DE3733748A1 - Verfahren zur gewinnung von ethanol und biomasse aus vergorener maische - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von Ethanol und Biomasse aus vergorener Maische.

Aus "Getreide- und Kartoffelbrennerei/Hch, Kreipe-3, neu bearbeitet und evw. Aufl.-Stuttgart: Ulmer 1981 ISBN 3-8001-5810-8" ist ein Verfahren dieser Art be­ kannt. Die Maische wird in einer Strippkolonne unter Atmosphärendruck bei etwa 150°C entalkoholisiert. Die entstandene Schlempe wird zentrifugiert und in einem Trockner und Verdampfer getrocknet. Dabei wird die Bio­ masse und somit auch ihre Proteine und Vitamine über lange Zeit einer Temperatur ausgesetzt, die weit ober­ halb der Denaturierung liegt. Ein großer Teil des physiologischen Nährwertes der Biomasse geht dabei ver­ loren. Darüberhinaus ist die energetische Kopplung der Trockner und der Strippkolonne ohne Wärmepumpe nicht möglich, da beide auf gleichem Temperaturniveau be­ trieben werden müssen. Wenn die Trocknungstemperatur auf Kopftemperatur der Kolonne gesenkt würde , müßte ein ent­ sprechend wesentlich größerer Trockner verwendet werden. Bei einer mit Überdruck betriebenen Kolonne, müßten durch die erheblich erhöhte Sumpftemperatur der Stripp­ kolonne noch größere Nährwerteinbußen in Kauf genommen werden.

Diese Protein und Vitamin belastenden bekannten Ver­ fahren sind der Hauptgrund für den relativ geringen Marktwert der Biomasse, so daß in zahlreichen Anlagen auf ein Bergen dieser Biomasse verzichtet wird. Sie wird entweder als Abwasser entsorgt, wenn sie nicht, wie in landwirtschaftlichen Betrieben direkt, also unge­ trocknet, an Vieh verfüttert werden kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem auf wirtschaftliche Weise die hochwertige Biomasse so schonend behandelt wird, daß ihr physiologischer Nährwert erhalten bleibt und keine umweltbelastenden Abfallprodukte anfallen.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Gewinnung von Ethanol und Biomasse aus vergorener Maische dadurch gelöst, daß die Maische in Bestandteile aus Klarlauf und Biomasse getrennt wird und diese in einem Hermetik­ trockner, einer Verdampferanlage und einer nachge­ schalteten Rektifikation weiterbehandelt und dabei in weitgehend reinen Ethanol, Brüdenkondensat und trockene Biomasse getrennt werden.

Zweckmäßige Weiterbildungen des Verfahrens sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Bei diesem Verfahren wird die Trennung und Behandlung der Biomasse so schonend durchgeführt, daß alle wert­ vollen Bestandteile, wie Eiweiß und Vitamine, erhalten bleiben und dadurch der Nährwert der Biomasse wesentlich erhöht ist. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die Ver­ dampfung und Trocknung unter der Denaturierungstemperatur erfolgen kann. Das kontinuierlich durchführbare Ver­ fahren ermöglicht eine wirtschaftliche Gewinnung und Verwertung aller in der Maische enthaltenen Bestandteile.

Es fallen keine umweltbelastenden Abfallprodukte an und es wird äußerst energiesparend gearbeitet.

Beim ersten Verfahrensgang, dem Trennen der ver­ gorenen Maische, fallen zunächst der sogenannte Klarlauf und ein Biomasse enthaltender Kuchen an. Je nach Ausgangsprodukt werden beim Trennen, das in entsprechenden Anlagen, beispielsweise durch Zentrifugieren, durchgeführt wird, ein Klarlauf mit 5 bis 10 Vol-% Ethanol und 1 bis 5% Trocken­ substanz-Biomasse und ein Kuchen mit 5 bis 10 Vol-% Ethanol und 10 bis 50% Trockensubstanz erhalten.

Der anfallende Klarlauf und der anfallende Kuchen werden dann getrennt weiter verarbeitet.

