DE757743C

DE757743C - Process for the production of alcohol by fermenting waste liquors from pulp production

Info

Publication number: DE757743C
Application number: DEM146144D
Authority: DE
Inventors: Otto Von Dr-Ing Keussler
Original assignee: E Merck AG
Current assignee: Merck KGaA
Priority date: 1939-09-26
Filing date: 1939-09-26
Publication date: 1953-02-16

Description

Verfahren zur Gewinnung von Alkohol durch Vergären von Ablaugen der Zellstoffherstellung Bei der Vergärung der Sulfitablaugen, die bei der Zellstoffherstellung aus Nadelhölzern anfallen, erzielt man durchschnittlich 7 bis 91 Alkohol pro Kubikmeter Ablauge. Die Ablaugen haben dabei vor der Vergärung einen-Zuckergehalt (reduzierende Substanz) von durchschnittlich 2o bis ad. kg/cbm Ablauge. Die Ausbeute, bezogen auf den Anfangszucker, beträgt daher, wenn man i8o kg Zucker = i io 1 Alkohol setzt, bei 8 1 Alkohol pro 22 kg Anfangszucker 6o o%o. Von der in den Laugen vorhandenen reduzierenden. Substanz werden also 6o '/o in Alkohol umgesetzt und 4o % bleiben unvergoren.Process for the production of alcohol by fermenting the waste liquors Pulp production During the fermentation of the sulphite waste liquors that are used in pulp production from conifers, an average of 7 to 91 alcohol per cubic meter is achieved Waste liquor. Before fermentation, the waste liquors have a sugar content (reducing Substance) from an average of 2o to ad. kg / cbm waste liquor. The yield, based on the initial sugar, if one puts i8o kg of sugar = i io 1 alcohol, with 8 1 alcohol per 22 kg of initial sugar 6o% o. From that present in the lye reducing. Thus, 60% of the substance is converted into alcohol and 40% remains unfermented.

Bei der Vergärung von Sulfitablaugen, die bei der Zellstoffherstellung aus Laubhölzern anfallen (Buche, Pappel, Esche usw.), erzielt man viel geringere Ausbeuten an Alkohol, selbst wenn. der Gehalt an reduzierender Substanz in den Laugen vor der Vergärung gleich oder sogar höher ist als bei den Nadelholzablaugen. Bei gleichem Zuckergehalt pro Kubikmeter Lauge wie im obigen Beispiel kann man bei Laubhölzern nur 1,5 bis 3 1 Alkohol pro Kubikmeter Lauge erzielen.In the fermentation of sulphite liquors that are used in pulp production from hardwoods (beech, poplar, ash, etc.), you achieve much lower Yields of alcohol even if. the content of reducing substance in the alkalis before fermentation is the same or even higher than with the softwood waste liquor. at same sugar content per Cubic meters of lye as in the example above you can only achieve 1.5 to 3 liters of alcohol per cubic meter of lye with hardwood.

Es wurde nun gefunden, daß man bei der Vergärung eines Gemisches von N adelholz-und Laubholzablaugen, welches bis zu 40% Laubholzablauge enthält, Alkoholausbeuten erzielt, die über dem zu erwartenden Mitteltvert der einzelnen Alkoholausbeuten liegen, wenn man bei der Vergärung mit hohen Hefekonzentrationen arbeitet und eine an: die Mitvergärung von Buchenholzablauge gewöhnte Hefe verwendet. Diese Gewöhnung erzielt man am besten dadurch, daß man die Hefe aus dem vergorenen Ahlaugengemisch in an sich bekannter Weise, z. B. durch Separatoren, abscheidet und dem frischen Gemisch immer wieder zusetzt. Bei diesem Verfahren sind diejenigen. Bedingungen zu beachten, die in den deutschen Patenten 596 io; und 630 193 mitgeteilt sind.It has now been found that the fermentation of a mixture of coniferous and deciduous waste liquors which contains up to 40% hardwood waste liquor achieves alcohol yields which are above the expected mean value of the individual alcohol yields when the fermentation is carried out with high yeast concentrations and a yeast used to fermentation of beech wood liquor. This familiarization is best achieved by removing the yeast from the fermented ash mixture in a manner known per se, e.g. B. by separators, separates and adds to the fresh mixture again and again. In this procedure are those. Conditions to be observed in German patents 596 io; and 630 193 are reported.

