Способ получения этанола Советский патент 1987 года по МПК C12P7/06 

Изобретение относится к спиртовой промьшшенност.1 и касается способа получения этанола.

Целью изобретения является сниже- ,ние количества сточных вод и повышение скорости сбраживания,

На фиг, 1 изображена технологическая схема, согласно предлагаемому способу; на фиг, 2 - то же, сбраживание осуществляют в одну стадию с выделением из сброженного сусла этанола дистилляционным методом; на фиг,3 - то же,I способ осуществляют в две последовательные стадии; на фиг, 4 - то же, выделение этанола осуществляют экстракционным методом.

Технологическая схема (фиг, 1) содержит бродильный чан 1, центробе)к- ный сепаратор 2, аппарат 3 для вы10

15

обогрева и сообщен с экстракционным агрегатом 18 трубопроводами 22 и 23, Экстракционный агрегат 18 снабжен трубопроводом 24 для вывода барды и через трубопровод 23 соединен с трубопроводом 25 для подвода растворителя, а дисгилляционный агрегат 19 соединен с трубопроводом 26 для отвода этанола.

Предлагаемый способ согласно технологической схеме, изображенной на фиг, 1, осуществляют следующим образом,

Б бродильный чан 1 подают сбраживаемое сусло и дрожжи и проводят непрерывное сбраживание сусла, в процессе сбраживания сброженное сусло отводят по трубопроводу 5 в центробежный сепаратор 2, где непредёления этанола, смеситель 4,соеди- -20 рывно разделяют его на дрожжи и обез- ненные трубопроводами 5-8 с образо- дрожженное сусло и периодически tвaниeм циркуляционного контура. Цент- отводят через приспособление 11 шлам, робежный сепаратор соединен посредством трубопровода 9 со смесителем Л.

25

Бродильньм-чан 1, центробежный сепаратор 2, аппарат 3 для выделения этанола снабжены приспособлениями 10-12 соответственно для вывода газа, шлама и этанола, а трубопровод 7 имеет ответвление 13 для отвода барды из цикла. Смеситель 4 сообщен с трубопроводом 14 для подачи сусла в бродильный чан 1,

Технологическая схема согласно фиг, 2 содержит те же конструктивные элементы, только аппарат 3 для вьщеления этанола представляет собой перегонный куб 15 с теплообменником и дополнительно имеет теплообменник 16 и холодильник 17,

Технологическая схема согласно фиг, 3 содержит те же элементы, что и изображенные на фиг, 2, только имеет двойной комплект.

Технологическая схема согласно фиг, 4 содержит те же конструктивные элементы, только аппарат для выделения этанола представляет собой экстракционный агрегат 18 в виде проти- воточной экстракционной колонны и дистилляционный агрегат 19 в виде фракционирующей колонны. Центробежный сепаратор 2 соединен трубопрог водом 6 с экстракционным агрегатом 18, который соединен с дистилляционным агрегатом 19 трубопроводом 20, Дистилляционный агрегат 19 имеет приспособление 21 для косвенного

30

отводят через приспособление 11 Дрожжи возвращают по трубопроводам 9 и 8 через смеситель 4 в бродильный чан. Из обездрожженного сусла выделяют в аппарате 3 для выделения этанола этанол с получением барды. Этанол по приспособлению 12 отводят в сборник (не показано),а барду разделяют на два потока, один из которых пастеризуют при температуре от 60 до 100°С и возвращают в бродильный чан, а другой выводят из цикла. При сбраживании выводят газы броже35 НИН и поддерживают концентрацию этанола 4-5 мас,%. Выделение этанола осуществляют термическим или экстракционным методом при атмосферном давлении. Можно осуществлять вьще40 ление вакуумом, но только этот процесс не экономичен.

Предлагаемый способ согласно технологической схеме изображенной на фиг, 2 осуществляют следующим об45 разом.

Концентрированное осветленное сусло по трубопроводу 14 через смеситель 4 подают в бродильный чан 1,

50 где проводят непрерывное его сбраживание, в процессе которого поступающий на сбраживание поток сусла смешивается с суспензией дрожжей, поступающей из центробежного сепарато55 Ра - и частично с потоком барды, поступающей из перегонного куба 13. В центробежном сепараторе 2 шлам периодически отделяют и выводят из процесса через приспособление 11,

5

обогрева и сообщен с экстракционным агрегатом 18 трубопроводами 22 и 23, Экстракционный агрегат 18 снабжен трубопроводом 24 для вывода барды и через трубопровод 23 соединен с трубопроводом 25 для подвода растворителя, а дисгилляционный агрегат 19 соединен с трубопроводом 26 для отвода этанола.

