JP2001504205A - ビールかすを熱的に利用する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 湿潤ビールかす（１）の熱利用の方法において、湿潤ビールかす（１）は第１乾燥段階（２）において機械的に乾燥される。更なる乾燥段階（４）において、それらは熱的に乾燥され、最後に燃焼又はガス化により熱的に利用される。このような方法が経済的に実施可能であるためには、該更なる乾燥段階（４）において、機械的に脱水された麦芽ビールかす（１５）を醸造所のエネルギーシステムから流れに逆らって進む煙道ガスの助けにより加熱される。

Description

【発明の詳細な説明】 ビールかすを熱的に利用する方法 本発明は湿潤ビールかす（ｗｅｔ ｓｐｅｎｔ ｇｒａｉｎｓ）を熱的に利用 する方法であって、湿潤ビールかすを第１乾燥段階で機械的に予備乾燥し、更な る乾燥段階で熱乾燥し、最後に燃焼又はガス化及び本方法を実施するためのプラ ントにより熱的に利用することを含む方法に関する。 ビールを製造する際に、大量に発生する湿潤ビールかす又は醸造かす（ｂｒｅ ｗｉｎｇ ｄｒａｆｆ）は廃棄及び利用の問題を生じる。ビール１００リットル 当たり約２０ｋｇの湿潤ビールかすが生じるので、大規模醸造所は１週間当たり 数百トンのビールかすを廃棄又は利用しなければならない。 ビールかすは、その組成により価値あるかいば（ｆｏｄｄｅｒ）を構成するが 、コスト的に有効な方法でビールかすをかいばとして使用することは困難である 。問題なくかいばとしてビールかすを売るのに適当な時期は冬であるが、他方、 ビールかすは冬よりも夏に大量に生じる。更に、ビールかすは予備乾燥すること なく貯蔵することはできない。かいばに関して取り決められた要求により間接乾 燥しかできないので、乾燥には費用がかかる。適当な乾燥機は高価であり、高い エネルギー消費を伴う。更に、かいばとしてのビールかすの販売は、畜産の衰退 のため将来は段々難しくなりつつある。発酵によるビールかすの保存はやはり高 いコストの欠点を伴う（Ｂｒａｕｗｅｌｔ Ｎｏ．３９（１９９１）、ｐｐ．１ ７０４ ｔｏ １７０７）． 土壌改良のための高品質製品の形成にはビールかすの堆肥化（ｃｏｍ ｐｏｓｔａｔｉｏｎ）が推奨されているが、市場はまだ小さく、いずれにせよ、 製造してもコストを埋め合わすことができないほど高いコストを伴う。 ビールかすはバイオガスを製造するのにも適当であるが、バイオガスプラント は高い投資コストを必要とする。 ビールかすを利用するためのエネルギー的に実施可能な方法は直接の燃焼であ る。文献“Ｂｒａｕｗｅｌｔ”Ｎｏ．２６（１９８８），ｐｐ．１１５６ ｔｏ １１５８，“Ｄｉｅ ｅｎｅｒｇｅｔｉｓｃｈｅ Ｖｅｒｗｅｒｔｕｎｇ ｖ ｏｎ Ｂｉｅｒｔｒｅｂｅｒｎ”，から、緒言で述べたようなビールかすからエ ネルギーを回収する方法が知られている。しかしながら、ビールかす燃焼プラン トは必然的に強い予備乾燥（ビールかすは最初７５〜８０質量％の水を含む）及 びビールかすの相対的に乏しい発熱量のため低い効率で操業されている。 エネルギー的に最適の利用のための前提条件は自動燃焼性（ａｕｔｏｃｏｍｂ ｕｓｔｉｂｉｌｉｔｙ）であり、これは約５５％のＨ₂Ｏ含有率で得られるであ ろう。 本発明は、これらの欠点及び困難を回避することを目的とし、そしてビールか すのエネルギー的に最適な条件、即ち、利益を上げる可能性のある利用を可能と する、最初に定義した種類の方法及び該方法を実施するためのプラントを提供す ることをその目的とする。ビールかすの乾燥は、特に、ビールかすがバックアッ プ加熱なしに熱的に利用されうる、即ち燃焼又はガス化されうるような程度に可 能な方法で外部エネルギーを消費することにより実施可能であるべきである。 最初に定義した種類の方法では、この目的は、機械的に脱水されたビ ールかすを、更なる乾燥段階で、醸造所のエネルギーシステムにおいて生じるス モークガスの助けにより加熱することで達成される。ビールの製造で生じるスモ ークガスは蒸気を発生させるための天然ガスの燃焼により形成される。 燃焼の外に、予備乾燥されたビールかすのガス化も実行可能であり、中間生成 物として生じる燃焼可能なガスを伴う。 