FR2461005A1 - PROCESS FOR THE PRODUCTION OF ETHANOL BY CONTINUOUS FERMENTATION - Google Patents
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Abstract
L'INVENTION CONCERNE UN PROCEDE DE PRODUCTION D'ETHANOL PAR FERMENTATION CONTINUE. LE PROCEDE CONSISTE A FAIRE FERMENTER UN SUBSTRAT CONTENANT DES HYDRATES DE CARBONE DANS UN FERMENTEUR, LA LIQUEUR DE FERMENTATION ETANT CONDUITE DIRECTEMENT A UNE UNITE D'EVAPORATION SIMPLE 2 DANS LAQUELLE ON MAINTIENT LE VIDE POUR EFFECTUER UNE SEPARATION EN UN PREMIER FLUX RICHE EN ETHANOL ET A UN FLUX DE FOND, DUQUEL UNE PARTIE EST REMISE EN CIRCULATION AU FERMENTEUR, TANDIS QUE LE RESTE EST SEPARE EN UN FLUX CONCENTRE ENLEVURE QUI EST REMIS EN CIRCULATION AU FERMENTEUR ET EN UN FLUX NE CONTENANT PAS DE LEVURE QUI EST CONDUIT DANS UNE UNITE D'EXTRACTION 4. APPLICATION AU TRAITEMENT DE SUBSTRATS FORMES A PARTIR DE CLIVAGE ENZYMATIQUE DE CELLULOSE OU D'AMIDON.THE INVENTION RELATES TO A PROCESS FOR THE PRODUCTION OF ETHANOL BY CONTINUOUS FERMENTATION. THE PROCESS CONSISTS OF FERMENTING A SUBSTRATE CONTAINING CARBON HYDRATES IN A FERMENTER, THE FERMENTATION LIQUOR BEING CONDUCTED DIRECTLY TO A SIMPLE EVAPORATION UNIT 2 IN WHICH THE VACUUM IS MAINTAINED TO PERFORM A SEPARATION IN A FIRST AND RICH FLOW. AT A BOTTOM FLOW, OF WHICH PART IS RECIRCULATED TO THE FERMENTER, WHILE THE REMAINDER IS SEPARATED INTO A CONCENTRATED FLOW WHICH IS CIRCULATED TO THE FERMENTER AND INTO A FLOW CONTAINING NO YEAST WHICH IS CONDUCTED TO A UNIT OF EXTRACTION 4. APPLICATION TO THE TREATMENT OF SUBSTRATES FORMED FROM ENZYMATIC CLeavage of Cellulose or Starch.
Description
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PROCEDE DE PRODUCTION D'ETHANOL PAR FERMENTATION CONTINUE PROCESS FOR THE PRODUCTION OF ETHANOL BY CONTINUOUS FERMENTATION
L'invention concerne un procédé de production d'é- The invention relates to a method for producing
thanol par fermentation d'un substrat, contenant des hydrates de carbone dans un ou dans plusieurs fermenteurs, un flux contenant de la levure étant séparé en un flux concentré en levure et dans un flux ne contenant pas de levure. De telles méthodes sont connues d'après les brevets suédois n0 7 801 133 et 7 901 738 qui décrivent des procédés dans lesquels le flux total de liqueur de fermentation est conduit dans un séparateur centrifuge afin que soit effectuée ethanol by fermentation of a substrate, containing carbohydrates in one or more fermentors, a yeast-containing stream being separated into a concentrated stream of yeast and a stream containing no yeast. Such methods are known from Swedish patents Nos. 7,801,133 and 7,901,738, which describe processes in which the total flow of fermentation liquor is conducted in a centrifugal separator to be carried out.
la séparation, le flux concentré en levure étant remis en cir- the separation, the concentrated yeast stream being circumscribed
culation dans le fermenteur. Le séparateur centrifuge utilisé doit avoir une capacité pour séparer la totalité du flux de liqueur de fermentation, à partir de laquelle on obtient de culation in the fermenter. The centrifugal separator used must have a capacity to separate the entire flow of fermentation liquor, from which
façon continue l'éthanol, ce qui peut être un inconvénient. ethanol continuously, which can be a disadvantage.