Предлагаемый способ согласно технологической схеме, изображенной на фиг, 1, осуществляют следующим образом,

Б бродильный чан 1 подают сбраживаемое сусло и дрожжи и проводят непрерывное сбраживание сусла, в процессе сбраживания сброженное сусло отводят по трубопроводу 5 в центробежный сепаратор 2, где непрерывно разделяют его на дрожжи и обез- дрожженное сусло и периодически отводят через приспособление 11 шлам,

отводят через приспособление 11 Дрожжи возвращают по трубопроводам 9 и 8 через смеситель 4 в бродильный чан. Из обездрожженного сусла выделяют в аппарате 3 для выделения этанола этанол с получением барды. Этанол по приспособлению 12 отводят в сборник (не показано),а барду разделяют на два потока, один из которых пастеризуют при температуре от 60 до 100°С и возвращают в бродильный чан, а другой выводят из цикла. При сбраживании выводят газы брожеНИН и поддерживают концентрацию этанола 4-5 мас,%. Выделение этанола осуществляют термическим или экстракционным методом при атмосферном давлении. Можно осуществлять вьщеление вакуумом, но только этот процесс не экономичен.

Предлагаемый способ согласно технологической схеме изображенной на фиг, 2 осуществляют следующим образом.

Концентрированное осветленное сусло по трубопроводу 14 через смеситель 4 подают в бродильный чан 1,

где проводят непрерывное его сбраживание, в процессе которого поступающий на сбраживание поток сусла смешивается с суспензией дрожжей, поступающей из центробежного сепаратоРа - и частично с потоком барды, поступающей из перегонного куба 13. В центробежном сепараторе 2 шлам периодически отделяют и выводят из процесса через приспособление 11,

Этанол выделяют в перегонном кубе 15 для обогрева которого подают глухой или острый пар, в случае использования последнего разбавление компенсируется увеличеУ1ием концентрации в сбраживаемом сусле. Использование .острого пара позволяет избежать отложения на поверхностях теплопередачи. Этанол выходит по трубопроводу и барда, отдает почти все имеющееся тепло потоку, входящему в перегонный куб через теплообменник 16.

Малая часть потока барды отводится из циркуляционного цикла через ответвление 13, остальной поток ох- лаждают в холодильнике 17 и через смеситель 4 подают в бродильный чан 1 В процессе сбраживания из бродильного чана 1 выпускают газы брожения по приспособлению 10, концентрацию эта- нола в бродильном чане 1 поддерживают низкой в пределах около 4 мас.% при этом сусло сбраживается почти на. 100%.

Для улучшения экономичности рабо- ты целесообразно соединить последовательно несколько бродильных чанов, как показано на фиг. 3. Способ осуществляют аналогично технологической схеме, изображенной на фиг. 2, толь- ко барду из перегонного куба 15 пропускают через теплообменник 16 и холодильник 17 и разделяют частично на один поток, подаваемый в бродильный чан 1 и частично на поток , ко- торый подают в бродильный чан 1. через смеситель 4. Поток этанола поступает из перегонного куба 15. Параметры работы выбирают так, чтобы концентрация этанола в барде, используемой в процессе сбраживания, составляла около 4 мас.%, а в барде, которую выводят из процесса,- низкая.

В качестве альтернативы для вьщеления этанола может быть применена экстракционная техника. На фиг. 4 схематично представлен такой процесс Выделение этанола осуществляют путем подачи потока растворителя через зкст ракционный агрегат 18, который пог- . лощает летучее соединение - этанол и по трубопроводу поступает в дистил- ляционный агрегат 19, откуда этанол вьшодят по трубопроводу 26. Нижний поток растворителя из дистилляцион- ного агрегата поступает в экстракционный агрегат 18, предварительно смешиваясь с растворителем. Часть

потока, соединенная летучим органическим соединением, т.е. выходящая из экстракционного агрегата 18, сбрасывается, а остальная часть подается в бродильный чан 1 через смеситель 4 Дистилляционный агрегат 19 целесообразно нагревать путем косвенного оборева. В качестве растворителя- используют октанол, этанол из растворителя вьщеляют фракционированием. При сбраживании используют мелассу с концентрацией 50-60 Брикса, при этом содержание этанола не превышает 5мас.. % путем.,непрерывного его удаления из сбраживаемого сусла. Термическое и экстракционное вьщеление этанола проводят при атмосферном давлении, при этом барду разделяют на два потока, один из которых пастеризуют при температуре от 60 до 100°С и возвращают его на стадию сбраживания.

Концентрация углеводов в сбраживаемом сусле поддерживается не выше 5 мас.%.

