DE3204910A1 - Process and device for alcohol production - Google Patents

Process and device for alcohol production

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Abstract

A process and a device are described for production of alcohol, in which the mash is formed from a part of the distiller's wash and a raw material and steam for the starch treatment is produced from the rest of the distiller's wash.

Description

B e s c h r e i b u n g Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nebst Vorrichtung zur Alkoholgewinnung, bei dem die Stärke eines Rohstoffes aufgeschlossen und durch Zugabe von Hilfsstoffen die Verzuckerung eingeleitet wird, bei dem dann die so gebildete Süßmaische vergoren und die entstehende Sauermaische unter Bildung von Alkohol und Schlempe destilliert wird. The invention relates to a method and device for alcohol production, in which the starch of a raw material is unlocked and through the addition of auxiliary materials the saccharification is initiated, in which the sweet mash formed in this way is then fermented and the resulting sour mash is distilled to form alcohol and stillage will.

Alkohol als Energieträger und zur Verwendung in der Industrie gewinnt zunehmend an Bedeutung. Den verschiedenen bekannten Verfahren und Anlagen zur Alkoholgewinnung ist gemeinsam, daß sie einen verhältnismäßig hohen Energiebedarf haben, um die Stärke aufzuschließen und um den Alkohol aus der Sauermaische herausdestillieren zu können.Alcohol is gaining ground as an energy source and for use in industry increasingly important. The various known processes and systems for the production of alcohol What they have in common is that they have a relatively high energy requirement in order to gain strength to unlock and to be able to distill the alcohol from the sour mash.

Um dem steigenden Alkoholbedarf und den ebenfalls steigenden Energiekosten Rechnung zu tragen, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Alkoholgewinnung vorzuschlagen, das je Hektoliter erzeugtem Alkohol erheblich weniger Energie als bisher benötigt.About the increasing need for alcohol and the rising energy costs To take into account, the invention is based on the object of providing a method for To propose alcohol production, the alcohol produced per hectolitre considerably less Energy than previously required.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird das einleitend genannte Verfahren dadurch weitergebildet, daß der Schlempe durch Abtrennung ihrer Feststoffe das Schlempewasser entzogen, ein erster Teil des Schlempewassers neutralisiert und dem Rohstoff zur Bildung von Süßmaische zugemischt wird und daß ein zweiter Teil des Schlempewassers in- Dampf mit einem Druck von etwa 10 bar umgewandelt und mit diesem Dampf die Süßmaische erwärmt wird. The method mentioned in the introduction is used to solve this problem further developed by the fact that the stillage, by separating its solids, is the water of the stillage withdrawn, a first part of the Schlempewater neutralized and added to the raw material Formation of sweet mash is added and that a second part of the Schlempewater converted into steam with a pressure of about 10 bar and with this steam the sweet mash is heated.

Verschiedene bevorzugte Weiterbildungen dieser Lösung sind in den Unteransprüchen zusammengefaßt, denen auch ein bevorzugter Vorschlag für eine Vorrichtung zum Ausführen des Verfahrens zu entnehmen ist.Various preferred developments of this solution are in the Subclaims summarized, which also a preferred proposal for a device to carry out the procedure is given.

Der entscheidende Erfolg der erfindungsgemäßen Lösung liegt darin, daß eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitende Anlage, die auf einen stündlichen Durchsatz von etwa 25.000 1 -Maische ausgelegt ist, gegenüber bisher etwa 50 Liter nur noch etwa 5 bis 8 1 ö1 je Hektoliter erzeugtem Reinalkohol benötigt. Die Gesamtkosten für die Herstellung von je 100 1 Reinalkohol sinken deshalb bei den derzeitigen Energiekosten von etwa DM 17,50 auf etwa DM 6,30.The decisive success of the solution according to the invention lies in that a system operating according to the method of the invention that operates on an hourly basis Throughput of around 25,000 1 mash is designed, compared to around 50 liters so far only about 5 to 8 1 ö1 are required per hectolitre of pure alcohol produced. The total cost for the production of 100 liters of pure alcohol each decrease therefore with the current Energy costs from around DM 17.50 to around DM 6.30.

Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die in den Zeichnungen beispielhaft dargestellten Ubersichten einer Alkoholgewinnungsanlage erläutert. Die hierbei erwähnten Mengen und Temperaturen sowie andere Daten sind die bevorzugten.The invention is described below with reference to the drawings exemplified overviews of an alcohol production plant explained. The amounts and temperatures mentioned herein, as well as other data, are preferred.

