DE3027108A1

DE3027108A1 - Fermentierungsverfahren fuer die herstellung organischer verbindungen

Info

Publication number: DE3027108A1
Application number: DE19803027108
Authority: DE
Inventors: Lindsay Grahame Dawson; Martin English; David Philip Pym
Original assignee: Kins Developments Ltd; Rolls Royce PLC
Current assignee: Kins Developments Ltd
Priority date: 1979-07-18
Filing date: 1980-07-17
Publication date: 1981-02-19
Also published as: FR2461752A1; AU535708B2; GB2054643B; GB2054643A; PH16700A; US4349628A; FR2461752B1; BR8004459A; AU6019280A

Description

MÖNCHEN OR. E. WIEGAND OK. M. KOHtER
««..•ING. C. GEKNHARDT

HAMBUiG DIPL-ING. }. GlAESER

DIPl₁-ING. W. NIEMANN OF COUNSEL

WIEGAND NIEMANN KÖHLER GERNHARDT GLAESER

PATl NTAN WXlTE

Zugtlostn beim Europäiidnn Patentamt

TELEFON: 089-55 54 76/7
TELEGRAMME: KARPATENT TELEX ι 529068 KARP D

D-8000 MONCH EN 2 HERZOG-WILHEIM-STR. 16

17. Juli 1980

W. 43737/80 - Ko/G

Kins Developments Limited, London (England)

und

Rolls-Royce Limited London (England)

Fermentierungsverfahren für die Herstellung organischer Verbindungen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren für die Herstellung von Äthanol oder ähnlichen flüchtigen organischen Verbindungen durch Fermentierung eines Kohlehydrates mit Mikroorganismen.

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Es ist bekannt, Äthanol und bestimmte andere flüchtige organische Verbindungen wie Isopropanol, Butanol und Aceton durch Fermentierung geeigneter kohlehydrathaltiger Beschikkungsmassen herzustellen. Beispiele für zur Herstellung von Äthanol durch Hefefermentierung geeignete Beschickungsmassen sind Rohrzucker, Zuckerrüben, Melasse, Getreife, Kartoffeln, Cassava und süßer Sorghum.

Im allgemeinen zeigt das Produkt derartiger Fermentierungsverfahren, wenn es eine spezielle Konzentration im Fermentiermedium erreicht hat, einen toxischen Effekt f.uf die Mikroorganismen, die für seine Herstellung verantwortlich sind. Beispielsweise können Konzentrationen an Äthanol größer als 8 bis 10 v/v % einen nachteiligen Effekt auf die Hefe haben, so daß die Wirksamkeit der Herstellung des Äthanols abnimmt, wenn die Athanolkonzentration oberhalb dieses Wertes ansteigt. Infolgedessen müssen die bekannten Fermentierverfahren in relativ verdünnten Lösungen ausgeführt werden. Dies führt zu einer Anzahl von Nachteilen. Beispielsweise ergeben diese Verfahren Ablaufprobleme auf Grund der großen Menge Wasser, die verworfen werden muß, wovon ein beträchtlicher Teil verunreinigt ist. Ferner verbrauchen sie auch relativ große Energiebeträge, da der Alkohol aus Lösungen mit niedrigen Konzentrationen gewonnen werden muß. Auch die Notwendigkeit, daß die Fermentiermaterialien in der Herstellungsfabrik während relativ langer Zeiträume verbleiben, führt zu hohen Kapitalkosten für die Ausrüstung.

Es wurde vorgeschlagen, daß einige dieser Nachteile überwunden werden können, wenn Äthanol unter Anwendung eines Fermentierverfahrens hergestellt wird, bei dem ein Strom des Fermentiermediums aus dem Gefäß, worin die Fermentierung ausgeführt wird, abgezogen wird und der Strom dann an verringerten Druck in einem getrennter Gefäß ausgesetzt wird, um das Äthanol in dem Strom abzudampfen. Auch dieses Verfahren hat jedoch noch den Nachteil, daß die Energiequellen verlorengehen .

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Eine Aufgabe der Erfindung besteht in einem Verfahren zur Herstellung von Äthanol, welches eine wesentliche Verringerung des Energiebetrages liefert, der bei der Ausführung des Verfahrens verlorengeht. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in einem Verfahren, wobei ein relativ geringeres Volumen an Wasser als Abfluß während der Ausführung des Verfahrens verworfen werden muß.

Gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ergibt sich ein Verfahren zur Herstellung von Äthanol oder ähnlichen flüchtigen organischen Verbindungen, welches die Stufen der Fermentierung in einem Fermentator eines Kohlenhydrates mit einem Mikroorganismus, welcher das Kohlenhydrat in Äthanol oder ähnliche flüchtige organische Verbindungen umwandelt, die kontinuierliche Übertragung eines Teiles des Fermentiermediums zu einer Trenneinrichtung, worin Äthanol oder ähnliche flüchtige organische Verbindungen aus dem Fermentiermedium bei einer Temperatur, welche für die Mikroorganismen nicht schädlich ist, verdampft wird, indem das Fermentiermedium an verringerten Druck ausgesetzt wird,und ein Teil oder die Gesamtmenge des verbliebenen Fermentiermediums zu dem Fermentator zurückgeführt wird, wobei die Geschwindigkeit der Kreislaufführung des Fermentiermediums von dem Fermentator zu der Trenneinrichtung und zurück so ist, daß die Menge des Äthanols oder einer ähnlichen flüchtigen organischen Verbindung im Fermentiermedium in dem Fermentator ausreichend niedrig gehalten wird, so daß das Ausmaß der Fermentierung nicht nachteilig beeinflußt wird,die Kompression des aus der Trenneinrichtung kommenden Dampfes unter Erhöhung von dessen Temperatur und die erneute Kondensation des komprimierten Dampfes in einem Wärmeübertragungssystem, um die Wärme zur Anwendung bei der Verdampfung von Äthanol oder ähnlichen flüchtigen organischen Verbindungen aus dem Fermentiermediura in der Trenneinrichtung zu liefern, umfaßt.

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In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfaßt das Verfahren weiterhin die Stufe, daß der aus der Trenneinrichtung kommende Dampf einer fraktionierten Destillation unter verringertem Druck unterworfen wird, so daß die Komponenten des Dampfes aufgetrennt werden. Vorzugsweise wird die Wärme zur Anwendung bei der fraktionierten Destillation des Dampfes durch, die Rekondensation in einem Wärmeübertragungssystem für den aus der Trenneinrichtung kommenden komprimierten Dampf geliefert.

Bei einer Ausführungsform des vorliegenden Verfahrens wird der komprimierte Dampf vor der erneuten Kondensation durch einen Desupererhitzer zur Erniedrigung seiner Temperatür auf eine Temperatur unterhalb derjenigen, bei der die Mikroorganismen rasch inaktiv werden, jedoch oberhalb derjenigen der den Permentator verlassenden Flüssigkeit geführt. Die Erniedrigung der Temperatur der komprimierten Dämpfe kann ausgeführt werden, indem eine Menge des kondensierten flüchtigen organischen Produktes in den komprimierten Dampf gesprüht wird oder indem die Dämpfe durch ein Wärmeübertragungssystem geführt werden, worin sie einen Teil ihres Wärmeinhaltes abgeben.

