DK149782B - Fremgangsmaade til fremstilling af ethanol ved kontinuert forgaering i en fermentator - Google Patents

Description

149782

Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde til fremstilling af ethanol ved kontinuert forgæring af et kulhydratholdigt substrat i en fermentator, som indgår i en kontinuerlig proces-cyclus, hvorved en kontinuer-5 lig gærrecirkulation opretholdes i fermentatoren. Med fermentator forstås i denne sammenhæng fortrinsvis en enkelt forgæringstank.

Med hensyn til ethanol af teknisk type tilvirkes denne hovedsagelig ved hjælp af rent syntetiske metoder ud fra 10 råvaren ethylen, som på sin side opnås ud fra petroleums råvare eller naturgas. På grund af begrænsningerne i tilførslen åf fossile råvarer, har man påbegyndt undersøgelse af mulighederne for at udvinde brændstof og kemikalier ud fra ressourcer, der lader sig fornye igen, d.v.s. ud fra 15 ressourcer af vegetabilsk art. På denne måde har den gamle teknik til fremstilling af ethanol ud fra kulhydrater i videste forstand fået fornyet aktualitet. Ethanol har interesse både som brændstof og som .råvare. Man vil huske, at den svenske organisk/kemiske industri, som voksede frem ;efter 20 anden verdenskrig, var baseret på sulfitsprit, som blev forvandlet til ethylen og videre til ethylenoxid etc. Pen ændrede råvaresituation har således aktualiseret sådanne synteseveje. Dersom man iblander benzin op til 20?ί> Vandfri ethanol, forbedres oktantallet, og man behøver kun at fore-25 tage små forandringer på forbrændingsmotorer, for at disse skal kunne fungerer méd et sådant brændstof. I mange lande, hvor man råder over store kvantiteter af billigt sukker eller af stivelsesbaserede råvarer, foretages der et inten- . sivt udviklingsarbejde efter disse linier. Nyere forsknings-30 resultater gør det sandsynligt, at forvandling af cellulose til forgærbart sukker vil kunne blive en økonomisk realitet. Cellulose forekommer i hele verden i tilsyneladende ubegrænsede mængder, og cellulose udgør en potentielt ideel råvare til ethanolproduktion.

149782 2

De fleste eksisterende anlæg til fremstilling af ethanol gennem forgæring er baseret på batch-produktion, hvorved råvarer med forholdsvis lav koncentration af forgærbart 5 den dannede ethanol når en koncentration, som inhiberer forgæringen, hvilket på sin side medfører, at man opnår store mængder spildevand, som i ubehandlet tilstand kan give anledning til store miljøproblemer. Det bliver mere og mere en nødvendighed for produktionen af ethanol gennem 10 forgæring i stor skala, at man er nødt til at undgå miljøskadelige udslip ved håndtering af restprodukter fra processen på økonomisk forsvarlig måde.

Man kender en kontinuert forgæringsmetode til industriel anvendelse, som er baseret på et antal forgæringstanke, der 15 er såkaldt kaskadekoblede, og i hvilke man opretholder trinvis forøgede ethanolkoncentrationer og trinvis formindsket substratkoncentrationer fra tank t-il tank. Denne metode har ikke opnået nogen større udbredelse, formodentlig på grund af infektionsproblemer, samtidig med at man stadig har den 20 samme begrænsning med hensyn til koncentrationen af tilført substrat som ved den traditionelle batch-metode.

En alvorlig ulempe ved de hidtil anvendte metoder til etha-nolproduktion gennem forgæring kan således henføres til behovet for en vis minimal fortynding af substratet, hvilket 25 på sin side kraftigt begrænser muligheden for at opnå et tilstrækkelig koncentreret procesrestmateriale til økonomisk afsætning. Inhiberingseffekter optræder allerede ved en ethanol-koncentration på ca. 7%, hvilket sætter den praktiske grænse for substratkoncentrationen til ca. 16-18% fermenterbare kul-30 hydrater.