Gemäß Fig. 1 wird der Rohstoff in Form von beispielsweise Trockengetreide in einer Rohstoffmühle fein vermahlen. 5 m3/h hiervon gelangen bei einer Temperatur von etwa 10°C in eine Mischanlage. Hier wird der Rohstoff mit 10 m3/h Schlempewasser einer Temperatur von 95"C und Enzymen aus einem Enzymdosierer vermischt.According to FIG. 1, the raw material is in the form of, for example, dried grain finely ground in a raw material mill. 5 m3 / h of this reach one temperature of about 10 ° C in a mixing plant. Here the raw material is mixed with 10 m3 / h of sludge water a temperature of 95 "C and enzymes from an enzyme feeder mixed.

Aufgrund der bevorzugten Relation von 1:2 Rohstoff : Schlempewasser verläßt die Maische die Mischanlage mit einer Temperatur von etwa 66"C. Die Maische gelangt dann mittels einer Dosierpumpe in einen Entstipper.Due to the preferred ratio of 1: 2 raw material: slurry water the mash leaves the mixing plant at a temperature of about 66 "C. The mash is then fed into a deflaker by means of a metering pump.

Die Enzyme, die gemäß der Zeichnung in der Mischanlage zugeführt werden, können alternativ auch im Entstipper zugesetzt werden.The enzymes that are added to the mixing plant according to the drawing, can alternatively be added to the deflaker.

Gemäß einer ersten Alternative werden in den Entstipper zusätzlich stündlich etwa 0,6 t Dampf bei einem Druck von etwa 10 bar zugeführt. Vorteilhafter ist für manche Rohstoffe die zweite Alternative, bei der der Dampf sowohl vor als auch nach dem Entstipper in die Maische eingeleitet wird und im Entstipper keine Nachheizung durch äußere Wärmezufuhr stattfindet.According to a first alternative, the deflaker is also used about 0.6 t of steam per hour are supplied at a pressure of about 10 bar. More advantageous is the second alternative for some raw materials, in which the steam is both before and is also introduced into the mash after the deflaker and none in the deflaker Post-heating takes place through external heat supply.

Die in Fig. 1 von der Turbine nach oben weisenden drei Dampf-Pfeile haben im Regelfall keine additive Bedeutung. Bevorzugt wird die Dampfzufuhr an eine oder zwei Stellen.The three steam arrows pointing upwards from the turbine in FIG. 1 usually have no additive meaning. The supply of steam to a is preferred or two places.

Nach der Feinstvermahlung und -mischung im Entstipper hat die Maische eine Temperatur von etwa 85"C, sie wird mit einer Dosierpumpe in einen Verweilbehälter gefördert, in dem sie etwa eine Stunde verbleibt. Bei Verlassen des Verweilbehälters werden der Maische zunächst 10 m3/h.Wasser von etwa 10"C zugesetzt. Die Temperatur sinkt dadurch auf etwa 65"C.After the finest grinding and mixing in the deflaker, the mash has a temperature of about 85 "C, it is transferred to a holding tank with a metering pump funded, in which it remains for about an hour. When leaving the retention tank 10 m3 / h of water are added to the mash at about 10 "C. The temperature this drops to about 65 "C.

Bei dieser Temperatur werden der Maische von einem Enzymdosierer weitere Enzyme zugeführt, und die Maische wird mittels einer Dosierpumpe durch einen Wärmetauscher zur Gäranlage gepumpt. Beim Verlassen des Wärmetauschers hat die Maische eine Temperatur von 30"C. Bei dieser Temperatur wird ihr die für die Gärung erforderliche Hefe zugesetzt.At this temperature, the mash is further fed by an enzyme feeder Enzymes are supplied and the mash is passed through a heat exchanger by means of a metering pump pumped to the fermentation plant. When leaving the heat exchanger, the mash has a temperature of 30 "C. At this temperature, the yeast required for fermentation is added to it.

In der Gäranlage verbleibt die Maische für einen Zeitraum von etwa 35 Stunden. Sie wird dann mittels einer weiteren Dosierpumpe in die Destillieranlage gefördert, in der die Destillation unter Zufuhr von Dampf und unter Bildung von Alkohol sowie Schlempe stattfindet.The mash remains in the fermentation plant for a period of about 35 hours. You will then use a further dosing pump in promoted the distillation plant, in which the distillation with the supply of steam and takes place with the formation of alcohol and stillage.