Falls die Fermentierung durch Hefe durchgeführt wird, sie vorzugsweise b<
35 bis 41°C ausgeführt.

wird sie vorzugsweise bei 15 bis 45°C, stärker bevorzugt

Um die laufenden Kosten auf einem Minimum zu halten, muß die Temperatur des in die Trenneinrichtung eintretenden Stromes der Fermentierflüssigkeit so hoch wie möglich sein. Jedoch ist diese Temperatur durch die Fähigkeit der Hefe oder anderer Mikroorganismen zum Überleben begrenzt. Somit hat es beispielsweise den Anschein, daß die zur Zeit bekannten Hefen bei der Produktion von Äthanol Temperaturen höher als 45 bis 47°C nicht aushalten. Wenn deshalb Äthanol unter Anwendung von Hefe produziert wird, ist die Maximaltemperatur

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des in die Trenneinrichtung eintretenden Stromes der Fermentationsflüssigkeit allgemein etwa 47°C und die Geschwindigkeit der Kreislaufführung des Fermentiermediums und die anderen Variablen müssen entsprechend gewählt werden.

Wenn man wünscht, Äthanol mit einer Konzentration von 96 Gew.-% oder mehr vom Oberteil der Fraktionierkolonne ohne Auftreten höherer Kosten beim Betrieb der Fabrik herzustellen, muß die Fermentierung üblicherweise bei einer Temperatur von 3O°C oder mehr durchgeführt werden. Falls deshalb Äthanol mit einer Reinheit von 96 Gew.-% oder mehr erforderlich ist, wird die Fermentierung bevorzugt bei einer Temperatur von 30 bis 47⁰C, stärker bevorzugt bei einer Temperatur von 35 bis 4I⁰C₁ausgeführt.

Das Rohmaterial für das erfindungsgemäße Verfahren kam irgendeine Quelle für Kohlenhydratmaterxal sein, die üblicherweise als Quelle für Zucker verwendet wird, entweder als direkte Quelle für Zucker oder als Material, welches Zucker diurch Abbau von Stärke, Cellulose oder anderen Polysacchariden liefert. Beispiele für geeignete Herkunfte der Rohmaterialien sind Erntefrüchte wie Zuckerrohr, Zuckerrüben, Futterrüben, Melassen, Getreide, Kartoffeln, Cassava und süßer Sorghum. Die Früchte werden günstigerweise geerntet, bevor sie wesentliche Mengen an Lignin enthalten, da Lignin schwierig zu den es aufbauenden Zuckern zersetzt wird. Die Verzuckerung von cellulosehaltigen Beschickungsmassen durch eines oder mehrere Enzyme wie Cellulase ergibt gleichfalls geeignete Rohmaterialien und Papierabfallprodukte, Holz und Holzabfälle sind Beispiele für cellulosehaltige Beschickungsmassen.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird die Fermentierung unter Anwendung eines Stammes von Saccharomyces cerevisiae, vorzugsweise in einer Konzentration von 10 bis

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125 g Trockengewicht je Liter^durchgeführt. Das Ausmaß der Kreislaufführung kann in Abhängigkeit von verschiedenen Faktoren variieren, liegt jedoch allgemein innerhalb des Bereiches von 100 bis 100 000 Liter je Minute, vorzugsveise 5 000 bis 40 000 Liter je Minute.

Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung ergibt sich eine Apparatur zur Ausführung des vorliegenden Verfahrens, wobei diese Apparatur einen Fermentator zur Ausführung der Fermentierung eines Kohlenhydrates mit einem Mikroorganismus unter Bildung von Äthanol oder einer ähnlichen flüchtigen organischen Verbindung, eine Trenneinrichtung, worin Äthanol oder eine ähnliche flüchtige organische Verbindung aus dem Fermentiermedium abgedampft werden können, Einrichtungen zur Übertragung des Fermentiermediums von dem Fermentator zu der Trenneinrichtung und zur Zurückführung des Mediums zu der Fermentiereinrichtung, einen Kompressor zur Kompression des aus der Trenneinrichtung austretenden Dampfes und ein Wärmeübertragungssystem stromabwärts vom Kompressor, umfaßt, welches zur Übertragung der Wärme zur Anwendung bei der Abdampfung von Äthanol oder einer ähnlichen flüchtigen organischen Verbindung aus dem Fermentiermedium in der Trenneinrichtung geeignet und angeordnet ist.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Apparatur umfaßt die Apparatur eine Fraktionierdestillationskolonne stromabwärts von der Trenneinrichtung und stromaufwärts vom Kompressor.

Falls starke Beschickungsmassen wie Melassen verwendet werden, wird üblicherweise ein Kompressor verwendet, wohingegen bei schwachen Beschickungsmassen, welche einen höheren Anteil an Wasser enthalten, obwohl die Anwendung eines Kompressors hinsichtlich der Kosten z.Zt. billiger ist, die Anwendung von zwei Kompressoren z.Zt. größere Einsparungen an

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Energie erbringt. Allgemein wird, falls zwei Kompressoren eingesetzt werden, der eine als Hauptkompressor zur Ausbildung der Wärmequelle zur Verdampfung des Alkohols aus dem Fermentiermedium in der Trenneinrichtung und zur Destillation verwendet, während der andere Kompressor zur Entwicklung des Druckes eines Teils des aus dem Hauptkompressor kommenden Dampfes verwendet wird, wobei dieser Damp dann als Wärmequelle zum Abstreifen des restlichen Alkohols aus der wäßrigen Flüssigkeit angewandt wird, welche durch die Trenneinrichtung geleitet wurde, bevor sie als Abfluß ausgetragen wird.

Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung sind besonders geeignet zur Herstellung von Äthanol unter Anwendung eines Hefefermentierverfahrens, jedoch sind sie auch zur Herstellung von Produkten wie Isopropanol, Butanol oder Aceton unter Anwendung weiterer pilzlicher Fermentierungen oder bakterieller Fermentierungen geeignet.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend lediglich als Beispiel unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert, worin

Fig.l ein Fließschema einer zur Ausführung des Verfahrens gemäß der Erfindung geeigneten Fabrik und

Fig.2 ein ähnliches Fließschema einer Alternativfabrik zur Durchführung des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung

zeigen.

Obwohl die Erfindung nachfolgend unter besonderer Bezugnahme auf eine Fabrik zur Herstellung von Äthanol unter Anwendung von Hefe als Mikroorganismus beschrieben wird, ist die Erfindung auch zur Herstellung anderer Alkohole und

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Ketone wie Butanol, Isopropanol und Aceton aus geeigneten Beschickungsmassen unter Anwendung geeigneter Mikroorganismen geeignet.

