava se vztahuje k hydrostatickému tlaku ve fermentoru vyjádřeném v MPa. Doba fermentace je vyjádřena v hodinách.Batch A - and - mixtures of sodium hydroxide and sodium sulfite in batch B. The symbol of the head refers to the hydrostatic pressure in the fermenter expressed in MPa. The fermentation time is expressed in hours.
Proces vedený v tabulce pod označením šarže C se liší od procesů šarže A a šarže B. Proces šarže C je založen na produkci ethanolu z mokré rozemleté kukuřice. Fermentace se provádí kontinuálně a hodnota pH se v průběhu fermentace sechá měnit od výchozí hodnoty 5,0 do konečné hodnoty 3,9.The process listed in Lot C differs from Lot A and Lot B. The Lot C process is based on the production of ethanol from wet ground corn. The fermentation is carried out continuously and the pH is allowed to vary from a starting value of 5.0 to a final value of 3.9 during the fermentation.
Z výsledků uvedených v tabulce 7 je zřejmé, že se dosáhne podstatného zlepšení produkce glycerínu, přičemž i to však má pouze relativně malý negativní účinek na pro- s dukci ethanolu. Produkce glycerínu a kyseliny jantarové může být ještě déle zlepšena, ale to už má výrazný nega—=“tivnír=vliv^na”produkc irethanolUT“ ~The results shown in Table 7 show that a significant improvement in glycerin production is achieved, but this has only a relatively small negative effect on the ethanol production. The production of glycerin and succinic acid can be improved even longer, but it already has a significant nega - = "tivir = effect ^ on" irethanolUT "production"
Při procesech podle příkladu 7 se fermentovaný rmut potom destiluje za účelem odehnáni ethanolu. Rezultující spodek ze dna kolony /výpalky/ se potom vyčeří za účelem získání čiré kapaliny. Výhodně se k odstranění tuhých částic použije mikrofiltrační systém s anorganickými a/nebo organickými membránami, majícími velikost pórů v rozmezí od asi 0,1 do asi 10 mikrometrů. Tyto anorganické membrány vůbec poprvé umožňují velmi dobré vyčeření výpalků.In the processes of Example 7, the fermented mash is then distilled to strip off ethanol. The resulting bottom from the bottom of the column is then clarified to obtain a clear liquid. Preferably, a microfiltration system with inorganic and / or organic membranes having a pore size in the range of about 0.1 to about 10 microns is used to remove the solid particles. For the first time, these inorganic membranes allow very good stillage clarity.
Horké výpalky bud bezprostředně po destilaci anebo po odstře dění a/nebo filtraci za účelem odstranění hrubých částic mohou být nyní již zpracovány za účelem získání požadovaných produktů. S výhodou používané zpětné proplachování membrán řízené počítačem umožňuje vysoké mikrofiltrační prosazení a eliminuje potřebu chemického čištění membrán, které membrány více atakuje. Výpalky mohou být předběžně zpracovány chemicky za účelem vytvoření vloček, které za regulovaných podmínek vytvoří dynamickou membránu zlepšující vyčeření výpalků. K tomuto účelu mohou být do zařízení podle vynálezu zabudována známé filtrační zařízení s výše vymezenými charakteristikami.The hot stillage either immediately after distillation or after centrifugation and / or filtration to remove coarse particles can now be processed to obtain the desired products. The advantageously used computer-controlled backwashing of membranes allows high microfiltration throughput and eliminates the need for chemical cleaning of membranes that attack the membranes more. The stillage may be pre-treated chemically to form flocs which, under controlled conditions, form a dynamic membrane to improve the clarity of the stillage. For this purpose, known filter devices with the above-defined characteristics can be incorporated into the device according to the invention.
