JP2008545403A - エタノール/水混合物を調製するための方法および装置 - Google Patents
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Abstract
Description
(a)連続的に設けられた2つ以上の流下膜式エバポレーターを使用すること。これにより、発酵溶液からエタノール/水蒸気(第2流下膜式エバポレーターの蒸発物)と比較的純粋な水とを分離することができる。
(b)第1流下膜式エバポレーターから生じる不揮発性物質をリアクターへと戻すこと。これにより、不揮発性物質中の発酵しなかった糖が、より濃縮された形態でリアクターへと戻されるので、その分だけ発酵が増す(又は加速される)ことになる。
(c)流下膜式エバポレーターを使用することによって、非発酵性物質の濃度および量(例えば乾燥物およびエタノールの濃度など)に影響を与えることができる。
(a)固形分セパレーターから得られる溶液をエタノールを回収すべく第1流下膜式エバポレーターへと供給する発酵段階のプロセス;
(b)固形分セパレーターから第1流下膜式エバポレーターへと送られる溶液のエタノール含量が低下した場合、固形分セパレーターから得られる固形分をプロセスから取り出す排出段階のプロセス;および
(c)第2流下膜式エバポレーターから得られる水をエバポレーター内へと戻すように供給し続ける「発酵および排出段階」のプロセス。
− 原料(発酵溶液として使用される原料)および必要な補助剤が供給されることになるリアクター(例えば発酵ベッセル);
− 発酵溶液からエタノール/水混合物を分離するエバポレーター;
− リアクターから排出される発酵溶液をエバポレーターへと供給するための導管;ならびに
− 非発酵性物質(または発酵しなかった物質)をリアクターから排出するための排出パイプ。
かかる本発明の装置は、
− 発酵溶液からエタノール/水混合物を分離する第1流下膜式エバポレーター;
− エタノール/水混合物を濃縮する「第1流下膜式エバポレーターと直列に設けられた第2流下膜式エバポレーター」;
− 第1流下膜式エバポレーターから得られたエタノール/水混合物を、第2流下膜式エバポレーターへと供給する前に、凝縮させるコンデンサー;
− 第2エバポレーターから得られた水をアンダーフローとして排出するための排出パイプ;ならびに
− 第1流下膜式エバポレーターから不揮発性物質を取り出して、それをリアクターへと戻すための導管
を含んでいる。
本発明の方法では、従来のエタノール調製法よりも、発酵体積当たりのエタノールの生産量(もしくは生産速度)を増加させることができる。本発明の方法では、エタノール/水混合物が、約50重量%のエタノール濃度にまで濃縮される。エタノール/水には他の物質が含まれ得る。別個の流れ(separate flows)であるので、エタノール調製で生じる少量の流れ(minor flow)を利用することができると共に、かかる「少量の流れ」の量および品質を制御することができる。本発明の方法では、廃棄物および廃水の量が少なくなっている。更に、副生成物(または共に生じる生成物)として純粋な水を得ることができる。
かかる実施態様は、本発明の方法および本発明の方法を実施するための装置に関している。尚、本実施態様における装置は、図1に示している。
1)仕込み段階(または充填段階)
2)発酵段階および供給物の添加段階(ある液面の範囲内に収まるような添加段階)、ならびに
3)発酵ベッセルからの排出段階
本実施態様は、本発明の方法に使用される原料として、チーズ製造に際して副生成物として生じた乳清を使用した例である。尚、本実施態様は、図2を参照して説明する。
本実施態様は、本発明の装置の原料として、廃棄物(waste dough)を使用した例である。尚、本実施態様は、図3を参照して説明する。
Claims (17)
- 発酵性糖へと加水分解可能な糖から選択される発酵性原料(1)と必要な補助物質(2,3)とがリアクター(4)内へと供給され、エバポレーター(13)でリアクターの発酵溶液からエタノール/水混合物が分離され、非発酵性物質(6)がリアクター(4)から除去されるエタノール/水混合物の調製方法であって、
発酵が生じている間、リアクター(4)の発酵溶液(7,9)を第1流下膜式エバポレーター(13)へと連続的に供給し;
エタノール/水混合物を第1流下膜式エバポレーター(13)において蒸発させており、第1流下膜式エバポレーター(13)から得られる蒸発物(14)を凝縮させ、凝縮したエタノール/水混合物を、第1流下膜式エバポレーター(13)と直列に配置された第2流下膜式エバポレーター(18)において濃縮しており;
第2流下膜式エバポレーター(18)から水をアンダーフロー(20)として取り出し;また
不揮発性物質(15)を第1流下膜式エバポレーター(13)から取り出してリアクター(4)へと戻す、
ことを特徴とする方法。 - リアクター(4)が発酵ベッセルであることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 水のエタノール濃度が最小となるように、第2流下膜式エバポレーター(18)で分離された水を第2流下膜式エバポレーター(18)へと再度戻した後、水(20)として第2流下膜式エバポレーター(18)から除去することを特徴とする、請求項1または2に記載の方法。
- 発酵溶液をリアクター(4)から固形分セパレーター(8)へと供給した後、固形分セパレーター(8)から第1流下膜式エバポレーター(13)へと供給しており、