Unter Bezugnahme auf Fig.1 wird, wenn die Fabrik in Betrieb ist, eine Kohlenhydratquelle als Rohmaterial, welche eine geeignete Menge an Hefe enthält, die das Kohlenhydrat in Äthanol überführt, so daß eine hohe Ausbeute bei der höchsten geeigneten Temperatur ohne wirtschaftlich nachteilige Effekte erhalten wird, als wäßriges Medium durch die Zufuhrleitung 1 zu dem Fermentator 2 geführt, wo der Zucker in bekannter Weise bei 35 bis 41⁰C unter Bildung von Äthanol fermentiert wird.

. Um die Notwendigkeit zur Verdünnung der Beschickungsmasse auf Standardkonzentration, wie bei den bisher bekannten Verfahren, zu vermeiden, wird ein Strom des Fermentiermediums aus dem Fermentator über die Leitung 4 abgezogen, das Äthanol aus dem Strom unter verringertem Druck in einer Trenneinrichtung 14 entfernt, worauf dann ein Teil des Stromes zu dem Ferraentator über die Leitung 6 zurückgeführt wird. Auf diese Weise wird es möglich, die optimale Konzentration des Äthanols in dem Fermentator entsprechend der maximalen Konzentration des Äthanols, welches das annehmbare Verhalten der Hefe beeinflußt, aufrechtzuerhalten. Diese optimale Konzentration an Äthanol beträgt normalerweise 8 bis 12 Vol./Vol. Weiterhin erlaubt diese Anordnung eine Wiederverwendung der Hefe und verringert den Durchsatz an Wasser in der Fabrik.

Um das Äthanol von dem abgezogenen Strom des Ferraentieimediums abzutrennen, wird der Strom zunächst durch einen Wärmeaustauscher 8 geführt, worin er eine erste Wärmezufuhr erhält, welche die Temperatur des Mediums auf eine Temperatur, die unterhalb derjenigen liegt, bei der die Hefe rasch inaktiv wird (beispielsweise unterhalb etwa 47°C), die jedoch so ist, daß die anschließende Verdampfung des Äthanols bei

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verringertem Druck erleichtert wird, gesteigert wird. Die Weise, womit die Wärme zu dem Wärmeaustauscher 8 zugeführt wird, wird nachfolgend erläutert. Vom Wärmeaustauscher 8 passiert das Fermentiermedium entlang einer mit Ventil versehenen Rohrleitung IO in eine Trenneinrichtung 14, die als Bodenzone des Fraktionierturmes 12 wirkt. Der die Trenneinrichtung umfassende Fraktionierturm wird unter verringertem Druck gehalten, der die Verdampfung eines Gemisches aus Äthanol, Wasser und Kohlendioxid aus dem Fermentiermedium in der Trenneinrichtung erlaubt, ohne daß die Temperatur des Mediums auf eine Temperatur steigt, bei der die Hefe rasch inaktiv gemacht wird. Um die Abdampfung des Äthanols zu erleichtern, wird das Fermentiermedium in der Trenneinrichtung 14 vorzugsweise gerührt oder in einer Spirale bewegt, so daß ein Wirbel gebildet wird. Die Spiralbewegung kann beispielsweise durch Anwendung eines Rührers oder durch Einleitung des Mediums tangential zu den Seitenwänden der Trenneinrichtung erzielt werden. Dann passiert das Medium von dem Boden der Trenneinrichtung 14 durch die Leitung 16 und wird zu der Fermentiereinrichtung 2 zui*ückgef ührt. Die Kreislauf führung des Fermentiermediums in dem durch den Fermentierer 2, die Leitung 4 den Wärmeaustauscher 8, die Leitung 10, die Trenneinrichtung 14 und die Leitung 6 gebildeten Kreislauf wird durch die Pumpe 16 aufrechterhalten.

Das in der Trenneinrichtung entwickelte Darapfgemisch, welches typischerweise eine Äthanolkonzentration von etwa 40 Gew.-% besitzt, läuft nach aufwärts in die Fraktionierkolonne 18, welche ein Niederdruck-Tropfkontaktiermedium enthält. Ein Beispiel eines geeigneten Kontaktiermediums ist gekräuselter gewirkter Stahldraht, wie das von der Metex Corporation, U.S.A. unter der Bezeichnung Goodloe Column Packing gehandelte Material.

Äthanol mit typischerweise einer Konzentration von 96 bis 98 Gew.-% kann an dem Oberteil der Fraktionierkolonne durch Anwendung eines geeigneten Unterdruckes für die Destilla

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tion erhalten werden. Falls Äthanol von niedrigerer Reinheit gewünscht wird, braucht der Druck am Oberteil der Kolonne nicht so weit erniedrigt werden, wie es zur Erhaltung eines hochreinen Äthanols erforderlich ist, oder es kann eine Kolonne mit weniger Kontaktiermedium oder einem weniger wirksamen Trennmedium verwendet werden. Die am Oberteil des Fraktionierturmes erhaltenen Dämpfe werden dann über die Leitung 20 zu einem Kompressor 22 geführt und komprimiert. Diese Kompressionsstufe erhöht die Temperatur des Dampfes und der heiße Dampf wird dann als erforderliche War-* mequelle verwendet, um das Äthanol/Wasser/Kohlendioxid-Gemisch aus dem Fermentiermedium aufzutrennen und anschließend dieses Gemisch fraktioniert zu destillieren. Die Hauptmenge der erforderlichen Wärme für das zu destillierende Gemisch wird zu dem Gemisch durch Kontaktierung des aus dem Kompressor über die Leitung 32 austretenden heißen Dampfe.« in dem Wärmeaustauscher 26 mit einem Strom der über die Leitung 30 aus einem Boden 28 unmittelbar oberhalb der Trenneinrichtung abgezogenen Flüssigkeit. Da die in dem Wärmeaustauscher 26 zu erhitzende Flüssigkeit eine "saubere" Flüssigkeit in dem Sinne ist, daß sie keinerlei wesentliche Mengen an Mikroorganismen enthält, braucht die Temperatur des komprimierten Dampfes in der Leitung 32 nicht erniedrigt werden, d.h. desupererhitzt werden, bevor der Dampf in den Wärmeaustauscher 26 eingeführt wird. Der Strom der im Wärmeaustauscher 26 erhitzten Flüssigkeit wird über die Leitung 34 zu dem Fraktionierturm 12 zurückgeführt und in den Turm an einer Stelle oberhalb des Bodens 28 wiedereingeführt. Der Wärmeverlust des komprimierten Äthanoldampfes an den Flüssigkeitsstrom verursacht die Kondensation des Athanoldampfos. Der Wärmeaustauscher 26 wirkt wirksam als Desupererhitzer des komprimierten Dampfes in der Leitung 32, indem dessen Temperatur auf eine Temperatur unterhalb derjenigen erniedrigt wird, bei der die Hefe rasch inaktiv wird, jedoch oberhalb desjenigen Wertes, der den Fermentator verlassenden Flüssigkeit. Der erhaltene Strom an Äthanol fließt über die