Uvedená filtrace poskytne koncentrát neboli zadrženou frakci, kterásedále zpracovává na DDG nebo DDGS, živočišné krmivo, složku lidských potravin nebo hnojívovou bázi, ke které může být přidán proud vedlejších produktů z dále popsaného chromatografického separačního postupu. Kromě toho mikrofiltrace poskytne procházející frakci, která může být případně změkčena za účelem odstranění dvou- 46 mocných kationtů, které by jinak zanášely a ucpávaly déle zařazenou separační pryskyřici nebo dále zařazené separační pryskyřice.Said filtration provides a concentrate or retained fraction which is further processed into DDG or DDGS, animal feed, human food ingredient or fertilizer base to which a by-product stream from the chromatographic separation process described below can be added. In addition, the microfiltration provides a passing fraction, which can optionally be softened to remove divalent cations that would otherwise clog and clog the longer-ranked release resin or the downstream release resins.
Vyčeřené výpalky se v následujícím stupni zahustí na pokud možno co nejvyšší obsah sušiny. V důsledku provedeného vyčeření mají celkové součinitele převodu tepla výhodnější hodnoty vzhledem k tomu, že při odpařování vody nedochází k vytváření sedimentů tuhého podílu na teplosměnných plochách. V případě, že je fermentačním substrátem cukrovka, potom má ochlazení a/nebo přidání kyseliny sírové za následek vytvoření síranu draselného, který může být izolován krystalizaci za účelem získání dalšího cenného vedlejšího produktu.The clarified stillage is concentrated in the next step to the highest possible dry matter content. As a result of the clarification, the overall heat transfer coefficients have more favorable values, since the evaporation of the water does not cause the formation of solids in the heat transfer surfaces. When the fermentation substrate is diabetes, cooling and / or addition of sulfuric acid results in the formation of potassium sulfate, which can be isolated by crystallization to yield another valuable by-product.
Potom následuje chromatografická separace vyčeřeného a zahuštěného podílu výpalků. Při výhodném provedení této chromatografické separace se vyčeřené a zahuštěné výpalky zavedou do ionto-exkluzního zařízení obsahujícího vhodnou pryskyřici. Glycerín, který je neionizovanou sloučeninou, není ovlivněn Lonnanovýmipotenciály a volněn se distribuje_________ ve vodné pórové struktuře zrn pryskyřice, zatímco iontové sloučeniny prochází okolo zrn pryskyřice a vystupují z ionto-exkluního zařízení jako první. Ionto-exkluzní a iontoměničová pryskyřice může být draselné monovalentní formě, což umožňuje v maximální míře separaci iontových a neionto- 47 .vých složek, jakož i zlepšenou tvorbu síranu draselného. Dosažitelná účinnost izolace glycerínu se pohybuje v rozmezí od asi 80 % do asi 98 %, zatímco čistota izolovaného glycerínu se pohybuje v rozmezí od asi 80 % do asi 98 %· ho hoThis is followed by chromatographic separation of the clarified and concentrated fraction of stillage. In a preferred embodiment of this chromatographic separation, the clarified and thickened stillage is introduced into an ion-exclusive device containing a suitable resin. Glycerin, which is an unionized compound, is unaffected by Lonnan potentials and is freely distributed in the aqueous pore structure of the resin grains, while the ionic compounds pass the resin grains and exit the ion exclusion device first. The ion-exclusion and ion-exchange resins may be of the potassium monovalent form, allowing the separation of ionic and non-ionic components as well as improved formation of potassium sulfate to the maximum extent possible. The achievable isolation efficiency of glycerin ranges from about 80% to about 98%, while the purity of the isolated glycerin ranges from about 80% to about 98%.
Jako chromatografické separační zařízení může být použito jednokolonového nebo vícekolonového systému, který může být provozován jako pulzní lože nebo jako simulované pohyblivé lože při kontinuálním provozu. Jako desorbent zde může být použit kondenzát z některé odparky, zařazené v systému, čímž se sníží na minimum spotřeba procesní vody. Poměr desorbentu k izolovanému glycerínu se pohybuje v rozmezí od asi 10 do asi 25. Takový systém je iontově vyvážen a normálně nepotřebuje žádnou regeneraci.As a chromatographic separation device, a single-column or multi-column system may be used, which may be operated as a pulsed bed or as a simulated movable bed in continuous operation. Condensate from some of the evaporators in the system can be used as desorbent here, thereby minimizing process water consumption. The ratio of desorbent to isolated glycerin ranges from about 10 to about 25. Such a system is ionically balanced and normally does not need any regeneration.
