KR100380604B1 - Method for manufacturing sprit using distillation waste - Google Patents

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이정학
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Abstract

PURPOSE: Provided is a method for manufacturing sprit using distillation waste, thereby reducing the cost and energy for the treatment of wastes, as well as the consumption of industrial water and the cost for the increase of the temperature of mashing water. CONSTITUTION: A method for manufacturing sprit using distillation waste comprises the steps of: liquifying the raw material of spirit, followed by saccharification, fermentation and mashing to give fermented mash; distilling the fermented mash; filtering the distillation waste using filter membrane; and recycling the filtrate as mashing water in liquefaction and saccharification processes.

Description

증류 폐액을 재사용한 주정 제조 방법Manufacturing method of alcohol by reusing distillation waste liquid

[산업상 이용 분야][Industrial Applications]

본 발명은 주정 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 주정 제조시 발생하는 증류 폐액을 리사이클링(recycling)시킴으로써 경제적 효용성이 높은 주정 제조 방법에 관한 것이다.More particularly, the present invention relates to a method for producing a high-economic-value alcohol by recycling a distillation waste liquid generated in the manufacture of alcohol.

[종래 기술]BACKGROUND ART [0002]

주정 생산 공정은 중요한 발효 공정 중의 하나이며 국내에서 연간 백만드럼의 주정을 생산하고 있다. 주정 공장의 주정 생산 공정은 크게 양조 공정과 증류 공정으로 나눌 수 있다. 먼저 양조 공정은 원료를 분쇄하여 증자(액화), 당화 및 발효 공정을 통해 숙성 술덧(알콜 8∼10%함유)을 만들기까지의 과정이며, 증류 공정은 이 숙성 술덧을 여러 번의 증류 공정을 거쳐 95% 이상의 알콜을 함유한 주정제품을 만드는 과정이다. 이때 증류 공정 중 첫 증류탑인 요탑에서 고온, 고농도의 증류 폐액(distillage)이 발생한다.The alcohol production process is one of the important fermentation processes and produces a million drums of alcohol per year in Korea. The alcohol production process of alcohol factory can be divided into brewing process and distillation process. First, the brewing process is a process from milling the raw material to making a fermentation sludge (containing 8 ~ 10% alcohol) through the process of liquification (liquefaction), saccharification and fermentation. In the distillation process, the fermentation sludge is subjected to several distillation processes to produce 95 It is the process of making alcohol products containing more than% alcohol. At this time, distillation of high temperature and high concentration occurs at the first distillation tower in the distillation process.

주정의 원료에 따른 일반적인 증류 폐액의 특성은 하기의 표 1과 같다.The characteristics of a typical distillation waste liquid according to the raw materials of the alcohol are shown in Table 1 below.

[표 1][Table 1]

상기와 같이 증류 폐액은 고형물 및 용존 유기물의 농도가 높아서 물리 화학적 처리로는 효과적인 처리가 어려우므로, 대부분의 경우 생물학적 처리 방법인 혐기성 소화법(anaerobic digestion)과 활성 슬러지법(activated sludge) 등을 사용하고 있으며 일부에서는 증발 농축법이나 소각법에 대한 연구도 진행되고 있다.Since the distillation waste liquid has a high concentration of solids and dissolved organic substances, it is difficult to effectively treat the distillation effluent by physicochemical treatment. Therefore, in most cases, anaerobic digestion (anaerobic digestion) and activated sludge In some cases, evaporative enrichment and incineration methods are being studied.

혐기성 소화법은 폐수의 안정화 및 발생되는 메탄(methane)가스를 연료로 재사용할 수 있는 장점 때문에 상기 증류 폐액의 처리에 현재까지 많이 이용되고 있다. 그러나 주정 산업의 원료가 타피오카나 절간 고구마에서 나맥으로 바뀌면 상기 증류 폐액의 혐기성 소화 효율이 크게 떨어지는 문제점이 발생한다. 이런 문제점을 해결하기 위해서는 폐액의 발생량을 감소시키거나(즉, 주정 생산량을 감소시키거나) 상기 증류 폐액이 혐기성 소화 공정에 유입되기 전에 응집제 등을 투입하거나 사전 조정된 증류 폐액을 희석하여 처리해야 하는 실정이다. 그러나 이러한 조치는 혐기성 소화조에 과도한 용적 부하가 걸리고 희석수의 비용 및 화학 물질의 첨가로 인한 비용 상승이 따르게 되는 문제점이 있다.The anaerobic digestion method has been widely used for the treatment of the distillation waste liquid due to the stabilization of the wastewater and the advantage that the generated methane gas can be reused as fuel. However, when the raw materials of the alcoholic beverage industry are changed from tapioca or sweet potatoes to natto, the anaerobic digestion efficiency of the distillation effluent is greatly reduced. In order to solve this problem, it is necessary to reduce the amount of waste liquid generated (that is, to reduce the amount of alcohol produced), to add the flocculant before the distillation effluent enters the anaerobic digestion process, or to dilute the pre- It is true. However, these measures are problematic in that the anaerobic digester is excessively volumetric, the cost of dilute water and the cost of chemicals are increased.