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Leitung 36 zu dem ersten Wärmeaustauscher 8, wo er durch Kondensation und Kühlung an den aus dem Fermentator abgezogenen Strom des Fermentiermediums die erforderliche Wärme liefert, so daß die gewünschte Geschwindigkeit der Verdampfung des Äthanol/Wasser-Gemisches in der Trenneinrichtung 14 erzielt wird. Die Temperatur des in den Wärmeaustauscher 8 eintretenden Stromes von Äthanol liegt unterhalb der Temperatur, bei der die im Fermentiermedium enthaltene Hefe rasch inaktiv wird, so daß die im Kreislauf geführte Fermentatorflussigkeit auf der anderen Seite des Wärmeaustauschers 8 durch den Kontakt mit einer zu heißen Ober fläche nicht nachteilig beeinflußt werden kann« Der Anteil des Äthanols in der Leitung 36, welche durch den Wärmeaustauscher 8 fließt, kann durch geeignete Einstellung eines Ventils 38 in einer Nebenleitung 40 gesteuert werden. Das von dem Wärmeaustauscher 8 abgegebene kondensierte Äthanol wird entlang der Leitung 42 zu dem Tank 44 geführt, woraus das gereinigte Äthanol durch den Fraktionierturm 18 gemäß üblichen Fraktionierverfahren rezirkuliert wird. Das gereinigte Äthanol wird mittels einer Pumpe 50 rezirkuliert, welche das Äthanol durch die Leitung 48 zu einem Verteiler 49 an der Spitze der Kolonne 18 treibt. Ein Teil des gereinigten Äthanols wird aus der Leitung 48 über die Leitung 46 zu einem Reservoir (nicht gezeigt) als Endprodukt entfernt.

Die obere Zone des Tanks 44 ist über die Leitung 52 mit einem Kühler 54 verbunden, welcher zur Kondesation des Äthanols in dem in dem Tank vorliegenden Gasgemisch und zu dessen Zurückführung zu dem Tank entlang der Leitungen 56 und 42 dient. Andere flüchtigere Gaskomponenten als Äthanol wie COrt werden durch einen Kompressor 58 stromabwärts vom Kühler 54 auf Atmosphärendruck komprimiert und an die Atmosphäre über die Leitung 60 freigegeben, nachdem sie zunächst mit den aus dem Oberteil des Fermentators 2 entlang der Leitung 62 ausströmenden Gaskomponenten vereinigt wurden und

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durch einen weiteren Kühler 64 geführt wurden. Diese letztere Kondensation vermindert weiterhin die Verluste des Produktes an die Atmosphäre, da das von dem Kühler 64 stammende kondensierte Produkt entlang der Leitung 66 zur Vereinigung des Produktes in der Leitung 30, die in den Wärmeaustauscher 26 eintritt, gefördert wird.

Die weniger flüchtigen Komponenten der aus der Trennvorrichtung 14 stammenden Dämpfe sammeln sich am Boden der Fraktionierkolonne 12 in dem Boden 28 an. Der Überschuß der Flüssigkeit im Boden 28 wird entlang Leitung 87 abgezogen und zum Oberteil einer Abstreifkolonne 74, die im einzelnen nachfolgend beschrieben wird, gefördert, wo das restliche Äthanol in der Flüssigkeit hiervon abgestreift wird, bevor der wäßrige Rückstand als Abstrom über die Leitung 69 ausgetragen wird.

Um für einen Ausgleich des Wassers und anderer unüberführbarer Produkte, die zu dem Fermentator 2 zugesetzt werden, einen Ausgleich zu besorgen, wird ein Teil des Fermentiermediums, das aus der Trenneinrichtung 14 kommt, entlang der Leitung 48 abgezogen. Bevor es als Ablauf entlang der Leitung 59 ausgetragen wird, wird dieses Material behandelt, um den Überschuß an Hefe und Äthanol zurückzugewinnen, die darin enthalten sind. Somit passiert das entlang der Leitung 68 abgezogene Material durch ein Filter oder eine Zentrifuge 70, worin die Hefe entfernt wird, und der Hefeausgleich wird durch Kreislaufführung der Hefe in erforderlicher Weise zu dem Fermentator aufrechterhalten, wobei der Rest aus dem System entfernt wird. Das Filtrat oder die überstehende Flüssigkeit wird dann einer fraktionierten Destillation oder einer Abstreifung zur Gewinnung des Äthanols unterworfen.

Um die fraktionierte Destillation oder Abstreifung auszuführen, passiert das Filtrat oder die überstehende Flüssig-

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keit entlang der Leitung 72 durch einen ersten Wärmeaustauscher 78, worin es die Wärme von dem Flüssigkeitsablauf, die entlang der Leitung 76 vom Boden der Abstreifkolonne 74 stammt, erhält. Das Filtrat passiert dann von dem Wärmeaustauscher 78 zu einem weiteren Wärmeaustauscher 80, wo es einen weiteren Wärmebetrag von einem Seitstrom 82 des heißen Äthanoldampfes erhält, der aus der Leitung 32 stromabwärts des Kompressors 22 genommen wurde. Nachdem der Wärmeaustauscher verlassen ist, wird der Seitstrom 82 des Äthanols über die Leitung 84 zum Tank 44 gefördert, wo das den Wärmeaustauscher entlang der Leitung. 86 verlassende Filtrat zu einer Einlaufstelle nahe dem Oberteil der Abstrej kolonne 74 geführt wird. Die am Oberteil der Kolonne 74 abziehenden Dämpfe werden über die Leitung 88 zu dem Fraktionierturm 12 gefördert und in diesen am Fuß der Fraktionierkolonne 18 eingeführt. Für starke Beschickungsmassen wie Melassen und Zuckerrohrsirup und von Cassava herstammenden Beschickungsmassen wird allgemein Dampf zur Zuführung der zu fraktionierten Destillation erforderlichen Wärme verwendet. Im Fall von schwachen Beschickungsmassen wie Rohrzucker und Zuckerrüben, die einen größeren Prozentsatz an Wasser enthalten und infolgedessen zu größeren Mengen an wäßrigem Ablauf führen, der von seinem restlichen Alkohol befreit werden muß, kann mehr Energie eingespart werden, wenn die Wärme für die fraktionierte Destillation nicht aus Dampf erhalten wird, sondern die vom Oberteil der Abstreifkolonne 74 stammenden Dämpfe durch einen Kompressor geführt werden. Dies er gibt eine Erhöhung der Temperatur der Dämpfe und die erhitzten Dämpfe werden dann durch einen Wärmeaustauscher geführt, worin die Wärme zu der vom Fuß der Abstreifkolonne ge nommenen Flüssigkeit übertragen wird und dann zum Fuß der Ab Streifkolonne 74 zurückgeführt wird. Die durch diesen letztei Wärmeaustauscher strömenden Dämpfe, die die Masse ihrer Warme verloren haben, werden dann zum Fuß der Fraktionierkolonne 18 gefördert.

