FI118301B - Menetelmä etanoli-vesiseoksen valmistamiseksi - Google Patents

Menetelmä etanoli-vesiseoksen valmistamiseksi Download PDF

Info

Publication number
FI118301B
FI118301B FI20050554A FI20050554A FI118301B FI 118301 B FI118301 B FI 118301B FI 20050554 A FI20050554 A FI 20050554A FI 20050554 A FI20050554 A FI 20050554A FI 118301 B FI118301 B FI 118301B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
ethanol
fermentation
water mixture
evaporator
fermentable sugars
Prior art date
Application number
FI20050554A
Other languages
English (en)
Swedish (sv)
Other versions
FI20050554A0 (fi
FI20050554A (fi
Inventor
Antti Pasanen
Original Assignee
St1 Biofuels Oy
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 St1 Biofuels Oy filed Critical St1 Biofuels Oy
Publication of FI20050554A0 publication Critical patent/FI20050554A0/fi
Priority to FI20050554A priority Critical patent/FI118301B/fi
Priority to UAA200714564A priority patent/UA89409C2/ru
Priority to AU2006251123A priority patent/AU2006251123B2/en
Priority to JP2008512855A priority patent/JP2008545403A/ja
Priority to EP06743531A priority patent/EP1888759A4/en
Priority to US11/920,784 priority patent/US20090293347A1/en
Priority to BRPI0611207-2A priority patent/BRPI0611207A2/pt
Priority to KR1020077029854A priority patent/KR101072907B1/ko
Priority to CN2006800183699A priority patent/CN101184849B/zh
Priority to NZ564583A priority patent/NZ564583A/en
Priority to RU2007146073/13A priority patent/RU2391407C2/ru
Priority to PCT/FI2006/000163 priority patent/WO2006125854A1/en
Priority to CA002609501A priority patent/CA2609501A1/en
Publication of FI20050554A publication Critical patent/FI20050554A/fi
Application granted granted Critical
Publication of FI118301B publication Critical patent/FI118301B/fi
Priority to CR9592A priority patent/CR9592A/es
Priority to NO20076590A priority patent/NO20076590L/no

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P7/00—Preparation of oxygen-containing organic compounds
    • C12P7/02—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group
    • C12P7/04—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group acyclic
    • C12P7/06—Ethanol, i.e. non-beverage
    • C12P7/08—Ethanol, i.e. non-beverage produced as by-product or from waste or cellulosic material substrate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C31/00—Saturated compounds having hydroxy or O-metal groups bound to acyclic carbon atoms
    • C07C31/02—Monohydroxylic acyclic alcohols
    • C07C31/08—Ethanol
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS 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
    • C12M21/00—Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses
    • C12M21/12—Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses for producing fuels or solvents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS 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
    • C12M43/00—Combinations of bioreactors or fermenters with other apparatus
    • C12M43/02—Bioreactors or fermenters combined with devices for liquid fuel extraction; Biorefineries
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel

Landscapes

  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Liquid Carbonaceous Fuels (AREA)