Proud vedlejších produktů obsahující kyselinu janta rovou a kyselinu mléčnou může být zahuštěn na pokud možno co nejvyáěí obsah sušiny, načež mohou být kyselina jantarové a kyselina mléčná separovány v dalším chromatografickém se pařát oru za použití buď kyselinové retardace nebo _ iontové exkluze. Proud s obsahem kyseliny jantarové se zahustí a kyselina se izoluje krystalizaci. Obdobně může být standardními postupy izolována i kyselina mléčná. Iontová výměna produktových proudů ve většině případů zlepší čistotu uvedených produktů. V závislosti na prysky- 48 ř i ci, vý c ho zim sub s tr á t u a použitých provozních podmínkách_____________ mohou betain a glycerín vystupovat z chromatografického separačního stupněspolečně·Potom’je nezbytné použit násled- * nou chromatografickou separaci za_účelem_g£skéní_-betainoj·—.——-—-—The by-product stream containing succinic acid and lactic acid can be concentrated to the highest possible dry matter content, whereupon succinic acid and lactic acid can be separated in a further chromatographic step using either acid retardation or ion exclusion. The succinic acid stream is concentrated and the acid is isolated by crystallization. Similarly, lactic acid can be isolated by standard procedures. In most cases, ion exchange of product streams will improve the purity of said products. Depending on the resin, winter conditions and operating conditions used _____________, betaine and glycerine may be removed from the chromatographic separation step together. It is then necessary to use a subsequent chromatographic separation for the purpose of geno-betaine treatment. .——-—-—
V vého proudu, ze kterého může být betain izolován standardními postupy. Znamenitého rozdělení se dosáhne použitím pryskyřice IWT-AM-63 nebo obdobné pryskyřice. Bylo izolováno 98 procent glycerínu a více než 92 procent betainví.In the stream from which the betaine can be isolated by standard procedures. A remarkable distribution is achieved by using IWT-AM-63 resin or a similar resin. 98 percent of glycerin and more than 92 percent of betaine were isolated.
Desorbentem může být některý z kondenzátů produkovaných v rámci procesu. Při provozním testu prováděném při teplotě 60 °C bylo jako desorbentu použito 5,7 kilogramu vody na kilogram betainu a-13»6 kilogramů vody na kilogram glycerínu, přičemž bylo získáno 395 mg betainu za minutu na o_ __ _____ 2 __ _ — _________________________________ cm a166 mg za minutu na cm .The desorbent may be any of the condensates produced within the process. In an in-service test at 60 ° C, 5.7 kilograms of water per kilogram of betaine was used as desorbent α-13.6 kilograms of water per kilogram of glycerin, yielding 395 mg of betaine per minute per o_ __ _____ 2 __ _ - _________________________________ cm a166 mg per minute per cm.
Glycerínový proud se zahustí v odparce na obsah sušiny přibližně rovný 85 %. Koncentrovaný surový glycerín může být předtím, než se zavede do rektifikační sekce vysoce účinné destilační kolony, neutralizován. V důsledku odtahování produktu a přímého vstřikování páry se v kolo.ně^udržuje~nízký=parciální=-tlak,“což“snižuje“na-minimum—— rozklad glycerinu. Glycerin opouště.jicí_od-parku—se-^gededo kondenzoru, načež se dezodoruje parou a bělí granulovaným aktivním uhlím. Spotřeba aktivního uhlí je minimální vzhledem k již relativně čistému stavu běleného glycerinu.The glycerine stream is concentrated in an evaporator to a dry matter content of approximately 85%. Concentrated crude glycerin can be neutralized before being introduced into the rectification section of the high performance distillation column. As a result of product withdrawal and direct steam injection, a low partial pressure is maintained in the wheel, which "minimizes" the degradation of glycerin. The glycerin leaves the condenser separator and is deodorized by steam and bleached with granulated activated carbon. The consumption of activated carbon is minimal due to the already relatively pure state of the bleached glycerin.