固形分セパレーター(8)では、発酵溶液から固形分含有スラッジ(10,11)を分離することを特徴とする、請求項1〜3のいずれかに記載の方法。 - 固形分セパレーター(8)によって分離された固形分含有スラッジ(10)をリアクター(4)へと戻すことを特徴とする、請求項4に記載の方法。
- 固形分セパレーター(8)によって分離された固形分含有スラッジ(11)をプロセスから取り除くことを特徴とする、請求項4に記載の方法。
- エタノール/水混合物が分離および制御されるように、直列に接続された2つよりも多い流下膜式エバポレーター(13,18)を用いることを特徴とする、請求項1〜6のいずれかに記載の方法。
- エタノール濃度が約35〜65重量%となるようにエタノール/水混合物を濃縮することを特徴とする、請求項1〜7のいずれかに記載の方法。
- エタノール濃度が約40〜50重量%となるようにエタノール/水混合物を濃縮することを特徴とする、請求項1〜7のいずれかに記載の方法。
- 導管(1)を介して発酵性原料(1)を発酵ベッセル(4)へと供給し;
導管(2)および(3)を介して必要な補助物質を発酵ベッセル(4)へと供給し;
発酵ベッセル(4)を空にする際、導管(6)を介して非発酵性物質を取り出し;
エタノール発酵に起因して発酵ベッセル(4)で生じたガスを導管(5)を介して発酵ベッセル(4)から除去し;
発酵溶液の組成に応じて、発酵溶液を導管(7)を介して固形分セパレーター(8)を通るように第1流下膜式エバポレーター(13)内へと移送するか、あるいは、導管(9)を介して発酵ベッセル(4)から直接的に発酵溶液を第1流下膜式エバポレーター(13)へと移送し;
固形分セパレーター(8)で生じる固形分に富んだスラッジを、導管(10)を介して発酵ベッセル(4)へと戻すか、あるいは、導管(11)を介してプロセスから取り除き;
第1流下膜式エバポレーター(13)から得られる蒸発物を導管(14)を介してコンデンサー(16)へと供給し、コンデンサー(16)から得られる液化フローを導管(17)を介して、第1流下膜式エバポレーター(13)と直列に接続された第2流下膜式エバポレーター(18)へと供給し;
第1流下膜式エバポレーター(13)から得られる不揮発性物質を導管(15)を介して発酵ベッセル(4)へと供給し;
第2流下膜式エバポレーター(18)で生じる主に水から成るアンダーフローを導管(20)を介して取り出し;
第2流下膜式エバポレーター(18)で得られる蒸発物を導管(19)を介してコンデンサー(21)へと供給した後、コンデンサー(21)から導管(22)を介して最終コンデンサー(23)へと供給し、コンデンサー(21)から得られる凝縮したエタノール/水混合物を導管(24)を介してエタノール/水混合物の貯留タンク(25)へと供給し、最終コンデンサー(23)のオフガスを導管(26)を介してプロセスから排出する、
ことを特徴とする、請求項1〜9のいずれかに記載の方法。 - 発酵溶液として使用される原料と必要な補助物質とが供給されるリアクター(4)、発酵溶液からエタノール/水混合物を分離するためのエバポレーター(13)、リアクター(4)から得られる発酵溶液をエバポレーター(13)へと導くための導管(7,9,12)、リアクターから非発酵性物質を排出するための排出パイプ(6)を有して成る、エタノール/水混合物を調製する装置であって、
相互に直列に設けられた「発酵溶液からエタノール/水混合物を分離するための第1流下膜式エバポレーター(13)」および「エタノール/水混合物を濃縮するための第2流下膜式エバポレーター(18)」;
第1流下膜式エバポレーター(13)から得られるエタノール/水混合物を第2流下膜式エバポレーター(18)へと送る前に凝縮させるためのコンデンサー;
第2流下膜式エバポレーター(18)から水をアンダーフローとして排出するための排出パイプ(20);ならびに
第1流下膜式エバポレーター(13)から排出される不揮発性物質をリアクター(4)へと戻すための導管(15)
を有して成ることを特徴とする装置。 - リアクター(4)が発酵ベッセルであることを特徴とする、請求項11に記載の装置。
- リアクター(4)と第1流下膜式エバポレーター(13)との間に配置された固形分セパレーター(8)を更に有して成り、
固形分セパレーター(8)では固形分含有スラッジ(10,11)が発酵溶液から分離される、
ことを特徴とする、請求項11または12に記載の装置。 - 固形分含有スラッジを固形分セパレーター(8)からリアクター(4)へと戻すためのリサイクル・パイプ(10)を更に有して成ることを特徴とする、請求項11〜13のいずれかに記載の装置。
- 直列に接続された2つよりも多い「エタノール/水混合物を分離および濃縮するための流下膜式エバポレーター(13,18)」を有して成る、請求項11〜14のいずれかに記載の装置。
- 請求項1〜10のいずれかに記載の方法で調製されたエタノール/水混合物を燃料成分として用いる使用であって、
エタノール/水混合物を所望のエタノール含量となるように濃縮し、濃縮したエタノール混合物を他の燃料成分と混合して所定の燃料混合物を形成することを特徴とする使用。 - エタノール/水混合物を燃料成分として用いる使用であって、85重量%よりも大きいエタノール混合物となるようにエタノール/水混合物を濃縮することを特徴とする使用。
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