Der Klarlauf wird in einem Mehrstufenverdampfer be­ handelt und dabei in der oder den ersten Verfahrens­ stufen ein Brüdenkondensat mit 20 Vol-% Ethanol und aus der letzten Verdampferstufe ein Bürdenkondensat ohne nennenswerte Ethanolanteile und ein Sirup mit 20 bis 45% Trockensubstanz-Biomasse, ebenfalls ohne nennenswerte Ethanolreste gewonnen.

Der Kuchen wird in einem Trockner, der hermetisch abge­ schlossen und indirekt beheizt ist, bis auf 90% Trocken­ substanz-Biomasse getrocknet. Dabei fällt noch ein Brüden mit einer Ethanolkonzentration von 8 bis 16 Vol-% an.

Das Brüdenkondensat aus der Verdampferstufe bzw. den Ver­ dampferstufen und des Trockners werden dann einer Rekti­ fikation unterworfen und dabei auf 85 bis 99,9 Vol-% konzentriert.

Die Rektifikation kann unter Überdruck betrieben werden. Dieser wird zweckmäßig so gewählt, daß das Temperatur­ niveau in eingesetzten Rückflußerzeugern hoch genug ist, um die Verdampfer und den Trockner teilweise zu be­ heizen. Die erhaltene Biomasse kann als Hefeanzucht­ kultur verwendet werden, wobei dann ein Teil der ab­ getrennten Biomasse in einen Fermenter zurückgeleitet wird.

Claims (9)

1. Verfahren zur Gewinnung von Ethanol und Biomasse aus vergorener Maische, dadurch gekennzeichnet, daß die Maische in Klarlauf und Biomasse getrennt wird und diese in einem Hermetiktrockner, einer Verdampferanlage und einer nachgeschalteten Rektifikation weiter be­ handelt und dabei im weitgehend reinen Ethanol, Brüdenkondensat und trockene Biomasse getrennt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Maische je nach verwendetem Rohstoff und Betriebs­ führung mit einem Ethanolgehalt von 5 bis 10 Vol-% in einer entsprechenden Anlage mechanisch in einen Klar­ lauf mit 5 bis 10 Vol-% Ethanol, 1 bis 5% Trockensubstanz- Biomasse und einen Kuchen mit 5 bis 10 Vol-% Ethanol und 10 bis 50% Trockensubstanz-Biomasse getrennt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeich­ net, daß der beim Trennen anfallende Klarlauf in einem Mehrstufenverdampfer behandelt und dabei aus der oder den ersten Stufen ein Brüdenkondensat mit 20 Vol-% Ethanol, aus der oder den letzten Stufen ein Brüden­ kondensat ohne nennenswerte Ethanolreste und ein Sirup mit 20 bis 45% Trockensubstanz-Biomasse und ohne nennenswerte Ethanolreste gewonnen werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der beim Trennen anfallende Kuchen in einem hermetisch abgeschlossenen, indirekt beheizten Trockner bis auf etwa 90% Trockensubstanz-Biomasse getrocknet wird und dabei Brüden mit einer Ethanolkonzentration von 8 bis 16 Vol.-% erhalten werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Maische durch Zentrifugieren getrennt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Brüdenkondensate aus den ersten Verdampfer­ stufen und des Trockners in einer Rektifikation bis auf 85 bis 99,9 Vol-% konzentriert werden.

7. Verfahren nach Anspruch 3, 4 und 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Verdampfung und Trocknung unter der Denaturierungstemperatur der in der Biomasse enthaltenen Eiweiße und Vitamine betrieben werden.

8. Verfahren nach Anspruch 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rektifikation unter Überdruck betrieben und dabei die Temperatur in Rückflußerzeugern auf einem zum teilweisen Beheizen der Verdampfer und des Trock­ ners ausreichenden Niveau gehalten wird.

9. Verfahren nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein Teil der abgetrennten Biomasse als Hefeanzuchtkultur in einen Fermenter zurückgeführt wird.