KR100863158B1

KR100863158B1 - 사탕수수의 바이오 에너지 자원화, 리사이클링시스템

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Publication number: KR100863158B1
Application number: KR1020070110752A
Authority: KR
Inventors: 이정랑; 이혁수; 이혜영; 려 차
Original assignee: 이정랑
Priority date: 2007-10-30
Filing date: 2007-10-30
Publication date: 2008-10-13

Abstract

본 발명은, 식물성 에너지 자원인, 사탕수수, 옥수수 및 카사바, 감자류, 과실류, 등 당분 또는 전분의 성분을 포함하고 있는, 식물성 원료를 이용 하여, 순도99.9％의 식물성 바이오에틸알코올을 생산하고, 이 알코올을 활용하여 무공해 바이오 연료를 제조 하는 기술이다.

본 발명에서는 종래의 에틸알코올 제조기술과 문제점을 보완하여, 사탕수수를 활용한 에틸알코올의 제조 방법과 부산물의 재활용 방법을 연구한 것으로서,

본 발명의 제1의 목적은, 사탕수수를 에틸알코올 화 하는 공정에 있어, 소정의 원적외선 세라믹 장치를 적용하여 에너지 파워를 높이고, 새로 개발된 2탑 공비 혼합물증류 원리를 이용한 3원 공비혼합물 증류방법과 제올라이트 세라믹을 이용한 탈수방법 등 각 생산 공정의 신기술로, 생산비가 저렴한 99.9％의 무수 바이오 알코올을 생산하는데 있다.

본 발명의제2의 목적은 알코올 생산과정에서 생기는 찌꺼기와 사탕수수 대, 사탕수수 줄기, 사탕수수 잎, 을 재활용 하여 고부가가치 친환경 상품인, 펄프원료, 종이, 가정용품, 건축자재, 비료, 등을 생산 하여 사탕수수를 경제성이 높은 차세대 에너지 자원으로 산업화 하는데 있다.

반면, 세계 각국에서는 사탕수수 및 옥수수를 이용 하여 에틸알코올만을 생산 하여 주정 원료 로 사용하거나, 휘발유에 첨가 하는 연료용 첨가제로사용 하고 있다. 그리고 부산물인 찌꺼기, 는 폐수처리 하고, 사탕수수 대 및 사탕수수 줄기 및 잎 등은 가축용 조 사료로 활용 하는 정도 이다.

따라서 본원발명의 사탕수수를 에너지 자원으로 활용하는 신기술의 경제성을, 종전방법과 비교 해 보면,

종전방식은, 사탕수수 13.5톤으로 에틸알코올 1톤을 생산하면 usd-400불정도 매출 인데 비해, 본 발명은 같은 량의 사탕수수로 에틸알코올 1톤을 생산하여 usd-400불정도 로 매출하고, 에탄올 생산 후 에 버려지는 부산물(사탕수수찌꺼기와 사탕수수 줄기, 사탕수수 잎) 폐수 등을 재활용 하여, 각종 친환경상품을 생산하면 총매출액이 usd-3,464불정도 되어, 같은 량 의 사탕수수를 이용하여, 약 8배 이상의 소득을 향상 시킬 수 있는 "세계최초의 사탕수수 부산물 리사이클링 기술 이다.

또한 교토의정서; (2008∼2012년도 )에 서명한 38개국에 의한 온실 가스 배출권이 강화 된다면, 친환경 에너지 개발의 필요성은 더욱 높아 질 것이다.

따라서 본 발명은 차세대 친환경 에너지 개발 분야에 크게 기여할 것이다.

이상에서 본바와 같이 식물성 자원을 친환경 대체에너지 자원으로 육성하여 자원화 하는 기술개발은 21세기의 세계적 과제이다.

사탕수수, 바이오, 알코올, 에탄올, 원적외선, 제조공법, 활성화.

