Спосіб одержання суміші етанолу та води, установка для її одержання та спосіб одержання паливної суміші

1. Спосіб одержання суміші етанолу та води, у якому матеріали, що піддають ферментації (1), вибрані із цукрів і сировинних матеріалів, здатних гідролізуватися до цукрів, що піддають ферментації, і будь-які необхідні допоміжні речовини (2, 3) подають у реактор (4); сировинні матеріали ферментують у реакторі (4); потім суміш етанолу та води відокремлюють від ферментаційного розчину, що міститься в реакторі, у випарний апарат (13); а неферментовану речовину (6) видаляють із реактора; який відрізняється тим, що під час ферментації ферментаційний розчин (7, 9) з реактора (4) безперервно подають у перший випарний апарат (13) з падаючою плівкою рідини, суміш етанолу та води випаровують в першому випарному апараті з падаючою плівкою рідини, пару (14), одержану у випарному апараті, конденсують, а конденсовану суміш етанолу та води концентрують у другому випарному апараті (18) з падаючою плівкою рідини, розташованому послідовно з першим випарним апаратом (13) з падаючою плівкою рідини; воду видаляють із другого випарного апарата (18) з падаючою плівкою рідини за допомогою нижнього зливу (20); а нелеткі речовини (15) видаляють із першого випарного апарата (13) з падаючою плівкою рідини і повторно повертають у реактор (4). 2 (19) 1 3 89409 4 утворились у ферментаційному резервуарі в ренеферментованої речовини з реактора, яка відрізультаті спиртової ферментації, видаляють із фезняється тим, що установка включає перший вирментаційного резервуара через трубопровід (5); парний апарат (13) з падаючою плівкою рідини для залежно від складу ферментаційного розчину февідділення суміші етанолу та води від ферментарментаційний розчин подають або по трубопровоційного розчину та другий випарний апарат (18) з ду (7) через сепаратор твердих речовин (8) у перпадаючою плівкою рідини для концентрування ший випарний апарат (13) з падаючою плівкою суміші етанолу та води; причому другий випарний рідини, або безпосередньо з ферментаційного апарат (18) з падаючою плівкою рідини з'єднаний резервуара по трубопроводу (9) у перший випарпослідовно з першим випарним апаратом (13) з ний апарат (13) з падаючою плівкою рідини; із сепадаючою плівкою рідини; конденсатор для конпаратора твердих речовин (8) суспензію з високим денсування суміші етанолу та води, одержаної з вмістом твердих речовин повертають у ферментапершого випарного апарата (13) з падаючою плівційний резервуар по трубопроводу (10), або сукою рідини, перед подачею її в другий випарний спензію з високим вмістом твердих речовин у сеапарат (18) з падаючою плівкою рідини; відвідний параторі твердих речовин (8) видаляють із трубопровід (20) для скидання води із другого випроцесу за допомогою трубопроводу (11); з перпарного апарата у вигляді нижнього потоку; і трушого випарного апарата (13) з падаючою плівкою бопровід (15) для відведення нелетких речовин з рідини пару по трубопроводу (14) подають у конпершого випарного апарата (13) і повернення його денсатор (16), з якого потік конденсату по трубов реактор. проводу (17) подають у другий випарний апарат 12. Установка за п. 11, яка відрізняється тим, що (18) з падаючою плівкою рідини, з'єднаний посліреактор (4) є ферментаційним резервуаром. довно з першим випарним апаратом; з першого 13. Установка за п. 11, яка відрізняється тим, що випарного апарата з падаючою плівкою рідини вона включає сепаратор твердих речовин (8), який нелеткі речовини подають по трубопроводу (15) у встановлений між реактором (4) і першим випарферментаційний резервуар; нижній потік із другого ним апаратом (13) з падаючою плівкою рідини, і в випарного апарата (18) з падаючою плівкою рідиякому суспензію, що містить тверді речовини (10, ни, що складається, в основному, з води, видаля11), відокремлено від ферментаційного розчину. ють через трубопровід (20); пару із другого випар14. Установка за будь-яким з пп. 11-13, яка відрізного апарата (18) з падаючою плівкою рідини няється тим, що вона включає поворотний трубоподають по трубопроводу (19) в конденсатор (21), провід (10) для повернення суспензії, що містить а звідти по трубопроводу (22) у кінцевий конденсатверді речовини, із сепаратора твердих речовин тор (23), з якого конденсовану суміш етанолу та (8) в реактор (4). води подають по трубі (24) у резервуар15. Установка за будь-яким з пп. 11-14, яка відрізнакопичувач (25) суміші етанолу та води, а відхідняється тим, що вона включає більше двох з'єдний газ із