En yderligere begrænsning ved den konventionelle batch-metode er den lave ethanolproduktivitet i forhold til kapitalomkostningerne. Man har derfor foreslået med henblik på at øge etha- 3 149782 nolproduktiviteten forskellige metoder til ooretholdelse af en høj gærcelle-koncentration under forgæringen, hvilket af økonomiske grunde ligeledes indebærer, at gærcellerne må holdes levende og anvendes til ethanolproduktionen i en længe-5 re tidsperiode.

I USA patentskrift nr. 2 440 925 omtales en metode til forlængelse af en batch-forgæringscyclus og dermed tiden, i løbet af hvilken samme gær udnyttes. De toxiske virkninger på gæren af ethanol ved højere koncentration undgåes 10 derigennem, at ethanolen fjernes under batch-cyclusen. For at kunne fjerne ethanolen fjernes væske fra fermenterings-beholderen, og den strippes under vakuum, således at gæren ikke ødelægges. Fra vakuumbeholderen recirkuleres gæren til forgæringsbeholderen sammen med den væske (bærmen), hvori gæ-15 ren befinder sig i suspension. Denne uønskede akkumulering af bærme i fermentatoren fører imidlertidig hurtigt til en inhibering af gæraktiviteten, således at man må afbryde batch-processen.

Man har også foreslået at holde fermentatoren under vakuum og 20 at bortkoge den dannede alkohol ved tilstrækkelig lav temperatur til bibeholdelse af gærens aktivitet. En alvorlig ulempe ved denne metode er, at kuldioxid, som dannes under forgæringen, må borttages ved hjælp af vakuumapparaturet, hvilket kræver stort energiforbrug.

25 Den negative indvirkning på gærens aktivitet, når gæren udsættes for visse koncentrationer af de i forgæringsrestvæsken (bærmen) indgående bestanddele har, til trods for at de har været velkendte i mange år og har afskrækket mange fra en tillempning af bærme-recirkulering, ikke været genstand for 30 særlig grundig undersøgelse. Man har praktiseret ved gæringsprocesser til fremstilling af gær en vis genanvendelse af forgæringsresteme med henblik på fuldstændig at udnytte næringsstofferne i urten til yderligere propagering af gæren.

4 149782 I USA patentskrift nr. 1 884 272 er det således omtalt, at man udtager urt, som indeholder gær, fra en propageringsbeholder, at man fjerner gæren ved centrifugering og tilbagefører den gærfrie urt til anlægget til genanvendelse af en 5 uspecifiseret del af denne mængde til yderligere propagering. Eftersom ethanol ligeledes kan dannes som biprodukt, har man også påpeget muligheden for lejlighedsvis at udtage en del gærfri urt til udvinding af ethanol ved afdestillering inden urten tilbageføres.

10 I en forskningsrapport "Biotechnology and Bioengineering, bind 19, side 1125-43 (1977)" omtales eksperimenter, som indikerer, at et koncentreret substrat indeholdende 33% glucose skulle kunne forgæres kontinuert under opretholdes af en høj gærkoncentration (4-7%) i en vakuumfermentator. Ethano-15 len bortkoges kontinuert fra fermentatoren, en afløsbsstrøm udtages kontinuert fra fermentatoren for at forhindre akkumulering af ikke-£Lygtige bestandele i fermentatoren, og gæren recirkuleres efter at være blevet frasepareret fra afgangsstrømmen gennem sedimentering. Til industrielle anven-20 delser foreslås, at sedimenteringsbeholderen erstattes med en centrifuge. Trods den oven for nævnte alvorlige ulempe som et stort energiforbrug til komprimering af kuldioxid, er, tildeles i rapportens resumé vakuumforgæringsmetoden de største fordele og. fremtidsmuligheder. Anledningen hertil fremgår af føl-25 gende citat fra dette omtalte skrift: " En alt overskyggende fordel ved vakuumfermentatoren er eliminering af ethanolinhi-beringen. Dette muliggør forgæring af koncentreret sukkeropløsninger med ekstremt høje hastigheder" (side 1141), samt "produktiviteten ved atmosfærisk forgæring med cellerecir-30 kulation blev begrænset af den lave glucosekoncentration, som det var nødvendig at anvende i tilførselsstrømmen for at undgå en alvorlig ethanolinhibering" ( side 1142)". I denne relativt nye forskningsrapport, som beretter om et intensivt arbejde og forsøg på at klarlægge betingelserne for kontinuert 35 forgæring, hævdes således påny det alment vedtagne synspunkt 5 149782 med hensyn til atmosfærisk forgæring i en fermentator, at inhiberingsvirkninger fra alkohol dannet i fermentatoren begrænser koncentrationen af tilsat fermenterbart materiale til den velkendte grænse på ca. 16-18 vægt-%. Det bør bemærkes, 5 at rapporten ikke kommenterer de infektionsricici, som bestemt foreligger ved kontinuert forgæring i lang tid i samme forgæringskar ved en temperatur, som er gunstig for bakteritil-vækst.