Description

사탕수수의 바이오 에너지 자원화, 리사이클링시스템{ SUGAR CANE RECYCLING SYSTEM}

도 1; 본 발명의 바이오 에너지 자원화 리사이클링 도

도 2; 본 발명의 사탕수수를 이용한 에틸알코올 생산 공정도

도 3; 본 발명의 사탕수수의 압착공정도

도 4; 본 발명의 2탑 공비증류원리도 와 증류 공정도

도 5; 본 발명의 사탕수수의 탈수 공정도

도 6; 본 발명의 찌꺼기를 재활용한 펄프 및 특수종이 생산 공정도

본 발명에서는 사탕수수를 경제성이 있는 농산물로 육성, 친환경적인 원료로 활용할 수 있고, 2탑 공비혼합물 증류원리를 이용한, 3원 공비혼합물 증류방법과, 제올라이트 세라믹 볼을 이용한 새로운 탈수 방법 등을 이용 하여 99.9％의 무수 에틸알코올을 생산하고,

원적외선 공법을 적용하여 알코올 분자를 활성화시켜 알코올 에너지 파워를 높여, 원유를 증류하여 얻은 기존의 가솔린보다 품질이나 성능이 우수하면서, 공해 물질의 배출을 최소화할 수 있고,

에틸알코올 생산 후 버려지는 각종부산물을 재활용하여, 고부가가치 상품을 생산 할 수 있는 세계최초의 부산물 재활용(RECYCLING) 기술 이다.

또한 본 발명은 사탕수수의 에너지 활용방법에 관한 것으로, 사탕수수를 분쇄 당질화한 다음, 38℃로 냉각 될 때, 고온 활성건조효모를 첨가하여 소정의 원적외선 공법을 적용하여 발효시키고, 제올라이트 세라믹 볼을 이용한 유수분리, 2탑 증유원리를 이용한 감압 증류 및 3원 공비혼합물을 이용하여 탈수시켜, 바이오 알코올을 얻고,

부산물로, 펄프를 생산 하여 특수종이를 제조 하는 기술이며, 사탕수수를 이용하여 설탕이나 알코올 만 을 생산하는 종래의 사탕수수 활용 방법을 새로운 바이오에너지 자원으로 산업화 시키는 세계최초의 기술이다.

지금 각국에서 사용 하는 종래의 식물성 에틸알코올 제조기술은 주정용 알코올 제조를 목적으로 한 시설이므로, 대부분 8탑 증류방식을 사용하고 있다. 이 알코올제조방법으로 는 순도95％∼99％의 에틸알코올 만 을 생산 할 수 있으나, 연료용인 순도99.9％의 에틸알코올 을 생산하려면, 남은 1∼5％의 수분 제거를 위하여 molecular sieve 설비를 사용 하여야 하므로, 생산비 가 아주 높아지는 문제점이 있다.

그러나, 본 발명 의 신기술 제조공정은, molecular sieve 설비를 사용하지 않고, 상기 2탑 공비혼합물 증류 원리를 이용한 3원 공비 혼합물 증류 방법과, 제올라이트 세라믹 볼을 이용한 3원 공비혼합물을 이용한 탈수 방식을 활용하여, 순 도 99.9％의 연료용 에틸알코올을 생산하는 방식을 택하였다.

본 발명에서는 상기 종래의 문제점을 감안하여, 사탕수수를 활용한 에틸알코올의 제조 방법과 부산물의 재활용 방법을 연구한 것으로서,

본 발명의 제1의 목적은; 사탕수수를 에틸알코올 화 하는 공정에 있어, 소정의 원적외선 세라믹 장치를 적용하여 에너지 파워를 높이고, 새로 개발된 2탑 공비 혼합물증류 원리를 이용한 3원 공비혼합물 증류방법과, 제올라이트 세라믹을 이용한 탈수방법 등 각 생산 공정의 신기술로, 생산비가 저렴한 99.9％의 무수 바이오 알코올을 생산하는데 있다.

본 발명의제2의 목적은; 알코올 생산과정에서 생기는 찌꺼기와 사탕수수 대, 사탕수수 줄기, 사탕수수 잎, 을 재활용 하여 고부가가치 친환경 상품인, 펄프원료, 특수종이, 가정용품, 건축자재, 비료, 등을 생산 하여 사탕수수를 경제성이 높은 차세대 에너지 자원으로 산업화 하는데 있다.

본 발명의 핵심기술은; 2탑 공비 혼합물 원리를 이용한 3원 공비혼합물 증류방법과, 제올라이트 세라믹 볼 및 원적외선 공법을 이용하여 99.9％의 무수 에틸알코올을 생산하는 새로운 방법이다.