Description

118301
Menetelmä etanoli-vesiseoksen valmistamiseksi
Keksintö koskee menetelmää, jolla käymiskelpoisia sokereita ja käymiskelpoisiksi sokereiksi hydrolysoituvia raaka-aineita voidaan käyttää etanoliksi ja konsentroida etanoli-vesiseosta.
5 Jätteitä ja jätevesiä tuottavalta toiminnalta vaaditaan nyky-yhteiskunnissa yhä tehokkaampia menetelmiä jätteiden ja jätevesien käsittelemiseksi. Erilaisia käymiskelpoisia ja käymiskelpoisiksi sokereiksi saatavissa olevia teollisuuden ja yhdyskuntien jätevesiä ja jätteitä voidaan käsitellä käyttämällä niistä etanolia, joka alentaa teollisuuden ja yhdyskuntien 10 jäteveden BOD ja COD kuormaa ja vähentää hiilihydraattien määrää jätteissä. Jätteistä ja jätevesistä tehty etanoli on jalostettavissa mm. polttoainekäyttöön, johon tarkoitukseen tämä menetelmä on kehitetty. Ongelmana usein on, että etanolin valmistamiseen soveltuvat jäte- ja sivuvirrat ovat hajallaan, jolloin niiden kuljettaminen ja kuljettamisen kulut muodostuvat taloudellisesti järkevän toiminnan esteeksi. Myös konventionaaliset prosessit on arvioitu liian 15 kalliiksi investoida ja käyttää etanolin valmistamiseksi hajallaan olevista pienistä virroista, esim. 200 - 2000 tonnia etanolia /vuosi.
Tunnetut ja laajalti sovelletut käymiseen perustuvat etanolin valmistusprosessit ovat suhteellisen suuria kapasiteetiltaan; 10 000 - 150 000 tonnia etanolia / vuosi. Laitoksista 20 suuriosa perustuu panoskäymiseen ja yhä kasvava osa jatkuvatoimiseen käymiseen.
• · · · • Fermentoitu etanoli tislataan 95 p-%:ksi, tai joissain tapauksissa laihemmaksi etanoli- • · · « • ·*: vesiseokseksi fermentointilaitteiston vieressä olevalla tislainlaitteistolla. Tislainlaitos käsittää • · · · yleensä strippauksen, jolla mäski erotetaan etanoli-vesiseoksesta, ja yksi- tai : : useampivaiheisen panos- tai jatkuvatoimisen tislauksen. Höyrystetty tisle saadaan nesteytettyä * * * 25 lauhduttimilla. Nykyisissä teollisissa bioetanolin tuotantolaitoksissa käymisen tuloksena syntyvä CO2 voidaan erottaa fermentorin kaasufaasin ulostulosta esim. kaasukellolla.
• · • *·· Perinteisissä edellä kuvatun kaltaisissa suurissa laitoksissa käymätön proteiini-, sokeri- ja *·· ·...· hiivapitoinen (tai muu etanolin tuottomikrobi) kiintoaines sekä strippauksen jälkeinen etanolivapaa mäski tai siirappi voidaan erottaa ja toimittaa esim. eläinrehuksi. Kuitenkin 30 sokeripitoisia jätteitä ja COD-arvoltaan suhteellisen korkeita jätevesiä syntyy nykyisistä etanolituotantolaitoksista. Aina mäski ei täytä rehutoimittajan laatuvaatimuksia, jolloin ··»» prosessista voi jäädä jäljelle myös ei-käymätön jae, joka on käsiteltävä muulla tapaa, kuten polttamalla tai loppusijoitettava.
2 118301
Ongelmana nykyisten tunnettujen etanolin valmistusmenetelmien soveltamisessa pienen mitan tuotantoihin (alle 10 000 tonnia etanolia vuodessa) on tähän asti ollut: a) menetelmien toteutuksessa tarvittavien laitteistojen käyttötavan ja rakenteen monimutkaisuus, b) suhteellisesti korkeat laitteistojen investointikulut ja laitteistojen käytöstä muodostuvat 5 käyttökulut, c) menetelmien käytöstä muodostuvat jäte- tai sivuvirtojen määrä ja laatu, d) laitteistojen vaatima suuri henkilötyön määrä ja e) lainsäädäntö liittyen herkästi syttyviin nesteisiin, kuten yli 80 til-% etanoli-vesiseosta käsiteltäessä.
Tämän keksinnön tarkoituksena on saada aikaan menetelmä, jolla a) etanolin tuottonopeutta 10 fermentointitilavuutta kohti voidaan merkittävästi kasvattaa verrattuna konventionaalisiin tunnettuihin etanolin valmistusprosesseihin, ja jolla samalla b) etanoli-vesiseos pystytään tasaisessa jatkuvatoimisessa käymisvaiheessa sekä käymistankin tyhjennys vaiheessa pienellä energian kulutuksella konsentroimaan noin 40 p-%:iin, joka on arvioitu riittäväksi konsentroinniksi etanolin jatkojalostamisen, hyötykäytön ja laadunhallinnan kannalta, ja 15 samalla c) etanolin valmistuksen sivuvirrat (mäski, hiilidioksidi ja puhdas vesi) saadaan tasaisessa jatkuvatoimisessa käymisvaiheessa sekä käymistankin tyhjennysvaiheessa erillisinä virtoina ulos prosessista ja samalla d) käymisjätteen (mäski) tilavuusmäärä vähenee verrattuna konventionaalisiin prosesseihin, ja jolla e) voidaan vaikuttaa tunnettuja keksintöjä paremmin syntyvien sivuvirtojen laatuun, kuten erotetun stripatun maskin kuiva-aine-, irtovesi- ja 20 hiilihydraattipitoisuuteen ja sivutuotteena saatavan veden määrään ja laatuun, ja jonka f) ·*·» ϊ .*. soveltaminen eri raaka-aineille ja suhteellisen pienille raaka-ainemäärille, esim. alle 10 000 tM · j tonnia etanolia vuodessa, on investointi- ja käyttökustannuksiltaan tunnettuja menetelmiä • · · · ;***: järkevämpää. Lähinnä tässä esitettävän keksinnön mukaista menetelmää ovat julkaisujen • · · J FI73737, EP0185010A, EP0011334 ja GB2054645A mukaiset menetelmät. Näiden 25 julkaisujen mukaisissa prosesseissa esitetään mahdollisimman jatkuvatoimisia käymisratkaisuja ja hiivasolun ja käymättömien sokereiden jatkuvatoiminen erotus ja palautus ·* • ’·· käymissäiliöön sekä etanoli-vesiseoksen poistaminen käymissäiliöstä käymisen aikana.
···
Eroina ovat julkaisuissa esitetyt laitteet ja erilaiset laitteiden väliset yhteet, jotka julkaisujen • :*: mukaisesti johtavat erilaisiin ominaisuuksiin prosesseista poistuvissa virroissa tähän ·· · : 30 keksintöön verrattuna. Yleensä tislauskolonniyksikkö on investointina kalliimpi ja laiteteknisesti vaativampi käyttää kuin valuvakalvohaihdutin kokoluokassa alle 10 000 tonnia • ••φ etanolia vuodessa. Vaikka tislauskolonnilla voidaan tuottaa samanlaatuista etanoli-vesiseosta • · kuin valuvakalvohaihduttimilla, niin yleensä tislauskolonnin käyttö on kannattavaa 3 118301 suuremmissa tuotannoissa ja etanolin suhteen konsentroidumman, kuin esim. 40 p-% tuotteen valmistamisessa.