有利には、ガス化中に形成するガスは、燃焼により醸造所ボイラープラントに よるそのエネルギー利用を可能とするように、好ましくは醸造所システム内での 蒸気の発生のためのエネルギーキャリヤーとして、例えば天然ガスに対する追加 のガスとしてエネルギー的に利用される。 好ましくは、電界の助け又は高周波フィールドの助けにより毛細管水を除去す ることを目的とした補助乾燥を行って、ビールかすを機械的に予備乾燥する。 機械的予備乾燥は、好適には、少なくとも６５質量％、好ましくは６２質量％ の水含有率となるように行われる。 適当には、機械的に予備乾燥されたビールかすの熱乾燥のために太陽エネルギ ーを適用することができる。 ビールかすの熱乾燥は、その自動燃焼（ａｕｔｏｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ）を可 能とする水含有率、好ましくは少なくとも５５質量％の水含有率となるように行 われる。 好ましい態様に従えば、機械的予備乾燥において形成されたパルププレス水は 嫌気的に処理され、そして形成されたメタン含有ガスは好ましくは、醸造所シス テム内の蒸気の発生のためのエネルギーキャリヤーとしてエネルギー的に利用さ れる。 乾燥されたビールかすの燃焼において形成する排ガスはコスト的に有効な方法 で醸造所のスチームボイラーにおいて形成された排ガスと共に廃棄される。 好ましい態様に従えば、ビールかすと他の有機バイオゲン廃棄物質（ｂｉｏｇ ｅｎｉｃ ｗａｓｔｅ ｓｕｂｓｔａｎｃｅｓ）の混合物が熱的に利用される。 ビールかすの最初の乾燥段階を構成する機械的乾燥機と、機械的に脱水された ビールかすの更なる乾燥段階を構成する熱乾燥機と、乾燥されたビールかすを燃 焼又はガス化することにより熱利用するための装置を含んで成る本方法を実施す るためのプラントは、醸造所のエネルギーシステムのスチームボイラーからスモ ークガスを運び出すダクトが熱乾燥機に通じていることを特徴とする。 好ましくは、ビールかすの熱利用のための装置は燃焼ボイラを含んで成り、該 燃焼ボイラは好適には蒸気発生手段を備えており、該蒸気発生手段は有利には醸 造所のエネルギーシステムとカップリングしている。 投資節約方式では、燃焼ボイラから出ているスモークガス排出ダクトはビール 製造プラントの排ガス設備に通じ、好適には、熱乾燥機からの排ガスダクトもま たビール製造プラントの排ガス設備に通じている。 更なる好ましい態様に従えば、熱利用のための装置はガス化手段であって、好 適にはガス化手段から出そして該ガス化装置で生成された排ガスを運び出すダク トが醸造所のエネルギーシステムのスチームボイラのバーナに通じているガス化 手段を含んで成る。 機械的乾燥機は好ましくは走行スクリーンプレス又はワーム押出機として構成 されうる。 好適には対流乾燥機を熱乾燥機として使用することができる。 好ましくは、熱乾燥機は太陽エネルギーにより操作できる乾燥手段を含んで成 る。 更なる有利な態様に従えば、熱乾燥、ガス化及び燃焼は装置（ａｐｐａｒａｔ ｉｖｅ ｄｅｖｉｃｅ）において一体化される（ｕｎｉｔｅｄ）ことができ、該 装置においては、好適には、熱乾燥、ガス化及び燃焼を包含する装置から熱排ガ スを運び出すダクトが醸造所のエネルギー消費体のスチームボイラに直接通じて いる。 熱乾燥は太陽エネルギーにより操作可能な乾燥手段により更に広げられ得る。 以下において、本発明を図面に例示された２つの例示的態様により更に詳細に 説明するであろう。図面の第１図及び第２図は各々構成の変わった態様に従うプ ロセススキームを示す。 最初に、湿潤ビールかす１は機械的乾燥機３における第１乾燥段階２で約６５ 〜６２質量％の範囲の水含有率に調節され、機械的乾燥機３は第１図によればワ ームプレス（ｗｏｒｍ ｐｒｅｓｓ）として設計される。しかしながら、このよ うな水含有率におけるビールかすの燃焼はバックアップ加熱なしではまだ可能で はない。そのため、更なる乾燥が更なる乾燥段階４で達成され、乾燥段階４では 機械的に脱水されたビールかす５の乾燥は熱的に行われる。 このために、タンブリング乾燥機として設計された熱乾燥機６が第１図に従っ て提供される。タンブリング乾燥機６は、ビール製造プラント８に設置されたボ イラ１０から来てダクト７を通して供給されるスモークガスにより直接加熱され る。ボイラ１０は天然ガスにより加熱され、 天然ガスはダクト９を通して供給され、蒸気案内管は１１により示される。