DK158271B - Fremgangsmaade og fermentor til kontinuerlig fremstilling af alkohol - Google Patents

Fremgangsmaade og fermentor til kontinuerlig fremstilling af alkohol Download PDF

Info

Publication number
DK158271B
DK158271B DK181783A DK181783A DK158271B DK 158271 B DK158271 B DK 158271B DK 181783 A DK181783 A DK 181783A DK 181783 A DK181783 A DK 181783A DK 158271 B DK158271 B DK 158271B
Authority
DK
Denmark
Prior art keywords
herb
fermentation vessel
carbon dioxide
vat
fermentor
Prior art date
Application number
DK181783A
Other languages
English (en)
Other versions
DK181783A (da
DK181783D0 (da
DK158271C (da
Inventor
Vladimir Kalina
Original Assignee
Nestle Sa
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nestle Sa filed Critical Nestle Sa
Publication of DK181783D0 publication Critical patent/DK181783D0/da
Publication of DK181783A publication Critical patent/DK181783A/da
Publication of DK158271B publication Critical patent/DK158271B/da
Application granted granted Critical
Publication of DK158271C publication Critical patent/DK158271C/da

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P7/00Preparation of oxygen-containing organic compounds
    • C12P7/02Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group
    • C12P7/04Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group acyclic
    • C12P7/06Ethanol, i.e. non-beverage
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M21/00Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses
    • C12M21/12Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses for producing fuels or solvents
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M27/00Means for mixing, agitating or circulating fluids in the vessel
    • C12M27/02Stirrer or mobile mixing elements
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M29/00Means for introduction, extraction or recirculation of materials, e.g. pumps
    • C12M29/18External loop; Means for reintroduction of fermented biomass or liquid percolate
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M29/00Means for introduction, extraction or recirculation of materials, e.g. pumps
    • C12M29/20Degassing; Venting; Bubble traps
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M41/00Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/10Biofuels, e.g. bio-diesel
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S435/00Chemistry: molecular biology and microbiology
    • Y10S435/813Continuous fermentation

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
  • Distillation Of Fermentation Liquor, Processing Of Alcohols, Vinegar And Beer (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)