Tässä esitetään menetelmä, jolla etanolin tuottonopeutta fermentointitilavuutta kohti voidaan 5 kasvattaa verrattuna konventionaalisiin tunnettuihin etanolin valmistusprosesseihin ja jolla etanoli-vesiseos pystytään konsentroimaan noin 40 p-%:ksi. Myös muut etanoli-vesiseos-pitoisuudet ovat mahdollisia, ja samalla etanolin valmistuksen sivuvirrat saadaan erillisinä virtoina esimerkiksi hyötykäyttöön ja samalla sivuvirtojen määrät ja ominaisuudet ovat säädettävissä. Tämän keksinnön mukaisella menetelmällä voidaan valmistaa 40 p-% etanoli-10 vesiseosta tai muuta etanoli-vesiseoksen pitoisuutta siten, että etanolin tuottonopeus on mahdollisimman suuri ja tarvittava tankkitilavuus on pienempi kuin konventionaalisissa etanolin valmistusmenetelmissä. Samalla jätteen (stripattu mäski) ja jäteveden määrät ovat mahdollisimman pienet. Samalla sivutuotteena saadaan puhdasta vettä.
15 Menetelmä on muita tunnettuja etanolituoton tehostamiseen liittyviä menetelmiä yksinkertaisempi ja käytössä vähemmän valvontaa vaativa, erityisesti kokoluokassa alle 10 000 tonnia etanolia vuodessa.
Menetelmä perustuu a) kahteen tai useampaan peräkkäiseen valuvakalvohaihduttimeen, joilla .:. 20 käymisliuoksesta voidaan erottaa keskimäärin 40 p-% etanoli-vesihöyryä (toisen haihduttimen j haihde) ja suhteellisen puhdasta vettä (toisen haihduttimen haihtumaton), b) haihtumattoman ·*♦ · • ·*; nesteen ja aineksen palauttamiseen käymissäiliöön, jolloin mahdollisesti käymätön sokeri M· « palautuu konsentroituneempana takaisin käymissäiliöön nopeuttaen osaltaan käymistä ja c) *·« : valuvakalvohaihduttimien käytön tuomaan mahdollisuuteen vaikuttaa käymättömän aineksen • v · i##>: 25 pitoisuuksiin (esim. kuiva-aine- ja etanolipitoisuudet) ja määrään. Menetelmällä valuvakalvohaihdutus voidaan suorittaa alipaineessa ja alhaisessa lämpötilassa, jolloin • * • *·· haihduttimeen syötettävässä käymisliuoksessa oleva etanolia tuottava mikrobi ei kuole • ♦ haihduttimen olosuhteissa. Esim. haihduttaminen valuvakalvohaihduttimilla 0,93 bar:in • :*j alipaine mahdollistaa alle 38 °C haihdutuslämpötilan, jolloin esim. hiiva ei kuole ··· · 30 haihduttimen olosuhteissa ennen palautumista käymissäiliöön. Jos etanolia tuottava mikrobi erotetaan ennen haihduttamista tai etanolia tuottava mikrobi toimii käymissäiliössä ···« kiinnitettynä kantaja-aineeseen (immobilisoitu), niin tällöin haihdutus voidaan suorittaa ilmanpaineessa, mikä yksinkertaistaa prosessia. Erottimen käyttö ennen haihduttamista voi 118301 olla taipeen myös tapauksessa, missä käymisliuoksessa on merkittävästi kiintoainesta. Valuvakalvohaihduttimilla voidaan energiatalouden kustannuksella konsentroida etanoli-vesiseosta jopa 80 p-%:iin saakka käyttämällä pakkokiertoa, eli palauttamalla haihduttimien lauhdutettu haihde takaisin haihduttimien syötteiksi.
5
Keksinnön mukainen menetelmä on esitetty Kuvassa 1.
Raaka-aine johdetaan yhteellä (1) käymissäiliöön (4). Tarvittavia apuaineita ja ilmaa voidaan johtaa käymissäiliöön yhteiden (2) ja (3) kautta. Tarvittaessa käymissäiliön (4) sisältö voidaan 10 poistaa prosessista yhteellä (6). Käymissäiliöstä (4) etanolikäymisen tuloksena syntyvät kaasut, jotka on etupäässä C02:ta, poistetaan käymissäiliöstä yhteellä (5). Riippuen käymisliuoksen koostumuksesta, kuiva-ainepitoisuudesta ja etanolia tuottavien mikrobien määrästä se johdetaan joko yhteellä (7) kiintoaine-erottimen (8), esimerkiksi dekanterilingon, kautta yhteellä (12) valuvakalvohaihduttimeen (13) tai suoraan käymissäiliöstä (4) yhteellä 15 (9) valuvakalvohaihduttimeen (13). Kiintoaine-erottimesta (8) kiintoaineen suhteen rikas liete johdetaan yhteellä (10) takaisin käymissäiliöön (4). Tarvittaessa kiintoaine-erottimen (8) kiintoaineen suhteen rikas liete voidaan johtaa yhteellä (11) pois prosessista.
Valuvakalvohaihduttimesta (13) haihde johdetaan yhteellä (14) lauhduttimeen (16), josta nesteytetty virta johdetaan yhteellä (17) valuvakalvohaihduttimeen (18).
20 Valuvakalvohaihduttimesta (13) haihtumaton johdetaan yhteellä (15) käymissäiliöön (4).
»Ml : Valuvakalvohaihduttimen (18) alite, joka on pääosin vettä, poistetaan yhteellä (20), ja «M · • valuvakalvohaihduttimen (18) haihde johdetaan yhteellä (19) lauhduttimeen (21) ja sieltä • · · · yhteellä (22) loppulauhduttimeen (23), josta täysin lauhdutettu etanoli-vesiseos johdetaan • · · ; yhteellä (24) etanoli-vesiseoksen varastotankkiin (25). Loppulauhduttimen hönkä poistetaan 25 prosessista yhteellä (26). Lisäksi prosessissa voidaan käyttää lämmönvaihtimia virtojen 12 ja 14 välillä sekä 17 ja 19 välillä. Loppulauhdutus (23) on suhteellisesti pieni virta, ja siinä • t • ’·· voidaan käyttää esim. kylmäainekiertoista lämmönvaihdinta, joka lauhduttaa höyryn noin ··· 20°C:een. Edellä esitetään yksi käymissäiliö, mutta käymissäiliöitä voi olla useampia sarjassa :j*: tai rinnan. Edellä esitetään kaksi valuvakalvohaihdutinta (13) ja (18) sarjassa, mutta 30 valuvakalvohaihduttimia voi olla sarjassa useampia kuin kaksi.
··· • M» ....: Keksinnön mukaisen menetelmän käyttötapa on seuraava: 5 118301 Käymissäiliöllä (4) on kolme eri ajovaihetta: 1) täyttö, 2) käyminen ja syötteen lisäys pinnan korkeuden puitteissa, sekä 3) käymissäiliön tyhjennys.
Täyttövaihe alkaa raaka-aineen ja tarvittavien apuaineiden syöttämisellä yhteiden (1) ja (2) 5 kautta käymissäiliöön (4). Tarvittaessa etanolia tuottavan mikrobin massan kasvattamiseksi voidaan käymissäiliöön syöttää steriloitua ilmaa tai happea yhteellä (3). Täyttövaiheessa yhteet (7), (9) ja (6) ovat kiinni.