Den foreliggende opfindelse har til formål at tilvejebringe 10 en fremgangsmåde af den i indledningen nævnte art, ved hvilken man kan tilføre et substrat med høj kulhydratkoncentration, og ved hvilken der opstår en koncentreret afløbs-strøm, som lader sig uskadeliggøre eller udnytte på effektiv, økonomisk måde.

15 Ifølge opfindelsen er det ejendommelige ved en fremgangsmåde af den i indledningen nævnte art, at man opretholder en stabil tilstand i fermentatoren gennem kontinuert tilførsel til en sådan proces-cyclus af en strøm af et sådant substrat med en koncentration af fermenterbare kulhydrater større end kon-20 centrationen i melasse af 22° Brix, hvilken strøm mangderegu-leres således, at man opretholder en koncentration af forgær-bar substans i fermentatoren ikke overstigende 2,5 vægt-%, gennem kontinuert afgang af en strøm af fermenteringsvæske fra fermentatoren, hvilken strøm mængdereguleres således, at dens 25 indhold af ethanol ligger lavere end den i sig selv kendte grænseværdi for alvorlig inhibering af ethanolforgæringen i fermentatoren, gennem kontinuert centrifuge-separering af den-· ne strøm af fermenteringsvæske til dannelse i det mindste af en gærkoncentratstrøm og en i det væsentlige gærfri strøm, 50 tilbageføring af gærkoncentratstrømmen til fermentatoren, kon-ninuert separering af den gærfrie strøm til en med ethanol beriget strøm, der borttages, og en reststrøm, kontinuert borttagning af en del af denne reststrøm samt recirkulering 6 149702 af den resterende del af denne reststrøm til fermentatoren, hvorved man tilsikrer, at den til fermentatoren tilbageførte del af reststrømmen er pasteuriseret ved at være blevet udsat for opvarmning til en temperatur højere end 60 °C.

5 Centrifugalsepareringen gennemføres bedst med en centrifugalseparator. Ved at tilbageføre gærkoncentratet til forgæringsbeholderen, beskyttes gæren fra beskadigelse ved fjernelse af ethanolen. Recirkuleringen af gær medfører også, at man kan opretholde en højere koncentration af gær i forgæringsbehol-10 deren, hvilket medfører højere forgæringshastighed.

Strømmen af forgæringsvæske kan ligeledes deles op i tre strømme, nemlig udover de allerede omtalte en såkaldt slamstrøm indeholdende forureninger. Dette kan gennemføres med en centrifugalseparator, som deler den indkomne strøm af for-15 gæringsvæske dels i en kontinuert gærkoncentratstrøm og en kontinuert gærfri strøm, og dels i en Intermitterende strøm \ af slam. Dette indebærer, at slam opsamles i centrifugalseparatorens rotorperiferi og udtømmes intermitterende derfra. Derigennem forhindres, at forureninger akkumuleres i syste-20 met. Ved en egnet udformning af en sådan' centrifugalseparator tilføres gærkoncentratstrømmen ved hjælp af et fordelingsrør og den gærfrie strøm med en fordelingsskive.