또한 2탑 공비혼합물원리를 이용한 증류과정에서는 탑 상부로 나오는 수분과 소량의 에탄올 공비혼합물질인 n-pentane(or Benzen)을 분리하여 상부는 n-Pentane을 회수하여 계속 공비시키고, 하부 수분과 이 물질 그리고 소량의 에탄올을 재이용 정제 (Recovery distillation)시킨, 소량의 에탄올을 회수하여 공비증류시설에 재투입시키고 나머지 수분과 이 물질은 폐수처리한다.

에탄올 제조공정에서, 유수분리는 보통방법 으로는 할 수 없으므로, 『압력을 변화 시키는 방법』『제3의 성분을 첨가 하는 방법(공비혼합물증류)』『물을 흡수 또는 추출 하는 방법』 등을 사용 하였다.

또한 본 발명은 원적외선 공법을 적용시켜, 순도99.9％ 의 식물성 에틸알코올을 생산하는 방법이며, 종전의 에틸알코올 생산 방법에 비해, 생산비를 30％이상 절감 할 수 있는 핵심기술이다.

또한 사탕수수 부산물의 재활용기술은, 에탄올을 생산하는 방법 보다 경제적, 사업적면에서, 큰 비중을 차지한다.

그 예를 들면, 사탕수수 13.5톤으로 에틸알코올 1톤을 생산하면 usd-400불정도 수입 인데 비해, 식물성 에탄올 생산 후 에 버려지는 부산물 (사탕수수 찌꺼기와 사탕수수 줄기, 사탕수수 잎) 폐수 등을 재활용하여, 각종 친환경상품을 생산하면 usd-3,464불정도의 수입이 되어, 같은 량 의 사탕수수를 이용하여, 약 8배 이상의 소득을 향상 시킬 수 있는 "세계 최초의 사탕수수 부산물 리사이클링 기술 이다.

또한, 본 출원자는; 출원번호; 10-2004-0020902호 출원일자; 2004년 03월26일. 발명의 명칭; 사탕수수의 에너지 활용 방법. 으로 특허를 출원 한바 있으나, 발명의 내용이 미비 하여 등록되지 못 하였으며, 또한 발명의 세부 기술공정 인 당질화공정,발효공정,증류공정,탈수공정,에서는『사용된 물질, 조성성분, 조성비율, 조성 방법 ,등 미비한점이 많아 이를 보완하기 위하여 재연구를 시작 하게 되었다.

본 발명은, 상기출원 내용을 보완하여 생산 공정 에서 『사용된 물질, 물질의 조성성분, 조성비율, 조성 방법』을 생산 공정 별로 구체적으로 개발하고 새로이 개발한 제조공정기술로 재보완 하여 특허를 재 출원 하게 되었다.

이하, 첨부한 도면을 통하여 본 발명의 구성에 대해 상세히 설명한다.

도 1은; 본 발명의 사탕수수를 이용하여 고부가가치 친환경상품을 생산하여, 바이오 에너지 자원화 하는 흐름을 나타내는 사탕수수의 에너지 리사이클링시스템 계통도 이다.

본 발명의 제 1 발명은 사탕수수를 분쇄하여 당질화한 다음, 소정의 원적외선공법을 적용하고, 2탑 공비증류원리를 이용한 3원 공비혼합물 증류 방법을 활용하여 발효시키고 , 2탑 공비증류원리 및 3원 공비혼합물 및 제올라이트세라믹 볼을 이용 탈수하여, 바이오 알코올을 얻는 점이 특징이다.

도 2는; 본 발명의 사탕수수를 이용한 에탄올의 생산 공정도를 나타낸다.

도면에서는, 사탕수수를 분쇄, 압착하여 사탕수수 즙을 얻고, 당질 화, 원적외선발효, 2탑 공비증류원리 및 탈수를 통해 바이오알코올의 생산 과정을 설명하고 있다.

도 3은; 사탕수수의 압착공정을 설명 하고 있다.

우선, 사탕수수 대를 선별하여 수수 대 중앙의 실한 부분만을 분쇄 하여 압착기#1에서 압착기#6까지의 단계에서 압착시켜, 8단계에서 침전물(슬러지)을 제거하고, 삼투수(10)를 넣어 시팅수수 즙을 얻고 산화탱크에 넣어 사탕수수 액을 만들 어, 당질 화 시켜 발효공정으로 보내는 공정이다.