Käymisvaiheessa syötettä lisätään käymissäiliöön (4) yhteellä (1) pinnankorkeuden ja yhteen 10 (22) etanolipitoisuuden sekä käymissäiliön (4) käymiskelpoisien sokeripitoisuuden ja käymiskelpoisiksi sokereiksi hydrolysoituvan hiilihydraattipitoisuuden puitteissa. Jos käymisliuoksen kiintoaines aiheuttaa valuvakalvohaihduttimelle likaantumisriskin, käymisliuos johdetaan yhteellä (7) kiintoaine-erottimeen. Jos käymisliuoksen kiintoaineksen aiheuttama likaantuminen on hallittu, käymisliuos johdetaan yhteellä (9) suoraan 15 valuvakalvohaihduttimeen. Kuten muissakin tunnetuissa menetelmissä, esim. julkaisussa EP0011334A, valuvakalvohaihdutus voidaan suorittaa normaalipaineessa, jolloin poistuvan liuoksen lämpötila on noin 80-85°C, tai alipaineessa, esim. 0,93 bar alipainetta, jolloin poistuvan liuoksen lämpötila on noin 36°C. Riittävässä alipaineisessa haihdutuksessa, esim. 0,93 barin alipaineessa ja 36°C lämpötilassa, etanolia tuottavaa mikrobia ei tarvitse •j. 20 välttämättä erottaa haihdutettavasta liuoksesta, vaan käymissäiliön (4) liuos voidaan • t · · • suurimmaksi osaksi mikrobien kuolematta johtaa yhteellä (9) valuvakalvohaihduttimeen (13). *·· * : Erottamista ei tarvita, jos etanolin tuottomikrobi, esim. hiiva, on immobilisoitu ··· · käymistilavuuteen. Yhde (12) valuvakalvohaihduttimeen (13) voi olla kiinni osan aikaa ί,ί'ϊ käymisvaiheessa käymissäiliön (4) pinnan korkeuden ja yhteen (1) virtauksen puitteissa.
M* ί,,.ί 25 Tuotevarastosäiliöön (25) käymisvaiheessa tämän keksinnön mukaisella laitteistolla voidaan tuottaa keskimäärin esimerkiksi noin 40 p-% etanoli-vesiseosta. Alipaineessa toimiminen ·· : *·· valuvakalvohaihduttimilla (13) ja (18) alentaa tarvittavaa haihdutusenergian tarvetta, mutta • · · *...· kasvattaa lauhduttimien (16), (21) ja (23) mittoja ja heikentää lauhduttimien lämmönsiirtoa.
« • · • · · • · * ·· ·
«M
30 Tyhjennysvaiheessa käymissäiliöön (4) on muodostunut käymätöntä ainesta ja/tai vettä niin paljon, että tasainen (jatkuvatoiminen) käyminen on heikentynyt, ja käymiskelpoiset sokerit ja ·«»· ····· käymiskelpoisiksi sokereiksi hydrolysoituvat hiilihydraatit on käytetty mahdollisimman loppuun. Tyhjennysvaiheessa käymissäiliöön (4) pinnan korkeuden rajoissa ei voi syöttää 6 118301 enempää raaka-ainetta. Tällöin käymisliuosta johdetaan yhteellä (7) kiintoaine-erottimeen (8) ja sieltä yhteellä (12) valuvakalvohaihduttimeen (13) tai suoraan aiemmin kuvattujen ehtojen mukaisesti valuvakalvohaihduttimeen (13), jolloin käymisliuoksesta saadaan etanolia varastosäiliöön (25) ja samalla käymisliuoksesta poistuu vettä yhteen (20) kautta. Kun 5 etanolipitoisuus käymisliuoksessa on riittävän alhainen, esim. 0,5 p-%, niin yhde (9) on kiinni ja yhde (12) on kiinni ja yhteen (11) kautta liete poistetaan prosessista ja käymissäiliön loppusisältö poistetaan prosessista yhteellä (6).
Lauhduttimissa (16) ja (21) voi olla tarpeen myös ulkopuolinen jäähdytys. Lauhduttimen (23) 10 on tuotettava höyrylle riittävän alhainen lämpötila, jotta etanolia poistuisi prosessista yhteen (26) kautta mahdollisimman vähän. Syöttö-, käymis-, ja tyhjennysvaiheissa käymissäiliön lämpötilaa voidaan säätää (etupäässä jäähdyttää).
Kuvassa 2 esimerkkinä esitetään juuston valmistuksen sivutuotteena syntyvän heran 15 käyttäminen keksinnön mukaisen prosessin raaka-aineena. Tässä esimerkissä juuston valmistuksessa syntyvä tyypillinen hera sisältää 4,8 p-% laktoosia, joka sellaisenaan toimii substraattina etanolin tuottomikrobille, jona voi toimia esim. tunnetut geneettisesti muokatut hiivat. Herassa kiintoainetta on tyypillisesti alle 3 p-%. Etanolia tuottava mikrobi on tässä esimerkissä immobilisoitu tunnetulla tekniikalla käymissäiliöön, jolloin haihduttimet (13) ja 20 (18) ja lauhduttimet (16), (21) ja (23) toimivat ilmanpaineessa lämpötila-alueella 80-90°C.
··«· : Käymätön aines voidaan käyttää liemirehuna, jonka hiilihydraattipitoisuus on aiempaa • ·· · • j*; pienempi, mutta proteiinipitoisuus aiempaa merkittävästi suurempi. Käymisvaiheessa virran ··· * :*’*· (1) ollessa 0,9 kg/s, virta (24) on 0,054 kg/s ja virran (24) etanolipitoisuus on 40 p-%. Virta : (20) on tällöin 0,306 kg/s, joka on lähes puhdasta vettä. Virran (9) määrä on 1,44 kg/s, ja sen 25 etanolipitoisuus on 1,5 p-% ja sokeripitoisuus 1,8 p-%. Palautusvirta (15) on 1,08 kg/s, ja se ei sisällä etanolia ja sen sokeripitoisuus on 2,4 p-%. Eli tässä esimerkissä käymissäiliöön • · • ’·· kumuloituu käymisliuosta 0,54 kg/s, eli heran alhainen sokeripitoisuus johtaa keksinnön ··· ·...· mukaisella menetelmällä puolijatkuvaan prosessiin, johon voidaan syöttää heraa • ·*: käymissäiliön (4) pinnan korkeuden puitteissa.
··· · :***: 30 ·»·
Kuvassa 3 esimerkkinä esitetään hylkytaikinan käyttäminen keksinnön mukaisen laitteiston ·»·* raaka-aineena. Hylkytaikina sisältää tyypillisesti noin 50-60 % kuiva-ainetta, josta 60-80 % on viljaperäistä tärkkelystä ja noin 5 p-% erilaisia sokereita. Hylkytaikina on laimennettu 7 118301 vedellä, ja sen sisältämä tärkkelys on hydrolysoitu sokereiksi ennen sen syöttämistä keksinnön mukaiseen prosessiin. Tässä esimerkissä kiintoaines ja etanolia tuottava mikrobi, joka on hiiva, erotetaan käymisliuoksesta ennen sen johtamista haihduttimiin (13) ja (18), jolloin haihduttimet sekä lauhduttimet (16), (21) ja (23) toimivat ilmanpaineessa lämpötila-5 alueella 80-90°C. Käymätön aines soveltuu rehukäyttöön. Käymisvaiheessa virran (1) ollessa 0,1 kg/s virta (24) on 0,0125 kg/s ja virran (24) etanolipitoisuus on 40 p-%. Virta (20) on tällöin 0,0708 kg/s, joka on lähes puhdasta vettä. Virran (12) määrä on 0,166 kg/s, ja sen etanolipitoisuus on 3,0 p-% ja sokeripitoisuus 4,0 p-%. Palautusvirta (15) on 0,083 kg/s, ja se ei sisällä etanolia ja sen sokeripitoisuus on 9,0 p-%. Käymätöntä ainesta muodostuu 0,0166 10 kg/s, joka poistetaan tyhjennysvaiheiden aikana. Tässä esimerkissä käymissäiliöön ei kumuloidu käymisliuosta ja keksinnön mukainen sovellus on jatkuvatoiminen.
Sovellettaessa tämän keksinnön mukaista menetelmää on erilaisista elintarviketeollisuuden, maatalouden ja muun teollisuuden sivuvirroista mahdollista valmistaa esim. 40p-% etanoli-15 vesiseosta jatkojalostettavaksi esim. ajoneuvopolttoaineteollisuuteen tai erilaisiin etanoli- vesiseoksen liuotinkäyttöihin teollisuuteen.
a • •t a aaaa • · aaa aaa aaa t • a • · a • · · ··· a aaa • · a · aaa « a • a ♦ ♦ · · aaa a aaa • · • ♦ ··* • a • · • aa ··· • * • a a a a a • a a a · • a a aaa a aaa a a a a aaa a a aaa a a a a a a a a

