JP2014171417A - Bioethanol recovering method and bioethanol recovering system - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a bioethanol recovering method and a bioethanol recovering system capable of preventing the entrainment of odorous components when recovering ethanol from fermentation liquid.SOLUTION: A bioethanol recovering method comprises an odorous component removal process II for removing odorous components from fermentation liquid as a preliminary process of an ethanol recovering process III for recovering ethanol from the fermentation liquid. A bioethanol recovering system comprising at least ethanol recovering means for recovering ethanol from the fermentation liquid, includes odorous component removal means for removing the odorous components from the fermentation liquid in the preliminary stage of the ethanol recovering means.

Description

本発明は、バイオエタノールの回収方法及び回収システムに関し、より詳しくは、発酵液からエタノールを回収する際における臭気成分の同伴を防止できるバイオエタノールの回収方法及び回収システムに関する。   The present invention relates to a bioethanol recovery method and recovery system, and more particularly to a bioethanol recovery method and recovery system that can prevent odor components from being accompanied when ethanol is recovered from a fermentation broth.

これまでの化石燃料に依存するエネルギー生産体系は、地球上での炭酸ガスをはじめとした温室効果ガスの増加をもたらし続けている。一方、我が国のみならず地球上には植物など未利用な生物系有機資源であるバイオマスが豊富に存在し、毎年蓄積され続けている。   The energy production system that relies on fossil fuels so far continues to cause an increase in greenhouse gases such as carbon dioxide on the earth. On the other hand, not only in Japan, but also on the earth, there is abundant biomass, which is an unused biological organic resource such as plants, and it continues to accumulate every year.

植物は炭酸ガスを吸収することから、バイオマスをエネルギー資源として活用することは、地球上で炭素循環のバランスがとれ、化石資源の使用量を削減できるために、その結果として温室効果ガスを削減可能となることから様々な開発が積極的に進められている。   Since plants absorb carbon dioxide, using biomass as an energy resource can balance the carbon cycle on the earth and reduce the use of fossil resources, resulting in a reduction in greenhouse gases. Therefore, various developments are being actively promoted.

バイオマスから得られるエネルギー資源としては、メタンガス、水素ガス、エタノール、ブタノール等がある。これらの中で、常温・常圧下での酵母などの微生物による発酵反応により生産できるエタノール(バイオエタノール)(特許文献1)は、燃焼に伴う排出ガス中の有害物質の量がガソリンと比較して少ない等、石油代替液体燃料として特に重要視されている。   Examples of energy resources obtained from biomass include methane gas, hydrogen gas, ethanol, and butanol. Among these, ethanol (bioethanol) (patent document 1), which can be produced by fermentation reaction with microorganisms such as yeast at normal temperature and normal pressure, has an amount of harmful substances in the exhaust gas accompanying combustion compared to gasoline. It is regarded as particularly important as an alternative liquid fuel for petroleum because of its small amount.

しかしながら、発酵法で生産されるエタノールの濃度は、発酵液中に15質量%程度と希薄であることから、液体燃料として利用するためには、これを発酵液から回収する工程が不可欠となる。   However, since the concentration of ethanol produced by the fermentation method is as low as about 15% by mass in the fermentation broth, in order to use it as a liquid fuel, a step of recovering it from the fermentation broth is indispensable.

図5は、従来技術に係るバイオエタノール回収システムである。   FIG. 5 is a bioethanol recovery system according to the prior art.

発酵槽201において生産されたエタノールを含む発酵液は、もろみ塔202に導入され、蒸留によって発酵液からエタノールが分離・回収される。   The fermented liquor containing ethanol produced in the fermenter 201 is introduced into the mash tower 202, and ethanol is separated and recovered from the fermented liquor by distillation.

203は、もろみ塔202の底液(非蒸留物)を導入して、これに含まれるエタノールを蒸留によって回収するエバポレーターであり、回収されたエタノールは、もろみ塔202からの蒸留エタノールに合流される。   Reference numeral 203 denotes an evaporator that introduces the bottom liquid (non-distilled product) of the mash column 202 and recovers ethanol contained therein by distillation. The recovered ethanol is merged with the distilled ethanol from the mash column 202. .

蒸留されたエタノールは、次いで精留塔204に導入され、更なる蒸留によってエタノールの濃縮が行われる。   The distilled ethanol is then introduced into the rectification column 204, where ethanol is concentrated by further distillation.

その後、濃縮されたエタノールは、更に、吸着式脱水塔205に導入され、ここで最終的な精製が行われた後、精製エタノール貯留槽206に貯留される。   Thereafter, the concentrated ethanol is further introduced into the adsorption dehydration tower 205, where final purification is performed, and then the ethanol is stored in the purified ethanol storage tank 206.

特開2009−011198号公報JP 2009-011198 A

本発明者は、従来のような蒸留法に依存する回収プロセスでは、蒸留されるエタノールに、アルコール発酵菌や発酵原料などに由来する臭気成分が同伴してしまうことに着目した。精製後のエタノールが、液体燃料等としての仕様純度を満たしていても、このような臭気が存在すると、利用者に不安や不快感を与えることになる。   The present inventor has focused on the fact that, in a conventional recovery process that depends on a distillation method, odor components derived from alcohol-fermenting bacteria, fermentation raw materials, and the like are accompanied with distilled ethanol. Even if the refined ethanol satisfies the specification purity as a liquid fuel or the like, the presence of such an odor causes anxiety and discomfort to the user.

そこで、本発明の課題は、発酵液からエタノールを回収する際における臭気成分の同伴を防止できるバイオエタノールの回収方法及び回収システムを提供することにある。   Therefore, an object of the present invention is to provide a bioethanol recovery method and a recovery system that can prevent odor components from being accompanied when ethanol is recovered from a fermentation broth.

また本発明の他の課題は、以下の記載によって明らかとなる。   Other problems of the present invention will become apparent from the following description.

上記課題は、以下の各発明によって解決される。   The above problems are solved by the following inventions.

1.
発酵液からエタノールを回収するエタノール回収工程の前処理として、該発酵液から、臭気成分を除去する臭気成分除去工程を有することを特徴とするバイオエタノールの回収方法。
1.
A bioethanol recovery method comprising a odor component removal step of removing an odor component from the fermentation broth as a pretreatment of an ethanol recovery step of recovering ethanol from the fermentation broth.

2.
前記臭気成分除去工程は、前記臭気成分に加えて更に臭気成分放出源を除去することを特徴とする前記1記載のバイオエタノールの回収方法。
2.
2. The bioethanol recovery method according to 1, wherein the odor component removal step further removes an odor component release source in addition to the odor component.

3.
前記臭気成分除去工程の前処理として、前記発酵液から、臭気成分放出源を除去する臭気成分放出源除去工程を有することを特徴とする前記1記載のバイオエタノールの回収方法。
3.
2. The bioethanol recovery method according to 1 above, further comprising an odor component release source removal step of removing an odor component release source from the fermentation broth as a pretreatment of the odor component removal step.

4.
発酵液からエタノールを回収するエタノール回収手段を少なくとも備えたバイオエタノールの回収システムにおいて、
前記エタノール回収手段の前段に、該発酵液から、臭気成分を除去する臭気成分除去手段を有することを特徴とするバイオエタノールの回収システム。
4).
In a bioethanol recovery system comprising at least an ethanol recovery means for recovering ethanol from a fermentation broth,
A bioethanol recovery system comprising an odor component removing means for removing an odor component from the fermentation broth before the ethanol recovery means.

5.
前記臭気成分除去手段として、回転円錐カラムを用いることを特徴とする前記4記載のバイオエタノールの回収システム。
5.
5. The bioethanol recovery system according to 4, wherein a rotating conical column is used as the odor component removing means.

6.
前記臭気成分除去手段の前段に、前記発酵液から、臭気成分放出源を除去する臭気成分放出源除去手段を有することを特徴とする前記4または5記載のバイオエタノールの回収システム。
6).
6. The bioethanol recovery system according to 4 or 5 above, further comprising an odor component release source removal means for removing an odor component release source from the fermentation broth before the odor component removal means.