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, Obwdiil diö Voretöhertd beschriebene Ahldge zwei getrennte WariüyiistäUötJHör &6 und 8 enthält» worin die Warme zu detti äbfetltreiinötjäeh tind öööiiillerteh Äihanol tranig portiert wifcm, >ii*d der W&rmeäuaWustijhier k£i mit einer "aauberen" Fitiääii^ko£i vferwetiäet Und der frärmefkestaüschör 8_; wird mit einem Fernlöhtiörmediurti^ welches Hefe enthält, verwendet, sc< daß efe riBglich wiri, eine Anordnung anfeuWenden, worin ltedigliefa öiö (/Irriiöaii^taüiiciiiör Älir Ausftih^Urig diösei* W^i'meübertragung öipg^oöti:4 WÜrd» Wbtiöi iri dielötfl Fall die Wpriüe lfedigiiök adf Uä'a HeI^ öiiilialtöttöo P^rtientiermedium übörtrbgfeh Wird's ^iiy aids ^rfbigij iäk 66 notwendig, dött von, dem Kompressor U& UianmatiAen kiiiiiJ^ihiiörtön Öaflipf einer beßiiper^ erhitauiife all ütiterzifeilen,; lirti diö Teihp"erötür des Dampjfes, adf eine föWjftferöiüi* iintörÜalb ^,iettigdni bei der die Hefe rasch inaktiv (tflrij öfc&ooh dbbryiji ddrjehigen des den Fermoritatof verläöÖÖiidfeii flüßdig^h MödiiüiiB zu erniedrigen* Üies« Pe-EiUpereriiitätltig wird iÜ güfi^tigöf Wölee aufgeführt» indem eittö MerigiE) deö kbliäeriäidrteifl Äihanölö ih dött in der Leitung 32 fcotafrrlmierteh Üdm^i: eihgeejirühi wird«

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lage, wobei die Hauptunterschiedlichkeiten darin bestehen, daß die Trenneinrichtung 208 bei dieser Anlage von der Rekti fizier- oder Destillationskolonne 210 getrennt ist und daß lediglich ein Wärmeaustauscher 206 zur Übertragung der Wärme von den aus dem Kompressor 212 kommenden komprimierten Dämpfen zu dem Fermentiermedium verwendet wird, woraus das Äthanol abzudampfen ist. Außerdem werden bei dieser Anordnung zwei Kompressoren 212 und 226 anstelle des einzigen Kompressors 22 der Anlage gemäß Fig.l verwendet. Im allgemeinen ist für schwache Beschickungsmassen die Anwendung eines Kompressors billiger hinsichtlich der Kosten, jedoch liefert die Anwendung von zwei getrennten Kompressoren, wie in Fig.2 gezeigt, größere Einsparungen an Energie.

Die Ausführungsformen der Fig.2 werden zunächst unter Bezugnahme auf eine Anlage zur Herstellung von 100 000 Litern Alkohol je Tag aus Zuckerrübensaft beschrieben. Die zubereitete Beschickung aus Zuckerrübensaft, Wasser, Hefe und Nährstoffen mit einem Gehalt von 15 Gew.-?6 fermentierbaren Zuckern wird durch eine Zuführleitung 250 mit einer Geschwindigkeit von 1 200 Tonnen/Tag (t/d) in einem kontinuierlichen Fermentator 202 mit einem Inhalt von 120 m geleitet. Im Fermentator 202 werden die Zucker in bekannter Weise bei einer Temperatur von 35 bis 41⁰C unter Bildung vors Äthanol fermentiert. Ein Strom des Inhalts des Fermentiergefäßes, der typischerweise 6 % Gewicht/Gewicht Äthano] enthält, wird hieraus über Leitung 252 abgezogen, das Äthanol aus dem Strom durch Abdampfung in der Trennanlage 208 entfernt und die verbliebene Flüssigkeit zu dem Fermentator über die Leitung 260 zurückgeführt. Die Kreislaufführung der Flüssigkeit vom Fermentator 202 zu der Trennanlage 208 und erneut zurück, wird durch eine Kreislaufpumpe 204 aufrechterhalten, die typischerweise eine Kapazität von 6 400 l/min zeigt* Der Strom des aus dem Fermentator durch die Pumpe abgezogenen Fermentiermediuras läuft über die Leitung P.54 durch einen Wärmeaustauscher 206, wo dessen Temperatur auf etwa 40⁰C

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gesteigert wird, und wird dann über die Leitung 256 zu einer Trenneinrichtung oder den Entspannungsgefäßen 208 gebracht, wo ein Gemisch aus Äthanol, Wasserdampf und Kohlendioxid aus dem Fermentiermedium abgedampft wird, we<~ bei die Abdampfung unter verringertem Druck, typischerweise etwa 0,09 bar, in bekannter Weise ausgeführt wird, was es ermöglicht, daß die Temperatur des Mediums niedrig genug gehalten wird, um eine rapide Inaktivierung dor Hefe zu ver™ hindern.

Die verbliebene Flüssigkeit in der Trennanlage S08 wird bei einer Temperatur von 35 bis 37⁰C zurück zum Fermenfcator über die Leitung 260 gefördert. Um den Wasserausgleich im Fermentator 202 aufrechtzuerhalten, wird Flüssigkeit aus der Fermentatorkreislauflextung über die Leitung 261 abgezogen. Die Hefe wird aus der Flüssigkeit in einer Hefeab~ trennanlage 218 entfernt und die geklärte Flüssigkeit läuft dann über die Leitung 290 zu einer Abstreifkolonne 220, worin ihr Alkoholgehalt entfernt wird, bevor sie als wäßriger Ablauf über die Leitung 294, gegebenenfalls sis einer biologischen Behandlungsanlage, ausgetragen wird«

Ein Teil der in der Hefeabtrennanlage 218 gesammelten Hefe kann zu dem Fermentator 202 zurückgeführt werden, um die HefekoBzentration bei dem gewählten Wert su halten, während der Eest über die Leitung 264 als Nebenprodukt entfernt wird, typischerweise in einer Menge von 5 bis 6 Tonnen Trockengewicht/Tag.

Das Gemisch der in der Trenneinrichtung 208 entwickelten Dämpfe, das allgemein etwa 40 Gew.-?ij Äthanol enthält, wird dann über die Leitung 258 zu einer Rektifizier- oder Fraktionierdestillationskolonne 210 geführt, welche wie zuvor vorzugsweise ein IContaktiermedium enthält, welches eine wirksame Trennung unter verringertem Druck der Komponenten des Gemisches der Dämpfe bewirkt. Die vom Oberteil der Rekti-

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fizierkolonne 210 austretenden Dämpfe treten mit einem Druck von 0,06 bar und einer Temperatur von 19,7⁰C aus und enthalten typischerweise 96 bis 98 Gew.-⁰A Äthanol und werden über die Leitung 266 zum Hauptkompressor (800 kW) 212 geführt und komprimiert. Typischerweise erhöht diese Komprimierstufe den Druck des 96 %-igen w/w Äthanols auf etwa 0,30 bar bei einer Sattigungstemperatur von etwa 50°C. Der erhaltene Dampf wird dann einem Wärmeaustauscher 206 zugeführt, wo er einen Teil seines Wärmeinhaltes an den den Wärmeaustauscher über die Leitung 254 betretenden Strom des Fermentiermediums freisetzt. Wie bereits vorstehend abgehandelt, muß die Temperatur der in den Wärmeaustauscher 2OG eintretenden Dämpfe bei einer Temperatur unterhalb derjenigen gehalten werden, bei der die Hefe in der Fermentierflüfsigkeit rasch inaktiviert wird. Dies erfolgt günstigerweisc, indem eine Menge des bereits gereinigten Äthanols in die komprimierten Dämpfe in der Leitung 268 eingesprüht wird. Nach dem Durchgang durch den Wärmeaustauscher 206 verleißt das Äthanol mit einer Temperatur von etwa 50°C den Wärmeaustauscher über die Leitung 270 und wird zu einem Tank 214 geführt. Äthanol (96 bis 98 Gew.-%) kommt aus der Anlage über die Leitung 272, die Pumpe 216 und die Leitung 274 in einer Geschwindigkeit von etwa 100 000 Liter/Tag, d.h. 79 Tonnen/Tag. Ein Teil des gereinigten Äthanols wird durch die Pumpe 216 über die Leitung 275 zu dem Oberteil der Fraktionierkolonne 210 zurückgeführt.

