NL8003504A - Werkwijze voor het bereiden van ethanol door continue fermentatie. - Google Patents

Description

• **· Ί VO 639

Titel: Werkwijze voor liet bereiden van ethanol .door continue fermentatie .

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het bereiden van ethanol door fermentatie van een substraat, dat koolhydraten bevat in een of meerdere fermentatieinrichtingen, waarbij een , gist bevattende stroom, gescheiden wordt in een gistconcentraatstroam 5 en een gistvrije stroom.

Dergelijke werkwijzen zijn bekend uit de Zweedse octrooiaanvragen 78.01133 en 79.01738. Hierin worden werkwijzen beschreven, waarbij de totale strocm van de fermentatievloei stof voor deze scheiding wordt toegevoerd aan een centrifugaalscheider en de gistconcen-10 traatstroom naar de fermentatieinrichting wordt gerecirculeerd. De toegepaste centrifugaalscheider moet voldoende capaciteit hébben cm de totale stroom van de fermentatievloeistof waaruit de ethanol continu wordt verkregen, te scheiden, hetwelk een nadeel kan zijn.

Een werkwijze waarbij geen centrifugaalscheider vereist is, maar de 15 gist toch beschermd is wanneer de ethanol uit de fermentatievloeistof wordt gewonnen door continue fermentatie, is beschreven in de Zweedse octrooiaanvrage 78.0113Volgens deze werkwijze wordt de fermentatie bij normale druk uitgevoerd, maar de ethanol door destillatie onder verminderde druk uit een stroom van gist bevattende fermentatievloei-20 stof gewonnen. Hoewel deze werkwijze in vele gevallen geschikt kan zijn, zijn daaraan bepaalde nadelen verbonden. De apparatuur is zeer ingewikkeld. Gezien de aanwezige gist is de mate waarin een aan ethanol verrijkte strocm kan worden verdampt, beperkt.

* t

Doel van de uitvinding is om een werkwijze van het in de aan-25 hef beschreven type te verschaffen, waarin de capaciteit van de gebruikte seheidingseenheid betrekkelijk gering kan zijn, de gist zonder beschadiging wordt gerecirculeerd, en een grote vrijheid bestaat in de keuze van geschikte bedrijfsgegevens voor het winnen van ethanol door destillatie.

30 Volgens de uitvinding wordt een dergelijke werkwijze geken merkt doordat fermentatievloeistof direct aan een eenvoudigverdam-pingseenheid wordt toegevoerd, welke overeenstemt met een of slechts enkele destillatietrappen, waarin een verminderde druk in stand wordt gehouden, waarin de vloeistof wordt gescheiden, deels in een eerste, 35 aan ethanol verrijkte dampstroom, die naar een inrichting voor het 80 0 3 5 04 r -2- be rei den ran de gewenste ethanolkwaliteit wordt toegevoerd, en deels in een eerste vloeibare, gist bevattende bodemstrocm, waarvan een deel naar de fermentatieinrichting wordt gerecirculeerd, terwijl het resterende deel wordt gescheiden in tenminste êên gist concentraat Stroom, die naar 5 de fermentatieinrichting wordt gerecirculeerd, en in een gistvrije stroom, die aan een stripeenheid wordt toegevoerd, waarin hij wordt gescheiden deels in een tweede, aan ethanol verrijkte dampstrocm, en deels in een tweede, aan ethanol uitgeputte vloeibare bodemstrocm.

Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm van de onderhavige werkwijze 10 wordt de tweede, aan ethanol verrijkte dampstrocm, 'direct of als een indirecte warmtebron aan de eenvoudige verdampereenheid toegevoerd. Volgens deze werkwijze wordt de gist niet aan buitensporige temperaturen blootgesteld, maar kan de temperatuur in de stripeenheid hoger zijn dan door de gist verdragen zou kunnen worden. Volgens de uitvinding 15 behoeft de verdampereenheid geen verwarmingsoppervlakken te bezitten.

Ook bestaat geen behoefte aan een hoge scheidingscapaciteit, en kunnen de bedrijfsomstandigheden voor de ethanolwinning optimaal worden gekozen.