кінцевого конденсатора виводять з пронаних послідовно випарних апаратів (13, 18) з пацесу по трубопроводу (26). даючою плівкою рідини для відділення та 11. Установка для одержання суміші етанолу та концентрування суміші етанолу та води. води, що включає реактор (4), у який завантажу16. Спосіб одержання паливної суміші, який харакють сировинні матеріали та будь-які необхідні дотеризується тим, що суміш етанолу та води, одерпоміжні речовини, і в якому сировинні матеріали жану способом за будь-яким з пп. 1-10, концентферментують з одержанням ферментаційного рують до бажаного вмісту в ній етанолу, а розчину; випарний апарат (13) з падаючою плівконцентровану суміш етанолу та води як компокою рідини, у якому суміш етанолу та води відонент палива змішують із іншими компонентами кремлюють від ферментаційного розчину; трубопалива з одержанням попередньо заданої паливпроводи (7, 9, 12) для відведення ної суміші. ферментаційного розчину з реактора (4) і подачі 17. Спосіб за п. 16, який відрізняється тим, що його у випарний апарат (13) з падаючою плівкою суміш етанолу та води концентрують із одержанрідини; відвідний трубопровід (6) для відведення ням суміші, що містить більше 85 % мас. етанолу. Винахід стосується способу одержання суміші етанолу та води, визначеного в обмежувальній частині пункту 1 формули винаходу, у якому цукри, що піддаються ферментації, або сировинний матеріал, придатний для гідролізу на цукри, що піддаються ферментації, використовують у вигляді етанолу, а суміш етанолу та води, що утворилася при цьому, контролюють. Винахід також стосується установки, визначеної в обмежувальній частині пункту 11 формули винаходу, та її застосування, визначеного в обмежувальній частині пункту 16 формули винаходу Попередній рівень техніки У сучасному суспільстві для тих видів діяльності, в ході яких утворюються відходи та стічні води, необхідні дедалі більш ефективні способи обробки відходів та стічних вод Стічні води та відходи, продуковані промисловістю та житловими комплексами, які містять різні цукри, що піддаються ферментації, або сполуки, які можна перетворити на цукри, що піддаються ферментації, можна обробити шляхом їх використання у вигляді етанолу, що зменшує навантаження у вигляді BOD (біохімічної потреби в кисні) та COD (хімічної потреби в кисні), що містяться в промислових та комунальних стічних водах, і знижує вміст вуглеводів у відходах. Етанол, одержаний з відходів та стічних вод, можна очистити так, щоб його можна було використовувати в різних прикладних задачах. Проблема полягає в тому, що відходи та невеликі потоки сті 5 89409 6 чних вод, придатні для одержання етанолу, часто рвно видаляють із ферментера за допомогою серозосереджені, а їх транспортування та витрати, паратора твердих речовин і відправляють у випапов'язані із транспортуванням створюють перерний апарат, в якому відокремлюють етанол, а шкоди для економічно вигідної діяльності. Крім нелеткі речовини відправляють в блок зворотного того, за проведеними оцінками, занадто дорого осмосу, з якого одержують окремий потік води, і з інвестувати кошти у вже існуючі способи одержанякого частину речовин, що містить цукри, які підня етанолу з розосереджених малих потоків з видаються ферментації, відправляють назад у ферходом продукту, який складає 200-2000 тонн етаментер. Спосіб можна також здійснити з викориснолу на рік. танням двох випарних апаратів, при цьому Відомі зараз способи одержання етанолу, виконцентрат, одержаний із блоку зворотного осмокористовувані в промисловості, які основані на су, відправляють у другий випарний апарат для ферментації, мають відносно велику продуктиввитягання додаткової кількості етанолу. ність - приблизно від 10000 до 150000 тонн етаноЗадача винаходу лу на рік. Частина установок основана на періодиЗадачею даного винаходу є усунення зазначечній ферментації, а дедалі більша їх частина - на них вище недоліків. Однією з конкретних задач безперервній ферментації. Ферментований етанол даного винаходу є створення нового способу та можна дистилювати з одержанням, наприклад, установки для одержання етанолу з відходів для суміші етанолу та води, що містить 95 масових його практичного використання, наприклад - для відсотків етанолу та менше, з використанням дисзастосування як паливо або розчинник. тилятора. Перегінна установка звичайно включає Суть винаходу випарну колону, яка використовується для віддіСпосіб та установка згідно з даним винаходом лення пульпи від суміші етанолу та води. Дистимає характеристики, описані