スモ ークガスの一部は分岐ダクト１２を経由してスモークガス廃棄プラントの排ガス ブロワ１３に直接供給されうる。タンブリング乾燥機６から出るスモークガスダ クト１４もそのスモークガス廃棄プラントに通じている。 このような熱乾燥の助けによって、ビールかす１５が着火後に自動的に、即ち バックアップ加熱なしで燃焼するように水含有率を５５質量％より低くなるよう に低下させることができる。乾燥されたビールかす１５の燃焼は燃焼ボイラ１７ のバーナ１６により行われ、燃焼バーナ１７には蒸気発生手段１８が設置されて いる。その蒸気発生手段１８で発生した蒸気は実際にビールの製造に使用される 。即ち、天然ガスを燃やすボイラ１０の天然ガスバーナ１９のための天然ガスを 節約することができる。灰分排出は２０により示される。 第２図に示された態様に従えば、湿潤ビールかす１は最初にスクリーンベルト プレス２１によって第１乾燥段階２で機械的乾燥に付される。 この後、機械的に脱水されたビールかすは第２乾燥段階４の熱乾燥機に供給さ れ、この熱乾燥機は対流乾燥機２２として設計され、そして該熱乾燥機において ビールかす５は、第１図に従うようにビール製造プラント８由来のスモークガス の助けにより自動燃焼限界(auto burning limit)より低い水含有率に乾燥される 。 第２図に従えば、乾燥ビールかす１５の熱的利用はガス化装置２３において実 現される。ガス化装置２３はふるいプレート２４を介して酸素又は空気のような 酸素含有ガスを供給される。灰分排出は２０により示される。 ガス化装置２３内で形成するガス（ＣＯ、Ｈ₂、ＣＯ₂、Ｎ₂）は容易に燃焼可 能であり、そして燃焼性ガスであるので、ビール製造プラントで使用される天然 ガスの一部を代替することができる。それらはダクト２５を介して天然ガスバー ナ１９に供給される。燃焼と比較してこの技術の利点は追加の固体燃焼ボイラを 配列する必要がないこと及び燃焼中窒素及び硫黄の酸化物の形成が回避されると いう点にある。本質的に一酸化炭素、二酸化炭素、水素及び分子状窒素から成る ガスがガス化中に形成されるであろう。 ビールかすに含まれた毛細管水を減少させるか又は除去するために、機械的乾 燥及び熱乾燥に加えて、他の乾燥方法、例えば高周波フィールド又は電磁界の助 けによる乾燥方法も適用することができる。太陽エネルギーのような天然エネル ギーも熱乾燥を助けるのに適用することもでき、その際太陽エネルギーはスモー クガスの露点に依存して熱乾燥段階４の前又は後に供給される。 実施例 ビール約１．２億リットルの年間生産量の醸造所において、約８０質量％の水 含有率を有するビールかす１約２４，０００トンが１年間に生じる。得られるビ ールかす１はプレス（例えばワームプレス３）によって約６２質量％の水含有率 に機械的に予備乾燥される。機械的に６２質量％の水含有率に脱水される湿潤ビ ールかす２４，０００トンの量は１年間にパルププレス水１１，３７０トンを生 じる。従って、１１３，７００ｋｇＣＳＢ／年の廃水による負荷が生じる。形成 されるパルププレス水２６は嫌気性水精製−図には詳細に説明されていない−に 供給されるのが有利であり、そこでメタンを含む燃焼性ガスが回収される。上記 したパルププレス水の量から、約３６，４００ｍ³バイオガス／年が形成される 。メタン８５％を含むそのガスを燃焼させることにより、約３００，０００ｋＷ ｈ／年が得られる。これは追加の収益を構成する。ビールかす５の水含有率は機 械的乾燥の後約６２質量％である。自動燃焼性(auto burnability)を確実にする ために、水５５質量％の値が達成されるべきである。 水含有率を更に低くするために、上記したとおり別の乾燥方法を使用して毛細 管水を減少させることができる。これは電界内の水輸送（エレクトロオスモシス （ｅｌｅｃｔｒｏｏｓｍｏｓｉｓ））又は高周波数フィールドによりパワーを与 えて結合水の一部を可動化させ、これをその後更なる機械的プレスに利用可能と することにより達成できる。 別の乾燥方法の有効性に依存して、自動燃焼の程度に達するために、熱乾燥は その後多少大なる程度に行われる。