Wanneer het substraat vervaardigd is door enzymatische afbraak 20 van cellulose of zetmeeluitgangsmateriaal, is het een voordeel dat de eenvoudige verdampereenheid bij lage druk en derhalve bij lage temperatuur werkt, daar de enzymen niet beschadigd worden maar teruggewonnen kunnen worden. Ook is de neiging tot de vorming van een afzetting geringer in de eenvoudige verdampereenheid wanneer deze bij lage tem-25 peratuur wordt bedreven.

Bij voorkeur wordt de gist bevattende bodemstrocm door een centrifugaals cheider gescheiden in een gistconcentraatstrocm en een gistvrije stroom.

De uitvinding zal aan de hand van de tekening,waarin schematisch 30 een inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze is weergegeven, nader worden toegelicht.

In fig. 1 is met verwijzingscijfer 1 een of meerdere fermentatie-inrichtingen, met verwijzingscijfer 2 een eenvoudige verdampereenheid, overeenkomend met een of enkele destillatietrappen, met vervijzings-35 cijfer 3 een centrifugaalscheider en met verwijzingscijfer h een een- 800 3 5 04 - «u % -3- voudige stripeenheid weergegeven. Een inrichting voor het bereiden van de gewenste ethanolkwaliteit is aangegeven met een condensor 5 en een destillatiekalom 6. Een pijpleiding 7 verbindt de fermentatieinrichting 1 met de verdampereenheid 2, waaruit anderzijds een bodemleiding 8 5 zich verdeelt in twee takken 9» 10 waarvan tak 9 verbonden is met de centrifugaalscheider 3, en tak 10 met de fermentatieinrichting 1. De centrifugaalscheider 3 is voorzien van een slikafvoer 13. Een pijleiding lU verbindt de eenvoudige stripeenheid b met de eenvoudige verdampereenheid 2, waaruit een leiding 15 naar de condensor 5 voert. Een 10 toevoerpijpleiding 16 is bestemd voor het toevoeren van het substraat aan de fermentatieinrichting, terwijl een afvoerpijpleiding 17 aanwezig is voor de afvoer vaiihet gevormde koolstofdioxide. De eenvoudige verdampereenheid 2 resp. de eenvoudige, stripeenheid U zijn voorzien van windingen l8 resp. 19.

15 De inrichting werkt op de volgende wijze:

Substraat wordt continu door toevoerpijpleiding 16 toegevoerd, en een geschikte gistconcentratie in de fermentatieinrichting 1 in stand gehouden. Continue wordt gist bevattende fermentatievloeistof via leiding 7 verwijderd en bij een betrekkelijk lage temperatuur onder • 20 verminderde druk in de eenvoudige verdampereenheid 2 verdampt. De bodemstroam wordt via leiding 8 afgevoerd en verdeeld om een deel via leiding 10 naar de fermentatieinrichting 1 te recirculeren en het resterende deel via leiding 9 aan de centrifugaalscheider 3 toe te voeren. In de centrifugaalscheider 3 wordt de toegevoerde stroom ge-25 scheiden in een gistconcentraatstrocm, die via leiding 12 naar de fermentatieinrichting 1 wordt gerecirculeerd en een gistvrije stroom, die via leiding 11 naar de eenvoudige stripeenheid wordt toegevoerd en een intermitterende slikstroom, die door pijpleiding 13 wordt afgevoerd.

De aan ethanol verrijkte dampstrocm uit de eenvoudige stripeenheid ^ 30 wordt via leiding ik naar de eenvoudige verdampereenheid 2 geleid en draagt bij aan de toevoer van warmte aan deze eenheid. Damp wordt naar behoefte door verwarmingsspiraal 18 toegevoerd alsook door verwarmings-spiraal 19, die de eenvoudige stripeenheid b verwarmt. De gecombineerde, aan ethanol verrijkte dampstroom uit de eenvoudige verdampereenheid 2 35 wordt via leiding 15 afgevoerd naar condensor 5 en vervolgens naar de ao0 3 5 04 « . s' m -k- destillatiekolam 6 gevoerd voor de "bereiding van de gewenste ethanol-kwaliteit.