Die sich am Boden der Rektxfizierkolonne 210 ansammelnde Flüssigkeit, die von der Hauptmenge ihres Alkohols befreit ist, wird über die Leitung 276 abgezogen und zu dem Oberteil einer Abstreifkolonne 220 gefördert, wo sämtliches restliches Äthanol von der restlichen Flüssigkeit abgestreift wird. Ein Teil der von der Rektxfizierkolonne 210 über die Leitung 276 abgezogenen Flüssigkeit wird über die Leitung 280 zu einem Wiedererhitzer 222 geführt, wo er durch Wärmeaustausch mit einer Fraktion des komprimierten, aus Leitung

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268 abgenommenen Äthanols erhitzt wird und dann zu dem unteren Teil der Rektifizierkolonne 210 über die Leitung 282 zurückgeführt wird. Die Fraktion des komprimierten Äthanols wird zu dem Wiedererhitzer 222 über die Leitung 268 entlang der Leitung 284 gefördert und nach dem Durchgang durch den Wiedererhitzer wird sie über die Leitung 286 zürn Tank 214 gefördert.

Die über die Leitung 276 in die Abstreifkolonne 220 eingeführte Flüssigkeit wird zusammen mit der hefefreien Flüssigkeit von der Hefetrennanlage, die in die Abstreifkolonne über die Leitung 290 mit einer Geschwindigkeit von etwa 40 m /Std. eingeführt wurde, von ihrem restlichen Äthanolgehalt abgestreift und wird als Destillat über die Leitung 282 und die Pumpe 224 von dem Boden der Kolonne in einer Menge von etwa 1025 Tonnen/Tag abgezogen. Die für die Abstreifkolonne 220 erforderliche Wärme wird entweder von einer äußeren Wärmequelle, beispielsweise Dampf, z.B. in einer Menge von 156 Tonnen/Tag, der über die Leitung 296 eingeführt wird, erhalten ader indem ein Teil des gereinigten komprimierten Äthanols aus der Leitung 268 abgenommen wird und es weiterhin in einem Abstreifkompressor (360 kW) 226 komprimiert wird. Typischerweise wird dadurch die Sättigungstemperatur des Dampfes auf etwa 7O°C (bei einem Druck von 0,80 bar) erhöht. Das aus dem Abstreifkompressor 226 herauskommende komprimierte Äthanol wird über die Leitung 298 zu dem Abstreifkolonnenwiedererhitzer 228 geführt, worin es Wärme an einen Strom einer Flüssigkeit, die über die Leitung 302 vom unteren Bereich der Abstreifkolonne 220 abgenommen wird, liefert, so daß dieser Flüssigkeitsstrom zu der Abstreifkolonne über die Leitung 304 mit einer Temperatur von etwa 60⁰C zurückkehrt. Das aus dem Abstreifkolonnenwiedererhitzer kommende Äthanol wird dann über die Leitung 300 zum Tank 214 geführt.

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Äthanol und die anderen aus dem Oberteil der Abstreifkolonne 220 austretenden Dämpfe werden über die Leitung 294 zu der Rektifizierkolonne 210 zwecks weiterer Reinigung zurückgeführt.

Äthanoldampf und CO₂, die sich im Tank 214 sammeln, werden durch die Leitung 306 zu einem Kühlersystem der in Fig.l gezeigten Art geführt, worin das Äthanol kondensiert wird und über die Leitung 308 zum Tank 214 zurückgeführt wird. Der Druck des aus diesem Behälter austretenden Kohlendioxids wird auf Atmosphärendruck erhöht und an die Atmosphäre in einer Menge von etwa 16 Tonnen/Tag freigesetzt.

Die Anlage der Fig.2 ist auch zur Durchführung eines Verfahrens geeignet, welches 100 000 1 Äthanol mit 96 Gew.-?u je Tag aus Rübenmelasse bildet. Das Verfahren wird vorstehend für die Herstellung von Äthanol aus Zuckerrübensaft beschriebenen Weise ausgeführt, jedoch werden die folgenden typischen Betriebsbedingungen angewandt:

Geschwindigkeit der Einführung dei' Rubenraelassenbeschickung (59 Gew.-% Zucker)

Kreislaufgeschwindigkeit des Fermentiermediums

Hauptkompressor (212) Abstreifkompressor (226)

Temperatur und Druck der Destillationsprodukte in der Leitung 266

erforderlicher Dampf für die Abstreifkolonne 220

Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit in Leitung 290

Tonnen/Tag

600 l/Min. kW
50 kW

20,5°C bei
0,06 bar

20 Tonnen/Tag ~0,5 m³/Std.

Die Produkte des Verfahrens sind:

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Äthanol (96 Gew.-#) im Fermentator

CO₂ aus dem Tank 214 Destillat (aus Leitung 292)

100 000 Liter/Tag
45 Tonnen/Tag 45 Tonnen/Tag 126 Tonnen/Tag

Es ist selbstverständlich, daß, obwohl bei den vorstehend beschriebenen Verfahren zur Herstellung von Äthanol die Hefen keine längere Aussetzung an höhere Temperaturen als 70 C aushalten, eine kurze Aussetzung an Temperaturen höher als 50°C allgemein keinen ernsthaft nachteiligen Effekt auf die Hefen hat. Allgemein gesprochen wird das vorliegende Verfahren in der Weise durchgeführt,daß die Masse der Hefe bei einer durchschnittlichen Temperatur nicht höher als etwa 47⁰C liegt, selbst wenn ein Teil des hefehaltigen Fermentiermediums in Kontakt während eines kurzen Zeitraumes mit Oberflächen stehen kann, die bei einer höheren Temperatur bis zu 70⁰C liegen.