у формулі винаходу. ляція звичайно є одностадійною або багатостадійВинахід оснований на способі одержання суною періодичною або безперервною дистиляцією. міші етанолу та води, у якому сировинні матеріаДистилят, що випарувався, можна перетворити на ли, що піддаються ферментації, вибрані із цукрів рідину з використанням конденсаторів. та сировинних матеріалів, здатних гідролізуватися На великих установках такого типу, як описано до цукрів, що піддаються ферментації, і необхідні вище, неферментовану тверду речовину, що місдопоміжні речовини завантажують у реактор. Дотить білки, цукри та дріжджі, а також пульпу або поміжні речовини включають повітря. Сировинні сироп після випарювання, що не містять етанолу, матеріали подають у реактор, з утвореного при можна відокремити та використовувати як корм цьому ферментаційного розчину у випарному ападля тварин. В існуючих промислових установках раті видаляють суміш етанолу та води, а нефердля виробництва біоетанолу в результаті ферменментовану речовину видаляють із реактора. Згідно тації утворюється діоксид вуглецю, який можна з даним винаходом, в даному способі ферментавідокремити від газової фази, що виходить із ферційний розчин, що утворюється в реакторі, під час ментера, з використанням, наприклад, газоміра. ферментації безперервно подають у перший виОднак в існуючих установках для виробництва парний апарат з падаючою плівкою рідини. Суміш етанолу зберігається проблема, яка полягає в тоетанолу та води випаровується в першому випарму, що утворюються невикористовувані відходи, ному апараті з падаючою плівкою рідини, пару, які містять цукри, та стічні води з відносно високим одержану з випарного апарата, конденсують, а значенням COD (хімічної потреби в кисні). Наприконденсовану суміш етанолу та води концентруклад, пульпа не завжди відповідає високим вимоють у другому випарному апараті з падаючою плігам до якості, що висуваються виробниками корвкою рідини, встановленому послідовно з першим мів, тому її доводиться переробляти яким-небудь випарним апаратом з падаючою плівкою рідини. іншим способом, наприклад - спалювати або відВоду видаляють із другого випарного апарата чеправляти на звалища та заміняти. рез нижній злив, а нелеткі речовини видаляють із Проблема із застосуванням існуючих добре першого випарного апарата та повертають у реаквідомих способів одержання етанолу до маломатор. сштабного промислового виробництва (менше Більш конкретно, спосіб оснований на: (а) ви10000 тонн етанолу на рік) полягала, поміж іншого, користанні двох або декількох послідовних випарв такому: (а) у складності способу експлуатації та них апаратів з падаючою плівкою рідини, за допоструктури устаткування, необхідного для впровамогою яких можна відокремити пару, що дження цих способів; (б) у відносно великих інвесскладається з етанолу та води (пара із другого тиційних витратах на устаткування та експлуатавипарного апарата), і відносно чисту воду (нижній ційних витратах, пов'язаних з експлуатацією злив із другого апарата) від ферментаційного розустаткування; (в) в кількості та якості відходів, що чину; (б) повторному поверненні нелетких речовин утворюються, і малих потоків стічних вод; (г) у вез першого випарного апарата в реактор, при цьому ликих трудовитратах персоналу, необхідних для неферментований цукор, що міститься в цих речоексплуатації устаткування; і (д) у законодавстві, винах, повертається в реактор в більш концентропов'язаному з горючими рідинами, наприклад - з ваній формі, що прискорює ферментацію його часпереробкою суміші етанолу та води з вмістом етатини; і (в) забезпечуваній використанням випарних нолу більше 80 об'ємних відсотків. апаратів з падаючою плівкою рідини можливості Як найближчий аналог прийнята публікація US впливати на концентрації та кількості нефермен4822737, яка описує спосіб безперервного одертованої речовини, наприклад - на концентрації жання етанолу, у якому одержують концентровану сухої речовини та етанолу. суміш етанолу та води. Тверді речовини безпере 7 89409 8 Краще під час ферментації з процесу не видалює суміш етанолу та води від ферментаційного ляють цукри, що піддаються ферментації, або вугрозчину; трубопровід для скидання ферментаційлеводи, здатні гідролізуватися до цукрів, що підного розчину з реактора та подачі його у випарний даються ферментації. апарат; і випускну трубу для вивантажування неУ кращій формі здійснення даного винаходу ферментованої речовини з реактора. Згідно з дареактор є ферментаційним резервуаром. ним