7.
前記臭気成分放出源除去手段として、固液分離手段を用いることを特徴とする前記6記載のバイオエタノールの回収システム。
7).
7. The bioethanol recovery system according to 6, wherein a solid-liquid separation unit is used as the odor component release source removal unit.

8.
前記エタノール回収手段として、回転円錐カラムを用いることを特徴とする前記4〜7の何れかに記載のバイオエタノールの回収システム。
8).
The bioethanol recovery system according to any one of 4 to 7, wherein a rotating conical column is used as the ethanol recovery means.

9.
前記エタノール回収手段により回収された前記エタノールから不純物を除去して精製するエタノール精製手段を更に備えることを特徴とする前記4〜8の何れかに記載のバイオエタノールの回収システム。
9.
9. The bioethanol recovery system according to any one of 4 to 8, further comprising ethanol purification means for removing impurities from the ethanol recovered by the ethanol recovery means for purification.

10.
前記エタノール精製手段として、膜分離手段を用いることを特徴とする前記9記載のバイオエタノールの回収システム。
10.
10. The bioethanol recovery system according to 9, wherein membrane separation means is used as the ethanol purification means.

本発明によれば、発酵液からエタノールを回収する際における臭気成分の同伴を防止できるバイオエタノールの回収方法及び回収システムを提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the collection | recovery method and collection | recovery system of bioethanol which can prevent the accompanying of the odor component at the time of collect | recovering ethanol from a fermented liquid can be provided.

本発明に係るバイオエタノールの回収方法の一例を示す工程図Process drawing showing an example of a bioethanol recovery method according to the present invention 本発明に係るバイオエタノールの回収システムの一例を示す説明図Explanatory drawing which shows an example of the bioethanol recovery system according to the present invention 臭気成分分離手段である第1回転円錐カラムの構成例を示す概略断面側面図Schematic cross-sectional side view showing a configuration example of a first rotating conical column that is an odor component separating means エタノール回収手段である第2回転円錐カラムの構成例を示す概略断面側面図Schematic cross-sectional side view showing a configuration example of a second rotating conical column that is an ethanol recovery means 従来技術に係るバイオエタノール回収システムBioethanol recovery system according to the prior art

本発明は、発酵液からエタノールを回収する際に、臭気成分が同伴されることを防止する。   The present invention prevents odor components from being accompanied when ethanol is recovered from a fermentation broth.

本発明により回収エタノールへの同伴が防止され得る臭気成分は、人間により臭いを感知され得る成分のうちエタノールを除いたものであり、例えば、酢酸エチル等のエステル類、プロパノール、ブタノール、アミルアルコール等の多価アルコール類、穀物臭成分、酵母臭成分等を好ましく例示できる。   The odor component that can be prevented from being accompanied by recovered ethanol according to the present invention is obtained by removing ethanol from components that can be sensed by humans, for example, esters such as ethyl acetate, propanol, butanol, amyl alcohol, etc. Preferred examples include polyhydric alcohols, grain odor components, and yeast odor components.

本発明に用いられる発酵液は、後に詳述するが、発酵槽においてバイオマスをアルコール発酵菌により発酵して生成されたエタノール(バイオエタノール)を含む発酵液であることが好ましい。   Although the fermentation broth used for this invention is explained in full detail behind, it is preferable that it is a fermentation broth containing ethanol (bioethanol) produced | generated by fermenting biomass with alcohol-fermenting bacteria in a fermenter.

以下に、図面を参照して本発明を実施するための形態について説明する。   Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明に係るバイオエタノールの回収方法の一例を示す工程図である。   FIG. 1 is a process diagram showing an example of a bioethanol recovery method according to the present invention.

図1において、Iは、発酵液から臭気成分放出源を除去する臭気成分放出源除去工程であり、IIは、発酵液から臭気成分を除去する臭気成分除去工程であり、IIIは、臭気成分放出源除去工程I及び臭気成分除去工程IIにより予め臭気成分放出源及び臭気成分が除去された発酵液からエタノールを回収するエタノール回収工程である。   In FIG. 1, I is an odor component emission source removing step for removing an odor component emission source from a fermentation broth, II is an odor component removal step for removing an odor component from a fermentation broth, and III is an odor component release. This is an ethanol recovery step for recovering ethanol from the fermentation broth from which the odor component release source and the odor component have been previously removed by the source removal step I and the odor component removal step II.

図1の例において、発酵液は、まず、臭気成分放出源除去工程Iに供され、ここで該発酵液中から臭気成分放出源が除去される。   In the example of FIG. 1, the fermentation broth is first subjected to an odor component release source removal step I, where the odor component release source is removed from the fermentation broth.

臭気成分放出源としては、臭気成分を放出し得る放出源であれば格別限定されず、例えば、穀物残渣や、酵母等の微生物などを好ましく例示できる。   The odor component release source is not particularly limited as long as it is a release source capable of releasing odor components, and preferred examples include cereal residues and microorganisms such as yeast.

これら臭気成分放出源は、継続的に臭気成分を放出し得るため、より確実に本発明の効果を奏する観点で、図示したように、臭気成分除去工程IIの前に、臭気成分放出源除去工程Iを行うことが好ましい。つまり、これとは逆に、臭気成分除去工程IIを、臭気成分放出源除去工程Iより先に行う場合は、臭気成分除去工程IIで処理する間に、臭気成分放出源から新たな臭気成分が放出される可能性がある。そのため、臭気成分放出源除去工程Iで臭気成分放出源を除去しても、放出された上記臭気成分が、発酵液に新たな臭気成分として残留してしまう可能性があるため好ましくない。   Since these odor component release sources can continuously release the odor component, from the viewpoint of more reliably achieving the effects of the present invention, as shown in the figure, before the odor component removal step II, the odor component release source removal step Preferably I is performed. That is, on the contrary, when the odor component removal step II is performed prior to the odor component release source removal step I, a new odor component is generated from the odor component release source during the processing in the odor component removal step II. May be released. Therefore, even if the odor component release source is removed in the odor component release source removal step I, the released odor component may remain as a new odor component in the fermentation broth, which is not preferable.

一方、図1(b)に示すように、一つの工程で、臭気成分及び臭気成分放出源を除去する(臭気成分及び臭気成分放出源除去工程V)ことも可能である。つまり、臭気成分の除去処理を行う間に、臭気成分放出源から放出される臭気成分が問題ない量であり、エタノール回収工程IIIに送られる発酵液中の臭気成分が除去できる場合、あるいは、臭気成分の除去と共に臭気成分放出源も除去できる場合は、図1(a)に示したように、臭気成分放出源除去工程I及び臭気成分除去工程IIを別工程として設けなくてもよい。   On the other hand, as shown in FIG. 1B, it is possible to remove the odor component and the odor component emission source (odor component and odor component emission source removal step V) in one step. That is, during the odor component removal process, the amount of odor components released from the odor component release source is a problem amount, and the odor components in the fermentation broth sent to the ethanol recovery step III can be removed, or When the odor component emission source can be removed together with the removal of the components, the odor component emission source removal step I and the odor component removal step II do not have to be provided as separate steps, as shown in FIG.

本発明者の知見によれば、臭気成分放出源は、固体分として発酵液に含有されているため、臭気成分放出源除去工程Iにおける臭気成分除去手段として、固液分離手段を好ましく用いることができる。かかる固液分離手段の好ましい構成例については、後に詳述する。   According to the knowledge of the present inventor, since the odor component release source is contained in the fermentation liquid as a solid content, it is preferable to use the solid-liquid separation means as the odor component removal means in the odor component release source removal step I. it can. A preferred configuration example of such solid-liquid separation means will be described in detail later.

臭気成分放出源除去工程Iにおいては、発酵液から、臭気成分放出源と共に、エタノールの一部が除去されてしまう場合がある。そのため、臭気成分放出源と共に除去されたエタノールを分離・回収して、発酵液中に返送するエタノール返送工程(ここでは不図示)を備えることも好ましいことである。   In the odor component release source removal step I, a part of ethanol may be removed from the fermentation solution together with the odor component release source. Therefore, it is also preferable to provide an ethanol return step (not shown here) that separates and recovers ethanol removed together with the odor component release source and returns it to the fermentation broth.