Claims (5)

118301
1. Menetelmä etanoli-vesiseoksen valmistamiseksi käymiskelpoista sokereista tai käymiskelpoisiksi sokereiksi hydrolysoituvista raaka-aineista ja menetelmä koostuu täyttö-, 5 käymis- ja tyhjennysvaiheista, tunnettu siitä, että kuvan 1 mukaisesti käymisen tapahtuessa käymissäilöstä (4) poistetaan jatkuvasti etanoli-vesiseosta valuvakalvohaihduttimella (13), josta saatava lauhdutettu etanoli-vesiseos konsentroidaan toisella tai useammalla Saijassa olevalla valuvakalvohaihduttimella (18), käymisen tapahtuessa prosessista ei poistu käymiskelpoisia sokereita tai 10 käymiskelpoisiksi sokereiksi hydrolysoitavia hiilihydraattej aja käymisen ja tyhjennysvaiheen aikana prosessista saadaan valuvakalvohaihduttimen (18) erillinen virtaus (20) vettä ja etanolin valmistuksen yhteydessä syntyvän käymättömän aineksen vesi-, irtovesi- ja kuiva-ainepitoisuuteen, etanolipitoisuuteen ja käymiskelpoisten sokereiden ja 15 käymiskelpoisiksi sokereiksi hydrolysoituvien sokereiden pitoisuuksiin vaikutetaan ennen käymättömän aineksen poistamista prosessista käymisvaiheessa johtamalla kiintoaine-erottimesta (8) saatava liuos valuvakalvohaihduttimeen (13) etanolin talteenottamiseksi ja tyhjennysvaiheessa johtamalla kiintoaine-erottimesta (8) saatava kiintoaine pois prosessista, kun kiintoaine-erottimelta (8) valuvakalvohaihduttimeen 20 (13) ohjattavan liuoksen etanolipitoisuus on pudonnut. ··«· • * • i · • · · «*· · • ·*; 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuvan 1 mukaisesti raaka- Ml · ;1: aine johdetaan yhteellä (1) käymissäiliöön (4), tarvittavia apuaineita ja ilmaa johdetaan ··# : käymissäiliöön yhteiden (2) ja (3) kautta, ja tarvittaessa käymissäiliön (4) sisältö poistetaan 25 yhteellä (6), ja käymisäiliöstä (4) etanolikäymisen tuloksena syntyvät kaasut poistetaan käymissäiliöstä yhteellä (5), ja riippuen käymisliuoksen koostumuksesta liuos johdetaan joko ·· • *·* yhteellä (7) kiintoaine-erottimen (8), jona voi toimia esim. dekanterilinko, kautta ··· valuvakalvohaihduttimeen (13) tai suoraan käymissäiliöstä (4) yhteellä (9) : valuvakalvohaihduttimeen (13), ja kiintoaine-erottimesta (8) kiintoaineen suhteen rikas liete ^0 johdetaan yhteellä (10) takaisin käymissäiliöön (4), ja tarvittaessa kiintoaine-erottimen (8) kiintoaineen suhteen rikas liete poistetaan prosessista yhteellä (11), ja ···· valuvakalvohaihduttimesta (13) haihde johdetaan yhteellä (14) lauhduttimeen (16), josta nesteytetty virta johdetaan yhteellä (17) valuvakalvohaihduttimeen (18), ja 118301 valuvakalvohaihduttimesta (13) haihtumaton johdetaan yhteellä (15) käymissäiliöön (4), ja valuvakalvohaihduttimen (18) alite, joka on pääosin vettä, poistetaan yhteellä (20) ja valuvakalvohaihduttimen (18) haihde johdetaan yhteellä (19) lauhduttimeen (21) ja sieltä yhteellä (22) loppulauhduttimeen (23), josta täysin lauhdutettu etanoli-vesiseos johdetaan 5 yhteellä (24) etanoli-vesiseoksen varastotankkiin (25), ja loppulauhduttimen hönkä poistetaan prosessista yhteellä (26),
3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että saijaankytketyillä valuvakalvohaihduttimilla (13) ja (18) valmistetaan varastosäiliöön keskimäärin 40 p-% 10 etanoli-vesiseosta.
4. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että valuvakalvohaihduttimilla (13) ja (18) valmistetaan muutakin etanolipitoisuutta kuin 40 p-%.
5. Jonkin edellä mainitun patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että valuvakalvohaihduttimien (13) ja (18) lisäksi haihduttimia on useampia Saijassa. ·· ···« • · « · « • · · ··· · • · • · • · · ··· · ··· * * • · «f • · • · · • · · ··· · ··· m • ft ··· ·· • · * ft· ft ··· ft ft • · • •ft • • ft ft ft ft ft • ft· ft 1 • ft • ft ft ft ft • ft • · · ft • ••ft ft • · 118301
FI20050554A 2005-05-25 2005-05-25 Menetelmä etanoli-vesiseoksen valmistamiseksi FI118301B (fi)