일반적으로 활성 슬러지법은 1차 처리된 증류 폐액의 2차 처리를 위해서 또는 1차 처리를 거치지 않은 증류 폐액을 호기적으로 완전히 처리하기 위해 사용된다. 상기 활성 슬러지법은 상기 증류 폐액 처리후 상당량의 폐슬러지가 발생하므로 이것을 별도로 처리해야 하는 문제점이 있다.In general, the activated sludge process is used for the secondary treatment of the primary treated distillation waste liquid or for the complete aerobic treatment of the distillation waste liquid not subjected to the primary treatment. Since the activated sludge process generates a considerable amount of waste sludge after the distillation waste liquid treatment, it has to be treated separately.

현재 유기물 농도가 상당히 높은 증류 페액을 효과적으로 처리하기 위하여 현재 대부분의 주정 공장에서는 1차 처리로서 혐기성 소화법, 2차 처리로서 활성 슬러지법을 사용하여 혐기적 처리와 호기적 처리를 병행하고 있다. 현재 대부분의 주정 공장의 폐수 처리 공정을 도 2를 참고하여 설명하면 다음과 같다. 주정 제조시 발생된 증류 폐액을 스크류데칸터에 의한 큰 입자의 분리 공정(9), 혐기성 소화공정(11'), 활성 슬러지 공정(14') 그리고 화학 응집과 침전 과정(16', 17')을 거쳐 처리하여 방류하고 있다. 상기의 폐수 처리 공정은 상기한 혐기성 소화법과 활성 슬러지법의 문제점은 물론이고 폐수 처리 공정 부지 및 처리 시설이 커지는 문제점이 있다. 또한 상기 폐수 처리 공정에 소요되는 에너지는 전체 주정 생산 공정에 소요되는 에너지 중의 20∼30%를 차지하고 있는 실정이므로 에너지의 효율적인 사용에 있어서 많은 문제점이 있다.In order to effectively treat distillation pellets which have a considerably high concentration of organic matter, most of the alcohol factories currently use anaerobic digestion as the primary treatment and anaerobic treatment and aerobic treatment using the activated sludge as the secondary treatment. The wastewater treatment process of most of the state-of-the-art factories will now be described with reference to FIG. The distillation wastewater generated during the manufacture of alcohol is separated into a large particle by a screw decanter (9), an anaerobic digestion process (11 '), an activated sludge process (14') and a chemical flocculation and precipitation process (16 ' And discharges it. The above-mentioned wastewater treatment process has a problem that not only the problems of the anaerobic digestion method and the activated sludge method but also the wastewater treatment process site and treatment facility become large. In addition, since the energy required for the wastewater treatment process occupies 20-30% of the energy required for the entire spirits production process, there are many problems in the efficient use of energy.

그리고 공지의 주정 제조 방법에서는 주정을 생산하는 일련의 공정이 행해질 때마다 공업 용수를 재공급하고 승온하여 액화 공정의 담금수로 사용하고 있는데 이 때 사용되는 공업 용수량은 실로 막대한 양이다. 따라서 상기 공업 용수의 효과적인 사용 방법이 강구되고 있다.Also, in the known method of producing alcohol, whenever a series of processes for producing the alcohol are carried out, the industrial water is re-supplied and used as the soaking water for the liquefaction process. In this case, the industrial water used is enormous. Therefore, an effective method of using the industrial water has been proposed.

상기와 같은 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 주정 제조 공정에서 발생한 증류 폐액을 리사이클링시킴으로써 폐수가 거의 발생하지 않고 주정 원료 따라 영향을 받지 않고 또는 폐슬러지가 발생하지 않으며 폐수 처리 공정을 위한 부지, 시설 및 비용을 대폭 감소시킬 수 있으며 주정 제조시 담금수 승온 비용 및 공업 용수량을 현저히 감소시킬 수 있는 경제적인 주정 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.It is an object of the present invention to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a method and apparatus for recycling a distillation waste generated in a manufacturing process of a drinking water, The present invention aims to provide an economical method for manufacturing a spirits, which can greatly reduce site, facilities, and costs, and can significantly reduce the cost of heating up the soaking water and the amount of industrial water at the time of manufacturing the spirits.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 주정 제조 공정도.FIG. 1 is a view showing a process of manufacturing a syringe according to an embodiment of the present invention.