Wie gezeigt wurde, wird das vorliegende Verfahren üblicherweise mit Apparaturen durchgeführt, welche entweder einen einzigen Kauptkompressor oder einen Hauptkompressor zusammen bit einem verbundenen Abstrexfkompressor enthalten. Die Wahl, ob ein Abstreifkompressor angewandt wird oder nicht, viTd von den relativen Einsparungen bestimmt, welche bei den vereinigten Kosten der Anlage und der aufzuwendenden Energie, erhalten werden. Wenn schwache Beschickungsmassen verwendet werden, so enthalten diese einen hohen Anteil von Wasser, was zur Notwendigkeit der Beseitigung relativ großer Wassermengen führt. In diesem Fall ist die billigste Energielösung, einen Hauptkompressor zur Bildung von komprimiertem Dampf anzuwenden, der als Wärmequelle für die hauptsächliche Äthanolabtrennung und -destillation verwendet wird, und einen Abstreifkompressor anzuwenden, so daß ein Teil der komprimierten Dämpfe aufgenommen wird und auf höhere Temperatur gebracht wird, wobei dieser Dampf von höherer Temperatur dann als Wärmequelle zum Abstreifen des restlichen Äthanols aus

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der wäßrigen Flüssigkeit verwendet wird, welcher als Abstrom aus der Anlage ausgetragen werden soll. Die billigste Lösung hinsichtlich Kapitalaufwendung ist zur Zeit die Anwendung eines einzigen Hauptkompressors zur Lieferung der Wärme für die hauptsächlichen Abtrennungs- und Destiallationsstufen und die Anwendung von Dampf als Wärmequelle für die Abstreifkolonne.

Bei starken Beschickungsmassen, wo die Menge des wäßrigen Abstroms, der vom Äthanol abzustreifen ist, kleiner ist, wird die vorstehend abgehandelte zweite Alternative, bei der lediglich ein Hauptkompressor verwendet wird, bevorzugt, da die mit der Erzeugung von Dampf für die Abstreifkolonne verbundenen Kosten praktisch die gleichen sind wie diejenigen, die beim Lauf des Abstreifkompressors auftreten.

Erfindungsgemäß wird also ein Verfahren zur Herstellung von Äthanol oder ähnlichen flüchtigen organischen Verbindung^ vorgeschlagen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß das Verfahren die Stufen der Fermentierung in einem Fermentator 202 eines Kohlenhydrates mit Mikroorganismen, welche das Kohlenhydrat in Äthanol oder ähnliche flüchtige organische Verbindungen überführt, die kontinuierliche Übertragung eines Teiles des Fermentiermediums zu einer Trennanlage 208, worin Äthanol oder ähnliche flüchtige organische Verbindungen aus dem Fermentiermedium bei einer Temperatur, die für die Mikroorganismen nicht schädlich ist, abgedampft werden, indem das Fermentierraedium an verringerten Druck ausgesetzt wird und ein Teil oder die Gesamtmenge des verbliebenen Fermentier-

wirdv

mediums zu dem Fermentator 202 zurückgeführt/fwobei die Geschwindigkeit der Kreislaufführung des Fermentiermediums von dem Fermentator 202 zu der Trenneinrichtung 208 und zurück so ist, daß die Menge an Äthanol oder einer ähnlichen flüchtigen organischen Verbindung in dem Fermentiermedium im Fermentator 202 ausreichend niedrig gehalten wird, so daß die Geschwindigkeit der Fermentierung nicht nachteilig beeinflußt

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wird, Komprimierung ües aus der Trennanlage 208 austretenden Dampfes unter Erhöhung von dessen Temperatur und erneute Kondensation des komprimierten Dampfes in einem VTärmeübertragungssystera 206 zur Lieferung der Wärme für die Anwendung bei der Verdampfung von Äthanol oder ähnlichen flüchtigen organischen Verbindungen aus dem Fermentiermedium in der Trenneinrichtung 208 umfaßt.

Claims

Patentansprüche

1) Verfahren zur Herstellung von Äthanol oder ähnlichen flüchtigen organischen Verbindungen, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren die Stufen der Fermentierung in einem Fermentator (202) eines Kohlenhydrates mit einem Mikroorganismus, welcher das Kohlenhydrat in Äthanol oder eine ähnliche flüchtige organische Verbindung überführt, der kontinuierlichen Übertragung eines Teiles des Fermentiermediums zu einer Trennanlage (208), worin Äthanol oder ähnliche flüchtige organische Verbindungen aus dem Fermentierruedium bei einer Temperatur, die für die Mikroorganismen nicht schädlich ist, verdampft wird, indem das Fermentiermedium einem verringerten Druck ausgesetzt wird,und ein Teil oder die Gesaratmenge des verbliebenen Fermentiermediums zu dem Fermentator (202) zurückgeführt wird, wobei die Geschwindigkeit der Kreislaufführung des Fermentiermediums von dem Fermentator (202) zu der Trennanlage (208) und zurück so ist, daß die Menge an Äthanol oder ähnlichen flüchtigen organischen Verbindungen in dem Fermontiermedium im Fermentator ausreichend niedrig gehalten wird, so daß das Ausmaß der Fermentierung nicht nachteilig beeinflußt wird, Komprimierung des aus der Trennanlage (208) austretenden Dampfes unter Steigerung von dessen Temperatur und erneute Kondensation des komprimierten Dampfes in einem Wärmeübertragungssystem (206) zur Lieferung der Wärme zur Anwendung bei der Abdampfung von Äthanol oder einer ähnlichen flüchtigen organischen Verbindung aus dem Fermentiermedium in der Trennanlage (208) umfaßt.

2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fermentierung bei 15 bis 45°C durchgeführt wird.

3) Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fermentierung bei 35 bis 41⁰C durchgeführt wird.

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4) Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Mikroorganismus ein Stamm von Saccharoßiyces cerevisiae verwendet wird.

5) Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Fermentierung unter Anwendung einer Hefe in einer Konzentration von 10 bis 125 g Trockengewicht je Liter durchgeführt wird.

6) Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kreislaufgeschwindigkeit des Fermentiermediuras 100 bis 100 000 Liter je Minute beträgt.

7) Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kreislaufgeschwindigkeit 5 000 bis 40 000 Liter je Minute beträgt.

8) Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die aus der Trennanlage (208) austretenden Dämpfe 15 bis 50 Gew.-% Äthanol enthalten.

9) Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Kompressionsstufe der aus der Trennanlage (208) austretende Dampf einer fraktionierten Destillation unter verringertem Druck zur Auftrennung der Komponenten des Dampfes unterworfen wird.

10) Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärme zur Anwendung bei der fraktionierten Destillation des Dampfes durch Itekondensation des von der Trennanlage herstammenden komprimierten Dampfes in einem Wärmeübertragungssystem geliefert wird.

11) Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der vom Oberteil der Fraktionierkolonne kommende Dampf 80 bis 99 Gew.-% Äthanol enthält.

12) Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der vom Oberteil der Fraktionierkolonne (210) kommende Dampf 96 bis 98 Gew.-% Äthanol enthält.

13) Verfahren nach Anspruch 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die fraktionierte Destillation bei einem Druck von 0,02 bis 0,10 bar an der Spitze der Kolonne (210) durchgeführt wird.

14) Verfahren nach Anspruch 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Boden der Fraktionierkolonne (210) austretende Flüssigkeit einer anschließenden Abstreifstufe zur Entfernung des restlichen Äthanols hieraus unterworfen wird.

15) Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der von der Flüssigkeit abgestreifte Äthanoldampf zu der Fraktionierkolonne (210) zur Redestillation zurückgeführt wird.