Die Schlempe verläßt die Destillieranlage mit einer Temperatur von etwa 105"C. In einem Dekanter werden ihr die Proteine entzogen und einer Proteintrocknung zugeführt.The stillage leaves the distillation plant at a temperature of about 105 "C. The proteins are removed from it in a decanter and a protein drying process fed.

50 % des den Dekanter verlassenden Schlempewassers werden mittels Natronlauge auf einen neutralen PH-Wert eingestellt und dann - wie bereits erwähnt - mit einer Temperatur von noch 95"C in die Mischanlage eingeleitet.50% of the mash water leaving the decanter is by means of Sodium hydroxide solution adjusted to a neutral pH value and then - as already mentioned - Introduced into the mixing plant at a temperature of 95 "C.

Die anderen 50 % des Schlempewassers aus dem Dekanter und das Dampfkondensat aus der Destillieranlage werden einem Rückflußerzeuger zugeführt und dort in Naßdampf überführt; etwa 0,8 t/h dieses Naßdampfes von ca. 100"C werden aus dem zugeführten Schlempewasser gewonnen.The other 50% of the mash water from the decanter and the steam condensate from the distillation plant are fed to a reflux generator and there in wet steam convicted; about 0.8 t / h of this wet steam of approx. 100 ° C. are extracted from the supplied Waste water won.

Der im Rückflußerzeuger entstehende Dampf wird zur Verdichtung in eine Turbine geleitet, der etwa 0,6 t/h Dampf von etwa 10 bar entnommen und in der-oben beschriebenen Weise zur Aufheizung der Maschine verwendet wird, während der restliche Teil des Dampfes zusammen mit Dampf aus einem nicht dargestellten Dampferzeuger durch die übliche Prozeßdampfleitung in die Destillieranlage gelangt. Außerdem werden dem Rückflußerzeuger etwa 10 ml/h Wasser entnommen, das in einer Wasseraufbereitungsanlage mittels Natronlauge auf einen neutralen PH-Wert eingestellt und mit einer Temperatur von ca. 10°C - wie beschrieben - der aus dem Verweilbehälter kommenden Maische zugesetzt wird Die Aufteilung des aus der Destillieranlage kommenden Schlempewassers auf die Mischanlage und den Rückflußerzeuger wird je nach Art und Feuchtigkeit des Rohstoffes etwas schwanken. Der Wasserverlust, der durch Entnahme des noch feuchten dekantierten Proteins entsteht, wird durch Zusatz von Frischwasser ausgeglichen; es ist aber auch möglich, das in der Proteintrocknung anfallende Wasser wieder in den Kreislauf zurückzuführen. Es ist im übrigen erkennbar, daß der gesamte Frischwasserbedarf der Anlage drastisch reduziert ist.The steam generated in the reflux generator is used for compression in a turbine passed, which withdrew about 0.6 t / h of steam of about 10 bar and put it in the-above described way is used to heat the machine, while the rest Part of the steam together with steam from a steam generator, not shown reaches the distillation plant through the usual process steam line. Also be from the reflux generator about 10 ml / h of water is taken, which is in a water treatment plant adjusted to a neutral pH value by means of sodium hydroxide solution and with a temperature of approx. 10 ° C - as described - added to the mash coming out of the retention tank will The division of the Schlempewater coming from the distillation plant on the mixing system and the reflux generator is depending on the type and humidity of the Raw material fluctuate somewhat. The loss of water caused by the removal of the still moist decanted protein is created, is balanced by adding fresh water; But it is also possible to re-pour the water from the protein drying process returned to the cycle. It can also be seen that the entire fresh water requirement the system is drastically reduced.