Description

DK 158271 B
i
Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde til fremstilling af alkohol ved kontinuerlig fermentering af en urt, der cirkulerer i et lukket kredsløb under indvirkning af en mammutpumpe, idet frisk urt ind-5 føres kontinuerligt i kredsløbet, og fermenteret urt udtages kontinuerligt fra kredsløbet.
Den foreliggende opfindelse angår desuden en fermentor til brug ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen og omfattende en fermenteringsbeholder og en mammutpumpe 10 sammenkoblet i lukket kredsløb, et organ til indføring af frisk urt og et organ til udtagning af fermentereturt.
Der kendes flere fremgangsmåder og fermentorer til kontinuerlig fremstilling af alkohol, i hvilke man sikrer cirkulationen af et på fermenterbait sukker rigt kul-15 turmedium, som i den foreliggende beskrivelse betegnes med udtrykket urt, ved hjælp af enten en almindelig pumpe eller en mammutpumpe drevet ved hjælp af en kompressor. Der kendes desuden en fremgangsmåde, hvor cirkulationen sikres alene af udviklingen af den under fermente-20 ringen dannede carbondioxidgas.
Ved denne sidste kendte fremgangsmåde ændrer fermenteringsbetingelserne sig betydeligt, efterhånden som man kommer op i fermenteringsbeholderen, som følge af ekspansionen og sammensmeltningen af de bobler af carbon-25 dioxidgas , der stiger op, og selv om det opnåede vægtudbytte af alkohol i forhold til vægten af anvendt fermenterbart sukker er godt, er produktiviteten ringe i forhold til anlæggets størrelse.
Ved de andre ovenfor nævnte fremgangsmåder lykkes 30 det at opnå såvel passende produktiviteter som gode udbytter nær ved det teoretiske maksimum. Fortyndingsgraden, eller med andre ord forholdet mellem den pr. time indførte mængde af frisk urt og mængden af i kredsløbet indeholdt urt er derved betydelig, nemlig én eller flere 35 halve snese, procenter.Indholdet af aktiv gær i urten er herved af størrelsesordenen 50 g gærtørstof pr. liter, den indførte friske urt indeholder derved ca. 100-150 g
DK 158271B
2 fermenterbare sukkerarter pr. liter, og den udtagne fermenterede urt indeholder ca. 6,5 til 8,5% alkohol. Alle disse tal er betydelige og genfindes i de bedste af disse kendte fremgangsmåder og fermentorer.
5 Dimensionerne af disse fermentorer og de urtmæng der, der behandles ved disse kendte fremgangsmåder, er imidlertid forholdsvis beskedne, nemlig fra nogle liter til nogle m . Grunden hertil skal søges i den omstændighed, at det er meget vanskeligt at opretholde homogene 10 og for alkoholfermenteringen gunstige betingelser i en fermentor på flere halve snese, ja hundreder af m uden at støde på alvorlige tekniske og økonomiske hindringer.
Hvis man ønsker at sikre en god overføring til gæren af alene det til dens mikroaerobe metabolisme nødvendige oxy-15 gen, er det nødvendigt at sikre på den ene side en god omrøring af mediet og på den anden side en fyldestgørende koncentration af oxygen i gasfasen. Ved forøgelse af fermentorens dimensioner forøger man inhomogeniteten af de betingelser, der hersker i fermenteringsmediet, navn-20 lig som funktion af fermenteringsbeholderens højde. Genoprettelsen af denne homogenitet vil for de kendte fermentorer og fremgangsmåder kræve komplicerede organer til indføring af gas med varierende tryk og/eller forskellige omrørings- eller omblandingsorganer fordelt regelmæs-25 sigt i hele fermenteringsbeholderens højde. Opretholdelsen af denne homogenitet ville kun kunne sikres ved forbrug af en meget betydelig omrøringsenergi med uacceptable omkostninger til følge.
Formålet med den foreliggende opfindelse er at 30 tilvejebringe en fremgangsmåde og en fermentor til kontinuerlig fremstilling af alkohol, som man kan realisere i stor målestok uden at støde på de ovennævnte tekniske og økonomiske hindringer.
Dette opnås ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen, 35 der er ejendommelig ved, at man omrører urten i den nedre del af en fermenteringsbeholder ved indføring af en nedadgående strøm af recirkuleret urt, udøver et modtryk i toppen af fermenteringsbeholderen, således at den ved I 1 3
DK 158271 B
fermenteringen udviklede carbondioxidgas forbliver sammenpresset i den øvre del af fermenteringsbeholderen, lader carbondioxidgassen udøve mammutpumpevirkningen i en oven over fermenteringsbeholderen anbragt pumpesøjle, 5 recirkulerer urten ved at lade den strømme ned i turbulent tilstand gennem en returledning og indfører en blanding af oxygen og indifferent gas i den øvre del af re-turledningen.
Tilsvarende er fermentoren ifølge opfindelsen 10 ejendommelig ved, at fermenteringsbeholderen i dens nedre del har et hydraulisk omrøringsorgan forbundet med en returledning for den recirkuleréde urt, at der er anbragt en modtryksventil i toppen af fermenteringsbeholderen til hindring af ekspansion i fermenteringsbeholde-15 ren af den under fermenteringen udviklede carbondioxidgas, at mammutpumpen er anbragt oven over modtryksventi-len for at drives ved hjælp af den nævnte carbondioxidgas i ekspansion, at den med toppen af mammutpumpen forbundne returledning i dens øvre del har et organ til ind-20 føring af gas til forsyning af urten med oxygen, og at denne returledning er indrettet således, at der sikres en turbulent udstrømning af den recirkulerede urt.
Den foreliggende fremgangsmåde og fermentor gør det muligt at virkeliggøre det anførte formål og frem-25 byder desuden flere fordele. Disse opnås navnlig ved, at kun den mængde oxygen, der er nødvendig for gærens mikro-aerobe virksomhed, indføres i Urten. ‘Det forholder sig således, at man pr. time kan indføre en mængde af den nævnte gasblanding, som indeholder mindre end 0,15 ml oxygen af atmosfære-30 tryk pr. g tørvægt af i urten tilstedeværende gær. Disse mængder er lavere end de, der anbefales ved de kendte fremgangsmåder. Det er ved radikalt at forbedre såvel de betingelser, under hvilke man indfører oxygenet, som de betingelser, der hersker i fermenteringsbeholderen, at 35 man således opnår at klare sig uden et overskud af oxygen og at undgå risikoen for lokal indkobling af den aerobe fermentering og risikoen for lokal hæmning af den anaerobe fermentering.