Priority Applications (15)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20050554A FI118301B (fi) 2005-05-25 2005-05-25 Menetelmä etanoli-vesiseoksen valmistamiseksi
CN2006800183699A CN101184849B (zh) 2005-05-25 2006-05-24 制备乙醇/水混合物的方法及装置
RU2007146073/13A RU2391407C2 (ru) 2005-05-25 2006-05-24 Способ и установка для получения смеси этанола и воды
JP2008512855A JP2008545403A (ja) 2005-05-25 2006-05-24 エタノール／水混合物を調製するための方法および装置
EP06743531A EP1888759A4 (en) 2005-05-25 2006-05-24 PROCESS AND APPARATUS FOR THE PREPARATION OF ETHANOL / WATER MIXTURE
US11/920,784 US20090293347A1 (en) 2005-05-25 2006-05-24 Method and apparatus for preparing an ethanol/water mixture
BRPI0611207-2A BRPI0611207A2 (pt) 2005-05-25 2006-05-24 mÉtodo e instalaÇço para preparaÇço de uma mistura de etanol/Água
KR1020077029854A KR101072907B1 (ko) 2005-05-25 2006-05-24 에탄올과 물의 혼합물 제조 방법 및 장치
UAA200714564A UA89409C2 (ru) 2005-05-25 2006-05-24 Способ получения смеси этанола и воды, установка для ее получения и способ получения топливной смеси
NZ564583A NZ564583A (en) 2005-05-25 2006-05-24 Method and apparatus for preparing an ethanol/water mixture
AU2006251123A AU2006251123B2 (en) 2005-05-25 2006-05-24 Method and apparatus for preparing an ethanol/water mixture
PCT/FI2006/000163 WO2006125854A1 (en) 2005-05-25 2006-05-24 Method and apparatus for preparing an ethanol/water mixture
CA002609501A CA2609501A1 (en) 2005-05-25 2006-05-24 Method and apparatus for preparing an ethanol/water mixture
CR9592A CR9592A (es) 2005-05-25 2007-12-14 Metodo y aparato para preparar una mezcla de etanol /agua
NO20076590A NO20076590L (no) 2005-05-25 2007-12-20 Fremgangsmate og innretning for a fremstille en etanol/vann blanding