Gemäß Fig. 2. wird der Rohstoff in Form von beispielsweise Trockengetreide in einer Kompaktmehrstufenmühle fein vermahlen, der der Rohstoff in einer Menge von 5mß/h bei einer Temperatur von etwa 10°C zugeführt wird. Der Rohstoff wird hier mit lOmß/h Schlempewasser einer Temperatur von 105"C und Enzymen aus einem Enzymdosierer feinst vermahlen und vermischt. Aufgrund der bevorzugten Relation von 1:2 Rohstoff : Schlempewasser verläßt die Maische die Kompaktmehrstufenmühle in diesem Fall mit einer Temperatur von etwa 85"C.According to FIG. 2, the raw material is in the form of, for example, dried grain finely ground in a compact multi-stage mill, which is the raw material in a quantity of 5 m³ / h at a temperature of about 10 ° C. The raw material is here with 10 milliliters per hour of whipping water at a temperature of 105 "C and enzymes from an enzyme dispenser finely ground and mixed. Due to the preferred ratio of 1: 2 raw material : In this case, the mash leaves the pulp water with the compact multi-stage mill a temperature of about 85 "C.

In die Kompaktmühle. werden zusätzlich stündlich etwa 0,6 t des von der Turbine kommenden Dampfes bei einem Druck von etwa 10 bar zugeführt. Nach der Kompaktmehrstufenvermahlung hat die Maische die Temperatur von etwa 85"C. Im Einzelfall kann es zweckmäßig sein, der Maische nach dem Verlassen der Kompaktmehrstufenmhle zusätzlich Wärme in Form von Dampf zuzuführen, wie es in Fig. 2 durch einen entsprechenden Dampf-Pfeil dargestellt ist.In the compact grinder. an additional 0.6 t of the from the turbine coming steam is supplied at a pressure of about 10 bar. After Compact multi-stage grinding, the mash has a temperature of around 85 "C. In individual cases it may be useful to start the mash after it has left the compact multi-stage grinder additionally supply heat in the form of steam, as shown in FIG. 2 by a corresponding one Steam arrow is shown.

Die Maische wird mit einer Dosierpumpe in die Verweilstrecke gefördert, in der sie etwa eine Stunde verbleibt. Im übrigen arbeitet das Verfahren in der bereits beschriebenen Weise.The mash is conveyed into the retention section with a dosing pump, in which it remains for about an hour. Otherwise, the process works in the already described way.

Claims (18)