винаходом, установка включає перший випаВ одній з форм здійснення даного винаходу рний апарат з падаючою плівкою рідини для воду, відокремлювану в другому випарному апавідділення суміші етанолу та води від ферментараті з падаючою плівкою рідини, краще, більше ційного розчину та другий випарний апарат з паодного разу повертають назад у другий випарний даючою плівкою рідини для концентрування суміші апарат для мінімізації концентрації етанолу у воді етанолу та води, причому другий випарний апарат до скидання води з випарного апарата. з падаючою плівкою рідини з'єднаний послідовно з В одній з форм здійснення даного винаходу першим випарним апаратом з падаючою плівкою ферментаційний розчин подають із реактора в рідини; конденсатор для конденсування суміші сепаратор твердих речовин, у якому суспензію, що етанолу та води, одержаної з першого випарного містить тверді речовини, відокремлюють від ферапарата з падаючою плівкою рідини, перед подаментаційного розчину, а із сепаратора твердих чею її в другий випарний апарат; випускну трубу речовин ферментаційний розчин подають у пердля скидання води із другого випарного апарата як ший випарний апарат з падаючою плівкою рідини. нижній злив; і трубопровід для видалення нелетВ одній з форм здійснення даного винаходу суких речовин з першого випарного апарата та поспензію, що містить тверді речовини, відділену в вернення його в реактор. сепараторі твердих речовин, повертають у реакВ одній з форм здійснення даного винаходу тор. В іншій формі здійснення даного винаходу установка включає сепаратор твердих речовин, суспензію, що містить тверді речовини, відділену в який встановлений між реактором і першим випасепараторі твердих речовин, видаляють із процерним апаратом з падаючою плівкою, і в якому сусу. спензію, що містить тверді речовини, відокремлюВ одній з форм здійснення даного винаходу в ють від ферментаційного розчину перед подачею способі використовують більше двох послідовно ферментаційного розчину в перший випарний з'єднаних випарних апаратів з падаючою плівкою апарат з падаючою плівкою рідини. рідини для відділення та концентрування суміші В одній з форм здійснення даного винаходу етанолу та води. установка включає рециркуляційну трубу для поВ одній з форм здійснення даного винаходу вернення суспензії, що містить тверді речовини, із суміш етанолу та води концентрують до вмісту сепаратора твердих речовин у реактор. етанолу, рівного 35-65 % мас, у кращій формі здійВ одній з форм здійснення даного винаходу снення даного винаходу - до вмісту етанолу, рівноустановка включає більше двох послідовно з'єдго приблизно 40-50 % мас. наних випарних апаратів з падаючою плівкою ріУ способі згідно з даним винаходом конденсадини для відділення та концентрування суміші цію можна виконати між випарними апаратами етанолу та води. та/або після кожного випарного апарата. Пристрої, що входять до складу установки, На вміст води, вільної води та сухої речовини, краще об'єднані в єдиний блок. вміст етанолу в так названій залишковій речовині, Суміш етанолу та води, одержану з викорисодержуваній разом з одержанням етанолу, а також танням описаного вище способу, можна викорисна концентрації цукрів, що піддаються ферментатовувати як компонент палива, наприклад - бензиції, і вуглеводів, здатних гідролізуватися до цукрів, ну або дизельного палива; при цьому суміш що піддаються ферментації, можна вплинути до етанолу та води концентрують до бажаного вмісту видалення залишкової речовини із процесу: (а) на етанолу і концентровану суміш етанолу та води стадії ферментації шляхом подачі розчину, одерзмішують з іншими компонентами палива з одержаного із сепаратора твердих речовин, у перший жанням попередньо заданої паливної суміші. випарний апарат з падаючою плівкою, призначеВ одній з форм здійснення даного винаходу ний для виділення етанолу; (б) на стадії розвантаякість суміші етанолу та води додатково підвищуження шляхом виведення твердої речовини, одеють шляхом концентрування до вмісту етанолу ржаної із сепаратора твердих речовин, із процесу, більше 85 % мас, а у Фінляндії - краще, більш ніж якщо вміст етанолу в розчині, що повинен подавадо 99,7 % мас. тися із сепаратора твердих речовин у перший виЕтанолвмісну суміш можна змішувати з іншипарний апарат, знижується; (в) на стадії ферменми компонентами палива в бажаній кількості або в тації та розвантаження шляхом подачі води із кількості, дозволеній законодавством і специфікадругого випарного апарата з падаючою плівкою ціями продукту. рідини