DK 158271 B
4
Urten kan således i opløsning i fermenteringsbeholderen indeholde den nøjagtige mængde oxygen, der er nødvendig til gærens mikroaerobe virksomhed, og omrøringen i fermenteringsbeholderen er tilstrækkelig til, at,-alt dette 5 oxygen opfanges effektivt af gæren. Man undgår således de fænomener med agglutinering af gæren omkring gasboblerne i fermenteringsbeholderen, som fører direkte til en overforsyning af de agglutinerede celler med oxygen.
Man undgår ligeledes fortyndingen af oxygenet i gasbob-10 lerne, som ville øges og udvides, idet de stiger op i fermenteringsbeholderen, hvilket modsat ville medføre en formindskelse af oxygenoverføringsgraden i urten.
Den foreliggende fremgangsmåde og den foreliggende fermentor er så at sige tilvejebragt for at realise-15 res i stor målestok, hvilket navnlig indebærer en mængde af i kredsløbet behandlet urt eller et volumen på mindst 50 m . Jo større fermenteringsbeholderen er, desto mere lettes realiseringen af de gunstige betingelser uden at kræve det mindste energiforbrug til omrørin-20 gen og cirkulationen.
Til udførelse af den omhandlede fremgangsmåde kan man som udgangsmateriale anvende en urt, der fortrinsvis har et indhold af fermenterbart sukker på mellem 100 og 280 g/1 foruden de nødvendige næringsstoffer for gæren. Den 25 sidste kan vælges blandt de gærtyper, der er kendt for deres velegnethed til på den ene side produktion af alkohol og på den anden side dannelse af aggregater, som letter sedimenteringen deraf.
Man kan indføre den friske urt i det nederste af 30 kredsløbet, f.eks. i det nederste af returledningen for i maksimal grad at udnytte den recirkulerede urtstrøms omrøringsvirkning i fermenteringsbeholderen. Man indfører fortrinsvis pr. time i kredsløbet en mængde af frisk urt, som svarer til 0,2-0,5 gange mængden af i kredsløbet til-35 stedeværende urt, idet urten i kredsløbet i gennemsnit kan indholde 50 til 100 g tørvægt af gær pr. liter.
Det er specielt påpeget ovenfor, at man kan indføre oxygenet i kredsløbet i meget moderate mængder, der 5
DK 158271 B
ene og alene dækker gærens reelle behov for oxygen til dens mikroaerobe virksomhed. Til sikring af en fuldstændig absorption af oxygenet i urten kan man drage omsorg for, at opholdstiden for urten i returledningen er tilstræk-5 kelig lang, og sørge for en tilstrækkelig kraftig turbu-? lens i urten i den øvre del af returledningen til at diameteren af boblerne af den nævnte gasblanding forbliver tilstrækkelig lille. Ifølge en foretrukken udførelsesfoim for den omhandlede fremgangsmåde sørger man således på 10 den ene side for, at turbulensen i urten i den øvre del af returledningen holdes tilstrækkelig kraftig til, at diameteren af boblerne af den nævnte i urten indførte gasblanding ikke overstiger ca. 4 mm i det øjeblik, hvor de dannes, og på den anden side at urtens opholdstid i 15 returledningen er mindst 10 sek.
Grunden til, at man indfører en gasblanding frem for f.eks. rent oxygen, er, at det desuden er muligt at anvende en indifferent gas, som øjeblikkelig absorberes i urten, således at oxygenet, som den indeholdt, efter-20 lades i form af mindre bobler. Som følge af, at man ikke indfører mere oxygen end nødvendigt, kan man opnå, at disse tilbageblevne bobler forbliver separate og for størstedelens vedkommende absorberes, før de støder sammen og ved sammensmeltning danner større bobler, der ikke 25 ville absorberes, før de trænger ind i fermenteringsbeholderen .
Man udnytter således den dobbelte virkning af urtens turbulens, som påtvinger de indførte bobler en grænsestørrelse, og af fortyndingen af oxygenet med en let 30 absorberbar gas, hvilket gør det muligt hurtigt at formindske boblernes diameter til en brøkdel af denne grænsestørrelse. En gasblanding, der er velegnet, kan opnås med den omgivende luft og den under fermenteringen udviklede carbondioxidgas, og den omfatter fortrinsvis 1 35 volumendel luft og mindst 5 volumendele carbondioxidgas.
Den recirkulerede urt er således ladet med praktisk taget fuldstændig absorberet oxygen, og om ønsket medriver den den friske urt, når den trænger ind i bunden 6
DK 158271 B
af fermenteringsbeholderen med en stor hastighed som følge af returledningens højde. Denne kinetiske energi kan overføres effektivt til urten, der befinder sig i fermenteringsbeholderen, ved at udforme bunden af fermen-5 teringsbeholderen og returledningens munding på passende måde.
Urten kan stige langsomt op, f.eks. med en hastighed på ca. 1-2 cm/sek., i fermenteringsbeholderen, hvor man arbitrært kan skelne mellem tre efter hinanden føl-10 gende zoner, nemlig en omrøringszone, en sedimenteringszone og en CC>2-koncentreringszone. I omrøringszonen blandes den friske urt således intimt med den recirkulerede urt og med den i bunden af fermenteringsbeholderen tilstedeværende urt. I sedimenteringszonen, der udgør stør-15 stedelen af fermenteringsbeholderen, arbejder gæren effektivt uden at blive forstyrret hverken af omrøringen i bunden af fermenteringsbeholderen eller af udviklingen af CC>2. Gæren kan sedimentere hurtigere,end urten stiger op, og man kan således iagttage en gærkoncentrerings-20 virkning i bunden af sedimenteringszonen. Dette har til følge, at den recirkulerede urt indeholder mindre gær pr. liter end urten i fermenteringsbeholderen, hvilket letter funktionen af en dekantør, snmman kan anbringe uden for fermenteringsbeholderen, f.eks. tilsluttet til 25 returledningen, og hvilket nedsætter gasrens udsættelse for oxygen under dens passage gennem hele returledningen.