Verfahren und Vorrichtung zur Alkoholgewinnung Ansprüche 1. Verfahren zur Alkoholgewinnung, bei dem die Stärke eines Rohstoffes aufgeschlossen und durch Zugabe von Hilfsstoffen die Verzuckerung eingeleitet wird, bei dem dann die so gebildete Süßmaische vergoren und die entstehende Sauermaische unter Bildung von Alkohol und Schlempe destilliert wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlempe durch Abtrennung ihrer Feststoffe das Schlempewasser entzogen, ein erster Teil des Schlempewassers neutralisiert und dem Rohstoff zur Bildung von Süßmaische zugemischt wird und daß ein zweiter Teil des Schlempewassers in Dampf mit einem Druck von etwa 10 bar umgewandelt und mit diesem Dampf die Süßmaische erwärmt wird.Method and device for the production of alcohol Claims 1. Method for alcohol production, in which the strength of a raw material is unlocked and through Addition of auxiliaries the saccharification is initiated, in which then the so formed Sweet mash fermented and the resulting sour mash with the formation of alcohol and Stillage is distilled, characterized in that the stillage is separated by separation The slurry water is withdrawn from their solids, a first part of the slurry water neutralized and mixed with the raw material to form sweet mash and that a second part of the mash water is converted into steam with a pressure of around 10 bar and this steam is used to heat the sweet mash. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohstoff vor der Zumischung von Schlempewasser vermahlen wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the raw material is milled before the addition of slurry water. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Maische nach der Zumischung von Schlempewasser entstippt wird.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the Mash is de-stipped after the addition of mash water. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Dampf vor oder bei der Entstippung in die Maische eingeleitet wird.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that that the steam is introduced into the mash before or during deflaking. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein erster Teil der Hilfsstoffe dem mit Schlempewasser vermischten Rohstoff vor der Entstippung zugesetzt wird.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that that at least a first part of the auxiliaries mixed with the slurry water Raw material is added before deflaking. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß etwa ein Drittel Rohstoff von etwa 10°C und zwei Drittel Schlempewasser von etwa 959C zur Bildung von Maische von ca. 66"C vermischt werden.6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that that about a third of raw material of about 10 ° C and two thirds of sludge water of about 959C to be mixed to form a mash of about 66 "C. 7. Verfahren nach.einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der Maische nach der Entstippung durch Steuerung der Dampfzufuhr auf etwa 85"C gehalten wird.7. The method according to one of claims 1 to 6, characterized in that that the temperature of the mash after deflaking by controlling the steam supply is held at about 85 "C. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein dritter Teil des Schlempewassers neutralisiert und als Kaltwasser der Süßmaische nach Ablauf der Verweilzeit zugesetzt wird.8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that that a third part of the mash water is neutralized and, as cold water, the sweet mash is added after the dwell time has elapsed. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Maische vor und nach dem Entstipper durch Dampfzufuhr erwärmt wird.9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that that the mash is heated by the supply of steam before and after the deflaker. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß unzerkleinerter Rohstoff unter der Zuführung von Schlempewasser und Enzymen in einer Kompaktmehrstufenmühle vermischt und fein vermahlen wird.10. The method according to any one of claims 1 or 8, characterized in that that uncomminuted raw material with the addition of sludge water and enzymes is mixed and finely ground in a compact multi-stage mill. 11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil des Dampfes zur Vermahlung in die Mischung geleitet wird.11. The method according to claim 10, characterized in that at least part of the steam is passed into the mixture for grinding. 1-2. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß dem mit Schlempewasser vermischten Rohstoff zunächst nur ein Teil der Hilfsstoffe zugesetzt wird.1-2. Method according to claim 10 or 11, characterized in that The raw material mixed with the slurry water initially only contains a part of the auxiliary materials is added. 13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß etwa ein Drittel Rohstoff von etwa 10°C und zwei Drittel Schlempewasser und Dampf von etwa 100"C zur Bildung von Maische von ca. -85"C vermischt werden.13. The method according to any one of claims 10 to 12, characterized in that that about a third raw material of about 10 ° C and two thirds Schlempewasser and Steam at about 100 "C can be mixed to form a mash at about -85" C. 14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der Maische nach der Kompaktvermahlung durch Steuerung der Dampfzufuhr auf etwa 85"C in einer Verweilstrecke gehalten wird.14. The method according to any one of claims 10 to 13, characterized in that that the temperature of the mash after compact grinding by controlling the steam supply is held at about 85 "C in a dwell zone. 15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß dem Rohstoff zur Einteigung heißes Wasser zugesetzt wird.15. The method according to any one of claims 1 to 14, characterized in that that hot water is added to the raw material to unite. 16. Vorrichtung zum Ausführen des Verfahrens nach mindestens einem der Ansprüche 1 - 15, mit einer Vorrichtung zum Aufbereiten von Stärke, einer Gär- und einer Destillieranlage, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlempe-Ausgang der Destillieranlage an den Eingang eines Dekanters angeschlossen ist, daß der Ausgang des Dekanters für das Schlempewasser über einen ggf. einstellbaren Verteiler mindestens an einen Rückflußerzeuger zur Dampfgewinnung aus mindestens einem Teil des Schlempewassers angeschlossen und der Dampfausgang des Rückflußerzeugers mit einem Verdichter verbunden ist, dessen Ausgang mindestens an die Prozeßdampfleitung für die Destillieranlage angeschlossen ist.16. Device for carrying out the method according to at least one of claims 1 - 15, with a device for processing starch, a fermentation and a distillation plant, characterized in that the stillage outlet of the Distillation unit is connected to the input of a decanter that the output of the decanter for the mash water via a possibly adjustable distributor at least to a reflux generator for steam recovery from at least part of the slurry water connected and the steam outlet of the reflux generator connected to a compressor is, the output of which is at least to the process steam line for the still connected. 17. Vorrichtung nach Anspruch 16 zum Ausführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des Dekanters für das Schlempewasser zusätzlich über eine Neutralisationsstufe an einen Mischer für die Maischebildung angeschlossen ist.17. The apparatus of claim 16 for performing the method according to one of claims 1 to 8, characterized in that the outlet of the decanter for the mash water additionally via a neutralization stage to a mixer is connected for the mash formation. 18. Vorrichtung nach Anspruch 16, zum Ausführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des Dekanters für das Schlempewasser zusätzlich über eine Neutralisationsstufe an eine Kompaktmehrstufenmühle angeschlossen ist.18. The apparatus of claim 16 for carrying out the method according to one of claims 8 to 15, characterized in that the outlet of the decanter for the sludge water additionally via a neutralization stage to a compact multi-stage mill connected.
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