臭気成分放出源除去工程Iにより臭気成分が除去された発酵液は、次いで、臭気成分除去工程IIに供され、ここで該発酵液中から臭気成分が除去される。   The fermentation broth from which the odor component has been removed by the odor component release source removal step I is then subjected to the odor component removal step II, where the odor component is removed from the fermentation broth.

臭気成分除去工程IIにおける臭気成分除去手段は、臭気成分を除去し得るものであれば格別限定されないが、エタノールに対して臭気成分除去の選択性が高いものを用いることが好ましい。通常、臭気成分は、エタノールよりも揮発性が高いため、この性質を利用して、一段目に、発酵液中の臭気成分を主成分とする分画を比較的低温(つまりエタノールの揮発が抑制された温度)にて揮発除去し、二段目に、エタノールを高温下で揮発させて抽出する手段を特に好ましく用いることができる。具体的には、後述する2段の回転円錐カラム等を好ましく用いることができる。   The odor component removal means in the odor component removal step II is not particularly limited as long as it can remove the odor component, but it is preferable to use one having high selectivity for removing the odor component with respect to ethanol. Since odor components are usually more volatile than ethanol, using this property, the fraction consisting mainly of odor components in the fermentation broth is used at a relatively low temperature (that is, ethanol volatilization is suppressed). In particular, a means for volatilizing and removing ethanol at a high temperature and extracting it by volatilizing ethanol at a high temperature can be preferably used. Specifically, a two-stage rotating cone column described later can be preferably used.

また、この2段の回転円錐カラムで、臭気成分放出源が2段目のカラムの、水など難揮発物質側の排出ラインに分離され、エタノール製品に悪影響なく分けられるときは、固液分離などの臭気成分放出源除去工程Iを省略できる。   Also, in this two-stage rotating conical column, when the odor component emission source is separated into the discharge line on the side of hardly volatile substances such as water in the second stage column and separated into ethanol products without adverse effects, solid-liquid separation, etc. The odor component emission source removing step I can be omitted.

次いで、図1(a)の例及び図1(b)の例の場合とも、臭気成分放出源及び臭気成分が除去された発酵液は、エタノール回収工程IIIに供され、ここで、当該発酵液からエタノールが回収される。   Next, in both the example of FIG. 1 (a) and the example of FIG. 1 (b), the fermentation liquid from which the odor component release source and the odor component have been removed is subjected to the ethanol recovery step III, where the fermentation liquid The ethanol is recovered from.

エタノール回収工程IIIにおけるエタノール回収手段としては、発酵液からエタノールを回収し得るものであれば格別限定されないが、本発明の効果をより顕著に奏する観点で、エタノールを揮発させて回収する手段、特に後述する回転円錐カラムを好ましく用いることができる。   The ethanol recovery means in the ethanol recovery step III is not particularly limited as long as it can recover ethanol from the fermentation broth, but from the viewpoint of more prominently achieving the effects of the present invention, particularly means for volatilizing and recovering ethanol, particularly A rotating conical column described later can be preferably used.

エタノールを揮発させて回収する手段、特に回転円錐カラムは、エタノールの回収効率に優れると同時に、エタノール以外の臭気成分を含む揮発成分の回収効率にも優れる。そのため、発酵液中に臭気成分が含まれていると、回収エタノール中に多量の臭気成分が同伴されてしまう短所があった。これに対して、本発明では、発酵液中の臭気成分、更には、臭気成分を継続的に生成し得る臭気成分放出源までもが予め除去されていることにより、エタノールを揮発させて回収する手段、特に回転円錐カラムを用いることで、回収エタノール中に臭気成分が同伴されることが防止された状態で、エタノールの回収効率に優れる長所を引き出す。   A means for volatilizing and recovering ethanol, particularly a rotating conical column, is excellent in ethanol recovery efficiency, and at the same time, is excellent in recovery efficiency of volatile components including odor components other than ethanol. For this reason, when the odor component is contained in the fermentation broth, there is a disadvantage that a large amount of the odor component is entrained in the recovered ethanol. On the other hand, in the present invention, the odor components in the fermentation broth and further the odor component release source capable of continuously generating the odor components are removed in advance, so that ethanol is volatilized and recovered. By using a means, particularly a rotating conical column, it is possible to bring out an advantage of excellent ethanol recovery efficiency in a state where odor components are prevented from being entrained in the recovered ethanol.

また、回転円錐カラムは、生産されるエタノールの約半分のエネルギーを消費すると言われるほどのエネルギー多消費型のプロセスである従来の蒸留法と比較して、大幅に省エネルギーである。   In addition, the rotating conical column is significantly energy-saving compared to the conventional distillation method, which is an energy-intensive process that is said to consume about half the energy of ethanol produced.

以上のようにして、エタノール回収工程IIIから、臭気成分の同伴が防止されたエタノールが回収される。   As described above, ethanol from which odor components are prevented is recovered from the ethanol recovery step III.

本発明では、エタノール回収工程IIIで回収したエタノールを、更に、エタノール精製工程IVに供することが好ましい。   In the present invention, it is preferable that the ethanol recovered in the ethanol recovery step III is further subjected to the ethanol purification step IV.

エタノール精製工程IVにおけるエタノール精製手段としては、当該エタノールから不純物(ほぼ水である)を除去して精製(エタノール濃度上昇)し得るものであれば格別限定されないが、特に、膜分離手段を好ましく用いることができる。   The ethanol purification means in the ethanol purification step IV is not particularly limited as long as it can be purified (ethanol concentration increased) by removing impurities (substantially water) from the ethanol. In particular, a membrane separation means is preferably used. be able to.

本発明者の知見によれば、発酵液に含まれ得る臭気成分の一部は、膜分離手段が備える分離膜に吸着し易い場合があり、これにより、分離膜の劣化を促進させる懸念があった。これに対して、本発明では、臭気成分が予め除去されていることにより、分離膜の材質選択の自由度を拡張でき、またその耐久性を向上できる。特に、エタノール回収工程IIでのエタノール回収手段として回転円錐カラムを用いた場合は、酢酸等の有機酸も効率的に除去されるため、有機酸による分離膜の劣化も防止できる。   According to the knowledge of the present inventor, some of the odor components that can be contained in the fermentation broth may be easily adsorbed to the separation membrane provided in the membrane separation means, and there is a concern of promoting the deterioration of the separation membrane. It was. On the other hand, in the present invention, since the odor component is removed in advance, the degree of freedom in selecting the material of the separation membrane can be expanded and the durability thereof can be improved. In particular, when a rotating cone column is used as an ethanol recovery means in the ethanol recovery step II, organic acids such as acetic acid are also efficiently removed, and therefore, deterioration of the separation membrane due to organic acids can be prevented.

また、膜分離手段には、多大な熱エネルギーを要求する蒸留塔などと比較して省エネルギーを実現できる利点もある。かかる膜分離手段の好ましい構成例については、後に詳述する。   In addition, the membrane separation means has an advantage that energy saving can be realized as compared with a distillation column or the like that requires a large amount of heat energy. A preferred configuration example of such membrane separation means will be described in detail later.

次に、以上に説明した本発明に係るバイオエタノールの回収方法を実施するためのバイオエタノールの回収システムについて説明する。   Next, a bioethanol recovery system for carrying out the bioethanol recovery method according to the present invention described above will be described.

図2は、本発明に係るバイオエタノールの回収システムの一例を示す説明図である。   FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example of a bioethanol recovery system according to the present invention.

図2において、1は、発酵槽であり、2は、固液分離手段(臭気成分放出源除去手段)であり、3は、エバポレーター(エタノール返送手段)であり、4は、第1回転円錐カラム(臭気成分分離手段)であり、5は、第2回転円錐カラム(エタノール回収手段)であり、6は、エタノール精製手段であり、7は、精製エタノール貯留槽である。   In FIG. 2, 1 is a fermenter, 2 is a solid-liquid separation means (odor component release source removing means), 3 is an evaporator (ethanol return means), and 4 is a first rotating cone column. (Odor component separation means), 5 is a second rotating conical column (ethanol recovery means), 6 is an ethanol purification means, and 7 is a purified ethanol storage tank.