Пример 1. Б бродильный чан с мешалкой, содержащий 100 л осветленной мелассы плотностью 20 Брикса подают 10 кг пекарских дрожжей и производят брожение, температуру брожения сусла поддерживают равной . 32°С, при этом сбраживаемый сахар на 90% превращается в этанол в течение 3ч, К концу брожения непрерывно удаляют этанол из сусла в количестве, обеспечивающем его концентрацию в сусле около 4 мас.%. Сброженное сусло разделяют центрифугированием на шлам, концентрат дрожжей, который возвращают в бродильный чан, и обез- дрожженное сусло. Из обездрожженно- го сусла в непрерывном потоке вьщеляют термическим методом - дистилляцией под. атмосферным давлением этанол, а из полученной барды отделяют поток с содержанием 25-35 мас.% сухих веществ и выводят из цикла, а оставшуюся часть пастеризуют при 60 С и возвращают на стадию сбраживания.

Пример 2. Способ осуществляют аналогично примеру 1. Тростниковую мелассу сбраживают дрожжами Schizosaccharomyces pombe при атмосферном давлении, в процессе сбраживания рН среды и температуру поддерживают равными 4,5 и 32 С,рост дрожжей контролируют вводом воздуха. Поток обездрожженного сусла подают в ттерегонный куб для дистилляции в

количестве 580 кг/ч, поток барды составляет 363 кг/ч, концентрация этанола в нем 0%, Из перегонного куба .отводят 65 кг/ч пара, содержащего 38% этанола, из бродильного чана отводят 26 кг/ч двуокиси углерода. В бродильном чане поддерживают следующие равновесные условия:

5-10 кл/мл

Дрожжи Воздух Этанол

О,1 часть на млн 4,3%

Полное содержание СВ (кро- 15% ме дрожжей)

Сбраживаемый

сахар 0,2%

Непрерывно отводят поток барды псе ле дистилляции 152 кг/ч с содержанием сухих веществ 25 мас,%.

Пример 3. Способ осуществляют аналогично примерам 1 и 2, только подве ргают сбраживанию пшеничное сусло дрожжами Saccharomyces cerevi- siae, концентрацию этанола в сбраживаемом сусле поддерживают равной 5 мас,%. Выделение этанола осуществляют экстракционным методом при ат- 4осферном давлении. В качестве растворителя используют октанол, который отделяют от этанола фракционированием. Полученную при этом барду делят на два потока, один из которых с .содержанием сухих веществ 35 мас.% ,выводят из цикла, а другой пастеризуют при 100°С и возвращают на стадию сбраживания.

Предлагаемый способ позволяет сии зить количество сточных вод за счет получения барды с высокой концентра10

J5

20

25

цией веществ, т.е. в 4-6 раз более концентрированной и повысить скорость сбраживания за счет высокой концентрации растворимых неферментативных веществ и поддержания определенной концентрации этанола, которая не ингибирует процесс.

Формула изобретения

1.Способ получения этанола, предусматривающий непрерывное сбраживание сусла в присутствии барды, разделение его центрифугированием на шлам и сброженное сусло с дрожжами, возврат дрожжей в сб раживамое сусло и выделение из сброженного сусла этанола с получением барды, отличающийся тем, что, с целью снижения количества сточных вод и повышения скорости сбраживания, при разделении сброженного сусла центрифугированием дополнительно отделяют от дрожжей обездрожженное сусло, а выделение этанола осуществля.ют из последнего в непрерывном потоке, при этом полученную барду разделяют на два потока, один из которых с содержанием сухих веществ 25- 30 35 мас.% выводят из цикла, а другой пастеризуют при бО-ЮО С с последующим возвратом его на стадию сбраживания .

2.Способ ПОП.1, отличаю- 35 Щ и и с я тем, что концентрацию

.этанола в сбраживаемом сусле поддерживают равной 4-5 мас.%.

3. Способ по п. 1, отлича ю- щ и и с я тем, что выделение эта- 40 иола осуществляют термическим или

экстракционным методом при атмосферном давлении.

Изобретение относится к спиртовой промьппленности. Целью изобретения является снижение количества сточных вод и повьппение скорости сбраживания. Сусло подвергают сбраживанию в непрерывном потоке в присутствии дрожжей, в процессе сбраживания поддерживают концентрацию этанола 4-5 мас.%, после чего сброженное сусло подвергают центрифугированию, при этом непрерывно разделяют дрожжи, обездрожженное сусло и шлам, затем дрожжи возвращают в процесс сбраживания. Шлам периодически выводят из процесса, а из обездрожженного сусла непрерывно вьщеляют.зтанол с получением при этом барды, разделяют на два потока. Один поток выводят из процесса, а другой пастеризуют при 60-100°С и возвращают на стадию сбраживания. Этанол вьщеляют термическим или экстракционным методом при атмосферном давлении. 2 з.п. ф-лы ,4 ил. § СО 00 о оо о со 4

.1

Редактор А.Ворович

Составитель Л.Пашинина

Техред Л.Олейник Корректор М.Самборская

Заказ 1228/58 Тираж 500 , Подписное ВНИИГШ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4