- 49 Produkt se potom vede přes leštící filtry a chladič k získání ultra-čistého glycerínu. Odpařovací, destilační a rafinační zařízení jsou o sobě známá a jsou dostupná včetně designových zlepšení oproti konvenčním zařízením pro produkci glycerínu u firmy G. Mazzoni SpA /Itálie/.The product is then passed through polishing filters and a condenser to obtain ultra-pure glycerin. Evaporative, distillation and refining plants are known per se and are available, including design improvements over conventional glycerine production facilities from G. Mazzoni SpA (Italy).
Způsobem podle vynálezu je rovněž možné získat glycerín, kyselinu jantarovou, betain, kyselinu L-pyroglutamovou, síran draselný a pevné hnojivo z řepných melasových výpalků a to bez specifické přípravy těchto výpalků za účelem zvýšení jejich obsahů glycerínu a kyseliny jantarové. Takový proces je ilustrován v následujícím příkladu.It is also possible by the process of the invention to obtain glycerin, succinic acid, betaine, L-pyroglutamic acid, potassium sulphate and solid fertilizer from beet molasses, without specifically preparing these stillage to increase their glycerin and succinic acid contents. Such a process is illustrated in the following example.
Příklad 8Example 8
Jak je to ilustrováno na připojeném obrázku 2, jsou výpalky z provozu pro výrobu ethanolu z řepné melasy zpracovány na ultra-čistý glycerín a betainhydrochlorid kontinuálním způsobem. V průběhu fermentace nebyla činěna opatře ní pro zlepšenou tvorbu glycerínu. Hořké výpalky bylý vyčeřeny v příčné mikrofiltrační jednotce s membránou z alfa-modifikace oxidu hlinitého /0,2 mikrometru/. Získaná procházející část byla enzymaticky zpracována při teplotě 50 °C za účelem hydrolýzy bílkovinného materiálu a následně odpařena na obsah sušiny vyšší než 66 % hmotnostních.As illustrated in the attached Figure 2, the stillage from the plant for the production of ethanol from beet molasses is processed to ultra-pure glycerin and betaine hydrochloride in a continuous manner. During the fermentation, no precautions were taken for improved glycerin production. The bitter stillage was clarified in a transverse microfiltration unit with a membrane of alpha-modification alumina (0.2 micron). The passage obtained was enzymatically treated at 50 ° C to hydrolyze the proteinaceous material and then evaporated to a dry matter content of greater than 66% by weight.
- 50 Ochlazením a krystáližací v malaxéru se vytvoří krystaly síranu draselného, které se izolují odstředěním,promytím . =.By cooling and crystallization in a malaxer, potassium sulfate crystals are formed which are isolated by centrifugation, washing. = .