Bei der Vergärung von N adelliolzablaugen, die bis zu 4o 1/o Laubholzahlaugen enthalten, wird daher erfindungsgemäß wie folgt gearbeitet: Der zu vergärenden Nadelholzablauge wird allmählich bis, zu -.o % Laubliolzablauge zugesetzt und dabei nach der Vergärung die Hefe aus der vergorenen Ablauge- in bekannter Weise durch Separatoren oder andere geeignete Mittel abgeschieden. Die so gewonnene Hefemilch wird dem neu zu vergärenden- Ablaugegeinisch immer wieder zugesetzt, so daß die Hefe sich nach und nach an die besonderen Bedingungen des Ablaugengemisches gewöhnt. Entsprechend dem Mischungsverhältnis, der Beschaffenheit der Ablaugen und den zugesetzten Hefenähr-Substanzen, stellt sich dann mit der Zeit eine Hefekonzentration, ein, die jedenfalls oberhalb der üblichen Hefekonzentration liegt.In the fermentation of Nadelliolzablaugen, the up to 4o 1 / o hardwood lye contain, is therefore worked according to the invention as follows: The softwood waste liquor to be fermented is gradually added up to -.o% leaf lilac waste liquor and after fermentation the yeast from the fermented waste liquor in a known manner by separators or others appropriate funds deposited. The yeast milk obtained in this way is fed to the newly fermented Ablaugegeinisch added again and again, so that the yeast gradually adapts to the used to special conditions of the waste liquor mixture. According to the mixing ratio, the nature of the waste liquors and the added yeast nutrients then over time a yeast concentration that is above the usual yeast concentration.

Es ist zweckmäßig, bei der Vergärung in den. Bottichen für eine gute Durchmischung von Hefe und Gärgut zu sorgen, z. ß. durch Rührwerke. Umwälzpumpen od. dgl. Mittel. Die Gärbottiche können offen oder geschlossen sein. Vorzugsweise wird unter einer Kohlensäureatmosphäre oder der eines anderen indifferenten: Gases, d. li. unter Luftabschluß, vergoren.It is useful when fermenting in the. Vats for good To ensure mixing of yeast and fermentation material, z. ß. by agitators. Circulation pumps or the like. Means. The fermentation vats can be open or closed. Preferably is under a carbonic acid atmosphere or that of another inert: gas, d. left fermented in the absence of air.

Das Verfahren läßt sich sowohl bei den absatzweise arleitenden als auch bei den ununterbrochenen Gärverfahren anwenden, bei denen auch die Abtrennung und Zugabe der Hefemilch ohne Unterbrechung erfolgt. ablauge vor der Vergärung gemischt und dann der ununterbrochen arbeitenden Gäranlage zugeführt. Als Hefenährsubstanz wird auf ioo cbm Gemisch etwa i kg Diaminoniumphosphat zugesetzt. Die Gärbottiche sind geschlossen, so daß über der gärenden Flüssigkeit eine C02 Atmosphäre steht. Umwälzpumpen sorgen dafür, daß die Hefe sich in den Bottichen nicht absetzt. Aus der vergorenen Ablauge wird die Hefe durch Separatoren abgeschieden und die gewonnene Hefemilch, etwa io% der Laugenmenge, dein Gärbottich ununterbrochen wieder zugeführt. Bei einem durchschnittlichenGehalt an Zucker (reduzierender Substanz) des Laugengemisches von 2q. kg/cbm werden 8,2 1 Alkohol pro Kubikmeter Lauge erhalten. Die Hefekonzentration, die anfänglich 6-iog pro Kubikzentimeter betrug, steigt im Verlauf von einigen Monaten auf iio. ios Zellen an, nachdem sich die Hefe an das Laugengemisch gewöhnt hat. Gleichzeitig tritt eine weitere Steigerung der Alkoholausbeute auf 8,61 pro Kubikmeter ein.The procedure can be used for the intermittent arleitenden as well as also apply to uninterrupted fermentation processes, which also include separation and addition of the yeast milk takes place without interruption. waste liquor mixed before fermentation and then fed to the continuously operating fermentation plant. As a yeast nutrient about 1 kg of diaminonium phosphate is added to 100 cbm of mixture. The fermentation tanks are closed so that there is a C02 atmosphere above the fermenting liquid. Circulation pumps ensure that the yeast does not settle in the vats. the end the fermented waste liquor, the yeast is separated by separators and the extracted Yeast milk, about 10% of the amount of lye, is continuously fed back into your fermentation vat. With an average content of sugar (reducing substance) in the lye mixture from 2q. kg / cbm, 8.2 liters of alcohol per cubic meter of lye are obtained. The yeast concentration, which was initially 6-iog per cubic centimeter, increases over the course of a few months on iio. ios cells after the yeast has got used to the lye mixture. At the same time there is a further increase in the alcohol yield to 8.61 per cubic meter a.