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20050554 2005-05-25
FI20050554A FI118301B (fi) 2005-05-25 2005-05-25 Menetelmä etanoli-vesiseoksen valmistamiseksi

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI20050554A0 FI20050554A0 (fi) 2005-05-25
FI20050554A FI20050554A (fi) 2006-11-26
FI118301B true FI118301B (fi) 2007-09-28

Family

ID=34630121

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI20050554A FI118301B (fi) 2005-05-25 2005-05-25 Menetelmä etanoli-vesiseoksen valmistamiseksi

Country Status (15)

Country Link
US (1) US20090293347A1 (fi)
EP (1) EP1888759A4 (fi)
JP (1) JP2008545403A (fi)
KR (1) KR101072907B1 (fi)
CN (1) CN101184849B (fi)
AU (1) AU2006251123B2 (fi)
BR (1) BRPI0611207A2 (fi)
CA (1) CA2609501A1 (fi)
CR (1) CR9592A (fi)
FI (1) FI118301B (fi)
NO (1) NO20076590L (fi)
NZ (1) NZ564583A (fi)
RU (1) RU2391407C2 (fi)
UA (1) UA89409C2 (fi)
WO (1) WO2006125854A1 (fi)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FI20075288A0 (fi) * 2007-04-25 2007-04-25 St1 Biofuels Oy Menetelmä ja laitteisto etanolin ja veden seoksen valmistamiseksi
FI20075422A0 (fi) * 2007-06-07 2007-06-07 St1 Biofuels Oy Laite etanolin ja veden sekoituksen tuottamiseksi
FI20085477A0 (fi) * 2008-05-20 2008-05-20 St1 Biofuels Oy Menetelmä ja laite biojätteen käsittelemiseksi
MX2011000083A (es) * 2008-06-27 2011-05-25 Dedini Sa Ind De Base Proceso para la recuperacion de agua y energia a partir del procesamiento de la caña de azucar en ingenios para la produccion de azucar y etanol.
EP2719445A1 (en) * 2012-10-09 2014-04-16 Clariant International Ltd. Process for concentrating small organic molecules from liquid or gaseous mixtures using a composite membrane comprising a fluoropolymer and hydrophobic siliceous particles
WO2020045422A1 (ja) 2018-08-27 2020-03-05 積水化学工業株式会社 有機物質の製造方法