발효방법에는 간 헐식 발효, 반 연속식 발효 혹은 연속식 발효 모두 사용 가능하나, 본 발명에서는 고온에 견디는 활성건조 효모(Active dry yeast) TH-AADY 방법을 채택한다. 상기 방식은 번잡한 주무(酒母)번식 시스템을 간략화하고 예비 발효 가마에서 배양하는 방법을 사용하여, 비용을 절감시키고 높은 온도 조건하에서도 연속생산을 보증할 수 있다.

발효탱크에는 발효된 사탕수수 액에 발효촉진제(제올라이트)와 고온건조효모를 첨가하고 38℃온도조건에서 18시간 발효시킨다.

상기 발효탱크에는, 발효탱크의 안쪽 면 일부에 원적외선 히터(220volt, 350watt, 세라믹스 타입)를 설치하고, 발효탱크의 밑바닥에는 열이 편중되는 것을 없애기 위해, 분당 6회전 속도로 회전시키는 턴테이블을 설치하여, 발효과정에서 교반을 시키면서 원적외선을 방사하도록 한다.

또한, 증류는 감압증류로서, 보통 알코올은 술의 제조용에 맞는 3탑, 5탑, 6탑, 8탑 차압증류를 하고 있으나,

본 발명에서는 도 4 와 같이 2탑 공비혼합물증류원리를 이용한 3원 공비혼합물증류방법과 제올라이트 세라믹 볼과 탈수제를 이용하여 99.9％의 에틸알코올을 생산하는 기술을 이용 하였다.

상기 증류 공정을 도 4-1에 나타내며, 도면 중의 11,13,은 예열기, 12는 조 탑재불기 이다.

본 발명은 3원 공비혼합물과 제올라이트세라믹 탈수방법을 사용하였으며

도 5는; 탈수공정도를 나타낸 것으로, 21은 과열기, 22는 열교환기, 23은 냉각기, 24는 액화 냉각기, 25,26은 흡수기, 27은 분리기를 각 나타낸다.

본 발명은 상기 각 생산 공정 에 원적외선 공법을 적용시켜, 순도99.9％ 의 식물성 에틸알코올을 생산하는 방법이며, 종전의 에틸알코올 생산 방법에 비해, 생산비를 30％이상 절감 할 수 있는 핵심기술이다.
가. 식물성 에너지 원료인 사탕수수를 세척한 후, 잎과 줄기를 제거하고,
사탕수수 대의 중간 부분을 절단 및 분쇄하여 압착기에 넣은 다음, 물을 넣고 압착하여 사탕수수 즙을 얻은 다음, 사탕수수 즙을 탱크에 넣고, 당화효소 반응을 시킨 후, 산을 첨가하여 잡균을 멸균시키는 사탕수수 즙의 당질 화 단계;
나. 상기 '가' 단계에서 당질 화 반응 후, 맑은 사탕수수 액을 분리하여 물로 희석시켜서 발효탱크에 보내고, 발효탱크에 희석된 사탕수수 액 1톤당 100g의 중량비로 발효촉진제를 혼합하고 효모를 첨가하여 발효시키는 동안, 반응탱크의 안쪽에 원적외선 히터와 턴테이블을 설치하고,
발효탱크 내부에 원적외선을 방사하는 세라믹 볼을 사용하여 발효를 촉진시키는 사탕수수의 발효 단계;
다. 상기 '나'단계에서 발효된 사탕수수 액을 증류탑에 넣고, 상기 증류탑은 두 개의 연속된 증류탑으로 구성되어 있되,
각각의 증류탑에는 220volt, 350watt 세라믹스 형 원적외선 히터와 원적외선을 방사하는 세라믹 볼을 설치하여, 증류를 촉진하고,
두 번째 증류탑의 밑바닥에 탈수제인 제올라이트 세라믹 볼을 설치하여 물을 흡착시키는 것을 포함하는 3성분 공비혼합물 증류 단계를 포함하는 식물성 무수 에틸알코올의 제조방법;
라. 제1항의 식물성 무수 에틸알코올의 제조방법에서 생기는 부산물인 사탕수수의 생산찌꺼기를 건조시켜, 0.5cm이하로 분쇄한 다음, 사탕수수 줄기가루와 섞은 혼합물에, 윤활제, 열가소성수지 및 가소제를 혼합한 다음, 4배 중량의 물을 섞은 후, 가성소다와 황산나트륨을 넣고 침전시켜 170℃고온으로 찐 다음, 보온 및 중해의 3시간 공정을 거쳐 펄프 또는 종이원료를 제조하는 방법.
마. 제1항의 식물성 무수 에틸알코올의 제조방법에서 제거된 사탕수수 줄기를, 60메시로 분쇄하고 살균 처리한 다음, 옥수수 전분과 섞은 혼합물에, 200메시의 맥반석분말을 혼합하고, 물을 넣어 가열하여 만든 액체를 추출하여 중화시키고, 활성탄이나 이온교환수지를 통하여 정제시켜, 이소말토 올리고당 수용액을 효소반응으로 제조하기 위한 원료를 제조하는 방법.
바. 제1항의 식물성 무수 에틸알코올의 제조방법에서 부산물로 생기는 사탕수수의 생산찌꺼기를 건조시켜 분쇄하고, 여기에 상기 마. 항 애서 생산된 이소말토 올리고당 원료와 맥반석분말을 혼합하여 고단백질 가축용 사료를 제조하는 방법.
사. 제1항에 있어서,
식물성 에너지 원료로서 카사바 또는 고구마를 상기 사탕수수와 함께 이용하는 것을 특징으로 하는 식물성 무수 에틸알코올의 제조방법.