発酵槽1は、導入された発酵原料をアルコール発酵菌により発酵してエタノール(バイオエタノール)を含む発酵液を生成する。   The fermenter 1 ferments the introduced fermentation raw material with alcohol-fermenting bacteria to produce a fermentation liquid containing ethanol (bioethanol).

発酵槽1に導入される発酵原料としては、格別限定されるものではないが、穀物などに由来するバイオマス等を好ましく例示できる。   Although it does not specifically limit as a fermentation raw material introduce | transduced into the fermenter 1, The biomass etc. which originate in a grain etc. can be illustrated preferably.

発酵槽1における発酵温度は、30℃〜45℃の範囲であることが好ましい。かかる発酵温度では、エタノールの生成が促進されると同時に、臭気成分乃至臭気成分放出源の発生量も多くなる。そのため、本発明の効果がより顕著に奏され易い。   The fermentation temperature in the fermenter 1 is preferably in the range of 30 ° C to 45 ° C. At such a fermentation temperature, the production of ethanol is promoted, and at the same time, the amount of odorous components or odorous component release sources is increased. Therefore, the effect of the present invention is more likely to be achieved.

発酵槽1で生成された発酵液は、臭気成分放出源除去手段である固液分離手段2に導入される。   The fermented liquor produced | generated in the fermenter 1 is introduce | transduced into the solid-liquid separation means 2 which is an odor component discharge | release source removal means.

図示の例において、固液分離手段2は、連続ストレーナー21、遠心分離機22、油層分離機23及び膜分離手段24により順次発酵液を固液分離するように構成されている。   In the illustrated example, the solid-liquid separation unit 2 is configured to sequentially separate the fermentation liquid into a solid-liquid separation by a continuous strainer 21, a centrifugal separator 22, an oil layer separator 23, and a membrane separation unit 24.

発酵液は、まず、連続ストレーナー21に導入され、ここで比較的大型の臭気成分放出源が固形分として除去される。   The fermentation liquor is first introduced into the continuous strainer 21 where a relatively large odor component release source is removed as a solid content.

連続ストレーナー21を経た発酵液は、次いで、遠心分離機22に導入される。   The fermentation broth that has passed through the continuous strainer 21 is then introduced into the centrifuge 22.

遠心分離機22としては、格別限定されないが、連続式遠心分離機を用いることが好ましく、具体的には、竪型遠心分離機や横型遠心分離機(デカンター)を好ましく例示でき、特に臭気成分放出源である酵母等の微生物を高度に除去する観点から竪型遠心分離機が好適である。   The centrifuge 22 is not particularly limited, but it is preferable to use a continuous centrifuge, and specifically, a vertical centrifuge or a horizontal centrifuge (decanter) can be preferably exemplified. A vertical centrifuge is preferable from the viewpoint of highly removing microorganisms such as yeast as a source.

遠心分離機22において臭気成分放出源が除去された発酵液は、次いで、油層分離機23に導入される。ここでは、遠心分離でも取り除けない浮遊物(油分等)として存在する臭気成分放出源(あるいは臭気成分)を発酵液から除去する。   The fermentation broth from which the odor component release source has been removed in the centrifuge 22 is then introduced into the oil layer separator 23. Here, the odor component release source (or odor component) that exists as a suspended matter (such as oil) that cannot be removed by centrifugation is removed from the fermentation broth.

油層分離機23を経た発酵液は、次いで、膜分離手段24に導入され、更なる臭気成分放出源(比較的小型)の除去が行われる。   The fermented liquor that has passed through the oil layer separator 23 is then introduced into the membrane separation means 24, where further odor component release sources (relatively small) are removed.

膜分離手段24が備える分離膜としては、格別限定されないが、精密ろ過膜(MF膜)や、NF膜、限外ろ過膜(UF膜)等を適宜選択して用いることができ、特にMF膜が好適である。   The separation membrane provided in the membrane separation means 24 is not particularly limited, but a microfiltration membrane (MF membrane), an NF membrane, an ultrafiltration membrane (UF membrane) or the like can be appropriately selected and used. Is preferred.

連続ストレーナー21、遠心分離機22、油層分離機23及び膜分離手段24において除去された臭気成分放出源を含む固形分側の分画は、エタノール返送手段であるエバポレーター3に導入される。   The fraction on the solid side containing the odor component release source removed by the continuous strainer 21, the centrifugal separator 22, the oil layer separator 23 and the membrane separation means 24 is introduced into the evaporator 3 which is an ethanol return means.

エバポレーター3は、かかる固形分側の分画からエタノールを蒸留により回収する。回収されたエタノールは、返送配管31により発酵液中に返送される。   The evaporator 3 collects ethanol from the solid fraction by distillation. The recovered ethanol is returned to the fermentation broth by the return pipe 31.

返送配管31による返送位置は、固液分離手段2の後段、且つ第1回転円錐カラム(臭気成分分離手段)4の前段であることが好ましい。一方、エバポレーター3における蒸留後の残渣は、例えば飼料乃至飼料用添加材等として好適に用いられる。   The return position by the return pipe 31 is preferably the rear stage of the solid-liquid separation means 2 and the front stage of the first rotating conical column (odor component separation means) 4. On the other hand, the residue after distillation in the evaporator 3 is suitably used, for example, as feed or feed additive.

固液分離手段2は、必ずしも、連続ストレーナー21、遠心分離機22、油層分離機23及び膜分離手段24により構成される必要はなく、これらの1又は複数を組み合わせて構成することもできる。また、連続ストレーナー21に代えて、沈殿槽などを用いることも好ましいことである。   The solid-liquid separation means 2 does not necessarily need to be constituted by the continuous strainer 21, the centrifugal separator 22, the oil layer separator 23, and the membrane separation means 24, and may be constituted by combining one or more of them. It is also preferable to use a sedimentation tank or the like instead of the continuous strainer 21.

固液分離手段2により臭気成分放出源が除去された発酵液は、次いで、臭気成分分離手段である第1回転円錐カラム4に導入される。   The fermentation broth from which the odor component release source has been removed by the solid-liquid separation means 2 is then introduced into the first rotating cone column 4 which is the odor component separation means.

第1回転円錐カラム4は、導入された発酵液を、キャリアガスと向流気液接触させ、該キャリアガス中に臭気成分を揮発させて除去する。   The first rotating conical column 4 brings the introduced fermentation liquid into contact with the carrier gas and countercurrent gas-liquid, and volatilizes and removes odor components in the carrier gas.

本発明において第1回転円錐カラム4として用いられる回転円錐カラムの構成例について、図3を参照して説明する。   A configuration example of a rotating cone column used as the first rotating cone column 4 in the present invention will be described with reference to FIG.

図3は、第1回転円錐カラム4の概略断面側面図である。   FIG. 3 is a schematic sectional side view of the first rotating conical column 4.

41は回転円錐カラム装置であり、密封可能な塔型の本体101内にハウジング102が設けられている。   Reference numeral 41 denotes a rotating cone column apparatus, in which a housing 102 is provided in a sealable tower-shaped main body 101.

ハウジング102は、上部に、発酵液を導入するための液体入口110aと、キャリアガスを排出するためのガス出口120bと、を有し、下部には、処理後の発酵液を排出する液体出口110bと、キャリアガスを導入するためのガス入口120aと、を有している。   The housing 102 has a liquid inlet 110a for introducing the fermented liquid at the upper part and a gas outlet 120b for discharging the carrier gas, and a liquid outlet 110b for discharging the processed fermented liquid at the lower part. And a gas inlet 120a for introducing a carrier gas.

103は、ハウジング102内の上部側から下部側に架け渡された回転自在の中心軸であり、103aは、該中心軸103を回転させるためのモーターである。   Reference numeral 103 denotes a rotatable central shaft spanned from the upper side to the lower side in the housing 102, and 103 a is a motor for rotating the central shaft 103.