도 2는 종래의 주정 제조 및 증류 폐액의 처리를 나타내는 공정도.FIG. 2 is a process chart showing a conventional preparation of a alcohol and a treatment of a distillation waste liquid. FIG.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 막분리 장치의 공정도.3 is a process diagram of a membrane separation apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 4는 막분리 공정 투입시의 pH에 따른 플럭스(flux)의 변화를 나타낸 그래프.4 is a graph showing changes in flux according to pH at the time of the membrane separation process.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Description of the Related Art [0002]

1 : 원료 2 : 분쇄 공정 3 : 증자(액화) 공정1: raw material 2: crushing process 3: increase (liquefaction) process

4 : 공업 용수 5 : 당화 공정 6 : 발효 공정4: Industrial water 5: Saccharification process 6: Fermentation process

7 : 증류 공정 8 : 생산 제품(주정) 9 : 입자 제거 공정7: distillation process 8: product (alcohol) 9: particle removal process

10 : 입자 케이크 11 : 막분리 장치 12 : 막분리 여과수10: particle cake 11: membrane separation device 12: membrane separation filtrate

13 : 막분리 농축수 11' : 혐기성 소화조 12' : 침전조13: membrane separation concentrated water 11 ': anaerobic digestion tank 12': sedimentation tank

13' : 반송 슬러지 14' : 활성 슬러지조 15' : 반송 슬러지13 ': Carrier sludge 14': Activated sludge tank 15 ': Carrier sludge

16' : 1차 침전조 17' : 2차 침전조 18' : 방류수16 ': First settling tank 17': Second settling tank 18 ': Discharged water

21 : 공급액 22 : 펌프 23 : 입구쪽 압력계21: feed liquid 22: pump 23: inlet side pressure gauge

24 : 분리막 장치 25 : 출구쪽 압력계 26 : 압력 조절 밸브24: Membrane device 25: Pressure gauge on the outlet side 26: Pressure regulating valve

27 : 여과수 조절 밸브 28 : 여과수 배출 밸브 29 : 여과수27: Filtration water control valve 28: Filtration water discharge valve 29: Filtration water

[과제를 해결하기 위한 수단][MEANS FOR SOLVING THE PROBLEMS]

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 주정 원료를 액화하는 액화 공정과 당화 공정과 발효 공정을 포함하여 숙성 술덧을 제조하는 양조 공정과 상기 숙성 술덧을 증류하는 증류 공정과 상기 증류 공정에서 발생하는 증류 폐액을 여과막을 사용하여 여과하는 막분리 공정과 상기 막분리 공정으로 얻은 여과수를 상기 액화 공정 및/또는 당화 공정의 담금수로서 재투입하는 공정을 포함하는 증류 폐액을 재사용한 주정 제조 방법을 제공한다.In order to accomplish the above object, the present invention provides a method for producing a fermentation product, which comprises a liquefaction process for liquefying a raw material of a raw material, a saccharification process and a fermentation process, a brewing process for producing a fermentation sludge, a distillation process for distilling the fermentation sludge, There is provided a method for preparing a spirit by reusing a distillation waste liquid comprising a membrane separation step of filtrating a waste solution using a filtration membrane and a step of re-introducing the filtrate obtained in the membrane separation step as a soaking water in the liquefaction step and / or the saccharification step .