Ved konventionel ethanolforgæringsteknik anvender man en . sådan substratkoncentration, at ethanolindholdet- efter af-25 sluttet forgæring når op på ca. 7 vægt-%. Dersom man som substrat anvender melasse, er den oprindelige melassekoncentration omkring 22° Brix. Et sådant substrat kan fuldstændig forgæres. Højere koncentrationer af melasse kan ikke forgæ-res fuldstændig, efter som dette ville føre til højere e-30 thanol-koncentrationer end 7 vægt-%, som virker inhiberende på forgæringsreaktioneme. Ifølge den foreliggende opfindelse kan man forgære melasse med de inden for sukkerindustrien højest forekomne koncentrationer på 50-60° Brix, ved at etha-nolkoncentrationen forhindres i at nå op over ca. 5 vægt-% gen-35 nem kontinuert borttagelse af ethanol fra forgæringsvæskens cirkulationscyklus.

149762 7

Man opdeler ved en udførelsesform for fremgangsmåden ifølge opfindelsen den fra centrifugalsepareringen opnåede gærfrie sub strat strøm ved destillation i en strøm, som er beriget med ethanol, og i en reststrøm, af hvilken en del 5 tilbageføres til forgæringsbeholderen, medens den resterende delstrøm borttages fra cirkulationscyklusen i form af- en bærme. Denne bærme opnår ved fremgangsmåden ifølge den foreliggende opfindelse betydeligt højere koncentration, end det er tilfældet ved de hidtil tillempede destillationsmetoder 10 i forbindelse med ethanolforgæring. En stor fordel ved fremgangsmåden ifølge den foreliggende opfindelse består deri, at destillationskurven for ethanol forbedres betydelig ved de høje substratkoncentrationer, som anvendes, hvilket i kombination med opretholdelsen af et stort recirkulationsfor-15 hold medfører, at indholdet af opløselig ikke-forgærbar substans i strømmen igennem destillationstrinnet bliver betydeligt.

Man kan alternativt til de destillative metoder til udskillelse af ethanol fra den cirkulerende forgæringsvæske til-20· lempe ekstraktionsmetoder, d.v.s. optage ethanolen i et cirkulationskredsløb af et eller andet egnet opløsningsmiddel, som har affinitet til den pågældende forbindelse men mindre affinitet til vandet. Eksempel på et sådant opløsningsmiddel er oktanol. Ethanolen udvindes derefter fra oktanolopløsningen 25 ved fraktionering. En sådan ekstraktion-fremgangsmåde fremviser god varmeøkonomi.

Den destillative eller den ekstraktive udskillelse af ethanolen gennemført hensigtmæssigt i det væsentlige ved atmosfæretryk. Termisk udskillelse under vakuum har 50 den fordel, at temperaturen kan holdes lavere, men driftsomkostningerne til opretholdelse af vakuum indebærer en u-lempe.

8 149782

Ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen pasteuriserer man den fra den destillative eller den ekstraktive adskillelse kommende reststrøm ved en temperatur på 60-100 °C, inden strømmen føres tilbage til forgærings-5 beholderen.

En stor fordel ved fremgangsmåden er, at man uafhængigt af den måde, hvorpå man udvinder ethanolen, opnår en afløbsstrøm med høj koncentration af substans, som lader sig behandle på økonomisk forsvarlig måde. Man opnår således en bær-10 me, som er 4-6 gange mere koncentreret end bærme fra konventionel ethanoldestillation, og som har en positiv forbræn-dingsvarmeværdi, hvilket bidrager til en god driftsøkonomi ved fremgangsmåden. På grund af bærmens høje indhold af organisk substans kan den eventuelt anvendes som råvare til 15 fremstilling af produkter, såsom f. eks. furfurol etc.

Fremgangsmåde ifølge opfindelsen skal i det følgende nær mere beskrives under henvisning til de vedlagte tegninger, på hvilke : fig. 1 viser et principielt strømskema for fremgangsmåden 20 ifølge opfindelsen, fig. 2 viser et strømskema for fremgangsmåden med destil-lativ udskillelse af ethanolen, fig. 3 viser et skema for fremgangsmåden udført med ekstrak-tiv udskillelse af ethanolen.