'».1 a vysušením k získání technicky čistého síranu draselného, který je v této formě cennějším produkten, než kdyby byl ‘ ponechán ve zbývajících výpalcích /hnojivo/. Kapalný podíl z odstředivky se potom vede do prvního chromatografického separačního systému, ve kterém se směs betainu plus glycerínu oddělí od zbývajícího podílu. Tento ionto-exkluzní systém používá silněli kyselou kationtoměničovou pryskyřici v draselné formě s velikostí částic přibližně 375 mikrometrů a s vllhkostní retenční kapacitou asi 52,5 forma H+; IWT SM-51/. Produktový proud obsahuje celkem 36,3 # sušiny s přibližně 9^# č i stotou týkájící se glycerínu plus ________________ betainu. Jako desorbent se použije voda· Tento produktový proud se potom zahustí na celkový obsah sušiny 75 #, načež se zavede do druhého, značně menšího chromát©grafického systému, který obsahuje polystyrénovou silně bézickou anion- 6 toměničovou pryskyřici v sulfátové formě. Její střední velikost částic je přibližně rovna 350 mikrometrům a její vodná retenční kapacita činí 41 až 46 %. Obě uvedené pryskyřice splňují všechny požadavky kladené na látky používané při krmivových a potravinových aplikacích /FDA Regulation Title 21, Subpart A, Seetion 173-25/· Jako desorbent se i v tomto případě použije voda. Tento druhý chromatografický separační stupeň poskytuje glycerínový proud s Čisto- 51 tou 97,6 % /po iontové výměně na směsném loži/ a betainový proud s čistotou 88,2 %. Glycerínový proud se potom zpracuje na ultračistý glycerín za použití zařízení G. Mazzoni SpA. Betainový proud se zase zpracuje na čistý betain a betainhydrochlorid. Celkem bylo izolováno 88,5 % glycerínu a 93,2 % betainu.And drying to obtain technically pure potassium sulfate, which is in this form more valuable product than if left in the remaining stillage (fertilizer). The liquid fraction from the centrifuge is then fed to a first chromatographic separation system in which the betaine plus glycerin mixture is separated from the remaining fraction. This ion-exclusive system uses a stronger acidic cation exchange resin in potassium form with a particle size of about 375 microns and a moisture retention capacity of about 52.5 form H +; IWT SM-51 /. The product stream contains a total of 36.3% solids with approximately 9% or more of glycerin plus ________________ betaine. As the desorbent is water used · The product stream is then concentrated to a total solids content of 75 #, then introduced into a second, substantially smaller chromate © graphic system that includes polystyrene strongly bézickou 6 an anion exchange resin in the sulfate form. Its mean particle size is approximately equal to 350 microns and its water retention capacity is 41 to 46%. Both of these resins meet all the requirements for substances used in feed and food applications (FDA Regulation Title 21, Subpart A, Seetion 173-25). This second chromatographic separation step yields a glycerine stream with a purity of 97.6% (after a mixed bed ion exchange) and a betaine stream with a purity of 88.2%. The glycerin stream is then processed to ultrapure glycerin using a G. Mazzoni SpA. The betaine stream is in turn processed into pure betaine and betaine hydrochloride. A total of 88.5% glycerin and 93.2% betaine were isolated.
Zbývající výpalky se potom smísí s produktovým proudem z prvního chromatografického separačního stupně, se zadrženou frakcí z mikrofiltračního stupně a s produkovými • proudy z čištění glycerínu, načež se rezultující směs zahustí a vysuší na pevnou hnoj i vo vou předsíně s nebo krmivovou přísadu.The remaining stillage is then mixed with the product stream from the first chromatographic separation stage, the retained fraction from the microfiltration stage, and the product streams from the glycerine purification, whereupon the resulting mixture is concentrated and dried to solid manure with a feed additive or feed additive.
Ve druhém chromatografickém separačním stupni jiná použitá pryskyřice rovněž poskytne čistý glycerínový a čistý betainový proud. Touto pryskyřicí je silně kyselá kationtoměničová pryskyřice ve vápenaté formě se střední velikostí částic 350 mikrometrů a vlhkostní retenční kapacitou /forma H+/ 57,5 až 61,0 %. Kyselina jantarová a kyselina L-pyroglutamové se neizolují.In the second chromatographic separation step, the other resin used also provides pure glycerin and pure betaine stream. This resin is a strongly acidic cation exchange resin in calcium form with a mean particle size of 350 microns and a moisture retention capacity (form H +) of 57.5 to 61.0%. Succinic acid and L-pyroglutamic acid are not isolated.
V následující tabulce 8 jsou uvedeny koncentrace hlavních složek ve hmotnostních procentech v jednotlivých stupních zpracování.Table 8 below shows the concentration of the main components in weight percentages at each treatment stage.