상기 막분리 공정은 정밀 여과(microfiltration) 또는 한외 여과(ultrafiltration)인 것이 바람직하다. 상기 여과막의 분획 분자량은 10000 내지 50000 달턴(dalton)인 것이 바람직하다. 상기 분리막은 세라믹막인 것이 바람직하며 상기 세라믹막은 실리시움 카바이드(silicium carbide), 지르코늄 디옥사이드(ZrO2), 알루미늄 옥사이드(Al2O3) 및 카본(carbon)으로 이루어진 군에서 선택되는 것이 바람직하다. 상기 막분리 공정은 온도가 50 내지 80℃, 유속이 1 내지 6m/sec, 압력이 1 내지 6기압인 것이 바람직하다. 상기 증류 폐액은 pH가 2 내지 5이고 온도가 60 내지 80℃인 것이 바람직하다. 상기 여과수를 상기 액화 공정 및/또는 당화 공정에 투입하기 전에 pH를 5 내지 8로 조절하는 것이 바람직하다.The membrane separation process is preferably microfiltration or ultrafiltration. The cut-off molecular weight of the filtration membrane is preferably 10,000 to 50,000 daltons. It is preferable that the separation membrane is a ceramic membrane and that the ceramic membrane is selected from the group consisting of silicium carbide, zirconium dioxide (ZrO 2 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), and carbon . The membrane separation step preferably has a temperature of 50 to 80 DEG C, a flow rate of 1 to 6 m / sec, and a pressure of 1 to 6 atm. The distillation waste liquid preferably has a pH of 2 to 5 and a temperature of 60 to 80 ° C. It is preferable to adjust the pH to 5 to 8 before the filtered water is introduced into the liquefaction process and / or the saccharification process.

[작용][Action]

본 발명에 따른 증류 폐액을 재사용한 주정 제조 공정을 도 1의 공정도를 참고하여 설명하면 다음과 같다. 원료를 분쇄(2)한 후 공업 용수(4)를 가하여 액화 공정(3)을 행하고 당화 공정(5)과 발효 공정(6)을 거쳐서 숙성 술덧을 제조한 후 이것을 증류 공정(7)에 투입하여 주정을 제조한다. 상기 증류 공정에서 발생한 증류 폐액을 공지의 스크류데칸터 등의 입자 제거 장치(9)에 투입하여 큰 입자를 제거한 후 막분리 공정(11)으로 투입하여 농축수(concentrate)(13)와 여과수(permeate)(12)로 분리하고 농축수(13)는 입자 제거 장치(9)로 재순환시켜 큰 입자와 함께 분리되도록 하고, 고온을 유지하는 여과수(12)를 증자(액화) 공정(3)의 담금수로서 재사용하게 된다.The process of manufacturing a syrup by reusing the distillation waste liquid according to the present invention will be described with reference to the process drawing of FIG. After the raw material is pulverized (2), the industrial water (4) is added to carry out the liquefaction process (3), and the aging process is carried out through the saccharification process (5) and the fermentation process (6) Manufacture of spirits. The distillation wastewater generated in the distillation step is introduced into a particle removal device 9 such as a known screw decanter to remove large particles and then introduced into a membrane separation step 11 to remove the concentrate 13 and permeate And the concentrated water 13 is recirculated to the particle removing device 9 so as to be separated together with the large particles and the filtered water 12 which maintains a high temperature is separated into the dipping water .

상기 분리막은 통상의 분리막을 모두 사용할 수 있지만 고온이면서 낮은 pH를 가진 증류 폐액에 적용하기에 적합하며 고압에도 강한 세라믹 재질을 사용하는 것이 바람직하며 고분자 분리막을 사용할 수도 있다. 세라믹 막의 재질로는 실리시움 카바이드, 지르코늄 디옥사이드, 알루미늄 옥사이드, 카본 등을 모두 사용할 수 있으며, 여과 방법은 증류 폐액의 특성에 따라 정밀 여과 또는 한외 여과를 사용할 수 있다. 분리막의 세공 크기는 한외 여과막이 효과적이나 정밀 여과막을 사용할 수도 있다. 한외 여과막의 경우 10000 달턴 이하의 분획 분자량을 가진 것은 분리막의 막힘에 의한 플럭스 감소가 크기 때문에 분리막을 자주 세척하여야 하는 공정상의 번거로운 문제점이 있으나 분획 분자량 10000 내지 50000 달턴의 것은 여과수의 수질에 있어서 거의 유사한 결과를 주면서 분리막의 막힘 현상을 감소시킬 수 있다. 정밀 여과막의 경우 세공 크기보다 작은 유기물들이 다시 순환되어 발효공정으로 들어가서 다음 번의 발효 공정에 악영향을 미칠 수가 있다. 이때 막분리 장치의 운전 조건은 온도는 60℃이상, 압력은 1-6기압으로 수행하는 것이 바람직하다.The separation membrane may be any conventional separation membrane, but it is preferable to use a ceramic material which is suitable for application to a distillation waste liquid having a high temperature and a low pH and a high pressure, and a polymer separation membrane may also be used. Silicon carbide, zirconium dioxide, aluminum oxide, carbon and the like can all be used as a material of the ceramic membrane. Microfiltration or ultrafiltration can be used as the filtration method depending on the characteristics of the distillation waste liquid. The pore size of the membrane is effective for the ultrafiltration membrane, but a microfiltration membrane may be used. In the case of an ultrafiltration membrane having a fractional molecular weight of less than 10000 daltons, there is a problem in that the membrane is frequently washed due to the decrease of the flux due to clogging of the separation membrane. However, the fractional molecular weight of 10000 to 50000 daltons is similar to the water quality of the filtrate It is possible to reduce clogging of the membrane while giving a result. In the case of microfiltration membranes, organics smaller than the pore size may be recycled and enter the fermentation process, which may adversely affect the next fermentation process. At this time, it is preferable that the operating condition of the membrane separation apparatus is 60 ° C or higher and the pressure is 1-6 atmospheres.