25 På fig. 1 betegnes et forgæringskar med F, en centrifugalseparator med C, en enhed til fjernelse af ethanol med RU og en blander med med M. Disse enheder er ved hjælp af ledningerne 1, 2, 3 og 4 forbundet til dannelse af et cirkulationskredsløb. Centrifugalseparatoren C er yderligere di- 30 rekte forbundet med blanderen M ved hjælp af en ledning 5.

9 149782

En tilgangsledning 6 til cirkulationskredsløbet er tilsluttet ved blanderen M. Forgæringskar F er desuden udrustet med en gasafgang 7, centrifugalseparatoren C med en slamafgang 8, enheden RU med et udløb 9 til en strøm, som er beriget med 5 ethanol, mens ledningen 3 er forsynet med en afgrening 10 til aftapning væk fra cirkulationskredsløbet. Centrifugalseparatoren C er af en type, som opdeler en indgående strøm i to kontinuerlige væske strømme og en intermitterende slamstrøm.

10 En udførelsesform for fremgangsmåden, ved hvilken ethanol udskilles fra cirkulationskredsløbet ved hjælp af destillation, enten i form af en enkel afdampning eller igennem fraktionering, er gengivet på fig. 2. I denne figur har man anvendt de samme betegnelser som i fig. 1 for tilsvarende ap-15 paratenheder og ledninger. Enheden Ru i fig. 1 er blevet erstattet af en destillationsenhed D. Ledningen 2 til destillationsenheden og ledningen 3 fra den samme står i en varmevekslerforbindelse igennem en varmeveksler HE i. Ledningen 3 passerer en køler HE il før tilslutning til blanderen M.

20 Ved fremstilling af ethanol i et anlæg af den slags, som er vist på fig. 2, tilføres koncentreret, klaret substrat ved hjælp af tilgangsledningen 6 og blander M til forgæringskarret F. Den tilførte strøm blandes derved dels med den fra centrifugalseparatoren kommende suspension af gær og dels 25 med den fra destillationsenheden kommende gærfrie strøm, d.v.s. bærmen . I centrifugalseparatoren udskilles intermitterende forureningsslam, som ellers ville blive akkumuleret i anlægget. Ethanol afdrives fra den gærfrie strøm i destillationsenheden D, hvorved den dertil nødvendige varme tilfø-30 res enten gennem indirekte opvarmning eller med direkte damptilførsel. I sidstnævnte tilfælde kompenseres fortyndingen gennem en forøgelse af det tilførte substrats koncentration. Fordelen ved den direkte damptilførsel er, at man undgår belægninger på varmeoverføringsoverflader. Ethanol udtages ved 35 udløbet 9, og bærmen afgiver næsten hele sit tilgængelige varmeindhold til den strøm, som kommer ind til destillations- 149782 ίο enheden, ved hjælp af varmeveksleren he i.

En mindre del af bærmestrømmen afledes fra cirkulationskredsløbet ved hjælp af udløbet 10, og den er her så koncentreret, at man kan håndtere den på økonomisk måde. Resten 5 af bærmestrømmen køles ned ved hjælp af varmeveksleren HE li og tilføres så via blanderen M til forgæringskarret F. Den ved " forgæringen dannede gas, d.v.s. i hovedsagen kuldioxid, ud ledes gennem udløbet 7. Fremgangsmåden gennemføres på en sådan måde, at ethanolindholdet i forgæringskarret holdes ved 10 et lavt niveau, i størrelsesordenen 4 vægt-% i forgæringskarret, hvorved substratet forgæres til næsten 100% . udstrækning under de således valgte procesbetingelser. E-thanolindholdet i den bærme, som kommer fra destillations-. enheden, er meget lavt.