- 52 Tabulka 8- 52 Table 8
Celková Suspendovaná Glycerín Betain sušina frakceTotal Suspended Glycerin Betaine dry matter fraction
po druhé chromatograf-fcké— separaciafter a second chromatographic separation
0,50.5
23,723.7
20,920.9
Předcházející konkrétní příklady mají pouze ilustrativní charakter a rozsah vynálezu nikterak neomezují.The foregoing specific examples are illustrative only and are not intended to limit the scope of the invention in any way.
Λ/t».Λ / t ».
eůvoxAteůvoxAt
120 00 PRAHA X Ha&em *120 00 PRAGUE X Ha & em *
Claims (3)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US07/381,179 US5177009A (en) | 1987-12-22 | 1989-07-18 | Process for manufacturing ethanol and for recovering glycerol, succinic acid, lactic acid, betaine, potassium sulfate, and free flowing distiller's dry grain and solubles or a solid fertilizer therefrom |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CZ354590A3 true CZ354590A3 (en) | 1997-12-17 |
CZ283579B6 CZ283579B6 (en) | 1998-05-13 |
Family
ID=23504016
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CS903545A CZ283579B6 (en) | 1989-07-18 | 1990-07-17 | Method for continuous treatment of molasses produced during fermentation and distillation of biological materials |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
CZ (1) | CZ283579B6 (en) |
DD (1) | DD296956A5 (en) |
HU (1) | HU210627B (en) |
PL (1) | PL166879B1 (en) |
RU (1) | RU2022018C1 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CZ300046B6 (en) * | 2005-08-24 | 2009-01-14 | PROKOP INVEST, a.s. | Method of comprehensive use of stillage from bioalcohol large-scale production |
-
1990
- 1990-07-17 CZ CS903545A patent/CZ283579B6/en unknown
- 1990-07-17 HU HU904345A patent/HU210627B/en not_active IP Right Cessation
- 1990-07-17 RU SU904830879A patent/RU2022018C1/en active
- 1990-07-18 PL PL90286110A patent/PL166879B1/en unknown
- 1990-07-18 DD DD90342882A patent/DD296956A5/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DD296956A5 (en) | 1991-12-19 |
HU210627B (en) | 1995-06-28 |
RU2022018C1 (en) | 1994-10-30 |
HUT59648A (en) | 1992-06-29 |
PL166879B1 (en) | 1995-06-30 |
CZ283579B6 (en) | 1998-05-13 |
PL286110A1 (en) | 1991-08-26 |
HU904345D0 (en) | 1990-12-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5177008A (en) | Process for manufacturing ethanol and for recovering glycerol, succinic acid, lactic acid, betaine, potassium sulfate, and free flowing distiller's dry grain and solubles or a solid fertilizer therefrom | |
US5177009A (en) | Process for manufacturing ethanol and for recovering glycerol, succinic acid, lactic acid, betaine, potassium sulfate, and free flowing distiller's dry grain and solubles or a solid fertilizer therefrom | |
DE60213343T2 (en) | Process for the simultaneous production of xylitol and ethanol | |
US8003352B2 (en) | Method of obtaining a product sugar stream from cellulosic biomass | |
CA2562467C (en) | Recovery of inorganic salt during processing of lignocellulosic feedstocks | |
FI86440C (en) | FRAME FOR SAMPLING OF XYLITOL OR ETHANOL. | |
WO2010022510A1 (en) | Method for the production of concentrated alcohol from fermentation broths | |
US10480038B2 (en) | System and method for producing a sugar stream | |
CN101497904A (en) | Method for producing xylitol and arabinose at the same time | |
US20230313236A1 (en) | System and method for jointly producing erythritol and liquid sorbitol by using corn starch | |
EP0759973B1 (en) | Process for clarifying vinasse | |
US10597688B2 (en) | Method for preparing fermentable sugar from wood-based biomass | |
Hou-Rui | Key drivers influencing the large scale production of xylitol | |
CZ354590A3 (en) | Method for continuous treatment of molasses produced during fermentation and distillation of biological materials | |
CN101857886A (en) | Method for preparing xylitol and co-producing L-arabinose | |
RU2646115C2 (en) | Method for yield increase output in process of dextrose production using membrane technology |