Un procédé dans lequel on n'a pas besoin de séparateur centri- A process in which there is no need for a centrifugal separator
fuge, mais dans lequel la levure est toujours protégée lors- but in which the yeast is still protected when
qu'on récupère l'éthanol à partir de la liqueur de fermenta- ethanol is recovered from the fermentation liquor
tion, fermentant de façon continue, est décrite dans la deman- fermenting continuously is described in the application
de de brevet suédois na 7 801 134. Dans ce procédé, la fermen- Swedish patent application No. 7,801,134. In this process, fermentation
tation est effectuée à pression normale, mais l'éthanol est tation is carried out at normal pressure, but ethanol is
obtenu par distillation à partir d'un flux de liqueur de fer- obtained by distillation from a flow of iron liquor
mentation contenant la levure, sous vide. Même si ce procédé peut être approprié dans beaucoup de cas, il présente certains inconvénients. L'appareil est compliqué. Considérant la levure présente, la mesure dans laquelle un flux enrichi en éthanol containing the yeast, under vacuum. Although this method may be appropriate in many cases, it has certain disadvantages. The device is complicated. Considering the yeast present, the extent to which a stream enriched with ethanol
peut être évaporé, est limitée.can be evaporated, is limited.
L'objet de l'invention est de fournir un procédé du The object of the invention is to provide a method of
type ci-dessus indiqué dans le préambule, dans lequel la capa- type above in the preamble, in which the
cité de l'unité de séparation utilisée doit être relativement basse, et. dans lequel la levure est mise en circulation sans être endommagée, et dans lequel il y a une grande liberté quant au choix des données opératoires appropriées pour obtenir quoted from the separation unit used should be relatively low, and. wherein the yeast is circulated without being damaged, and in which there is great freedom as to the choice of the appropriate operating data to obtain
l'éthanol par distillation.ethanol by distillation.
Selon l'invention, un tel procédé est caractérisé en ce que la liqueur de fermentation est conduite directement à une unité simple d'élaboration, correspondant à une ou juste à quelques étapes de distillation, dans lequel on According to the invention, such a process is characterized in that the fermentation liquor is led directly to a simple unit of preparation, corresponding to one or just a few distillation steps, in which one
maintient le vide, et dans lequel la susdite liqueur est sé- maintains the vacuum, and in which the aforesaid liquor is separated
parée, en partie, en un premier flux de vapeur, enrichi en éthanol qui est conduit à une unité pour la production de la partly, in a first stream of steam, enriched with ethanol which is led to a unit for the production of the
qualité d'éthanol désirée, et en partie en un premier flux li- quality of ethanol desired, and partly in a first flow of
quide de fond contenant la levure, à partir duquel une partie est remise en circulation dans le fermenteur, tandis que la partie résiduelle est séparée en au moins un flux concentré en levure, qui est remis en circulation dans le fermenteur, the yeast-containing base, from which a part is recirculated in the fermenter, while the residual part is separated into at least one concentrated yeast stream, which is circulated back into the fermenter,
et en un flux ne contenant pas de levure, qui est conduit jus- and in a flow containing no yeast, which is conducted
qu'à une unité d'extraction dans laquelle il est séparé en partie dans un second flux de vapeur, enrichi en éthanol, et en partie dans un second flux liquide de fond ne contenant than to an extraction unit in which it is partly separated in a second stream of vapor, enriched in ethanol, and partly in a second bottom liquid stream containing
pas d'éthanol.no ethanol.
Dans un mode de réalisation préféré du procédé con- In a preferred embodiment of the method
forme à l'invention, le second flux de vapeur, enrichi en étha- form of the invention, the second vapor stream, enriched with ethanol,
nol, est conduit directement à l'unité simple d'évaporation, nol, is led directly to the simple unit of evaporation,
ou à une source de chaleur indirecte Selon le procédé, la le- or indirect heat source Depending on the process, the
vure n'est pas exposée à une température excessive, mais la température dans l'unité d'extraction peut être supérieure à ce qui pourrait être toléré par la levure. Selon l'invention, It is not exposed to excessive temperature, but the temperature in the extraction unit may be higher than could be tolerated by the yeast. According to the invention,
on peut se dispenser des surfaces de chauffage de l'unité d'é- we can dispense with the heating surfaces of the unit
vaporation. Aucune capacité élevée de séparation n'est néces- evaporation. No high separation capacity is required
saire, et les conditions opératoires pour l'obtention d'étha- and the operating conditions for obtaining
nol peuvent être choisies au mieux. nol can be chosen at best.
Si le substrat a été fabriqué par clivage enzymati- If the substrate has been made by enzymatic cleavage
que de cellulose ou d'amidon en tant que matière première, c'est un avantage que l'unité simple d'évaporation opère à basse pression et ainsi à basse température, de sorte que les enzymes ne sont pas détruits mais peuvent être récupérés. La tendance de formation de dépôt est également moindre dans une As cellulose or starch as a raw material, it is an advantage that the simple evaporation unit operates at low pressure and thus at low temperature, so that the enzymes are not destroyed but can be recovered. The tendency of deposit formation is also less in a
unité simple d'évaporation si on opère à basse température. simple unit of evaporation if one operates at low temperature.