상기 막분리 공정에서 발생한 여과수를 액화 및/또는 당화 공정의 담금수로 사용할 경우 담금수의 pH가 액화 및 당화 효율에 크게 영향을 미치므로 pH를 조절하는 단계가 필요하며 막분리 공정 이후에 pH 조절 단계를 두어 pH 6.5 이상으로 조절하여 상기 담금수로 투입하는 것이 바람직하다.When the filtered water generated in the membrane separation step is used as the soaking water in the liquefaction and / or glycation process, the pH of the soaking water greatly affects the liquefaction and the saccharification efficiency. Therefore, it is necessary to adjust the pH. It is preferable to adjust the pH to at least 6.5 so that it is poured into the above-mentioned immersion water.

또한 에너지면에서 증류 폐액의 여과 효율 및 담금수의 적절한 온도가 95℃이므로 여과수의 재사용 효율을 높이기 위해서 증류 폐액이 가진 고온 상태로 여과하는 것이 유리하다.In addition, since the filtration efficiency of the distillation wastewater and the appropriate temperature of the wastewater are 95 ° C in terms of energy, it is advantageous to filtrate the distillation wastewater at a high temperature in order to increase the efficiency of reusing the wastewater.

[실시예][Example]

다음은 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예들은 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐 본 발명이 하기의 실시예에 한정되는 것은 아니다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The following will describe preferred embodiments in order to facilitate understanding of the present invention. However, it should be understood that the following examples are provided for a better understanding of the present invention, but the present invention is not limited to the following examples.

실시예 1Example 1

주정의 원료로 나맥을 사용하여 분쇄, 증자(액화), 당화, 발효의 양조 공정을 거치고 증류 공정에 투입하였다. 상기 증류 공정을 행한 후 pH 3.5의 증류 폐액을 얻었다. 상기 증류 폐액을 도 3에서 나타낸 막분리 공정에 투입하였다. 상기 막분리 공정으로 투입되는 공급액(증류 폐액) (21)을 막분리 장치(24)로 안내하여 여과하고 여과수(29)를 얻었다. 상기 막분리 장치는 테크-셉(Tech-Sep)사의 관형(tubular) 모듈을 사용하였으며 여과막의 지지층(supporting layer)은 탄소(Carbon), 표면층(Skin layer)은 지르코늄 디옥사이드(Zro2)인 세라믹막으로 분획분자량 20000 달턴의 한외 여과법을 사용하였다. 증류 폐액의 여과 조건은 50∼80℃, 유속 1-6m/sec, 투과 압력 1-6기압으로 실시하였다. 상기 막분리 공정으로 생성된 여과수를 pH 6.5로 조절하여 액화 공정의 담금수로 재사용하여서 주정을 제조하였다.Nutrient was used as a raw material of the alcoholic beverages, and the mixture was subjected to distillation process by grinding, liquefaction, saccharification and fermentation. After the distillation step was performed, a distillation waste liquid having a pH of 3.5 was obtained. The distillation waste liquid was introduced into the membrane separation step shown in Fig. The feed liquid (distillation waste liquid) 21 introduced into the membrane separation step was guided to the membrane separation device 24 and filtered to obtain filtered water 29. The membrane separation apparatus used was a Tech-Sep tubular module. The supporting layer of the filtration membrane was made of carbon and the skin layer was made of zirconium dioxide (ZrO 2 ) The ultrafiltration method with a molecular weight of 20,000 daltons was used. Filtration conditions of the distillation waste liquid were 50 to 80 캜, flow rate of 1 to 6 m / sec, and permeation pressure of 1 to 6 atm. The filtered water produced in the above membrane separation step was adjusted to pH 6.5 and reused as a soaked water in the liquefaction process to prepare the alcohol.