한편, 상기 본 발명에서 주된 공정 이외에 부산물이 발생하는데, 종전에는 모든 부산물(생산찌꺼기, 원료찌꺼기, 폐수)을 불태우거나. 폐수, 처리하였다.

본 발명에서는 이들 부산물을 활용 하여 고부가가치 무공해 친환경 상품을 생산 한다. 예를 들면, 상기 발효탱크로부터 수집되는 CO₂는 포집하여, 액체 CO₂ 로 드라이아이스를 제조하고, 생산폐수는 재활용 하여 비료를 만든다.

도 6은; 생산찌꺼기를 재활용 하여 펄프원료와 특수종이를 생산 하는 공정도이다.

본 발명의 종이 생산 공정도로서, 사탕수수 찌꺼기를 분쇄(예 분쇄) 중해하고, 다시 분쇄하여 펄프를 만든 다음, 표백, 고해 및 초지작업을 거쳐 포장, 절단하여 종이를 생산하는 구성이다.

사탕수수 펄프도 일반 목재 펄프의 제조공정과 대체로 유사하나, 생산 기술적인 측면에서 펄프 화, 표백, 고해가 용이한 반면, 공정 중에 수분 흡수성이 강하므로 물을 탈수하기가 어려운 점이 있어 제올라이트 원적외선 세라믹 볼을 이용 하여 탈수 한다. 펄프제조(pulping)의 관건은 중해와 표백으로, 통상 농도가 10％인 Na OH와 농도가 5％인 황산나트륨을 8:2로 혼합하여 사탕수수 찌꺼기를 잠길 수 있도록 한다.

상기 중해 액은 회수하여 재사용하고, 원료 첨가, 가열, 보온, 원료 배출 등의 과정을 거치는데, 통상 2시간의 중해를 포함해 총 3시간에 걸쳐 55％정도의 조 펄프를 얻을 수 있으며, 이후의 공정은 통상의 종이 제조공정에 따른다.

또한, 상기 펄프제조 공정과 종이 표백공정, 건조공정 등에는 본 발명의 원적외선 공법을 적용시켜 공정기간을 1/2 단축시키고 종이의 품질을 향상시키면서 코스트를 대폭 줄일 수 있다.

여기서 전술된 본 발명의 원적외선 공법이란, 각각의 단계를 통해 생성되는 중간생성물과 최종생성물에 물리 화학적 변화를 가져오게 하는 일련의 공정을 말한다.

이하, 실시 ;예; 를 통하여 본 발명의 구성을 좀더 상세하게 설명한다.

:실시 예 1: 에틸알코올 제조 공정

1) 사탕수수의 당질 화 공정; (도 3)

우선, 사탕수수 대를 선별하여 수수 대 중앙의 실한 부분만을 분쇄 하여 압착기#1에서압착기#6까지 단계에서 압착시켜, 8단계에서 침전물(슬러지)을 제거하고, 삼투수를 넣어 사탕수수 즙을 얻고, 산화탱크에 넣어 사탕수수 액을 만들어, 당질 화 시켜 발효공정으로 보내는 공정이다.