I CC>2-koncentreringszonen, som i hele fermenteringsbeholderen, hindres udviklingen af CO2 i form af gasbobler af det i toppen af fermenteringsbeholderen udøvede 30 modtryk, hvilket sikrer ensartede og ideelle arbejds-og sedimenteringsbetingelser for gæren i sedimentationszonen.
Det er således kun oven over fenrenteringsbeholderen, i en pumpesøjle, at man lader carbondioxidgassen frigøre 35 sig fra urten, danne bobler, afspasndé sig og udøve mammut-pumpevirkningen.Cirkulationshastigheden i denne søjle kan være meget stor, f.eks. af størrelsesordenen mindst nogle m/sek. Ved denne hastighed sønderbrydes det dannede 7
DK 158271 B
skum, og udskillelsen af gas, også kaldet afgasningen, der allerede er foregået delvis i pumpesøjlen, kan fuldendes i et effektivt apparat som f.eks. en cyklon.
Tilvejebringelsen af den omhandlede fremgangsmåde 5 muliggør ligeledes realiseringen af en særlig udførelsesform, ved hvilken man i toppen af kredsløbet opretholder et lavere tryk end atmosfæretrykket for ved fordampning at udvinde alkoholen fra den fermenterede urt. Man kan således udnytte fordelene ved fordampningssystemet, nem-10 lig forøget udbytte og mindre hæmning som følge af alkoholen, uden at skulle affinde sig med ulemperne, nemlig nødvendigheden af at indføre store rumfang luft med formindsket tryk.
Når urten først er afgasset, strømmer den bort i 15 turbulent tilstand gennem returledningen. Til sikring af denne turbulente tilstand gennem hele returledningen må man kunne optage visse tryktab. Det er en af grundene til, at den omhandlede fremgangsmåde og fermentor mest fordelagtigt realiseres i stor målestok, således at man 20 råder over de nødvendige hastigheder, mængder og højder.
Det er i denne returledning, at man fortrinsvis underkaster den recirkulerede urt den nødvendige afkøling til kompensering af den ved fermenteringen i fermenteringsbeholderen fremkaldte opvarmning. Det er også 25 fra denne ledning, og navnlig fra dens nedre del, at man, ved en udførelsesform uden afdampningssystem, fortrinsvis udtager den fermenterede, med alkohol ladede urt. Den omhandlede fremgangsmåde muliggør derved en særlig effektiv dekantering som følge af, at urten på forhånd er ble-30 vet afgasset, og at den lille mængde carbondioxidgas, som derefter eventuelt indføres i den, ikke kan desor-beres som følge af det tryk, der udøves i kraft af returledningens højde. Man kan således opnå dekanterings-hastigheder ffa gasren af størrelsesordenen 20 cm/min. En 35 sådan dekantering muliggør på den ene side udtagelse af urt, der er befriet for gæren og ladet med alkohol, og på den anden side i påkommende tilfælde udtagelse af i overskud værende gær fra kredsløbet. Den ved dekanteringen
DK 158271 B
8 fremkomne, ikke i overskud værende gær kan recirkuleres til f.eks. pumpesøjlen alene under indvirkning af det tryk, der skyldes returledningens højde,uden hjælp af en hjælpepumpe. Den udtagne fradekanterede urt kan have et 5 alkoholindhold på f.eks. ca. 50 til 80 g/1.
Hvad angår fermentoren ifølge den foreliggende opfindelse, er den ejendommelig ved det ovenfor anførte.
Hvad angår det nævnte hydrauliske omrøringsorgan, der er anbragt i den nedre del af fermenteringsbeholderen, 10 er det fortrinsvis af Venturi-typen. Returledningens udmunding kan derfor være anbragt over bunden af fermenteringsbeholderen, rettet nedad og omgivet koak-sialt af en rørdel med større diameter end den selv og tragtformet udvidet i de to ender. Bunden af fermente-15 ringsbeholderen kan selv have form af f.eks. en halvkugle bestemt til at forstærke virkningen af Venturi-orga- net. Den midterste del af fermenteringsbeholderen kan i så fald have form af en cylinder i forlængelse af bundens halvkugle og være forsynet med en top i form af en 20 halvkugle svarende til bundens, således at den kan lede den fermenterede urt hen imod modtryksventilen.
Denne sidste er fortrinsvis med regulerbar ydelse, således at den kan indstilles efter ønske og regulere mammutpumpens ydelse og dermed urtens cirkulationshastig-25 hed i kredsløbet. Mammutpumpens diameter og højde vælges i afhængighed af fermentorens rumfang og den mængde urt, der skal cirkulere. Denne mængde er selv afhængig af den ved reaktionen udviklede varme, og den skal være temmelig stor, for at temperaturgradienten ikke overstiger en 30 vis grænse i fermenteringsbeholderen. Størrelsesordenen af denne grænse er en forskel på ca. 3°C mellem toppen og bunden af fermenteringsbeholderen.
Dimensioneringen af returledningen foretages også i afhængighed af urtens cirkulationshastighed og på en 35 sådan måde, at man fortrinsvis overholder de betingelser med hensyn til turbulens og opholdstid, der er angivet ovenfor. Hvad angår turbulensen, kan man påvirke den ikke alene gennem dimensioneringen af ledningen, men også ved
DK 158271 B
9 deri at anbringe f.eka. skillevægge eller pr elplader.
Det er simpelt hen nødvendigt at drage omsorg for, at fermentorens højde er tilstrækkelig til at overvinde de dermed forbundne tryktab som kan overgå, hvad der sva-5 rer til 2 meter vandsøjle.
Den omhandlede fermentor kan i den øverste del være forsynet med et afgasningsapparat, f.eks. af cyklontypen. Urtens cirkulationshastighed i dens øvre del har faktisk en sådan størrelse, at den muliggør anvendelse af 10 dette særlig effektive apparat.
Den omhandlede fermentor har fortrinsvis et køleorgan på en del af, ja fortrinsvis på størstedelen af dens returledning. Dette køleorgan f.eks. være i form af et rørformet varmeveksler, i hvilken den stærkt turbu-15 lente tilstand af urtstrømmen resulterer i en meget høj varmeoverføringskoefficient.