Die in dem vorstehenden Beispiel benutzte N 1 adelholzablaugee enthielt 2.2,3 kg/cbm reduzierende Substanz und ergab für sich allein vergoren 8,85 1/cbm Alkohol. Die Buchenholzablauge enthielt 28,okg/cbm reduzierende Substanz und ergab für sich allein vergoren 3,8 1/cbm Alkohol. In dem Gemisch von 70°/0 Nadelholz- und 30% Buchenholzablauge waren also 24 kg/cbm reduzierende Substanz vorhanden. Bei der Vergärung konnten 8,85' 0,7 -+- 3,8' 0,3 = 7,34 1/cbm Alkohol erwartet werden. Tatsächlich aber wurden 8,2 bis 8,61/cbm Alkohol erhalten, d. h. eine über die Berechnung hinausgehende Alkoholmehrausbeute von i i bis 11,7'10. The N 1 adelholzablaugee used in the above example contained 2.2.3 kg / cbm reducing substance and fermented alone resulted in 8.85 l / cbm alcohol. The beechwood liquor contained 28.0 g / cbm reducing substance and fermented alone yielded 3.8 l / cbm alcohol. In the mixture of 70% coniferous wood and 30% beech wood waste liquor, 24 kg / cbm of reducing substance were therefore present. During fermentation, 8.85 '0.7 - + - 3.8' 0.3 = 7.34 1 / cbm alcohol could be expected. In fact, however, 8.2 to 8.61 / cbm alcohol were obtained, ie an excess alcohol yield of ii to 11.7'10, which goes beyond the calculation.

Diese überraschend hohen Alkoholausbeuten wurden durch das Zusammenwirken folgender für die vorliegende Erfindung charakteristischen Verfahrensmaßnahmen erzielt: i. Das Gemisch soll nicht mehr als q.00/0 Laubholzablauge enthalten.These surprisingly high alcohol yields were due to the interaction the following procedural measures characteristic of the present invention are achieved: i. The mixture should not contain more than q.00 / 0 deciduous wood waste liquor.

2. Die Vergärung wird bei verhältnismäßig hohen Hefekonzentrationen durchgeführt. Darunter versteht der Gärungsfachmann folgendes: Bei den verbreitetsten Gärungsverfahren. (Verschneideverfahren, Reinzuchthefeverfahren, Fesselgärverfahren) werden normale Hefekonzentrationen von ungefähr io bis 2o - ios Hefezellen/ccm angewendet. Die beim vorliegenden Verfahren benutzten verhältnismäßig hohen Hefekonzentrationen können auf das Zehn- und Mehrfache der normalen Hefekonzentrationen ansteigen. Sie sind z. B. charakteristisch für die obengenannten Gärverfahren nach den deutschen Patenten 596 107 und 630 193. Beispiel In einer Sulfitzellstoffabrik wird Nadelholz und Buchenholz verarbeitet. Die anfallenden Ablaugen werden im Verhältnis von 0% N adelholzablauge und 30% Laubholz- 3. Die Hefe soll aus dem vergorenen Ablaugengemisch in an sich bekannter Weise, z. B. mittels Separatoren, abgeschieden und dem frischen Gärgemisch wieder zugesetzt werden. Durch diese Maßnahme wird es überhaupt erst möglich, die unter a geforderte verhältnismäßig hohe Hefekonzentration zu erreichen und aufrechtzuhalten. Würde man einfach bei einem der üblichen Gärverfahren ein. Gemisch von Nadelholzablauge mit bis zu 4017o, Laubholzablauge einsetzen, so würde dabei die Hefe absterben. Durch die Wiedergewinnung der Hefe und ihre Rückführung nach dem vorliegenden Verfahren erzielt man eine Gewöhnung der Hefe an die ungünstigen Eigenschaften der Laubholzablauge.2. The fermentation is carried out with relatively high yeast concentrations. The fermentation specialist understands this to mean the following: In the most common fermentation processes. (Blending process, pure yeast process, fettered fermentation process) normal yeast concentrations of around 10 to 20 - 10 yeast cells / ccm are used. The relatively high levels of yeast used in the present process can be as high as ten or more times normal levels of yeast. You are e.g. B. characteristic of the above fermentation processes according to German patents 596 107 and 630 193. Example Softwood and beech wood are processed in a sulphite pulp factory. The waste liquors produced are in a ratio of 0% conifer waste liquor and 30% hardwood 3. The yeast should be extracted from the fermented waste liquor mixture in a manner known per se, e.g. B. separated by separators and added back to the fresh fermentation mixture. This measure makes it possible in the first place to achieve and maintain the relatively high yeast concentration required under a. One would simply use one of the usual fermentation processes. If you use a mixture of softwood waste liquor with up to 4017o, hardwood waste liquor, then the yeast would die off. By recovering the yeast and recycling it according to the present process, the yeast is accustomed to the unfavorable properties of the deciduous waste liquor.

Claims

PATENT CLAIM: Process for obtaining alcohol from waste liquors pulp production, characterized in that a mixture of needle and hardwood waste liquors containing up to 40% hardwood waste liquors at relatively fermented with high yeast concentration, the yeast from the fermented waste liquor mixture deposited in a known manner and added back to the fresh mixture will.