15 Som et alternativ til destillativ udskillelse af ethanolen fra cirkulationskredsløbet kan man anvende ekstraktiv teknik. På fig. 3 er skitseret et anlæg udstyret til en sådan fremgangsmåde, Anlægget indeholder ud over de fra figurerne 2 og 3 kendte enheder en ekstrationsenhed E, eksempelvis 20 i form af en modstrømsekstraktionskolonne, og en destillationsenhed FR, eksempelvis en fraktioneringskolonne. Ledningen 2 fra centrifugalseparatoren er i dette tilfælde forbundet med ekstraktionsenheden E, til hvilken der ligeledes føres en opløsningsmiddelstrøm gennem et indløb 15. Denne 25 opløsningsmiddelstrøm strømmer igennem ekstrationsenheden E og optager derved ethanol, hvorpå den strømmer videre gennem en ledning 16 til destillationsenheden FR, hvorfra ethanolen afgår gennem et udløb 17. Bundstrømmen af opløsningsmiddel fra destillationsenheden FR strømmer igennem 30 en ledning 18 til indløbet 15, som ligeledes tilføres opløsningsmiddel gennem et indløb 19. En del af den fra ekstraktionsenheden E udtagne strøm, som er fattig på ethanol, bortledes fra anlægget, mens resten tilføres forgæringskarret F via blanderen M. Destillationsenheden opvarmes bekvemt 35 med indirekte opvarmning 21.

EKSEMPEL 1 11 149782

Som eksempel på gennemførelse af en fremgangsmåde ifølge opfindelsen skal her beskrives en kontinuerlig forgæring af melasse i et anlæg af den type, som er vist på fig. 2.

5 For at påbegynde processen anbragte man 10 kg pressegær i 100 liter klaret melasse med 20° Brix i et forgæringskar, som var forsynet med omrører. I cirkulationskredsløbet er placeret en køler. Forgæringstemperaturen blev reguleret til 32 °C, og det forgærbare sukker blev forvandlet i 90% 10 udstrækning til ethanol inden for ca. 3 timer. Under den seneste del af forgæringsforløbet måtte man kontinuert udtage ethanol fra substratet, for at man skulle kunne opretholde i substratet et alkoholindhold på ca. 4 vægt-%. Derfor måtte forgæringsvæske cirkulere gennem en centrifugal-15 separator C, hvorved man kunne lede en strøm af gærkoncen trat tilbage til forgæringskarret, mens en gærfri strøm tilførtes en simpel destillationsenhed D, hvor ethanolen blev afdrevet under atmosfæretryk. Da forgæringen af den oprindelige charge var fuldstændig, tilførte man kontinuert 20 til forgæringskarret 7-13 kg/time klaret melasse med 40°

Brix. I forgæringskarret opretholdt man et væskerumfang på 100 liter. Forgæringen foregik igennem en uge, og i løbet af denne tid borttog man en ethanolstrøm med et ethanol-indhold på 25-35 vægt-%, hvorved ethanolindholdet i forgæ-25 ringskarret blev holdt på ca. 4 vægt-%. En lille strøm af bærme med 25-30 vægt-% tørstofindhold blev udtaget fra cirkulationskredsløbet .

Man opnoterede driftsdata vedrørende begge tilførselshastighederne, hvilket er vist i efterfølgende tabel: 12 149782

Tilførselsha- F^/Fg Ligevægt for- Ethanolpro-stighed 40° gærbart sukker diaktivitet

Brix melasse i forgærings- (100%) kg/time beholderen i kg/100 1/time vægt-% 7,0 10,0 1,0 1,0 13,0 5,5 2,5 1,7

Udtrykket F^/Fg angiver forholdet mellem rumfangsstrømmene i ledningerne 3 og 6 på fig. 2. Det fremgår af tabellen, at produktiviteten for ethanol blev forøget med forøget råstoftilsætning, men på bekostning af udnyttelsen af det tilfør- 5 te sukker, eftersom mere af dette forblev uudnyttet i de sidste tilfælde. Det er klart, at optimeringen af tilførselshastigheden bestemmes af forholdet mellem råvareromkosiningerne og kapital- henholdsvis driftsomkostningerne.

Det skal bemærkes, at råvaren ikke blev steriliseret ved den 10 beskrevne forgæring. Til trods for dette forekom der ingen akkumulering af bakterier i systemet, hvilket tydeligt be-rorede på, at strømmen blev steriliseret i destillationsenheden.