Den omhandlede fermentor kan desuden fordelagtigt være forsynet med en udvendig dekantør, der på opstrømssiden er tilsluttet til det nederste af returledningen og 20 på nedstrømssiden er tilsluttet f.eks. mediet i mammutpumpen. Den således tilsluttede dekantør kan fungere meget effektivt uden assistance af en hjælpepumpe. Den er bestemt til på den ene side at levere fermenteret urt, der er ladet med alkohol, men befriet for sin gær, og på 25 den anden side at recirkulere den dekantering underkastede gær, samtidig med at den i påkommende tilfælde muliggør udtømning af i overskud værende gær.
Endelig er det i den nederste del af returledningen, at man fortrinsvis tilslutter en tilførselsledning 30 for frisk urt på en sådan måde, at denne urt kan medrives direkte til omrøringsorganet af den recirkulerede urt.
I en særlig udførelsesform for den omhandlede fermentor sørger man for at forbinde dens top dels med et 35 gaspumpeorgan bestemt til at skabe et lavere tryk end atmosfæretrykket, dels med et opfangningsorgan for alkoholdampe. I denne særlige udførelsesform kan man desuden sørge for et organ til opvarmning af den øverste del
DK 158271 B
10 af mammutpumpen for bedre at kunne frigøre alkoholdampe-ne. Disse vil være blandet med det fra urten frigjorte C02 og skal skilles derfra. Det forholder sig således, at organet til opfangning af alkoholdampene fortrinsvis 5 omfatter en kombination af midler til kondensation og midler til adskillelse af alkohol og C02.
Fermentoren ifølge den foreliggende opfindelse beskrives i det følgende nærmere under henvisning til tegningen, som skematisk viser en foretrukken udførel-10 sesform derfor.
I denne udførelsesform har en fermenteringsbeholder 1 i dens nedre del et omrøringsorgan 2 af Venturi-typen forbundet med en returledning 3 til den recirku-lerede urt. Fermenteringsbeholderen har i sin top en 15 regulerbar modtryksventil 4 til hindring af ekspansion i fermenteringsbeholderen af den under fermenteringen udviklede carbondioxidgas. En mammutpumpe 5 er anbragt oven over modtryksventilen 4 for at drives ved hjælp af carbondioxidgas leveret gennem den nævnte ventil. Re-20 turledningen 3 er forbundet med den øverste del af mammutpumpen 5 gennem et afgasningsorgan 6 af cyklontypen som mellemled. En lille kompressor 7 er tilsluttet til en udtømningsledning 8 for C02 til indføring af en blanding af luft og C02 i den øvre del af retur-25 ledningen 3. Luften indføres i gasindføringsorganet gennem en blandeventil 9. Returledningen 3 passerer gennem en varmeveksler 10 til afkøling af den recirku-lerede urt. En indføringsledning 11 for frisk urt er tilsluttet til returledningen 3 lige før dens indtræ-30 den i beholderen 1. Tilsvarende er en ledning 12 til udtagning af med alkohol og gær ladet urt tilsluttet til returledningen under varmeveksleren 10. Denne ledning 12 udmunder i en under tryk stående dekantør 13. En ventil 14 til udtagning af fradekanteret fermenteret 35 urt gør det muligt at regulere mængden af udtaget urt.
En udtømningsventil 15 er arrangeret til udtømning af et eventuelt overskud af aktiv gær. Endelig gør en recirkuleringsventil 16 det muligt at recirkulere en i
DK 158271 B
11 dekan tør en 13 genvundet, gærholdig urt til mammutpumpai 5 under indvirkning af trykket, som skyldes højden af recirkulationsledningen 3.
Fermenteringsfremgangsmåden ifølge den forelig-5 gende opfindelse belyses ved hjælp af de efterfølgende to eksempler, hvori den anvendte gær er Saccharomyces cerevisiae CBS 2961, hvis flokkulationsegenskaber kan betragtes som relativt gode.
Eksempel 1 10 Man benytter en foretrukken udførelsesform for fremgangsmåden ifølge den foreliggende opfindelse i en fermentor svarende til den på tegningen viste udførel-sesform. Fermentoren har et totalt rumfang på 300 m og en total højde på 23,5 m. Fermenteringsbeholderen har en 15 halvkugleformet bund og top, en højde på 8,5 m og en diameter på ca. 7,5 m. Middeldiametrene for mammutpumpen og returledningen er henholdsvis ca. 75 og 6Q cm.
I den nederste del af returledningen indfører man 60 m /time af frisk urt indeholdende 150 g/1 af fermen- 20 terbart sukker. I den øverste del af returledningen ind- 3 3 fører man 6 m luft pr. time blandet med 60 m pr. time af C02 genudvundet ved afgasningscyklonens udløb. Urtens indhold af aktiv gær i fermentoren er på 65 g tørstof pr. 1.
25 Man regulerer ydelsen af modtryksventilen på fer menteringsbeholderen, således at urtens gennemsnitlige cirkulationshastighed er ca. 2 m/sek. i mammutpumpen, ca. 6 m/sek. i afgasningscyklonen og ca. 1,5 m/sek. i returledningen. Urtens gennemsnitlige opholdstid i fer- 30 menteringsbeholderen er 10 min. Urtens opholdstid i returledningen er gennemsnitlig på 15 sek. Turbulensen i returledningen er sådan, at boblerne af den indførte gasblanding har en diameter, der praktisk taget ikke overstiger 3,5 mm i den øverste del af ledningen.
3 35 Fra fermentoren udtager man 60 m pr. time af urt med et alkoholindhold på 8,5 vol-%.
DK 158271B
12
Eksempel 2 I en fermentor/ som er analog med den på tegningen skematisk viste, men som i dens øverste del desuden omfatter et organ til pumpning af alkoholdampe, gennem-5 føres en særlig udførelsesform for fremgangsmåden ifølge den foreliggende opfindelse. Fermentoren er gjort 10 m højere i forhold til den i eksempel 1 beskrevne.
I den nederste del af returledningen indfører man o 135 m pr. time af frisk urt, som indeholder 265 g/1 af 10 fermenterbart sukker. I den øverste del af returlednin- 3 3 gen indfører man 9 m luft pr. time blandet med 9Q m pr. time af C02 genvundet ved pumpeorganets udløb. Urtens indhold af aktiv gær i fermentoren er på 50 g tørstof pr. 1.
15 X den øverste del af fermentoren lader man herske et tryk på 70 mbar, og man opvarmer den øverste del af mammutpumpen til en temperatur på 36°C. Man adskiller alkoholdampene fra C02 ved hjælp af en passende indretning, der omfatter en kondensationsfælde og en vandudskiller.
20 Man udvinder 90% af alkoholen på denne måde og de resterende 10% ved hjælp af dekantøren. Man opnår en total produktivitet på 120 g alkohol pr. 1 indført frisk urt.