실시예 2Example 2

상기 실시예 1에서 상기 막분리 공정으로 생성된 여과수를 pH 5.5로 조절하여 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.Example 1 was carried out in the same manner as in Example 1, except that the filtered water produced in the membrane separation step was adjusted to pH 5.5.

실시예 3Example 3

상기 실시예 1에서 상기 증류 폐액을 pH 6.5로 조절한 후 막분리 공정으로 투입하고 생성된 여과수를 pH 조절 없이 액화 공정의 담금수로 투입하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.In Example 1, the distillation waste liquid was adjusted to pH 6.5, and the filtrate was added to a membrane separation process. The resulting filtrate was charged into the liquor of the liquefaction process without adjusting the pH.

비교예 1Comparative Example 1

주정의 원료로 나맥을 사용하여 분쇄, 증자(액화), 당화, 발효의 양조 공정을 거치고 증류 공정에 투입하였다. 상기 증류 공정을 행한 후 발생한 증류 폐액을폐수 처리하고 공업 용수(pH 7.2 내지 7.4)를 액화 공정의 담금수로 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.Nutrient was used as a raw material of the alcoholic beverages, and the mixture was subjected to distillation process by grinding, liquefaction, saccharification and fermentation. The same procedures as in Example 1 were carried out except that the distillation waste liquid generated after the above distillation step was subjected to wastewater treatment and industrial water (pH 7.2 to 7.4) was used as the immersion water for the liquefaction process.

비교예 2Comparative Example 2

상기 실시예 1에서 상기 증류 폐액을 막분리 공정에 투입하지 않고 pH 6.5로 조절하여 담금수로 투입한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.The procedure of Example 1 was repeated, except that the distillation waste solution in Example 1 was adjusted to pH 6.5 without adding it to the membrane separation step and then added with immersion water.

상기 실시예와 비교예의 실시에 따른 당화 효율 및 알콜 생산 효율을 하기한 표 2와 표 3에 나타내었다.Table 2 and Table 3 show the saccharification efficiency and the alcohol production efficiency according to the examples and comparative examples.

[표 2][Table 2]

실시예 1, 2와 비교예의 pH에 따른 당화 효율The saccharification efficiency according to the pH of Examples 1 and 2 and Comparative Example

상기한 표 2에서 알 수 있듯이 증류 폐액을 재사용시 담금수의 pH가 액화 및 당화 효율에 크게 영향을 미침을 알 수 있었으며 pH를 6.5로 유지할 경우 더욱 바람직한 당화가 이루어짐을 알 수 있다.As can be seen from the above Table 2, it was found that pH of the immersion water greatly influences the liquefaction and saccharification efficiency when the distillation waste liquid was reused, and it is understood that more preferable saccharification is achieved when the pH is maintained at 6.5.

[표 3][Table 3]

실시예 1, 3과 비교예의 액화 공정의 담금수 종류에 따른 발효 공정의 알콜생산 효율The alcohol production efficiency of the fermentation process according to the kinds of the immersion liquids in the liquefaction processes of Examples 1 and 3 and Comparative Example