中心軸103には、該中心軸103の回転に伴って回転自在の第1反転円錐104が取り付けられている。   A first inversion cone 104 that is rotatable with the rotation of the central shaft 103 is attached to the central shaft 103.

第1反転円錐104は、上下反転させた円錐、つまり頂点を下に向けた円錐の底面ではない曲面部の板状の円錐面により構成されている。第1反転円錐104の回転軸は、中心軸103と同軸である。   The first inversion cone 104 is configured by a vertically inverted cone, that is, a plate-shaped conical surface having a curved surface that is not the bottom surface of the cone with the apex facing downward. The rotation axis of the first inversion cone 104 is coaxial with the central axis 103.

第1反転円錐104は、ハウジング102の内壁との間に液体の流通を可能とする間隙を残すように延長されている。   The first inversion cone 104 is extended so as to leave a gap that allows the liquid to flow between the inner wall of the housing 102.

また、各々の第1反転円錐104の下面には、該下面から延長された少なくとも1つのひれ104aが設けられていることが好ましい。   Moreover, it is preferable that at least one fin 104 a extended from the lower surface is provided on the lower surface of each first inversion cone 104.

中心軸103には、このような第1反転円錐104が、上下方向(中心軸103の軸方向)に所定のピッチで複数設けられている。   The central shaft 103 is provided with a plurality of such first inversion cones 104 at a predetermined pitch in the vertical direction (the axial direction of the central shaft 103).

105は、ハウジング102の内壁から第1反転円錐104の下側に隣接するように延長された第2反転円錐である。   Reference numeral 105 denotes a second inversion cone extended from the inner wall of the housing 102 so as to be adjacent to the lower side of the first inversion cone 104.

第2反転円錐105もまた、上下反転させた円錐、つまり頂点を下に向けた円錐の底面ではない曲面部の板状の円錐面により構成されている。第2反転円錐105は、ハウジング102側に固定され、上側に配置されている第1反転円錐104との間に液体の流通を可能とする間隙を保持して、該第1反転円錐104と略平行に配置されている。   The second reversing cone 105 is also configured by a vertically inverted cone, that is, a plate-shaped conical surface of a curved surface that is not the bottom surface of the cone with the apex facing downward. The second reversing cone 105 is fixed to the housing 102 side and holds a gap that allows the liquid to flow between the first reversing cone 104 and the first reversing cone 104. They are arranged in parallel.

第2反転円錐105の頂点近傍は切欠されており、これにより、中心軸103との間に液体の流通を可能とする間隙を形成している。   The vicinity of the apex of the second reversing cone 105 is notched, thereby forming a gap that allows the liquid to flow through the central axis 103.

ハウジング102の内壁には、このような第2反転円錐105が、上下方向に、第1反転円錐104と同じ所定のピッチで複数設けられている。   A plurality of such second inversion cones 105 are provided on the inner wall of the housing 102 in the vertical direction at the same predetermined pitch as the first inversion cones 104.

図示の例では、複数の第1反転円錐104と、複数の第2反転円錐105とが、上下方向に沿って、液体の流通を可能とする間隙を介して、1つずつ交互に配置されている。   In the illustrated example, a plurality of first inversion cones 104 and a plurality of second inversion cones 105 are alternately arranged along the vertical direction one by one through a gap that allows liquid to flow. Yes.

130は、ハウジング102内の温度を所定温度に保持するためのジャケット(温度調節手段)であり、該ジャケット130は、冷水又は温水の入口130aと出口130bを有している。   Reference numeral 130 denotes a jacket (temperature adjusting means) for keeping the temperature in the housing 102 at a predetermined temperature. The jacket 130 has an inlet 130a and an outlet 130b for cold water or hot water.

使用時には、発酵液を、液体入口110aを通じて、本体101のハウジング102内の上部に供給すると共に、該発酵液からの臭気成分を回収するためのキャリアガスを、ガス入口120aを通じて、ハウジング102内の下部に供給する。   In use, the fermentation liquid is supplied to the upper part of the housing 102 of the main body 101 through the liquid inlet 110a, and a carrier gas for recovering odor components from the fermentation liquid is supplied into the housing 102 through the gas inlet 120a. Supply to the bottom.

供給された発酵液の少なくとも一部が、ハウジング102内に滞留している間に、中心軸103は、モーター103aの動力により回転させられる。   The central shaft 103 is rotated by the power of the motor 103a while at least a part of the supplied fermentation broth stays in the housing 102.

ハウジング102内において、液体入口110aから液体出口110bへ向かう発酵液は、第1反転円錐104の中心軸103側の表面に流れ込むと、該第1反転円錐104の回転により外方(中心軸103と反対方向)に分散させられる。次いで、外方に分散された発酵液は、下側の第2反転円錐105の中心軸103と反対側の表面に流れ込み、該表面が有するテーパに沿って内方(中心軸103の方向)に流下させられる。   In the housing 102, when the fermented liquid flowing from the liquid inlet 110 a to the liquid outlet 110 b flows into the surface of the first inversion cone 104 on the side of the central axis 103, the fermented liquid is moved outward (with the central axis 103 with the rotation of the first inversion cone 104. In the opposite direction). Next, the fermented liquid dispersed outward flows into the surface opposite to the central axis 103 of the lower second inversion cone 105, and inwards (in the direction of the central axis 103) along the taper of the surface. It is made to flow down.

流下された発酵液は、更に下側に設けられた第1反転円錐104の中心軸103側の表面に流れ込み、上記と同様の過程を繰り返しながら、ハウジング102内を下降し、下方の液体出口110bへ向かう。   The fermented liquor that has flowed down further flows into the surface of the first inversion cone 104 provided on the lower side on the side of the central axis 103, descends the inside of the housing 102 while repeating the same process as described above, and the lower liquid outlet 110b. Head to.

一方、ハウジング102内の下部に供給されたキャリアガスは、複数の第1反転円錐104及び第2反転円錐105の間を通過しながら、つまり、上述した発酵液の流れと同様の経路を逆行しながら、ハウジング102内を上昇し、上方のガス出口120bへ向かう。   On the other hand, the carrier gas supplied to the lower part in the housing 102 passes between the plurality of first inversion cones 104 and the second inversion cones 105, that is, reverses the same path as the flow of the fermentation broth described above. However, the inside of the housing 102 is raised and headed toward the upper gas outlet 120b.

このような過程において、発酵液の流れは、逆方向に向かうキャリアガスの流れと向流接触させられ、発酵液中の臭気成分をガス中に抽出する。   In such a process, the flow of the fermentation broth is brought into countercurrent contact with the flow of the carrier gas directed in the opposite direction, and odor components in the fermentation broth are extracted into the gas.

臭気成分が除去された発酵液と、発酵液からの臭気成分を含有させたキャリアガスは、それぞれ、液体出口110bと、ガス出口120bより回収される。   The fermentation liquid from which the odor component is removed and the carrier gas containing the odor component from the fermentation liquid are respectively recovered from the liquid outlet 110b and the gas outlet 120b.

臭気成分の除去をより高度に行う等の観点で、液体出口110bからの発酵液を、第1回転円錐カラム1に返送する返送機構を設け、繰り返し処理を行ってもよい。   From the standpoint of highly removing odor components, a return mechanism for returning the fermentation liquor from the liquid outlet 110b to the first rotating cone column 1 may be provided to perform repeated processing.

本発明において、第1回転円錐カラム4の運転条件は、ハウジング102内の温度が、20℃以上40℃未満の範囲であることが好ましく、また、圧力が、−90kPaG〜+10kPaGの範囲であることが好ましい。また、温度・圧力調節を格別行わず、ハウジング102内を、略常温(室温)・略常圧(大気圧)とすることも好ましいことである。   In the present invention, the operating conditions of the first rotating conical column 4 are preferably such that the temperature in the housing 102 is in the range of 20 ° C. or higher and lower than 40 ° C., and the pressure is in the range of −90 kPaG to +10 kPaG. Is preferred. In addition, it is also preferable that the inside of the housing 102 is set to approximately normal temperature (room temperature) and approximately normal pressure (atmospheric pressure) without performing temperature / pressure adjustment.