2) 사탕수수 당액의 발효 공정;

발효탱크에 희석된 사탕수수 액 1톤당 100g의 중량비로 발효촉진제(제올라이 트)를 혼합하고, 또한 희석된 사탕수수 액에 고온 활성건조 효모(Active dry yeast)를 중량비가 100;0.08이 되도록 첨가하여 38℃ 온도 조건에서 18시간 발효 시키는 동안 발효탱크안쪽에 원적외선 히터(220볼트,350와트, 세라믹 형)를 설치하고 밑바닥에는 열이 편중되는 것을 막기 위해 턴테이블을 설치하며 내부에 항균세라믹 볼을 사용하여 발효를 촉진 시킨다. 발효 후 원심분리기를 통하여 무 효모발효액(알코올 체적농도 6∼9％)을 얻는 다.

3) 사탕수수당액의 증류공정; (도 4)

또한, 증류는 감압증류로서, 보통 알코올은 술의 제조용에 맞는 3탑, 5탑, 6탑, 8탑 차압증류를 하고 있으나, 본 발명에서는 2탑 공비혼합물증류원리를 이용한 3원 공비혼합물증류방법과 제올라이트 세라믹 볼에 탈수제를 이용하여 99.9％의 에틸알코올을 생산하는 신기술을 이용 하였다.

① 2탑 공비혼합물 증류 원리를 이용한 3원 공비 혼합물 증류 방법 을 활용하여, 에틸알코올 수용액 에 탈수제(cyclohexane)를 주입시켜, 에틸알코올, 탈수제, 물로 형성된 3 원 공비혼합물 을 얻게 된다.

② 그중에 에틸알코올로 조성된 3원 공비물의 비점이 제일 낮고, 수분은 에틸알코올과 물 로 조성된 2원 공비물중의 물 함량보다 높다. 이런 원리를 이용하여 증류 할 때 증류탑 1 에서 물을 제거 한다.

알코올 97.2％ 의 성분비 일 때 공비혼합물이 되고, 공비점은 78.15℃로 최소 값 이 된다.

『실 예』를 들면, 에탄올과 물의 혼합물을 끓일 경우, 에탄올10％의 수용액 을 끓일 때 공비점이 92.5℃이며, 에탄올 농도는 51％이다. 또한 에탄올 75％인 경우 공비점은 80℃이며, 에탄올 97.2％인 경우 공비점은 78.15℃로 최소 값 이 된다.

상기증류 공정도를 도 4-1에 나타내며, 도면 중의 11,13은 under canted wine 예열기, 12는 조 탑재불기이다.

4) 탈수 공정;

① 2탑 공비혼합물 증류 원리를 이용한 3원 공비 혼합물 증류 방법 을 활용하여, 에틸알코올 수용액 에 탈수제(cyclohexane)를 주입시켜, 에틸알코올, 탈수제, 물로 형성된 3 원 공비혼합물 을 얻고,

또한, 본 발명에서는 제올라이트를 주원료 로 제조된 원적외선 세라믹 볼을 포집탱크 바닥 면 에 대략 5cm 정도 설치하여 원적외선을 복사하면, 교반이 계속되면서, 에탄올 분자 와 물분자를 활성화 시킨다,

이때, 알코올 분자는 증류탑으로 이송되고, 물 분자는 증류탑 1의 밑바닥에 설치된 제올라이트 원적외선 세라믹 볼 에 흡수되어, 물 탈수펄프를 통하여 물을 100％ 탈수 하는 3원 공비혼합물 탈수방법을 사용한다.

도 5는 본 발명의 탈수공정도를 나타낸 것으로, 21은 과열기, 22는 열교환기, 23은 냉각기, 24는 액화 냉각기, 25,26은 흡수기, 27은 분리기 이다.

또한 본 발명의 원적외선 장치를 사용하여, 4시간 이상 원적외선을 발사시킴으로써, 발효를 촉진시켜 발효시간을 1/4로 단축시키고, 이어지는 유수분리와 감압공정을 단축시키면서, 최종적으로 얻어지는 무수 알코올을 내연기관용 바이오 알코 올로 개질 화시킬 수 있었다.