Claims (10)

1. Fremgangsmåde til fremstilling af alkohol ved kontinuerlig fementering af en urt, der cirkulerer i et lukket kredsløb under indvirkning af en mammutpumpe, idet frisk urt indføres kontinuerligt i kredsløbet, og 5 fermenteret urt udtages kontinuerligt fra kredsløbet, kendetegnet ved, at man -omrører urten i den nedre del af en fermenteringsbeholder ved indføring af en nedadgående strøm af recirkuleret urt, udøver et modtryk i toppen af fermenteringsbeholderen, således at 10 den ved fermenteringen udviklede carbondioxidgas forbliver sammenpresset i den øvre del af fermenteringsbeholderen, lader carbondioxidgassen udøve mammutpumpevirk-ningen i en oven over fermenteringsbeholderen anbragt pumpesøjle, recirkulerer urten ved at lade den strømme 15 ned i turbulent tilstand gennem en xeturledning og indfører en blanding af oxygen og indifferent gas i den øvre del af returledningen.
2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at man pr. time indfører en mængde af den 20 nævnte gasblanding, som indeholder mindre end 0,15 ml oxygen af atmosfæretryk pr. g tørvægt af i urten tilstedeværende gær.
3. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at man opnår den nævnte blanding af oxygen 25 og indifferent gas ved at blande én volumendel luft og mindst fem volumendele carbondioxidgas, og at turbulensen i urten i den øvre del af returledningen holdes tilstrækkelig kraftig til, at diameteren af boblerne af den nævnte i urten indførte gasblanding ikke overstiger ca. 4 30 mm i det øjeblik, hvor de dannes, og at urtens opholdssted i returledningen er mindst 10 sek.
4. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at mængden af i kredsløbet tilstedeværende 3 urt er mindst 50 m , og at urten i kredsløbet i gennem-35 snit indeholder 50-100 g tørvægt af gær pr. liter.
5. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at man pr. time indfører en mængde af frisk » * ϊ DK 158271Β urt i kredsløbet, som svarer til 0,2-0,5 gange mængden af i kredsløbet tilstedeværende urt, hvorhos indholdet af fermenterbart sukker i den friske urt ligger mellem 100 og 280 g/1.
6. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendeteg net ved, at man i toppen af kredsløbet opretholder et lavere tryk end atmosfæretrykket for ved fordampning at udvinde alkoholen fra den fermenterede urt.
7. Fermentor til brug-ved fremgangsmåden ifølge-krav 10 1 "og omfattende en fermenteringsbeholder (1) og en mammutpumpe (5) sammenkoblet i lukket kredsløb, et organ (11) til indføring af frisk urt og et organ (13,14) til udtagning af fermenteret urt, kendetegnet - ved, at fermenteringsbeholderen (1) i dens nedre del har 15 et hydraulisk omrøringsorgan (2) forbundet med en returledning (3) for den recirkulerede urt, at der er anbragt en modtryksventil (4) i toppen af fermenteringsbeholderen til hindring af ekspansion i fermenteringsbeholderen af den under fermenteringen udviklede carbondioxidgas, 20 at mammutpumpen (5) er anbragt oven over modtryksventilen (4) for at drives ved hjælp af den nævnte carbondioxidgas i ekspansion, at den med toppen af mammutpumpen forbundne returledning (3) i dens øvre del har et organ (7,8,9) til indføring af gas til forsyning af urten med 25 oxygen, og at denne returledning er indrettet således, at der sikres en turbulent udstrømning af den recirkulerede urt.
8. Fermentor ifølge krav 7, kendetegnet ved, at omrøringsorganet (2) er af Venturi-typen.
9. Fermentor ifølge krav 7, kendetegnet ved, at den har et volumen på mindst 50 m .
10. Fermentor ifølge krav 7, kendetegnet ved, at dens top er forbundet dels med et gaspumpningsapparat bestemt til at skabe et lavere tryk end atmos-35 færetrykket og dels med et opfangningsorgan for alkoholdampe .
DK181783A 1982-04-26 1983-04-25 Fremgangsmaade og fermentor til kontinuerlig fremstilling af alkohol DK158271C (da)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CH2514/82A CH651064A5 (fr) 1982-04-26 1982-04-26 Procede et fermenteur pour la production d'alcool.
CH251482 1982-04-26