ハウジング102内の温度の設定は、例えば、上述したジャケット(温度調節手段)130等により行うことができる。また、圧力の設定は、例えば、キャリアガスを流通させるための真空ポンプ43の動力等により調節できる。   The temperature in the housing 102 can be set by, for example, the jacket (temperature adjusting means) 130 described above. The pressure setting can be adjusted by, for example, the power of the vacuum pump 43 for circulating the carrier gas.

ガス出口120bからのキャリアガスは凝縮器42に導入され、これを冷却することで、液体状の臭気成分をトラップする。   The carrier gas from the gas outlet 120b is introduced into the condenser 42, and by cooling it, the liquid odor component is trapped.

特に、図示したように、キャリアガスを循環して使用する場合は、ハウジング102内に返送されるキャリアガスを導入して、該ガス中に残留する臭気成分を除去するための臭気除去手段44を備えることも好ましいことである。臭気除去手段44としては、格別限定されないが、例えば、脱臭材カラム等を好ましく用いることができる。   In particular, as shown in the figure, when the carrier gas is circulated and used, the carrier gas returned into the housing 102 is introduced, and the odor removing means 44 for removing the odor component remaining in the gas is provided. It is also preferable to provide. The odor removing means 44 is not particularly limited, but for example, a deodorizing material column or the like can be preferably used.

第1回転円錐カラム4により臭気成分が除去された発酵液は、液体出口110bから回収された後、エタノール回収手段である第2回転円錐カラム5に導入される。   The fermentation liquid from which the odor component is removed by the first rotating cone column 4 is recovered from the liquid outlet 110b and then introduced into the second rotating cone column 5 which is an ethanol recovery means.

本発明において第2回転円錐カラム5として用いられる回転円錐カラムの構成例を図4に示す。   FIG. 4 shows a configuration example of a rotating cone column used as the second rotating cone column 5 in the present invention.

図4は、第2回転円錐カラム5の概略断面側面図であり、図3と同符号は同一構成を指す。   FIG. 4 is a schematic cross-sectional side view of the second rotating conical column 5, and the same reference numerals as those in FIG. 3 denote the same components.

第2回転円錐カラム5は、基本的には、第1回転円錐カラム1と同様の構成を備えているが、第1回転円錐カラム1で回収対象とした臭気成分に代えて、ここではエタノールが回収対象となる。   The second rotating cone column 5 basically has the same configuration as that of the first rotating cone column 1, but instead of the odor component to be collected in the first rotating cone column 1, ethanol is used here. Can be collected.

つまり、第2回転円錐カラム5は、導入された発酵液を、真空ポンプ53により導入されたキャリアガスと向流気液接触させ、該キャリアガス中にエタノールを揮発させることにより、エタノールを凝縮器52に分離・回収する。   That is, the second rotating conical column 5 causes the introduced fermentation liquor to come into contact with the carrier gas introduced by the vacuum pump 53 in a countercurrent gas-liquid contact, and the ethanol is volatilized in the carrier gas to condense ethanol. Separation and recovery to 52.

本発明において、第2回転円錐カラム5の運転条件は、ハウジング102内の温度が、40℃以上79℃以下の範囲であることが好ましく、また、圧力が、−90kPaG〜+10kPaGの範囲であることが好ましい。   In the present invention, the operating conditions of the second rotating conical column 5 are such that the temperature in the housing 102 is preferably in the range of 40 ° C. or higher and 79 ° C. or lower, and the pressure is in the range of −90 kPaG to +10 kPaG. Is preferred.

本発明においては、発酵液中の臭気成分放出源及び臭気成分が、固液分離手段2及び第1回転円錐カラム4により予め除去されているため、第2回転円錐カラム5において回収されるエタノールに、臭気成分が同伴することが高度に防止される。   In the present invention, the odor component release source and the odor component in the fermentation liquid are removed in advance by the solid-liquid separation means 2 and the first rotating cone column 4, so that the ethanol recovered in the second rotating cone column 5 is recovered. In addition, the presence of odor components is highly prevented.

第2回転円錐カラム5において回収されたエタノールは、次いで、エタノール精製手段6に導入され、不純物(ほぼ水である)が除去される。   The ethanol recovered in the second rotating cone column 5 is then introduced into the ethanol purification means 6 to remove impurities (substantially water).

図示の例において、エタノール精製手段6は、膜分離手段を備えており、具体的には、浸透気化脱有機膜装置61及び脱水膜装置63により順次エタノールを精製するように構成されている。   In the illustrated example, the ethanol purification means 6 includes a membrane separation means. Specifically, the ethanol purification means 6 is configured to sequentially purify ethanol by the pervaporation deorganic membrane device 61 and the dehydration membrane device 63.

浸透気化脱有機膜装置61は、エタノールを選択的に透過可能な脱エタノール膜を備えており、該脱エタノール膜の透過側の領域は、真空ポンプ65に接続され、減圧状態に維持されている。   The pervaporation deorganic membrane device 61 includes a deethanol membrane that can selectively permeate ethanol, and a permeate side region of the deethanol membrane is connected to a vacuum pump 65 and maintained in a reduced pressure state. .

浸透気化脱有機膜装置61が備える脱エタノール膜としては、膜表面への水の接近を拒むと共に、エタノールの接近を許容することにより、エタノールを選択透過させる機能を発現し得る膜が用いられ、例えば、疎水性のゼオライト分離膜を好ましく用いることができる。   As the deethanol membrane provided in the pervaporation deorganic membrane device 61, a membrane capable of expressing the function of selectively permeating ethanol by refusing the access of water to the membrane surface and allowing the approach of ethanol is used. For example, a hydrophobic zeolite separation membrane can be preferably used.

疎水性のゼオライト分離膜としては、例えば、天然のゼオライトより、人工のシリカライトにより構成された膜が好ましく挙げられ、これらは必要があれば更に適宜表面を疎水化処理して用いられる。   As the hydrophobic zeolite separation membrane, for example, a membrane composed of artificial silicalite is preferably used rather than natural zeolite, and these are used after further appropriately hydrophobizing the surface if necessary.

疎水化処理されたゼオライト分離膜としては、疎水性のゼオライト、例えばシリカライトの膜表面に脂肪族炭化水素等の高分子やチタン等を導入したものを好ましく用いることができ、中でもシリカライト膜組成のシリカの一部をチタンで置換してなるチタノシリケート膜を用いると、エタノールの分離効率に優れると共に、あらかじめ臭気成分が除去されたことによる耐久性向上効果を顕著に発揮することができる。   As the hydrophobized zeolite separation membrane, a hydrophobic zeolite, for example, a silicalite membrane surface in which a polymer such as an aliphatic hydrocarbon or titanium is introduced can be preferably used. When a titanosilicate membrane obtained by substituting a part of the silica with titanium is excellent in ethanol separation efficiency, it is possible to remarkably exhibit the durability improvement effect due to the removal of the odor component in advance.

脱エタノール膜の形態は、格別限定されず、例えば、中空糸膜状や平膜状のものを好ましく用いることができる。   The form of the deethanol membrane is not particularly limited, and for example, a hollow fiber membrane or a flat membrane can be preferably used.

エタノールを浸透気化脱有機膜装置61に供することにより、脱エタノール膜を介した透過側に、エタノールが気化した状態で分離される。   By supplying ethanol to the pervaporation deorganic membrane device 61, the ethanol is separated in a vaporized state on the permeation side through the deethanol membrane.

本発明において、浸透気化脱有機膜装置61は、脱エタノール膜の透過側に、エタノール濃度が好ましくは85質量%以上の範囲に精製された精製物を生成する。   In the present invention, the pervaporation deorganic membrane device 61 generates a purified product that has been purified to an ethanol concentration of preferably 85% by mass or more on the permeation side of the deethanol membrane.

エタノールの分離を促進するために、透過側をキャリアガスで置換することも好ましいことである。   In order to promote the separation of ethanol, it is also preferable to replace the permeate side with a carrier gas.