Il est approprié de séparer le flux de fond contenant la levure par un séparateur centrifuge en un flux concentré It is appropriate to separate the bottom stream containing the yeast by a centrifugal separator into a concentrated stream
en levure et en un flux ne contenant pas de levure. in yeast and in a stream containing no yeast.
L'invention sera décrite plus en détail, les réfé- The invention will be described in more detail, the references
rences étant faites au dessin ci-annexé, qui montre de façon are made in the attached drawing, which shows how
schématique une unité pour mettre en oeuvre le procédé. schematic unit to implement the method.
Sur la figure, l représente un ou plusieurs fermen- In the figure, l represents one or more fermen-
teur(s), 2 est l'unité simple d'évaporation, correspondant tor (s), 2 is the corresponding simple evaporation unit
è une ou à quelques étapes de distillation, 3 est un sépara- è one or several distillation steps, 3 is a separation
teur centrifuge et 4 une unité simple d'extraction. L'unité de production de qualité d'éthanol désirée est indiquée par un condenseur 5 et une colonne à distiller 6. Un tuyau 7 relie le fermenteur 1 à l'unité d'évaporation 2, à partir de laquelle sur l'autre côté, une ligne de fond 8 se divise en deux branches centrifuge and 4 a single extraction unit. The desired ethanol quality production unit is indicated by a condenser 5 and a distillation column 6. A pipe 7 connects the fermenter 1 to the evaporation unit 2, from which on the other side, a bottom line 8 splits into two branches
9 et 10 de laquelle la branche 9 est reliée au séparateur cen- 9 and 10 of which the branch 9 is connected to the central separator
trifuge 3 et la branche 10 est reliée au fermenteur 1. Le sé- trifuge 3 and the branch 10 is connected to fermenter 1. The
parateur centrifuge 3 est équipé avec une décharge des eaux usées 13. Une ligne 14 relie l'unité simple d'extraction 4 avec l'unité simple d'évaporation 2, à partir de laquelle il centrifugal paratridge 3 is equipped with a discharge of wastewater 13. A line 14 connects the single extraction unit 4 with the simple evaporation unit 2, from which it
existe une ligne 15 jusqu'au condenseur 5. Un tuyau d'alimen- There is a line 15 to condenser 5. A fuel pipe
tation 16 est destiné à alimenter le substrat jusque dans le fermenteur, tandis qu'un tuyau de décharge 17 est présent pour décharger le dioxyde de carbone qui se forme. L'unité simple d'évaporation 2 respectivement l'unité simple d'extraction 4 Tation 16 is intended to feed the substrate into the fermenter, while a discharge pipe 17 is present to discharge the carbon dioxide that is formed. The simple evaporation unit 2 respectively the simple extraction unit 4
est équipée avec des bobines de chauffage 18 et 19 respective- is equipped with heating coils 18 and 19 respectively
ment. L'unité fonctionne de la façon suivante: le substrat est transporté de façon continue par le tuyau d'alimentation 16, et une concentration appropriée en levure est maintenue dans le fermenteur 1. La liqueur de fermentation comprenant la levure est sortie de façon continue par le tuyau 7 et est évaporée à une température relativement basse sous vide dans l'unité simple d'évaporation 2. Le flux de fond est déchargé par le tuyau 8 et est divisé de sorte qu'une partie est remise is lying. The unit operates as follows: the substrate is continuously transported by the feed pipe 16, and a suitable yeast concentration is maintained in the fermentor 1. The fermentation liquor comprising the yeast is continuously removed by the pipe 7 and is evaporated to a relatively low temperature under vacuum in the simple evaporation unit 2. The bottom flow is discharged through the pipe 8 and is divided so that a part is put back
en circulation dans le fermenteur 1 par le tuyau 10 et la par- circulating in the fermenter 1 through the pipe 10 and the
tie résiduelle est conduite dans le séparateur centrifuge 3 par le tuyau 9. Dans le séparateur centrifuge 3, le flux transporté est séparé en un flux concentré en levure qui est remis en circulation dans le fermenteur 1 par le tuyau 12 et en un flux ne contenant pas de levure, qui est transporté à l'unité simple d'extraction par le tuyau 11 et un flux d'eaux usées intermittent qui est déchargé par le tuyau 13. Le flux The centrifugal separator 3 in the centrifugal separator 3 conveys the transported stream into a concentrated yeast stream which is circulated back into the fermenter 1 via the pipe 12 and into a flow containing no yeast, which is transported to the single extraction unit through the pipe 11 and an intermittent wastewater stream which is discharged through the pipe 13. The flow
de vapeur, enrichi en éthanol à partir de l'unité simple d'é- of steam, enriched with ethanol from the simple unit of
vaporation 4 est conduit par le tuyau 14à l'unité simple d'é- evacuation 4 is conducted by pipe 14 to the single unit of
vaporation 2 et contribue à l'alimentation en chaleur de cette unité. La vapeur est fournie selon les besoins par la bobine de chauffage 1P aussi bien que par la bobine de chauffage 19, qui chauffent l'unité simple d'extraction 4. Le flux de vapeur vaporization 2 and contributes to the heat supply of this unit. The steam is supplied as required by the heating coil 1P as well as by the heating coil 19, which heat the single extraction unit 4. The steam flow
combiné, enrichi en éthanol à partir de l'unité simple d'éva- combined, enriched with ethanol from the single unit of
poration 2 est déchargé par le tuyau 15 au condenseur 5 et ensuite conduit à la colonne de distillation 6 pour production poration 2 is discharged by the pipe 15 to the condenser 5 and then led to the distillation column 6 for production
de la qualité d'éthanol désirée. the desired ethanol quality.