назад у випарний апарат доти, поки не зниСуміш етанолу та води згідно з даним винахозиться вміст етанолу у воді. дом можна одержати з відходів харчової промисКрім того, винахід стосується установки для ловості, включаючи біовідходи зі сховищ та відхоодержання суміші етанолу та води; ця установка ди з пекарень, молочної промисловості або включає реактор, наприклад - ферментаційний переробки картоплі. резервуар, у який завантажують сировинні матеріЗавдяки даному винаходу вихід етанолу з об'али та необхідні допоміжні речовини, і в якому єму ферментаційного розчину можна значно збісировинні матеріали використовуються як фермельшити, у порівнянні зі способами одержання етантаційний розчин; випарний апарат, що відокремнолу, що відповідають відомому рівню техніки. 9 89409 10 Суміш етанолу та води безперервно відводять із на Фіг.3 зображений третій варіант установки ферментаційного резервуара під час ферментації. згідно з даним винаходом. У такий спосіб забезпечується більша швидкість Опис прикладів здійснення винаходу ферментації, у порівнянні зі способами, що відпоПриклад 1 відають відомому рівню техніки. В даному способі згідно з даним винаходом Під час рівномірної, безперервної фази ферможна збільшити вихід етанолу на одиницю об'єму ментації та під час фази розвантаження ферменферментаційного розчину у порівнянні зі способатаційного резервуара суміш етанолу та води можми одержання етанолу відповідно до відомого рівна сконцентрувати з одержанням суміші етанолу ня техніки. В даному способі суміш етанолу та вота води з концентрацією етанолу, рівною 35-65 % ди концентрують до вмісту етанолу, рівного мас, що є достатньою концентрацією з погляду приблизно 50 % мас. Також можливі інші вмісти подальшої переробки, утилізації та контролю якосетанолу та води. Як окремі потоки можна утилізуті етанолу. Під час рівномірної, безперервної фази вати невеликі потоки, що утворюються в ході одеферментації та під час фази розвантаження ферржання етанолу, і одночасно можна контролювати ментаційного резервуара можна вивести із процеоб'єми та властивості малих потоків. В даному су одержання етанолу невеликі потоки, наприклад способі кількості відходів та стічних вод невеликі. - потоки пульпи, діоксиду вуглецю та чистої води, Крім того, як супутній (побічний) продукт одержуяк окремі потоки. Об'єм відходів ферментації, тають чисту воду. ких як пульпа, є меншим у порівнянні зі способами В даному способі можна використовувати вивідомого рівня техніки. У порівнянні з винаходамипаровування у падаючій плівці рідини при низькопрототипами, даний винахід забезпечує можлиму тиску та низькій температурі, в результаті чого вість більшого впливу на якість малих потоків, що етанол-продукуючі мікроби, присутні у ферментаутворюються, і на кількість та якість води, одержуційному розчині, що подається у випарний апарат, ваної як побічний продукт. Наприклад, викиди діоне гинуть при умовах, існуючих у випарному апаксиду вуглецю є значно меншими, у порівнянні зі раті. Наприклад, випаровування у випарному апаспособами, що відповідають відомому рівню техніраті з падаючою плівкою рідини при низькому тиски. ку, рівному 0,93 бар, допускає температуру Застосування способу згідно з даним винаховипаровування менше 38 °С. У цьому випадку, дом до різних сировинних матеріалів і до відносно наприклад, дріжджі не гинуть в умовах, що існують невеликих кількостей сировинного матеріалу, нау випарному апараті, до їх повернення у ферменприклад - при виробництві менше 10000 тонн етатаційний резервуар. Якщо етанолпродукуючі мікнолу на рік, є більш економічним з погляду інвесроби відокремлюють до випаровування, або якщо тицій та експлуатаційних витрат, у порівнянні зі етанолпродукуючі мікроби функціонують у фермеспособами, що відповідають відомому рівню технінтаційному резервуарі, будучи прикріпленими до ки. Одержати сировинний матеріал легко, а його носія, тобто, в іммобілізованому стані, то випароціна є розумною, оскільки сировинні матеріали, вування можна здійснювати при атмосферному використовувані в способі згідно з даним винахотиску, що спрощує спосіб. Використання сепарадом, є відходами інших галузей промисловості. тора до випаровування може також бути необхідКрім того, винахід працює відповідно до принципу ним у тих випадках, коли ферментаційний розчин безперервного розвитку утилізації відходів з інших містить значну кількість твердих речовин. За рахугалузей промисловості та виготовлення з них ненок збільшення витрати енергії можна використообхідних продуктів