62は、ベーパーコンプレッサーであり、浸透気化脱有機膜装置61の透過側に生成したエタノール蒸気を断熱圧縮することにより、好ましくは100℃以上、より好ましくは120℃以上まで加熱することで、後段の脱水膜装置63が備える脱水膜における脱水効率を向上する。ベーパーコンプレッサー62を用いれば、少ないエネルギー消費量で加熱を行うことができ、本発明において好ましいことである。   62 is a vapor compressor, which is preferably 100 ° C. or higher, more preferably 120 ° C. or higher by adiabatically compressing ethanol vapor generated on the permeation side of the pervaporation / deorganic membrane device 61, The dehydration efficiency of the dehydration membrane provided in the dehydration membrane device 63 is improved. If the vapor compressor 62 is used, heating can be performed with a small energy consumption, which is preferable in the present invention.

ベーパーコンプレッサー62を経たエタノールは、不純物としての水を含んだ混合蒸気の状態で脱水膜装置63が備える脱水膜に供される。   The ethanol that has passed through the vapor compressor 62 is supplied to a dehydration membrane provided in the dehydration membrane device 63 in the form of a mixed vapor containing water as an impurity.

脱水膜装置63が備える脱水膜は、水を選択的に透過することで、該膜の透過側に水を脱水する。この透過側の領域は、真空ポンプ67に接続されることにより、減圧状態に保持されている。   The dehydration membrane included in the dehydration membrane device 63 selectively permeates water, thereby dehydrating water to the permeation side of the membrane. This transmission side region is kept in a reduced pressure state by being connected to the vacuum pump 67.

脱水膜としては、格別限定されず、例えば親水処理が施されたゼオライト膜等を好ましく用いることができる。   The dehydration membrane is not particularly limited, and for example, a zeolite membrane subjected to hydrophilic treatment can be preferably used.

脱水膜に供されるエタノールは、通常はエタノール濃度が十分に高いことが要求されるが、本発明においては、上述したように、浸透気化脱有機膜装置61からのエタノールは、エタノール濃度が好ましくは85質量%以上の範囲に精製されているため、脱水膜を好適に適用できる。   The ethanol supplied to the dehydration membrane is usually required to have a sufficiently high ethanol concentration. However, in the present invention, as described above, the ethanol concentration from the pervaporation deorganic membrane device 61 is preferably ethanol. Is purified to a range of 85% by mass or more, and thus a dehydration membrane can be suitably applied.

脱水膜装置63を経た精製エタノールは、真空ポンプ65に吸引されることで冷却器64に導入され、凝縮された後、精製エタノール貯留槽7に貯留される。   Purified ethanol that has passed through the dehydration membrane device 63 is sucked into the vacuum pump 65, introduced into the cooler 64, condensed, and then stored in the purified ethanol storage tank 7.

脱水膜装置63によって分離された水は、真空ポンプ67に吸引されることで冷却装置66に導入され、凝縮された後、必要に応じて分離水タンク(不図示)に貯留される。   The water separated by the dehydration membrane device 63 is introduced into the cooling device 66 by being sucked by the vacuum pump 67, condensed, and then stored in a separation water tank (not shown) as necessary.

なお、上述した脱水膜装置63に代えて、脱水塔を用いることも好ましいことである。   It is also preferable to use a dehydration tower instead of the dehydration membrane device 63 described above.

以下に、本発明の実施例について説明するが、本発明はかかる実施例に限定されない。   Examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to such examples.

(実施例1)
図2に示したバイオエタノール回収システムを用いて、発酵液からエタノールを回収し、更に精製を行った。
Example 1
Using the bioethanol recovery system shown in FIG. 2, ethanol was recovered from the fermentation broth and further purified.

下記A〜Hで示した箇所におけるマテリアルバランス及び組成を表1に示した。なお、下記A〜Hで示した箇所は、図2中に符号A〜Hで示した箇所に対応する。   Table 1 shows the material balance and composition at locations indicated by A to H below. The locations indicated by A to H below correspond to the locations indicated by reference signs A to H in FIG.

A:発酵槽1後の発酵液
B:臭気成分放出源除去手段2後の発酵液
C:エバポレーター3後の返送配管31における返送液
D:臭気成分除去手段4後の発酵液
E:エタノール回収手段5後の回収エタノール分画
F:浸透気化脱有機膜装置61後のエタノール分画
G:脱水膜装置63前のエタノール分画
H:脱水膜装置63後のエタノール分画(精製エタノール)
A: Fermentation liquid after fermenter 1 B: Fermentation liquid after odor component release source removal means 2 C: Return liquid in return pipe 31 after evaporator 3 D: Fermentation liquid after odor component removal means 4 E: Ethanol recovery means Recovery ethanol fraction after 5 F: Ethanol fraction after pervaporation deorganic membrane device 61 G: Ethanol fraction before dehydration membrane device 63 H: Ethanol fraction after dehydration membrane device 63 (purified ethanol)

(比較例1)
図5に示した従来技術に係るバイオエタノール回収システムを用いて、実施例1と同様の発酵液からエタノールを回収し、更に精製を行った。
(Comparative Example 1)
Using the bioethanol recovery system according to the prior art shown in FIG. 5, ethanol was recovered from the same fermentation broth as in Example 1 and further purified.

下記A’〜D’で示した箇所におけるマテリアルバランス及び組成を表1に示した。なお、下記A’〜D’で示した箇所は、図5中に符号A’〜D’で示した箇所に対応する。   Table 1 shows the material balance and composition at the locations indicated by A 'to D' below. Note that the locations indicated by A ′ to D ′ below correspond to the locations indicated by reference signs A ′ to D ′ in FIG. 5.

A’:発酵槽201後の発酵液
B’:もろみ塔202後の蒸留エタノール分画
C’:精留塔204後の蒸留エタノール分画
D’:吸着式脱水塔205後のエタノール分画(精製エタノール)
A ′: Fermentation liquid after fermenter 201 B ′: Distillation ethanol fraction after moromi tower 202 C ′: Distillation ethanol fraction after rectification tower 204 D ′: Ethanol fraction after adsorption dehydration tower 205 (purification) ethanol)

Figure 2014171417
Figure 2014171417

表1において、臭気成分は、酢酸エチル等のエステル類、プロパノール、ブタノール、アミルアルコール等の多価アルコール類、穀物臭成分、酵母臭成分等の総量であり、有機酸は、酢酸等の有機酸の総量である。   In Table 1, the odor component is the total amount of esters such as ethyl acetate, polyhydric alcohols such as propanol, butanol and amyl alcohol, grain odor components and yeast odor components, and the organic acid is an organic acid such as acetic acid. Is the total amount.

<評価>
表1より、実施例1では、エタノール回収手段5後の回収エタノール分画(上記箇所E)における臭気成分の同伴が高度に防止されることがわかる。
<Evaluation>
From Table 1, it can be seen that in Example 1, entrainment of odorous components in the recovered ethanol fraction after ethanol recovery means 5 (location E above) is highly prevented.

実施例1と比較例1との対比より、本発明によれば、最終製品(精製エタノール)中に含まれる臭気成分の濃度を、大幅に減少できることがわかる。   From the comparison between Example 1 and Comparative Example 1, it can be seen that according to the present invention, the concentration of the odorous component contained in the final product (purified ethanol) can be greatly reduced.

また、実施例1では、臭気成分除去手段4及びエタノール回収手段5として回転円錐カラムを用い、更に、エタノール精製手段として膜分離手段(精製浸透気化脱有機膜装置61及び脱水膜装置63)を用いることにより、比較例1に比べて熱エネルギーを大幅に削減でき、省エネルギー化を達成できることが確認された。   In Example 1, a rotating cone column is used as the odor component removing means 4 and the ethanol recovery means 5, and membrane separation means (purified pervaporation deorganic membrane device 61 and dehydration membrane device 63) is used as the ethanol purification means. As a result, it was confirmed that the thermal energy can be significantly reduced compared with Comparative Example 1 and energy saving can be achieved.