표 3의 결과에서 볼 수 있듯이 실시예 3에서는 주정 발효 시간에 따른 알콜 수율에서 정상적인 발효의 진행 시간인 60시간에서 알콜 수율이 현저히 저하되었지만 실시예 1에서는 상대적으로 알콜 수율의 저하가 거의 없었다. 이는 증류 폐액을 그대로 재사용하는 경우는 알콜 발효에 악영향을 주는 성분이 상당히 함유되고 있지만, 증류 폐액을 분리막으로 처리하여 재사용하는 경우는 알콜 발효에 악영향을 주는 성분이 상당히 제거될 수 있다는 것을 알 수 있다. 또한 실시예 1은 정상 최종 에탄올 수율인 87∼90%을 얻기 위한 시간이 실시예 3에 비하여 상당히 차이가 남을 알 수 있다. 이와 같이 발효 시간이 길어지게 될 경우는 단순히 미생물의 성장에 필요한 래그 타임(lag time)이 길어지는 현상 뿐만 아니라 발효 속도의 감소를 동반하고 있기 때문에 증류 폐액의 재사용이 경제적인 면에서 불리하게 된다. 상기 발효 시간이 길어지는 현상은 증류 폐액내에 존재하는 유기물이 다음 단계의 발효 과정에 유입되어 효모 성장과 발효에 저해를 일으키기 때문으로 생각된다. 상기 실시예 1의 증류 폐액을 여과막으로 여과하고 그 여과수를 담금수으로 사용하였을 때의 결과는 실시예 3에 비하여는 약간의 알콜 수율 감소 현상만 나타났다. 본 발명자들의 실험 결과 상기 여과수를 8회까지 재사용할 경우 정상 발효에 비하여 평균 0.2% 정도의 에탄올 수율 감소가 나타났으나 발효 공정은 안정적으로 유지할 수 있었다. 이것은 증류 폐액을 여과하지 않고 바로 사용할 경우에 비해 발효시간 지연 정도가 상당히 감소한 것이며, 또한 발효 시간 지연이 여과수 재사용이 반복될수록 점차적으로 증가하는 것이 아니라 일정한 범위내에서 유지되고 있음을 알 수 있었다. 이것은 증류 폐액을 여과막으로 처리할 경우 발효에 저해를 일으키는 고분자 유기물들이 분리막에 의해 제거되기 때문에 세포 성장 저해나 발효 저해 정도를 줄일 수 있으므로 여과수의 수질을 안정적으로 유지하여 발효에 미치는 악영향을 감소시킬 수 있기 때문이다.As can be seen from the results of Table 3, in Example 3, the alcohol yield was remarkably lowered at the alcohol fermentation time according to the fermentation time of 60 hours, which was the normal fermentation time, but the alcohol yield was lowered relatively in Example 1. This means that, when the distillation waste solution is reused as it is, the component which adversely affects the alcohol fermentation is considerably contained. However, when the distillation waste solution is treated with the separation membrane and reused, the components that adversely affect the alcohol fermentation can be substantially removed . In Example 1, the time for obtaining the final final ethanol yield of 87 to 90% is significantly different from that in Example 3. When the fermentation time is prolonged as described above, not only the lag time required for the growth of the microorganism is prolonged but also the fermentation rate is decreased. Therefore, the reuse of the distillation waste liquid is economically disadvantageous. The longer fermentation time is believed to be due to the fact that the organic matter present in the distillation wastewater flows into the fermentation process in the next step to inhibit yeast growth and fermentation. When the distilled waste solution of Example 1 was filtered through a filtration membrane and the filtered water was used as immersion water, only a slight decrease in the yield of alcohol was observed as compared with Example 3. As a result of the experiments conducted by the present inventors, when the filtrate was reused up to 8 times, the ethanol yield was decreased by 0.2% on average compared to the normal fermentation, but the fermentation process could be maintained stably. This indicates that the fermentation time delay was significantly reduced compared to the case of using the distillation wastewater without filtration and that the fermentation time delay was maintained within a certain range rather than gradually increasing as the filtration water reuse was repeated. This is because when the distillation wastewater is treated with a filtration membrane, the polymer organic substances that inhibit the fermentation are removed by the separation membrane, thereby inhibiting the cell growth or inhibiting the fermentation degree. Therefore, the water quality of the filtration water can be stably maintained, It is because.

실시예 1과 실시예 3의 막분리 공정 투입시의 pH에 따른 플럭스의 변화를 Membrane M8(50Kdalton)을 사용하여 유속 2.35m/sec, 기압 1.4bar, 온도 65℃에서 측정하여 그 결과를 도 4에서 나타내었다. 막분리 공정 전에 pH를 6.5로 조절한 경우는 초기 여과 능력인 플럭스는 높지만 시간이 지남에 따라 막의 오염이 심하게 일어나서 여과 능력인 플럭스가 저하하는 문제점이 있지만, 증류 후 pH 3.5인 산성조건 그대로 막분리 공정을 행하는 경우가 여과 능력인 플럭스가 증가하였다. 따라서 막분리 공정 이후에 pH 조절 단계를 두어 pH 6.5 이상으로 조절하는 것이 바람직하다는 것을 알 수 있다.The change in flux according to pH at the time of the membrane separation process of Example 1 and Example 3 was measured at a flow rate of 2.35 m / sec, a pressure of 1.4 bar and a temperature of 65 캜 using Membrane M8 (50 Kdalton) Respectively. When the pH was adjusted to 6.5 before the membrane separation process, the flux as the initial filtration capacity was high. However, since the membrane was contaminated with time, there was a problem that the flux as the filtration ability was lowered. However, In the case of performing the process, the flux as the filtration ability increased. Therefore, it can be seen that it is preferable to adjust the pH to 6.5 or more by adjusting pH after the membrane separation process.