для інших цілей. вувати випарні апарати з падаючою плівкою рідиУ порівнянні з іншими способами відповідно до ни для концентрування суміші етанолу та води до відомого рівня техніки, зв'язаними зі збільшенням вмісту етанолу, рівного 80%, за рахунок рециркувиробництва етанолу, спосіб згідно з даним виналяції, тобто повернення конденсованої пари, одеходом є простішим та вимагає меншого контролю ржаної з випарного апарата, назад у випарний при його використанні, особливо - у категорії виапарат. робництва менш 10000 тонн етанолу на рік. УстаПриклад 2 новка згідно з даним винаходом є простою, і її моВ даному прикладі описаний спосіб згідно з жна встановити на місці, де є відходи, які даним винаходом та установка для здійснення необхідно переробити. цього способу. Установка, описана в даному приДаний винахід почасти сприяє поліпшенню кладі, зображена на Фіг.1. транспортної системи поставок, оскільки суміш Сировинний матеріал подають у ферментаетанолу та води можна, наприклад, транспортуваційний резервуар 4 по трубопроводу 1. Необхідні ти на перевалочні склади для нафтопродуктів і допоміжні речовини та повітря можна подати у бензину в автоцистернах, що повертаються туди. ферментаційний резервуар по трубопроводах 2 та Короткий опис графічних матеріалів 3. Якщо це необхідно, вміст ферментаційного реУ наступному розділі винахід буде описаний зервуара, зокрема - неферментовану речовину, більш докладно на основі прикладів його здійсможна вивести із процесу по трубопроводу 6. Гази, нення з посиланням на прикладені графічні матещо утворюються в результаті спиртового шумуріали, де: вання, які в основному включають СО2, видаляють на Фіг.1 зображена установка згідно з даним із ферментаційного резервуара 4 по трубопроводу винаходом; 5. Залежно від складу ферментаційного розчину, а на Фіг.2 зображений другий варіант установки також від вмісту сухої речовини та кількості етанозгідно з даним винаходом; і лпродукуючих мікробів, ферментаційний розчин подають або з використанням трубопроводу 7 че 11 89409 12 рез сепаратор твердих речовин 8, наприклад ту в сировинному матеріалі вуглеводів, здатних через декантуючу центрифугу, у перший випарний гідролізуватися до цукрів, що піддаються ферменапарат з падаючою плівкою рідини 13 по труботації. Якщо тверді речовини, що містяться у ферпроводу 12, або безпосередньо з ферментаційноментаційному розчині, створюють ризик забрудго резервуара 4 у перший випарний апарат з панення випарного апарата з падаючою плівкою даючою плівкою рідини 13 по трубопроводу 9. Із рідини, ферментаційний розчин подають по трубосепаратора твердих речовин 8 збагачену твердипроводу 7 у сепаратор твердих речовин 8. Якщо ми речовинами суспензію подають назад у ферзабруднення, викликане твердими речовинами, що ментаційний резервуар 4 по трубопроводу 10. Якмістяться у ферментаційному розчині, є припустищо це необхідно, збагачену твердими речовинами мим, то ферментаційний розчин подають по трусуспензію, що утворюється в сепараторі твердих бопроводу 9 прямо у випарний апарат з падаючою речовин 8, можна вивести із процесу по трубопроплівкою рідини 13. У цьому випадку етанол можна воду 11. З першого випарного апарата з падаючою збирати з ферментаційного розчину, що подається плівкою рідини 13 пару подають по трубопроводу в резервуар-накопичувач 25, і одночасно відводи14 в конденсатор 16, з якого потік одержаної рідити воду з ферментаційного розчину через трубони подають у другий випарний апарат з падаючою провід 20. Випаровування у випарних апаратах з плівкою рідини 18 по трубопроводу 17. З першого падаючою плівкою рідини можна проводити при випарного апарата з падаючою плівкою рідини 13 нормальному тиску, при цьому температура рознелеткі речовини подають у ферментаційний речину, що відводиться, дорівнює приблизно 80-85 зервуар по трубопроводу 15. Нижній злив із друго°С, або при низькому тиску, наприклад - при тиску, го випарного апарата з падаючою плівкою рідини зниженому до 0,93 бар, при цьому температура 18, який, в основному, є водою, видаляють через розчину, що відводиться, дорівнює приблизно 36 трубопровід 20. Пару із другого випарного апарата °С. Якщо випаровування здійснюється при досить з падаючою плівкою рідини 18 по трубопроводу 19 низькому тиску, наприклад - при зниженому тиску, подають у конденсатор 21, а звідти по трубопрорівному 0,93 бар, і при температурі, рівній 36 °С, воду 22 у кінцевий конденсатор 23, з якого повніснемає необхідності у відділенні етанолпродукуютю сконденсовану суміш етанолу