즉, 원적외선 공법으로 알코올 분자를 활성화시켜 주정용 알코올을 연료용으로 사용할 수 있도록 알코올 에너지 파워를 높여 알코올로 개질 화시키고, 이 개질된 알코올을 다시 원적외선 공법으로 활성화시켜 바이오 알코올을 얻는 것이다.

:실시 예 2:

이 때, 상기 혼합, 반응탱크에는 소정의 원적외선 장치를 설치하고, 반응탱크 외부에 장착된 모터를 통해 상기 원적외선 장치를 회전시켜 에너지를 활성화시켰다.

상기 반응은 약간 발열 반응이지만, 특별한 냉각장치를 필요로 할 정도는 아니며, 교반에도 그다지 특별한 어려운 점은 없었다.

상기 생산 공정 에서 생산된 에틸알코올을 이용하여 제조된 바이오 연료에 대하여 국가공인 유류검사 기관인 (주)고려검정공사의 시험성적서는 아래 표 1 및 표 2와 같다.

표 1. 바이오연료 검사 시험성적서

표 2 바이오연료 공해 물질 검사 성적서

상기 표 1.2에서와 같이, 본 발명의 바이오 연료는 기존의 가솔린에 비해 휘발유 국가표준규격 보다 모든 검사항목과 공해물질검사항목 에서 양호 한 것을 확인 할 수 있으며 특히, CO₂, NOx, SOx 등의 환경 오염원을 35％이상 대폭 줄일 수 있는 것이다.

실시 예 3.

에틸알코올생산 과정에서 생성된 부산물인; 생산 찌꺼기, 사탕수수 선별과정에서 불합격된 사탕수수 대 와 불용품으로 버려지는 줄기, 잎, 등 은, 본 발명에서 활용되는 중요한 에너지 원료 자원이며, 아래 와 같이 각 친환경상품 생산을 위하여 무상으로 공급 받을 수 있는 필요한 원료자원 이다.

- 아 래 -

1) 생산 찌꺼기로 펄프원료와 특수종이 생산 공정;

식물성 무수 에틸알코올 제조방법에서 생기는 부산물인 사탕수수의 생산찌꺼기를 건조시켜, 0.5cm 이하로 분쇄한 다음, 사탕수수 줄기가루와 섞은 혼합물에, 윤활제, 열가소성 수지 및 가소제를 혼합한 다음, 4배 중량의 물을 섞은 후, 가성소다와 황산 나트륨의 혼합액에 침전시키고 170℃로 쪄서 죽 상태를 만드는 단계를포함하는 펄프의 제조 방법; 83,84 삭제

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2) 사탕수수줄기로 이소말토 올리고당 수용액 생산 공정;

1항)의 재활용공정에서 사용되지 않고 남은, 상태가 좋지 않은 사탕수수줄기를 60메시 정도로 분쇄하여 살균 처리한 다음, 사탕수수줄기분말 , 옥수수전분 , D.D.G.S 5중량％ 및 200메시의 맥반석 분말을 혼합하고, 위 1항의 재활용 공정에서 남은 사탕수수 줄기를 0.5cm 이하로 분쇄한 다음, 물 25중량％를 가하고 80∼90℃로 끓인 후, 액체를 추출하여 중화 시키고, 활성탄이나 이온교환수지를 통하여 정제시킨 후, 이소말토 올리고당 효소를 넣고 발효시켜 이소말토 올리고당 수용액을 생산 하는 원료로, 버려지던 부산물인 사탕수수 줄기의 재활용 하는 방법.

3) 사탕수수줄기, 잎, 생산찌꺼기, 로 DDGS 사료 제조 공정;

위1항)에서 얻은 혼합물(생산찌꺼기)을 건조시켜 분쇄하고 위2항)에서 얻은 이소말토 올리고당 수용액을 첨가하여 혼합수용액을 만들고, 위 1항)및 2항)에서 사용하고 남은 사탕수수줄기 및, 잎을 60메시 정도로 분쇄하여 살균 처리한 다음, 사탕수수분말 , 혼합수용액, 옥수수분말, DDGS , 맥반석분말 를 혼합 하여, 고단백질 DDGS, 가축용 사료를 생산 하는 원료로, 버려지던 사탕수수 부산물(찌꺼기)을 재활용하는 Recycling방법.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 사탕수수를 경제성이 있는 농산물로 육성, 활용할 수 있고, 기존의 화석연료 대신에 식물성 원료를 사용함으로써 친환경적이며, 원적외선 공법을 적용하여 알코올 분자를 활성화시켜, 알코올 에너지 파워를 높여, 원유를 증류하여 얻은 기존의 가솔린보다, 품질이나 성능이 우수 하면서 공해물질의 배출을 최소화할 수 있다.