機械的に及び別法により予備乾燥されたビー ルかす５はバッファ容器を介して、直接加熱式乾燥機（例えばタンブリング乾燥 機６）に連続的に運ばれそして、天然ガス燃焼由来の１４０〜１６０℃の熱スモ ークガスによって少なくとも水約５５質量％の自動燃焼程度となるように対流乾 燥される。 次いで、乾燥されたストック１５はバイオゲン廃棄物用の燃焼タンク１７に供 給されそして燃やされる。ビールかすの発熱量（ｃａｌｏｒｉｆｉｃ ｖａｌｕ ｅ）は水含有率の線形関数であり、水５５質量％において約７．６８ＭＪ／ｋｇ にある。かくして、ビールかす１トンを燃やすことにより、約１９０ｍ³の天然 ガスが代替されうる。全体で、天然ガス２百万ｍ³／年がビールかす燃焼により 代替されうるが、これは１／３より多い。 ビールかす１５の高い窒素含有率によりビールかす１５の燃焼中高い窒素酸化 物放出が予想された。しかしながら、おが屑用の特定の燃焼ボイラでビールかす に関して行われた試験では、予想された理論的に可能な窒素酸化物の１０％しか 定量できなかった。 燃焼中適当なプロセス制御（低い燃焼温度）により、ＮＯ_x放出は最小にする ことができる。他の問題は燃焼中に形成される二酸化硫黄により構成される。天 然ガス燃焼から得られたスモークガスと共にビールかす燃焼ガスをスモークガス 精製プラントに導入することにより、バイオゲン廃棄物の燃焼用のタンクに関し て限界値に従うことが確実にされうる。同様に、ＣＯ値はγ値の調節により制御 することができ、それによりＮＯ_x値とＣＯ値と間の最適化を可能とする。ＮＯ_x 減少に向けての他の方法は例えばＮＨ₃をノズルで入れることによるものである 。 本発明は上記した実施例に限定されるものではなくて、種々の観点で修正する ことができる。かくして、湿潤ビールかすの乾燥は所望の数の乾燥段階により達 成することができるが、少なくとも１つの機械的乾燥段階２及び少なくとも１つ の熱乾燥段階４が含まれることは必須である。更に、熱乾燥、ガス化及び燃焼の 組み合わされた装置構成は実行可能であり、これは同様に上記した基準に適うで あろう。 本発明に従う方法は、ビールかすに加えて、下水スラッジのような他のバイオ ゲン廃棄物もエネルギー含有率、従って蒸気の形成を増加させることができるよ うに本方法により包含される程度に広げられうる。ビールかすと他のバイオゲン 廃棄物の混合物の処理は本方法の説明で説明したと同じ方法で行われる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，Ｓ Ｄ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ， ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，Ｆ Ｉ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ， ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，Ｍ Ｗ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ， ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者 ツアンカー，ジエラルド オーストリア・エイ―8042ザンクトペータ ー／ハルト・シユルガツセ１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．湿潤ビールかす（１）を第１乾燥段階（２）で機械的に予備乾燥し、更な る乾燥段階（４）で熱乾燥し、最後に燃焼又はガス化により熱的に利用する、湿 潤ビールかす（１）を熱的に利用する方法において、機械的に脱水されたビール かす（１５）を更なる乾燥段階（４）において醸造所のエネルギーシステム内で 生じるスモークガスの助けにより加熱することを特徴とする方法。 ２．醸造所で生じるスモークガスが蒸気を発生することを目的とする天然ガス の燃焼により形成される請求の範囲１に記載の方法。 ３．ビールかすのガス化中に形成されるガスがエネルギー的に利用され、好ま しくは醸造所システム（第２図）内で蒸気を発生するためのエネルギーキャリヤ として使用される請求の範囲１又は２に記載の方法。 ４．電界の助けにより毛細管水を除去することを目的とした補助乾燥を行って ビールかすを機械的に予備乾燥することを特徴とする請求の範囲１〜４のいずれ かに記載の方法。 ５．高周波フィールドの助けにより毛細管水を除去することを目的とした補助 乾燥を行ってビールかす（１）を機械的に予備乾燥することを特徴とする請求の 範囲１〜４のいずれかに記載の方法。 ６．ビールかすの機械的予備乾燥を、少なくとも６５質量％の水含有率となる ように、好ましくは少なくとも６２質量％の水含有率となるように行う請求の範 囲１〜５のいずれかに記載の方法。 ７．機械的に予備乾燥されたビールかす（５）の熱乾燥のために太陽エネルギ ーを更に用いることを特徴とする請求の範囲１〜６のいずれかに記載の方法。 ８．更なる乾燥段階（４）において、ビールかす（５）をその自動燃焼を可能 とする水含有率となるように乾燥し、好ましくは少なくとも５５質量％の水含有 率となるように乾燥することを特徴とする請求の範囲１〜７のいずれかに記載の 方法。 ９．機械的予備乾燥で形成されるパルププレス水を嫌気性処理し、それにより 形成されたメタン含有ガスを、好ましくは醸造所システム内で蒸気を発生させる ためのエネルギーキャリヤとしてエネルギー的に利用することを特徴とする請求 の範囲１〜８のいずれかに記載の方法。 １０．乾燥されたビールかす（１５）の燃焼で形成される排ガスを、醸造所（ 第１図）のスチームボイラで形成された排ガスと共に運び出すことを特徴とする 請求の範囲１〜９のいずれかに記載の方法。 １１．ビールかすと他の有機バイオゲン廃棄物質との混合物を熱的に利用する ことを特徴とする請求の範囲１〜１０のいずれかに記載の方法。 １２．ビールかす（１）の最初の乾燥段階（２）を構成する機械的乾燥機（３ ，２１）と、機械的に脱水されたビールかす（５）のための更なる乾燥段階（４ ）を構成する熱乾燥機（６，２２）と、乾燥されたビールかす（１５）を燃焼又 はガス化することにより熱利用するための装置（１７，２３）を含んで成り、醸 造所のエネルギーシステムのスチームボイラーからスモークガスを運び出すダク ト（７）が熱乾燥機（６，２２）に通じていることを特徴とする請求の範囲１〜 １１のいずれかに記載の方法を行うためのプラント。 １３．ビールかすの熱利用のための装置が燃焼ボイラ（１７）（第１図）を含 んで成ることを特徴とする請求の範囲１２に記載のプラント。 １４．燃焼ボイラ（１７）が蒸気発生手段（１８）（第１図）を備え ていることを特徴とする請求の範囲１３に記載のプラント。 １５．蒸気発生手段（１８）が醸造所（第１図）のエネルギーシステムとカッ プリングしていることを特徴とする請求の範囲１４に記載のプラント。 １６．燃焼ボイラ（１７）から出るスモークガス排出ダクトがビール製造プラ ント（８）（第１図）の排ガス設備に通じていることを特徴とする請求の範囲１ ３〜１５のいずれかに記載のプラント。 １７．熱乾燥機（６）からの排ガスダクト（１４）がビール製造プラント（８ ）（第１図）の排ガス設備に通じていることを特徴とする請求の範囲１６に記載 のプラント。 １８．熱利用のための装置がガス化手段（２３）（第２図）を含んで成ること を特徴とする請求の範囲１２に記載のプラント。 １９．ガス化手段（２３）（第２図）から出ておりそして該ガス化装置で生成 したガスを運び出すダクト（２５）が醸造所（８）（第２図）のエネルギーシス テムのスチームボイラのバーナ（１９）に通じていることを特徴とする請求の範 囲１８に記載のプラント。 ２０．機械的乾燥機が走行スクリーンプレス（２１）（第２図）を含んで成る ことを特徴とする請求の範囲１２〜１９のいずれかに記載のプラント。 ２１．機械的装置がワーム押出機（３）（第１図）を含んで成ることを特徴と する請求の範囲１２〜１９のいずれかに記載のプラント。 ２２．熱乾燥機が対流乾燥機（２２）（第２図）を含んで成ることを特徴とす る請求の範囲１２〜２１のいずれかに記載のプラント。 ２３．熱乾燥機が太陽エネルギーにより操作可能な乾燥手段を含んで 成ることを特徴とする請求の範囲１２〜２１のいずれかに記載のプラント。 ２４．熱乾燥、ガス化及び燃焼が装置において一体化されていることを特徴と する請求の範囲１２〜２３のいずれかに記載のプラント。 ２５．熱乾燥、ガス化及び燃焼を含んで成る装置から熱排ガスを運び出すダク トが醸造所のエネルギー消費者のスチームボイラに直接通じていることを特徴と する請求の範囲２４に記載のプラント。