та води подають чих мікробів від випаровуваного розчину, і розчин по трубопроводу 24 у резервуар-накопичувач 25 з ферментаційного резервуара 4 можна подавати суміші етанолу та води. Відхідний газ з кінцевого у випарний апарат з падаючою плівкою рідини 13 конденсатора виводять із процесу по трубопровопо трубопроводу 9, що не приведе до загибелі ду 26. Крім того, у способі можна використовувати мікробів. Крім того, відділення мікробів не потрібно теплообмінники між потоками 12 та 14, і 17 та 19. в тому випадку, якщо мікроби, що утворюють етаКінцевий конденсор 23 забезпечує відносно невенол, наприклад - дріжджі, є іммобілізованими. Виликий потік, і його можна використовувати в тепкористання низького тиску у випарних апаратах з лообміннику із циркулюючою холодною речовипадаючою плівкою рідини 13 та 18 знижує потребу ною, конденсуючи воду при температурі, в енергії, необхідній для випаровування, але приприблизно рівній 20 °С. У формі здійснення даного водить до збільшення об'єму конденсаторів 16, 21 винаходу, зображеній на Фіг.1, є один ферментата 23 і зменшує перенесення тепла в конденсатоційний резервуар, однак можна використовувати рах. кілька ферментаційних резервуарів, з'єднаних поТрубопровід 12, що веде до випарного апараслідовно чи паралельно. У формі здійснення вината з падаючою плівкою рідини 13, може бути переходу, зображеній на цьому малюнку, використані критий протягом частини фази ферментації з урадва випарних апарати з падаючою плівкою рідини хуванням гранично припустимих рівнів матеріалу у 13 та 18, з'єднані послідовно, однак можна викоферментаційному резервуарі 4 і гранично припусристовувати більше двох випарних апаратів з патимого потоку в трубопроводі 1. У середньому, в даючою плівкою рідини, з'єднаних послідовно. резервуар-накопичувач продукту 25 надходить Ферментаційний резервуар 4 має три різні фасуміш етанолу та води, що містить приблизно 40 зи прогону: 1) заповнення; 2) ферментація та до% мас. етанолу, і ця концентрація є достатньою з давання матеріалу в межах припустимого рівня; і урахуванням наступної переробки. 3) розвантаження ферментаційного резервуара. На фазі розвантаження неферментовану реФаза заповнення починається з подачі сирочовину та/або воду, що утворилася в ньому, які винного матеріалу та необхідних допоміжних резаважають рівномірній безперервній роботі, видачовин по трубопроводах 1 та 2 у ферментаційний ляють із ферментаційного резервуара 4. Фазу розрезервуар 4. Якщо це необхідно, для збільшення вантаження проводять, коли неферментована маси етанолпродукуючих мікробів у ферментаційречовина починає погіршувати результат ферменний резервуар можна подати стерилізоване повіттації, або коли цукри, що піддаються ферментації, ря або кисень по трубопроводу 3. Під час фази та вуглеводи, здатні гідролізуватися до цукрів, що заповнення трубопроводи 1, 9 та 6 перекриті. подаються ферментації, уже гранично витрачені у Під час фази ферментації завантажуваний маферментаційному резервуарі. Під час фази розватеріал додають у ферментаційний резервуар 4 по нтаження не можна подавати у ферментаційний трубопроводу 1 з урахуванням гранично припусрезервуар додаткову кількість сировинних матерітимого рівня у ферментаційному резервуарі, вмісалів з урахуванням гранично припустимих рівнів ту етанолу в трубопроводі 22 і вмісту цукру в симатеріалу. У цьому випадку ферментаційний розровинному матеріалі, що піддається ферментації, чин по трубопроводу 7 відправляють в сепаратор який находиться у ферментаційному резервуарі, а твердих речовин 8, а звідти через трубопровід 12 у також з урахуванням гранично припустимого вмісвипарний апарат з падаючою плівкою рідини 13, 13 89409 14 або відправляють його прямо у випарний апарат з Приклад 4 падаючою плівкою рідини 13. Якщо вміст етанолу Даний приклад ілюструє використання відходів у ферментаційному розчині є досить низьким, натіста як сировинного матеріалу для установки згідприклад - 0,5 % мас, трубопровід 9 і трубопровід но з даним винаходом; посилання дане на Фіг.3. 