16) Verfahren nach Anspruch 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der von der Spitze der Fraktionierkolonne (210) austretende Dampf in einer einzigen Korapressionsstufe zu einem Druck von 0,1 bis 1 bar komprimiert wird.

17) Verfahren nach Anspruch 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der vom Oberteil der Fraktionierkolonne (210) austretende Dampf in einer ersten Kompressionsstufe auf einen Druck von 0,1 bis 0,5 bar komprimiert wird und dann ein Teil dieses komprimierten Dampfes einer weiteren Kompressionsstufe zur Komprimierung des Dampfes auf einen Druck von 0,5 bis 1 bar unterworfen wird.

18) Verfahren nach Anspruch 17 in Abhängigkeit von Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Dampf, welcher einer weiteren Kompressionsstufe unterworfen wurde,

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durch einen Wärmeaustauscher geführt wird, worin er einen Teil seines Wärmeinhaltes an eine Flüssigkeit abgibt, die von der Abstreifkolonne (220) abgenommen ist und zu dieser zurückgeführt wird, so daß die zum Abstreifen von Äthanol aus der Flüssigkeit erforderliche Wärme zugeführt wird.

19) Verfahren nach Anspruch 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die fraktionierte Destillation in einer oberhalb der Trennanlage (14) liegenden Destillationskolonne (18) durchgeführt wird, wobei sowohl die Kolonne (18) als auch die Trennanlage (14) innerhalb eines gemeinsamen Turmes (12) enthalten sind.

20) Verfahren nach Anspruch 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Fermentierflüssigkeit, welche durch die Trennanlage (208) gegangen ist, nicht zurückgeführt , sondern abgezogen wird, die Hefe hieraus entfernt wird und die erhaltene Flüssigkeit dann einer Abstreifstufe zur Entfernung des Äthanols hieraus unterworfen wird.

21) Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der aus der Flüssigkeit entfernten Hefe zu dem Fermentator zurückgeführt wird.

22) Verfahren nach Anspruch 20 in Abhängigkeit von den Ansprüchen 9 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß das von der Flüssigkeit abgestreifte Äthanol zu der Fraktionierkolonne (210) zur Redestillation zurückgeführt wird.

23) Verfahren nach Anspruch 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil oder die Gesamtmenge der zur Durchführung der Abstreifstufe erforderlichen Wärme aus den Dämpfen erhalten wird, welche aus der Fraktionierkolonne (210) austreten und die komprimiert wurden.

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24) Verfahren nach Anspruch 9 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die aus der Fraktionierkolonne (18) austretenden Dämpfe komprimiert werden und vor der erneuten Kondensation durch einen Desupererhitzer (26) geführt werden, worin ihre Temperatur auf eine Temperatur unterhalb derjenigen, bei der die Mikroorganismen rasch inaktiviert werden, jedoch oberhalb derjenigen der den Ferraentator verlassenden Flüssigkeit erniedrigt wird.

25) Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der komprimierten Dämpfe erniedrigt wird, indem die Dämpfe durch das Wärmeübertragungssystem (26) geführt werden.

26) Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der komprimierten Dämpfe erniedrigt wird, indem eine Menge des kondensierten Äthanols oder eines ähnlichen flüchtigen organischen Produktes in den komprimierten Dampf eingesprüht wird.

27) Verfahren nach Anspruch 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß als Kohlenhydrat eine Komponente einer Beschickungsmasse, die sich von Futterrüben, Zuckerrohr, Zuckerrüben, Getreide, Kartoffeln, Cassava oder süßem Sorghum ableitet, verwendet wird.

28) Verfahren nach Anspruch 1 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß als Kohlenhydrat eine Komponente der Melassen verwendet wird.

29) Verfahren nach Anspruch 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß als Kohlenhydrat eine Komponente einer cellulosehaltigen Beschickungsmasse, die verzuckert wurde, verwendet wird.

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30) Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß als cellulosehaltige Beschickungsmasse Holz, Holzabfälle, Bagasse, Abfallpapier oder Papierabfälle verwendet werden.

31) Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung einen Fermentator (202) zur Durchführung der Fermentation eines Kohlenhydrates mit einem Mikroorganismus unter Bildung von Äthanol oder einer ähnlichen flüchtigen organischen Verbindung, eine Trennanlage (208), worin Äthanol oder eine ähnliche flüchtige organische Verbindung aus dem Fermentiermedium abgedampft wird, Einrichtungen (252, 204, 260) zur Übertragung des Fermentiermediums aus dem Fermentator zu der Trenneinrichtung und zur Zurückführung des Mediums zu dem Fermentator, einen Kompressor (212) zur Komprimierung des aus der Trenneinrichtung kommenden Dampfes und ein Wärmeübertragungssystem (206) stromabwärts vom Kompressor, das zur Übertragung der Wärme zur Anwendung bei der Abdampfung des Äthanols oder einer ähnlicher flüchtigen organischen Verbindung aus dem Fermentiermedium in der Trennanlage (208) eingerichtet und angepaßt ist, umfaßt,

32) Vorrichtung nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiterhin eine Fraktionierdestillationskolonne (210) stromabwärts von der Trennanlage (208) und stromaufwärts vom Kompressor (212) enthält.

33) Vorrichtung nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß die Fraktionierdestillationskolonne (210) mit einem Packungsmaterial gepackt ist, welches aus gewirkter oder gestrickter Stahlwolle besteht.

34) Vorrichtung nach Anspruch 31 bis 33, dadurch gekennzeichnet, daß sie Vorrichtungen zur Desupererhitzung der aus dem Kompressor kommenden komprimierten Dämpfe zur

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Erniedrigung der Temperatur der komprimierten Dämpfe auf eine Temperatur unterhalb derjenigen, bei der die Mikroorganismen inaktiv werden, jedoch oberhalb derjenigen der den Fermentator verlassenden Flüssigkeit enthält.

35) Vorrichtung nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Desupererhitzung der komprimierten Dämpfe aus einem Wärmeaustauscher (26) besteht.

36) Vorrichtung nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Desupererhitzung der komprimierten Dämpfe Sprüheinrichtungen zur Einführung von Äthanol oder einer ähnlichen flüchtigen organischen Verbindung in die komprimierten Dämpfe besteht.

37) Vorrichtung nach Anspruch 31 bis 35, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Abstreifkolonne (220) zur Entfernung des restlichen Äthanols aus der wäßrigen Flüssigkeit, die als Ablauf ausgetragen werden soll, enthält.

38) Vorrichtung nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen weiteren Kompressor (226) zur Komprimierung eines Teiles der aus dem Kompressor (212) kommenden komprimierten Dämpfe auf einen höheren Druck und ein hiermit verbundenes Wärmeübertragungssystem (228) zur Übertragung der Wärme auf die wäßrige Flüssigkeit enthält, woraus das restliche Äthanol in der Abstreifkolonne entfernt werden soll.

39) Vorrichtung nach Anspruch 31 bis 38, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Hefeabtrennanlage (218) zur Gewinnung des überschußes an Hefe aus der aus der Trenneinrichtung (208) kommenden Flüssigkeit enthält.

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