Publications (4)

Publication Number Publication Date
DK181783D0 DK181783D0 (da) 1983-04-25
DK181783A DK181783A (da) 1983-10-27
DK158271B true DK158271B (da) 1990-04-23
DK158271C DK158271C (da) 1990-10-08

Family

ID=4235496

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DK181783A DK158271C (da) 1982-04-26 1983-04-25 Fremgangsmaade og fermentor til kontinuerlig fremstilling af alkohol

Country Status (22)

Country Link
US (2) US4992370A (da)
EP (1) EP0092697B1 (da)
JP (1) JPS58193692A (da)
AT (1) ATE11678T1 (da)
AU (1) AU552586B2 (da)
BR (1) BR8302106A (da)
CA (1) CA1193989A (da)
CH (1) CH651064A5 (da)
DD (1) DD209653A5 (da)
DE (1) DE3360061D1 (da)
DK (1) DK158271C (da)
EG (1) EG16312A (da)
ES (1) ES521828A0 (da)
GB (1) GB2118967B (da)
IE (1) IE54797B1 (da)
IN (1) IN158362B (da)
KE (1) KE3605A (da)
MX (1) MX158244A (da)
PH (1) PH18556A (da)
PL (1) PL142318B1 (da)
SU (1) SU1440353A3 (da)
ZA (1) ZA832527B (da)

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH651064A5 (fr) * 1982-04-26 1985-08-30 Nestle Sa Procede et fermenteur pour la production d'alcool.
CH665653A5 (fr) * 1985-09-05 1988-05-31 Nestle Sa Procede de production d'alcool par fermentation.
CH671777A5 (da) * 1987-01-16 1989-09-29 Nestle Sa
JP3018449B2 (ja) * 1990-09-21 2000-03-13 味の素株式会社 アミノ酸の発酵方法およびその装置
IT1293978B1 (it) * 1997-08-19 1999-03-15 Gimar Tecno Spa Vasca di fermentazione, particolarmente per la vinificazione in rosso.
US7186428B1 (en) 1999-11-23 2007-03-06 Miller Brewing Company Method of oxygenating yeast slurry using hydrophobic polymer membranes
IT1319958B1 (it) * 2000-03-13 2003-11-12 Gimar Tecno S R L Vasca di fermentazione.
ES2208001B1 (es) * 2001-03-02 2005-10-01 Universitat Autonoma De Barcelona Procedimiento para la produccion de un polipeptido en levaduras.
US7985574B2 (en) * 2004-02-17 2011-07-26 American Air Liquide, Inc. Oxygen-assisted fermentation process
US7870891B2 (en) * 2004-05-29 2011-01-18 Kilr-Chilr, Llc Systems, devices and methods for regulating temperatures of tanks, containers and contents therein
US20080175951A1 (en) * 2007-01-23 2008-07-24 Rule David D Methods, apparatuses and systems of fermentation
FR2937651B1 (fr) * 2008-10-29 2015-05-01 Michael Paetzold Dispositif pour une cuve d'elevage d'un vin et procedes associes
US20100124584A1 (en) * 2008-11-20 2010-05-20 Benjamin Alexander Apparatus and method for continuous fermentation
US20110104774A1 (en) * 2009-11-05 2011-05-05 De Oliveira Cardoso Carlos Andre Recycling and reuse of carbon dioxide for temperature control of a fermentation process
US20130129888A1 (en) * 2010-09-19 2013-05-23 Daniel C. Kornacki Method and apparatus for treating fermented liquids
EP2751255B1 (de) * 2011-09-01 2020-10-21 GICON Grossmann Ingenieur Consult GmbH Verfahren und vorrichtung zur gezielten einspeisung von gasen oder gasgemischen in eine flüssigkeit, suspension oder emulsion in einem photobioreaktor
US9260682B2 (en) * 2013-11-25 2016-02-16 Vijay Singh Disposable wine fermentation vessel with cap management and integral press
WO2016126249A1 (en) 2015-02-04 2016-08-11 Rule David D Energy transfer systems and energy transfer methods
CN108465270B (zh) * 2018-05-29 2023-11-14 佛山科学技术学院 一种酒精梯度自动收集装置
RU2743488C1 (ru) * 2020-01-28 2021-02-19 Олег Валентинович Синельников Способ улавливания компонентов на любом этапе процесса брожения либо на этапе после прекращения процесса брожения
KR102859513B1 (ko) * 2022-08-25 2025-09-16 주식회사 으뜸한방울 식초 제조용 발효 장치