본 발명은 증류 공정에서 발생하는 증류 폐액을 액화 공정 및/또는 당화 공정의 담금수로 재사용하므로 폐수 발생량을 현저히 감소시켜서 증류 폐액을 처리하기 위한 현재의 혐기성 소화, 활성 슬러지, 응집 및 침전 등의 폐수 처리 방법이 생략되므로 폐수 처리 공정 부지 및 시설이 필요하지 않고 상기 공정에 소비되는 총 비용 및 에너지를 절감할 수 있는 경제적인 주정 제조 방법을 제공한다. 또한 고온의 여과수를 담금수로 재사용함으로써 공업 용수를 담금수로 사용하는 경우의 담금수의 적절한 온도인 95℃로 승온하는데에 필요한 에너지를 줄일 수 있으며 액화 공정의 대체 용수의 사용으로 공업 용수 사용량을 현저히 줄일 수 있는 효과를 가진다.The present invention reuses the distillation waste liquid generated in a distillation process as a soaked water in a liquefaction process and / or a saccharification process, so that the amount of wastewater generated is remarkably reduced and the amount of wastewater such as current anaerobic digestion, activated sludge, flocculation, The present invention provides an economical method for producing a spirulina that can reduce the total cost and energy consumed in the process without the need for wastewater treatment process sites and facilities. In addition, by reusing high-temperature filtered water as immersion water, it is possible to reduce the energy required for raising the temperature to 95 ° C, which is an appropriate temperature of immersion water when industrial water is used as immersion water, and the use of industrial water The effect can be remarkably reduced.

Claims (8)

주정 원료를 액화하는 액화 공정과 당화 공정과 발효 공정을The liquefaction process, the saccharification process and the fermentation process, 포함하여 숙성 술덧을 제조하는 양조 공정과;A brewing process for preparing a ripening soup; 상기 숙성 술덧을 증류하는 증류 공정과;A distillation step of distilling the aged sludge; 상기 증류 공정에서 발생하는 증류 폐액을 여과막을 사용하여 여과하는 막분리 공정과;A membrane separation step of filtering the distillation waste liquid generated in the distillation step using a filtration membrane; 상기 막분리 공정으로 얻은 여과수를 상기 액화 공정 및/또는 당화 공정의 담금수로서 재투입하는 공정을;A step of re-introducing the filtered water obtained in the membrane separation step as a soaking water in the liquefaction step and / or the saccharification step; 포함하는 증류 폐액을 재사용한 주정 제조 방법.Wherein the distillation waste liquid is recycled. 제 1항에 있어서, 상기 막분리 공정은 정밀 여과 또는 한외 여과인 증류 폐액을 재사용한 주정 제조 방법.The method according to claim 1, wherein the membrane separation step is reusing a distillation waste liquid which is microfiltration or ultrafiltration. 제 1항에 있어서, 상기 여과막의 분획 분자량은 10000 내지 50000 달턴인 증류 폐액을 재사용한 주정 제조 방법.The method according to claim 1, wherein the fractionated molecular weight of the filtration membrane is 10000 to 50000 daltons. 제 1항에 있어서, 상기 분리막은 세라믹막인 증류 폐액을 재사용한 주정 제조 방법.The method of claim 1, wherein the separation membrane is a ceramic membrane. 제 4항에 있어서, 상기 세라믹막은 실리시움 카바이드, 지르코늄 디옥사이드, 알루미늄 옥사이드 및 카본으로 이루어진 군에서 선택되는 것인 증류 폐액을 재사용한 주정 제조 방법.5. The method according to claim 4, wherein the ceramic film is selected from the group consisting of silicium carbide, zirconium dioxide, aluminum oxide and carbon. 제 1항에 있어서, 상기 막분리 공정은 온도가 50 내지 80℃, 유속이 1 내지 6m/sec, 압력이 1 내지 6기압인 증류 폐액을 재사용한 주정 제조 방법.The method according to claim 1, wherein the membrane separation step is a method of reusing a distillation waste liquid having a temperature of 50 to 80 캜, a flow rate of 1 to 6 m / sec, and a pressure of 1 to 6 atm. 제 1항에 있어서, 상기 증류 폐액은 pH가 2 내지 5이고 온도가 60 내지 80℃인 증류 폐액을 재사용한 주정 제조 방법.The method according to claim 1, wherein the distillation waste liquid has a pH of 2 to 5 and a temperature of 60 to 80 ° C. 제 1항에 있어서, 상기 여과수를 상기 액화 공정 및/또는 당화 공정에 투입하기 전에 pH를 5 내지 8로 조절하는 증류 폐액을 재사용한 주정 제조 방법.The method according to claim 1, wherein the distilled waste liquid having a pH of 5 to 8 is reused before the filtered water is introduced into the liquefaction process and / or the saccharification process.
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