1:発酵槽
2:固液分離手段(臭気成分放出源除去手段)
21:連続ストレーナー
22:遠心分離機
23:油層分離機
24:膜分離手段
3:エバポレーター(エタノール返送手段)
31:返送配管
4:第1回転円錐カラム(臭気成分除去手段)
5:第2回転円錐カラム(エタノール回収手段)
6:エタノール精製手段
61:浸透気化脱有機膜装置
62:ベーパーコンプレッサー
63:脱水膜装置
7:精製エタノール貯留槽
I:臭気成分放出源除去工程
II:臭気成分除去工程
III:エタノール回収工程
IV:エタノール精製工程
1: Fermenter 2: Solid-liquid separation means (odor component release source removal means)
21: Continuous strainer 22: Centrifuge 23: Oil layer separator 24: Membrane separation means 3: Evaporator (ethanol return means)
31: Return piping 4: First rotating conical column (odor component removing means)
5: Second rotating conical column (ethanol recovery means)
6: Ethanol purification means 61: Pervaporation deorganic membrane device 62: Vapor compressor 63: Dehydration membrane device 7: Purified ethanol storage tank
I: Odor component emission source removal process
II: Odor component removal process
III: Ethanol recovery process
IV: Ethanol purification process

Claims (10)

発酵液からエタノールを回収するエタノール回収工程の前処理として、該発酵液から、臭気成分を除去する臭気成分除去工程を有することを特徴とするバイオエタノールの回収方法。   A bioethanol recovery method comprising a odor component removal step of removing an odor component from the fermentation broth as a pretreatment of an ethanol recovery step of recovering ethanol from the fermentation broth. 前記臭気成分除去工程は、前記臭気成分に加えて更に臭気成分放出源を除去することを特徴とする請求項1記載のバイオエタノールの回収方法。   2. The bioethanol recovery method according to claim 1, wherein the odor component removal step further removes an odor component release source in addition to the odor component. 前記臭気成分除去工程の前処理として、前記発酵液から、臭気成分放出源を除去する臭気成分放出源除去工程を有することを特徴とする請求項1記載のバイオエタノールの回収方法。   The bioethanol recovery method according to claim 1, further comprising an odor component release source removal step of removing an odor component release source from the fermentation broth as a pretreatment of the odor component removal step. 発酵液からエタノールを回収するエタノール回収手段を少なくとも備えたバイオエタノールの回収システムにおいて、
前記エタノール回収手段の前段に、該発酵液から、臭気成分を除去する臭気成分除去手段を有することを特徴とするバイオエタノールの回収システム。
In a bioethanol recovery system comprising at least an ethanol recovery means for recovering ethanol from a fermentation broth,
A bioethanol recovery system comprising an odor component removing means for removing an odor component from the fermentation broth before the ethanol recovery means.
前記臭気成分除去手段として、回転円錐カラムを用いることを特徴とする請求項4記載のバイオエタノールの回収システム。   5. The bioethanol recovery system according to claim 4, wherein a rotating conical column is used as the odor component removing means. 前記臭気成分除去手段の前段に、前記発酵液から、臭気成分放出源を除去する臭気成分放出源除去手段を有することを特徴とする請求項4または5記載のバイオエタノールの回収システム。   6. The bioethanol recovery system according to claim 4 or 5, further comprising an odor component release source removal means for removing an odor component release source from the fermentation broth in a preceding stage of the odor component removal means. 前記臭気成分放出源除去手段として、固液分離手段を用いることを特徴とする請求項6記載のバイオエタノールの回収システム。   The bioethanol recovery system according to claim 6, wherein a solid-liquid separation unit is used as the odor component release source removal unit. 前記エタノール回収手段として、回転円錐カラムを用いることを特徴とする請求項4〜7の何れかに記載のバイオエタノールの回収システム。   The bioethanol recovery system according to any one of claims 4 to 7, wherein a rotating conical column is used as the ethanol recovery means. 前記エタノール回収手段により回収された前記エタノールから不純物を除去して精製するエタノール精製手段を更に備えることを特徴とする請求項4〜8の何れかに記載のバイオエタノールの回収システム。   The bioethanol recovery system according to any one of claims 4 to 8, further comprising ethanol purification means for removing impurities from the ethanol recovered by the ethanol recovery means for purification. 前記エタノール精製手段として、膜分離手段を用いることを特徴とする請求項9記載のバイオエタノールの回収システム。   The bioethanol recovery system according to claim 9, wherein membrane separation means is used as the ethanol purification means.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7175025B2 (en) 2020-11-20 2022-11-18 株式会社アットロボティクス Information processing device, information processing system, information processing method and program

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61274705A (en) * 1985-02-11 1986-12-04 フレイバ−テツク・プロプライエタリ・リミテツド Countercurrent contact apparatus and distillation of selected volatile component from liquid
JPH04193304A (en) * 1990-11-28 1992-07-13 Tsusho Sangyosho Kiso Sangyokyokucho Condensing and refining method for alcohol
JPH04193303A (en) * 1990-11-28 1992-07-13 Tsusho Sangyosho Kiso Sangyokyokucho Refining method for alcohol
JP2001152180A (en) * 1999-11-22 2001-06-05 Takasago Internatl Corp Method for preparing citrus-concentrated aroma and method for reparation of aroma composition, beverage, or the like, using the resultant aroma component
JP2002345495A (en) * 2001-05-25 2002-12-03 Takara Holdings Inc Method for purifying ethanol
JP2008500053A (en) * 2004-05-26 2008-01-10 ノヴァス エナジー リミテッド ライアビリティ カンパニー Production of ethanol from biowaste
JP2009106258A (en) * 2007-10-12 2009-05-21 Nippon Steel Engineering Co Ltd Method for producing ethanol
JP2009124973A (en) * 2007-11-21 2009-06-11 National Institute Of Advanced Industrial & Technology Method for producing ethanol raw material and ethanol from lignocellulosic biomass
WO2009123223A1 (en) * 2008-03-31 2009-10-08 宇部興産株式会社 Purification treatment method for fermented alcohol
JP2010065001A (en) * 2008-09-12 2010-03-25 Nippon Refine Kk Method and apparatus for separating and recovering ethanol and water from fermentation moromi
JP2011182685A (en) * 2010-03-08 2011-09-22 Mitsubishi Chemical Engineering Corp Apparatus and method for producing ethanol

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61274705A (en) * 1985-02-11 1986-12-04 フレイバ−テツク・プロプライエタリ・リミテツド Countercurrent contact apparatus and distillation of selected volatile component from liquid
JPH04193304A (en) * 1990-11-28 1992-07-13 Tsusho Sangyosho Kiso Sangyokyokucho Condensing and refining method for alcohol
JPH04193303A (en) * 1990-11-28 1992-07-13 Tsusho Sangyosho Kiso Sangyokyokucho Refining method for alcohol
JP2001152180A (en) * 1999-11-22 2001-06-05 Takasago Internatl Corp Method for preparing citrus-concentrated aroma and method for reparation of aroma composition, beverage, or the like, using the resultant aroma component
JP2002345495A (en) * 2001-05-25 2002-12-03 Takara Holdings Inc Method for purifying ethanol
JP2008500053A (en) * 2004-05-26 2008-01-10 ノヴァス エナジー リミテッド ライアビリティ カンパニー Production of ethanol from biowaste
JP2009106258A (en) * 2007-10-12 2009-05-21 Nippon Steel Engineering Co Ltd Method for producing ethanol
JP2009124973A (en) * 2007-11-21 2009-06-11 National Institute Of Advanced Industrial & Technology Method for producing ethanol raw material and ethanol from lignocellulosic biomass
WO2009123223A1 (en) * 2008-03-31 2009-10-08 宇部興産株式会社 Purification treatment method for fermented alcohol
JP2010065001A (en) * 2008-09-12 2010-03-25 Nippon Refine Kk Method and apparatus for separating and recovering ethanol and water from fermentation moromi
JP2011182685A (en) * 2010-03-08 2011-09-22 Mitsubishi Chemical Engineering Corp Apparatus and method for producing ethanol

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PROCESS BIOCHEMISTRY, vol. 31, no. 7, JPN6017002542, 1996, pages 651 - 658, ISSN: 0003488040 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7175025B2 (en) 2020-11-20 2022-11-18 株式会社アットロボティクス Information processing device, information processing system, information processing method and program

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