EKSEMPEL 2 15 Man gennemførte kontinuerlig forgæring af rørsukkermelasse i en fermentator, som blev holdt under stabile betingelser, ved hjælp af den på fig. 2 viste procescyclus . Fermenta-toren blev holdt under atmosfæretryk, forgæringsvæskens pH og temperatur blev reguleret til ca. 4,5 henholdsvis 32 °C.

20 Gærtilvæksten blev reguleret gennem luftindblæsning. Som gær anvendte man Schizosaccharomyces pombe.

Man satte til procescyclus ved hjælp af 6: 13 149782 kq/h vaat-%

Forgærbar substans 56 23

Ikke-forgærbar, opløselig substans 22 9

Ikke-forgærbar, fast substans 2 1

Vand (totalt) 163 67 243 100

Den i det væsentlige gærfrie strøm 2, som fra separatoren blev indført til destillationskolonnen Df var på , 580 kg/h, og den til fermentatoren F recirkulerede bærmestrøm ( strøm 3' - strøm 10) var på 363 kg/h og havde en 5 ethanolkoncentration på ca. 0 %. Fra destillationskolonnen D udtog man 65 kg/h damp indeholdende 68% ethanol, og fra fermentatoren udledtes 26 kg/h kuldioxid.

I fermentatoren F opretholdt man følgende stabile forhold: Gær 5 x 10® celler/ml

Luft 0,1 ppm

Ethanol 4,3% Tørstofindhold (foruden gær) 15 %

Forgærbart sukker 0,2% 10 En bærmestrøm 10 på 152 kg/h med tørstofindhold på 17 vægt-% blev kontinuert udtaget.

EKSEMPEL 3

Som råmateriale til den kontinuerlige ethanolforgæring anvendtes hvede (87% tørstof). Eksemplet er i overensstemmel-15 se med den i fig. 2 viste procescyclus med tillæg af et forsukringstrin, som tilførseisstrømmen 6 passerer før den når blanderen M. Fermentatoren blev holdt under atmosfæretryk, pH i fermentatoren blev reguleret til ca. 4,5, og temperaturen i fermentatoren blev holdt ved 32 °C. For at 14 149782 undgå, at store partikler i strømmen 1 af forgæringsvæske fra fermentatoren passerer separatoren C, indsatte man i ledningen 1 før separatoren en centrifugalsi med maskeåbninger på 200 yum., hvorved det tilbageholdte materiale blev 5 ført sammen med den gærfrie strøm 2 før indføring til destil lationskolonnen D. En lignende si blev placeret i bærmestrømmen 3 fra destillationskolonnen, for at bortsigte grovere partikler og fjerne disse med denne borttagne bærmestrøm 10. Den anvendte gær var Saccharomyces cerevisiæ.

10 Man tilførte kontinuert igennem forsukringstrinnet og indføringsstrømmen 6 følgende mængder hvederåvare: kg/h vægt-%

Forgærbar substans 62 30,6

Ikke-forgærbar opløselig substans 10 4,9

Ikke-forgærbar fast substans 15 7,4

Totalt vand 116 57.1 203 100,0

Den til destillationskolonnen D tilførte strøm 2, som indeholdt såvel den i separatoren C fraseparerede gærfrie strøm som det afsigtede tilbageholdte materiale fra strømmen 1, 15 var på 530 kg/h, og den til fermentatoren recirkulerede bærmestrøm (strøm 3 - strøm 10) var på 360 kg/h (ethanolkon-centrationen ca. 0). Fra destillationskolonnen D udtog man 69 kg/h damp indeholdende 42 vægt-% ethanol, og fra fermentatoren udtog man 33 kg/h kuldioxid.

20 I fermentatoren F opretholdt man følgende stabile betingelser: Gær 5 x io8 celler/ml

Luft 0,015 ppm

Ethanol 5,5%

Total tørstof (foruden gær) 16 %

Forgærbart sukker 0,05% 1A 97 8 2 15

Den via 10 kontinuert borttagne bærmestrøm, som ligeledes indeholdt det på sien tilbageholdte materiale fra strømmen 3, var 101 kg/h, og dennes totale tørstofindhold var 26 vægt-%.