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4093516A (en) * 1974-09-27 1978-06-06 Lang John L Preparation of liquid fuel and nutrients from municipal waste water
SE430171B (sv) * 1978-01-31 1983-10-24 Alfa Laval Ab Kontinuerligt forfarande for framstellning av etanol i en fermentor som tillfors ett substrat me hog kolhydratkoncentration, varvid avford fermenteringsvetska efter aterforening av ett franseparat jestflode och avski...
SE432441B (sv) * 1979-02-27 1984-04-02 Alfa Laval Ab Forfarande for framstellning av etanol genom kontinuerlig forjesning av ett kolhydrathaltigt substrat, varvid en drank med relativt hog halt av fast substans erhalls
SE7908105L (sv) * 1979-10-01 1981-04-02 Alfa Laval Ab Forfarande for framstellning av etanol genom kontinuerlig forjesning av polysackaridhaltiga ravaror
EP0050662A4 (en) * 1980-04-29 1982-09-03 Charles M Delair PROCESS AND DEVICE FOR THE CONTINUOUS PRODUCTION OF ETHANOL.
JPS5856688A (ja) * 1981-09-25 1983-04-04 Res Assoc Petroleum Alternat Dev<Rapad> 揮発性発酵生産物の製造法
SE430699B (sv) * 1981-11-06 1983-12-05 Alfa Laval Ab Forfarande for framstellning av etanol genom kontinuerlig forjesning av ett kolhydrathaltigt substrat, varvid fermentorn tillfors en ravara som forutom jesbara kolhydrater even innehaller icke jesbart, fast material
US4428799A (en) * 1981-12-16 1984-01-31 Resources Conservation Co. Production of concentrated alcohol and distillery slop
JPS60186292A (ja) * 1983-10-21 1985-09-21 Res Assoc Petroleum Alternat Dev<Rapad> エタノ−ルの醗酵生産方法
SE449876B (sv) * 1984-12-07 1987-05-25 Nobel Chematur Ab Forfarande for framstellning av etanol med ett ytterligare centrifugalsepareringssteg, placerat antingen fore eller efter det primera destillationssteget
AT384236B (de) * 1984-12-13 1987-10-12 Vogelbusch Gmbh Verfahren zur kontinuierlichen gewinnung von fermentationsprodukten
US4659590A (en) * 1985-06-19 1987-04-21 United States Department Of Energy Pervaporation separation of ethanol-water mixtures using polyethylenimine composite membranes
SE450897B (sv) * 1986-01-31 1987-08-10 Nobel Chematur Ab Forfarande for framstellning av etanol genom melassjesning
BE1000908A6 (fr) * 1987-09-11 1989-05-16 Centre Rech Metallurgique Dispositif pour moduler un faisceau laser.
CN1208756A (zh) * 1997-08-18 1999-02-24 顺德市科能高新产品制造有限公司 一种液体燃料及其制备方法
DE10249027A1 (de) * 2002-10-21 2004-04-29 Gea Wiegand Gmbh Anlage zur Herstellung von Alkohol

Also Published As

Publication number Publication date
AU2006251123A1 (en) 2006-11-30
CN101184849B (zh) 2013-03-27
RU2007146073A (ru) 2009-06-27
CR9592A (es) 2008-10-21
CN101184849A (zh) 2008-05-21
EP1888759A1 (en) 2008-02-20
US20090293347A1 (en) 2009-12-03
WO2006125854A1 (en) 2006-11-30
UA89409C2 (ru) 2010-01-25
KR20080019240A (ko) 2008-03-03
FI20050554A0 (fi) 2005-05-25
CA2609501A1 (en) 2006-11-30
AU2006251123B2 (en) 2010-07-29
BRPI0611207A2 (pt) 2010-08-24
NO20076590L (no) 2007-12-20
NZ564583A (en) 2010-01-29
EP1888759A4 (en) 2011-12-21
RU2391407C2 (ru) 2010-06-10
KR101072907B1 (ko) 2011-10-17
JP2008545403A (ja) 2008-12-18
FI20050554A (fi) 2006-11-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20170298393A1 (en) Processes and Systems for Alcohol Production and Recovery
FI118301B (fi) Menetelmä etanoli-vesiseoksen valmistamiseksi
RU2548085C2 (ru) Система и способы выделения спирта и сгущения побочных продуктов перегонки
FI73737B (fi) Foerfarande foer framstaellning av etanol.
US20070254089A1 (en) Method and apparatus for the treatment of byproducts from ethanol and spirits production
US10118107B1 (en) Method and system for distilling alcohol in an alcohol production process
CN102482689A (zh) 从稀水溶液回收高级醇
HU201971B (en) Process for producing ethanol by fermenting molasses
EP0050662A1 (en) Process and apparatus for continuous production of ethanol
US5868997A (en) Sterilization of fermentation vessels by ethanol/water mixtures
Modl Jilin fuel ethanol plant
CN216824833U (zh) 一种菌体蛋白回收装置
RU2230788C2 (ru) Способ непрерывного получения этилового спирта
EP0142307A1 (en) Hydraulic digester
CN109182393A (zh) 一种回用厌氧消化出水和精塔残液生产乙醇的方法
CN1367241A (zh) 一种提高酒精废液浓度的方法
CA2096855A1 (en) Continuous fermentation using filter extraction
AU7173981A (en) Process and apparatus for continuous production of ethanol

Legal Events

Date Code Title Description
PC Transfer of assignment of patent

Owner name: ST1 BIOFUELS OY

Free format text: ST1 BIOFUELS OY

FG Patent granted

Ref document number: 118301

Country of ref document: FI

MM Patent lapsed