따라서 본 발명은, 차세대 친환경 에너지 개발 분야에 크게 기여할 것이다.

또한 부산물을 재활용하여, 여러 가지 고 부가가치 산업화 상품과 원자재 생산이 가능하여, 농업 생산성 향상 면 에서 같은 농지면적에서 같은 농산물을 이용하여 지금 보다 약 8배의 수입을 높일 수 있을 뿐 아니라, 무공해 환경산업의 발전에 기여할 수 있어, 관련 분야에서 이용 및 응용이 기대된다 하겠다.

Claims

가. 식물성 에너지 원료인 사탕수수를 세척한 후, 잎과 줄기를 제거하고,

사탕수수 대의 중간 부분을 절단 및 분쇄하여 압착기에 넣은 다음, 물을 넣고 압착하여 사탕수수 즙을 얻은 다음,

사탕수수 즙을 탱크에 넣고, 당화효소 반응을 시킨 후, 산을 첨가하여 잡균을 멸균시키는 사탕수수 즙의 당질 화 단계;

나. 상기 '가' 단계에서 당질 화 반응 후, 맑은 사탕수수 액을 분리하여 물로 희석시켜서 발효탱크에 보내고, 발효탱크에 희석된 사탕수수 액 1톤당 100g의 중량비로 발효촉진제인 제올라이트를 혼합하고 효모를 첨가하여 발효시키는 동안, 발효탱크의 안쪽에 원적외선 히터와 턴테이블을 설치하고,

발효탱크 내부에 원적외선을 방사하는 세라믹 볼을 사용하여 발효를 촉진시키는 사탕수수의 발효 단계;

다. 상기 '나'단계에서 발효된 사탕수수 액을 증류탑에 넣고,

상기 증류탑은 두 개의 연속된 증류탑으로 구성되어 있되,

각각의 증류탑에는 220volt, 350watt 세라믹스 형 원적외선 히터와 원적외선을 방사하는 세라믹 볼을 설치하여, 증류를 촉진하고,

두 번째 증류탑의 밑바닥에 탈수제인 제올라이트 세라믹 볼을 설치하여 물을 흡착시키는 것을 포함하는 3성분 공비혼합물 증류 단계를 포함하는 식물성 무수 에틸알코올의 제조방법;
제1항의 식물성 무수 에틸알코올의 제조방법에서 생기는 부산물인 사탕수수의 생산찌꺼기를 건조시켜, 0.5cm 이하로 분쇄한 다음, 사탕수수 줄기가루와 섞은 혼합물에, 윤활제, 열가소성 수지 및 가소제를 혼합한 다음, 4배 중량의 물을 섞은 후, 가성소다와 황산 나트륨의 혼합액에 침전시키고 170℃로 쪄서 죽 상태를 만드는 단계를 포함하는 펄프의 제조 방법;
제1항의 식물성 무수 에틸알코올의 제조방법에서 제거된 사탕수수 줄기를, 6O메시로 분쇄하고 살균 처리한 다음, 옥수수 전분과 섞은 혼합물에, 200메시의 맥반석분말을 혼합하고, 물을 넣어 가열하여 만든 액체를 추출하여 중화시키고, 활성탄이나 이온교환수지를 통하여 정제시켜, 이소말토 올리고당 수용액을 효소반응으로 제조하기 위한 원료를 제조하는 방법.
제1항의 식물성 무수 에틸알코올의 제조방법에서 부산물로 생기는 사탕수수의 생산찌꺼기를 건조시켜 분쇄하고,

여기에 제3항의 방법으로 제조된 원료에서 생산된 이소말토 올리고당 수용액, 사탕수수의 줄기 및 잎을 60메시로 분쇄하여 살균 처리한 사탕수수 분말, 옥수수 전분, 맥반석분말을 혼합하여 고단백질 가축용 사료를 제조하는 방법.
제1항에 있어서,

식물성 에너지 원료로서 카사바 또는 고구마를 상기 사탕수수와 함께 이용하는 것을 특징으로 하는 식물성 무수 에틸알코올의 제조방법.
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