12 можна перекрити і видалити суспензію із проВідходи тіста звичайно включають приблизно цесу через трубопровід 11, а неферментовану 50-60% сухої речовини, з яких 60-80 % мас. скларечовину, що міститься у ферментаційному резердає крохмаль, що походить із зерна, а приблизно 5 вуарі, можна видалити із процесу через трубопро% мас. складають різні цукри. Перед подачею в від 6. спосіб згідно з даним винаходом відходи тіста розВ конденсаторах 16 та 21 можна використовубавляють водою, а крохмаль, що міститься в них, вати зовнішнє охолодження. У конденсаторі 23 гідролізують до цукрів. В даному прикладі суха потрібно забезпечити досить низьку температуру речовина та етанолпродукуючі мікроби, якими є пари, щоб відтік етанолу через трубопровід 26 був дріжджі,відокремлюють від ферментаційного розякнайменшим. Крім того, під час фаз заповнення, чину перед подачею його у випарні апарати з паферментації та розвантаження можна відрегулюдаючою плівкою рідини 13 та 18, при цьому випарвати температуру ферментаційного резервуара, ні апарати та конденсатори 16, 21 та 23 працюють інакше кажучи, як правило, його остудити. при нормальному тиску повітря та при температуПриклад 3 рі, що варіюється в діапазоні від 80 °С до 90 °С. Цей приклад демонструє використання сироНеферментовану речовину можна використовуваватки, побічного продукту процесу виробництва ти як корм для тварин. Під час фази ферментації, сиру, як сировинного матеріалу в способі згідно з коли подаваний потік 1 дорівнює 0,1 кг/с, вихідний даним винаходом; посилання дане на Фіг.2. потік 24 становить 0,0125 кг/с, а вміст етанолу у Звичайно сироватка, що утворюється як побічвихідному потоці становить 40 % мас. У цьому ний продукт у процесі виробництва сиру, містить випадку потік 20 дорівнює 0,0708 кг/с, і він утворе4,8 % мас. лактози, що, як така, є субстратом для ний майже чистою водою. Значення потоку 12 доетанолпродукуючих мікробів, а етанолпродукуюрівнює 0,166 кг/с, вміст етанолу в ньому становить чими мікробами можуть служити, наприклад, гене3,0 % мас, а вміст цукру - 4,0 % мас. Відтік 15 нетично модифіковані дріжджі. У характерному вилетких речовин становить 0,083 кг/с, і він не міспадку сироватка містить менше 3 % мас. твердих тить етанолу, а вміст цукру в ньому становить 9,0 речовин. В даному прикладі етанолпродукуючі % мас. Неферментована речовина утворюється зі мікроби іммобілізовані у ферментаційному резершвидкістю, рівній 0,0166 кг/с, ця речовина видалявуарі з використанням технології, що відповідає ється під час фази розвантаження. В даному привідомому рівню техніки, при цьому випарні апаракладі ферментаційний розчин не накопичується у ти з падаючою плівкою рідини 13 та 18 і конденсаферментаційному резервуарі, і формою здійснентори 16, 21 та 23 працюють при атмосферному ня даного винаходу є безперервний процес. тиску і при температурі, що варіюється в діапазоні При використанні способу згідно з даним вивід 80 °С до 90 °С. Неферментовану речовину находом можна одержати з різних малих потоків можна використовувати як рідкий корм для тварин, відходів, що утворюються в харчовій промислововміст вуглеводів у якому нижче вихідного, але сті, сільському господарстві та інших галузях провміст білка значно вище початкового. Під час фази мисловості, суміш етанолу та води з вмістом етаферментації при швидкості завантаження 1, рівній нолу, рівним 35-65 % мас, краще - 40-50 % мас, 0,9 кг/с, потік на виході 24 дорівнює 0,054 кг/с, а для подальшої обробки з метою одержання бажавміст етанолу в потоці на виході становить 40 % ного вмісту етанолу, наприклад - для використанмас. У цьому випадку потік 20 дорівнює 0,306 кг/с і ня його як палива для транспортних засобів або як складається з майже чистої води. Величина потоку розчинника для різних промислових способів, в 9 становить 1,44 кг/с, вміст етанолу в ньому стаяких використовуються суміші, що включають етановить 1,5 % мас, а вміст цукру - 1,8 % мас. Відтік нол, або в інших прикладних задачах, де викорис15 нелетких речовин становить 1,08 кг/с, він не товуються етанол чи суміші, що містять етанол. містить етанолу, а вміст цукру в ньому становить Неферментовану речовину/відходи з реактора або 2,4 % мас. Інакше кажучи, в даному прикладі ферферментаційного резервуара, що утворюються в ментаційний розчин накопичується у ферментаспособі згідно з даним винаходом, можна утилізуційному резервуарі зі швидкістю, рівній 0,54 кг/с, вати як корм для тварин або добрива для ґрунтів. тобто низький вміст цукру в сироватці приводить Винахід не обмежений винятково прикладами до напівбезперервного процесу при використанні його здійснення, описаними вище; у межах об'єму способу згідно з даним винаходом, і можна подаідеї винаходу, визначеного у формулі винаходу, вати сироватку в процес у межах припустимого можливі численні варіації. рівня у ферментаційному резервуарі 4. 15 89409 16 17 Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко 89409 Підписне 18 Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601