Les données d'opérations suivantes peuvent être ras- The following transaction data can be
semblées sous forme d'un exemple d'opérations d'une unité appeared as an example of a unit's operations
pour effectuer le procédé conforme à l'invention. to perform the process according to the invention.
EXEMPLEEXAMPLE
Des molasses de sucre de canne à 400Bx sont alimen- Molasses of 400Bx cane sugar are fed
tées en continue par un tuyau d'alimentation 16 du fermenteur 1. On maintient une concentration en levure de 2,5 % en poids continuously fed by a feed pipe 16 of the fermentor 1. A yeast concentration of 2.5% by weight is maintained
par remise en circulation. Dans ces conditions, un temps d'ar- by recirculation. In these circumstances, a time of
rét de 6 heures est nécessaire pour obtenir une fermentation 6 hours is necessary to obtain a fermentation
complète. Le flux de liquide de fermentation contenant 0,1- complete. The flow of fermentation liquid containing 0.1-
0,5 % (en poids) de sucre non fermenté et environ 5 % (en 0.5% (by weight) unfermented sugar and about 5% (in
poids) d'éthanol est pompé de façon continue jusqu'à une uni- weight) of ethanol is pumped continuously to a uniform
té simple d'évaporation 2, dans laquelle on maintient une pression de 50 mm de mercure. La bouillie fermentée bout à WC et la vapeur contenant 30 à 35 % (en poids) d'éthanol simple evaporation tee 2, in which a pressure of 50 mm of mercury is maintained. The boiled fermented boiled WC and the steam containing 30 to 35% (by weight) of ethanol
est éliminée et condensée dans un condenseur 5. L'éthanol di- is removed and condensed in a condenser 5. The ethanol di-
lué et concentré est purifié par la suite dans la colonne à read and concentrate is subsequently purified in column
distiller 6.distil 6.
Le flux de fond provenant de l'unité simple d'évapo- The bottom flow coming from the single unit of evapo-
ration 2 est divisé en deux flux, afin que 80 % soient remis en circulation dans le fermenteur 1 et 20 % soient centrifugés dans le séparateur centrifuge 3, qui opère à grande vitesse de rotation. Le concentré de levure est pompé jusque dans le fermenteur 1 par-le tuyau 12, tandis que le flux ne contenant pas de levure est éliminé dans l'unité simple d'extraction 4, conçue sous forme d'une colonne courte. La vapeur, enrichie en éthanol, est conduite à partir de l'unité d'extraction 4, ration 2 is divided into two streams, so that 80% is recirculated in the fermenter 1 and 20% are centrifuged in the centrifugal separator 3, which operates at high speed of rotation. The yeast concentrate is pumped into the fermenter 1 through the pipe 12, while the stream containing no yeast is removed in the single extraction unit 4, designed in the form of a short column. The steam, enriched with ethanol, is conducted from the extraction unit 4,
soit directement à l'unité simple d'évaporation 2 ou indirec- either directly to the single evaporative unit 2 or indirectly
tement pour chauffage de celle-ci, ce qui permet de réduire les pertes d'énergie. Le flux de fond provenant de l'unité simple d'extraction 4 contient environ 35 % (en poids) de solides solubles secs et peut être traité par la suite de heating system, which reduces energy losses. The bottom stream from the single extraction unit 4 contains about 35% (by weight) of dry soluble solids and can be processed further.
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façon simple, par exemple dans un four de combustion. simple way, for example in a combustion furnace.
Comme il va de soi et comme il résulte d'ailleurs dé- As it goes without saying and as it follows from elsewhere
jà de ce qui suit, l'invention ne se limite nullement à ceux the following, the invention is not limited to those
de ses modes de réalisation et d'application qui ont été spé- of its embodiments and applications which have been
cialement envisages ci-dessus; elle en embrasse, au contraire, considered above; it embraces, on the contrary,
toutes les variantes.all variants.
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Legal Events
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ST | Notification of lapse |