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR788126A (fr) * 1935-04-01 1935-10-04 Melle Usines Sa Perfectionnement à la conduite de la fermentation alcoolique
GB552428A (en) * 1941-09-03 1943-04-07 Stephen Towers Clarke Improvements in or relating to the fermentation of beer
US3114677A (en) * 1960-07-28 1963-12-17 Stich Eugen Fermentation apparatus
US3186802A (en) * 1961-03-02 1965-06-01 Carves Simon Ltd Apparatus for the production of ammonium sulphate
FR1556397A (da) * 1967-12-29 1969-02-07
FR2082617A5 (en) * 1970-03-20 1971-12-10 Grimma Masch App Veb Fermentation vat venting system
GB1353008A (en) * 1970-07-21 1974-05-15 Ici Ltd Fermentation method and fermenter
US3793152A (en) * 1971-06-24 1974-02-19 Kanegafuchi Chemical Ind Method of aerobic cultivation of microbes and apparatus therefor
GB1417487A (en) * 1973-05-16 1975-12-10 Imp Chemical Ind Lt Liquid circulation and gas contacting device
CH578618A5 (da) * 1973-08-30 1976-08-13 Mueller Hans Maennedorf
CH587915A5 (da) * 1974-05-28 1977-05-13 Nestle Societe D Assistance Te
SU644821A1 (ru) * 1975-12-16 1979-01-30 Б. А. Зимин Аппарат дл выращивани микроорганизмов аэрлифтного типа
SU603658A1 (ru) * 1977-01-04 1978-04-25 Предприятие П/Я Р-6729 Аппарат дл выращивани микроорганизмов
DE2706831A1 (de) * 1977-02-17 1978-08-31 Eckes Fa Peter Verfahren zur kontinuierlichen vergaerung von vergaerbaren loesungen mit hefe
US4207180A (en) * 1979-01-11 1980-06-10 Chang Shih Chih Gas-liquid reaction method and apparatus
PH15644A (en) * 1979-07-16 1983-03-11 Ag Patents Ltd Fermentation process and apparatus
DE2938339B2 (de) * 1979-09-21 1981-06-19 Uhde Gmbh, 4600 Dortmund Verfahren zur kontinuierlichen Vergärung von wässrigen Maischen für die Gewinnung von Alkohol und Hefe-Biomasse
GB2066843B (en) * 1979-12-13 1983-07-06 Sim Chem Ltd Process for the continuous production of fermentation alcohol
DE3047101A1 (de) * 1980-12-13 1982-07-22 Hoechst Ag, 6000 Frankfurt Verfahren zum verbessern der gasverteilung in mammut-schlaufenreaktoren
CH651064A5 (fr) * 1982-04-26 1985-08-30 Nestle Sa Procede et fermenteur pour la production d'alcool.

Also Published As

Publication number Publication date
DE3360061D1 (en) 1985-03-21
ES8406539A1 (es) 1984-08-01
GB8310732D0 (en) 1983-05-25
SU1440353A3 (ru) 1988-11-23
AU552586B2 (en) 1986-06-05
DD209653A5 (de) 1984-05-16
GB2118967B (en) 1985-10-23
MX158244A (es) 1989-01-17
KE3605A (en) 1986-02-14
JPS58193692A (ja) 1983-11-11
EP0092697B1 (fr) 1985-02-06
EG16312A (en) 1987-10-30
DK181783A (da) 1983-10-27
ATE11678T1 (de) 1985-02-15
ES521828A0 (es) 1984-08-01
IE54797B1 (en) 1990-02-14
IE830935L (en) 1983-10-26
US4992370A (en) 1991-02-12
CA1193989A (en) 1985-09-24
DK181783D0 (da) 1983-04-25
CH651064A5 (fr) 1985-08-30
US5158890A (en) 1992-10-27
IN158362B (da) 1986-10-25
EP0092697A1 (fr) 1983-11-02
PL142318B1 (en) 1987-10-31
ZA832527B (en) 1983-12-28
GB2118967A (en) 1983-11-09
PL241603A1 (en) 1983-12-05
DK158271C (da) 1990-10-08
PH18556A (en) 1985-08-09
BR8302106A (pt) 1983-12-27
AU1322783A (en) 1983-11-03
JPS638754B2 (da) 1988-02-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DK158271B (da) Fremgangsmaade og fermentor til kontinuerlig fremstilling af alkohol
WO2014078924A1 (pt) Processo e equipamento para fermentação contínua multiestagio com recuperação, reativação e reciclo de fermento para obtenção de vinhos com alto teor alcoólico
CN109294893A (zh) 一种白酒酿造副产物黄水的资源化利用系统及方法
CN1197951C (zh) 具有一个或多个脱气段的用于水溶液的连续生物催化转化的方法和装置
US4383040A (en) Fermentation process and apparatus
RU1830082C (ru) Способ непрерывного производства спирта и установка дл его осуществлени
EP0291503A1 (en) PROCESS FOR THE PRODUCTION OF ETHANOL BY FERMENTATION OF MELASSES.
CN217323995U (zh) 一种鳐鱼鱼肝油提取制备装置
BRPI0712591A2 (pt) método contìnuo para a produção de uma bebida fermentada por levedura.
CN114317177B (zh) 一种山楂全成分综合利用酿酒方法及其制品
CN101448928A (zh) 生产酵母发酵饮料的连续方法
CN1437864A (zh) 味精高浓度废液转化为饲料蛋白的工艺
WO2011135588A2 (en) A continuous process for the preparation of alcohol
CN114933949A (zh) 一种去苦增香红枣酒的生产工艺及生产设备
CN114196495A (zh) 杞香型枸杞发酵酒及其制备方法
RU2854023C1 (ru) Технологическая линия производства виски
BRPI0712713A2 (pt) método contìnuo para fermentar mosto, e, aparelho para realizar o mesmo
CN213739248U (zh) 一种无水乙醇酸度处理装置
US1625732A (en) Manufacture of butyric acids and other aliphatic acids
RU2314347C2 (ru) Способ получения этанола
Wright A Practical Handbook on the Distillation of Alcohol from Farm Products, Including the Processes of Malting... Etc: With Chapters on Alcoholometry and the De-naturing of Alcohol...
JP2676943B2 (ja) 高純度無水ヒドラジンの製造方法
GB2079312A (en) Fermentation process and apparatus
CN2391888Y (zh) 水果白酒生产装置
Harris Food-yeast production from wood-processing byproducts

Legal Events

Date Code Title Description
AHS Application shelved for other reasons than non-payment
PBP Patent lapsed