De volgende "bewijsgegevens kunnen als voorbeeld van de werking van een inridating voor het uitvoeren van de onderhavige werkwijze 5 worden gegeven:

Voorbeeld

Rietsuikermelasse, ^0°Βχ werd continu door toevoerpijpleiding 16 van fermentatieinrichting 1 toegevoerd. Er werd een gistconcentratie van. 2,5 gew.$ in stand gehouden door de recirculatie. Onder deze σπχ-10 standigheden was een verblijfstijd van 6 uur nodig om een volledige fermentatie te verkrijgen. Een fermentatievloei&of stroom, die 0,1-0,5 gew.$ niet gefermenteerde suiker en ongeveer 5 gew.% ethanol bevatte, werd. continu naar de eenvoudige verdampereenheid 2 gepompt, waarin een druk van 50 mm Hg in stand werd gehouden. De gefermenteerde pap 15 kookte bij 35°C en 30-35 gew.$ ethanol bevattende damp werd af gevoerd en in condensor 5 gecondenseerd. De verdunde ethanol werd geconcentreerd en verder in de destillatiekolcm 6 gezuiverd.

De van de eenvoudige verdamper eenheid 2 afkomstige bodemstrocm werd in twee stromen verdeeld, waarbij ongeveer 80$ naar fermentatie-20 inrichting 1 werd gerecirculeerd en 20$ in de centrifugaalscheider 3, die met een hoge rotatiesnelheid werkte, werd gecentrifugeerd.

Het gistconcentraat werd door pijpleiding 12 naar de fermentatieinrichting 1 gepompt, terwijl de gistvrije stroom in de als een korte kolom uitgevoerde eenvoudige stripeenheid U werd afgedreven. De aan 25 ethanol verrijkte damp uit stripeenheid k werd hetzij direct naar de eenvoudige verdampereenheid 2 gevoerd, hetzij indirect voor het verwarmen daarvan daaraan toegevoerd, op welke wijze de energieverliezen konden worden geminimaliseerd. De bodemstroam van de eenvoudige stripeenheid ^ bevatte ongeveer 35 gew.$ oplosbare droge vaste stoffen 30 en kon op eenvoudige wijze, b.v. in een verbrandingsoven, verder worden behandeld.

100 3 5 04

Claims (3)

1. Werkwijze voor het bereiden van ethanol door fermentatie van een substraat, dat koolhydraten bevat in één of meerdere fermentatie-inrichtingen, waarbij een gist bevattende stroom wordt gescheiden in een gistconcentraatstroom en een gastvrije stroom, met het kenmerk, 5 dat fermentatievloeistof direct wordt toegevoerd aan een eenvoudige verdampereenheid, die overeenkomt met een of slechts enkele destilla-tietrappen, waarin een verminderde druk in stand wordt gehouden, waarin de vloeistof wordt gescheiden, deels in een eerste, aan ethanol verrijkte dampstrocm, die naar een inrichting voor het bereiden van 10 de gewenste ethanolkwaliteit wordt toegevoerd, en deels in een eerste vloeibare, gist bevattende bodemstroam, waarvan een deel naar de fer-mentatieinrichting wordt gerecirculeerd, terwijl het restererende '-deel wordt gescheiden in tenminste een gistconcentraatstroom, die naar de fermentatieinrichting wordt gerecirculeerd, en een gastvrije stroom, 15 die aan den. stripeenheid wordt toegevoerd, waarin deze wordt gescheiden, deels in een tweede, aan ethanol verrijkte dampstroom, en de°ls in een tweede, aan ethanol uitgeputte, vloeibare bcdemstroom.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de tweede, aan ethanol verrijkte dampstroom, aan de eenvoudige verdampereenheid 20 wordt toegevoerd.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de gist bevattende bodemstrocm door een centrifugaalscheider wordt gescheiden in een gistconcentraatstroom en een gistvrije stroom. 900 35 04