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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren zur Herstellung
von Ethanol aus Getreiden, bei welchem das Trocknen der nicht fermentierbaren
Rückstände nach
einer Destillation bewirkt wird, indem überhitzter Dampf verwendet
wird, das gemahlene Produkt aus der Mühle nur mit den Kondensaten
gemischt wird, die aus dem Verfahren zurückkommen, und die Fluidmischung
der hydrolysierten Stärke,
welche zu den Saccharifizierungs- und Fermentationseinheiten geschickt
wird, mit den Destillationsrückständen verdünnt wird:
dieses Verfahren erlaubt die Herstellung von Ethanol mit den besten Umwandlungsausbeuten
und mit der bestmöglichen Qualität, wobei
gleichzeitig der spezifische Energieverbrauch pro Liter hergestelltem
Ethanol wie auch die Menge der verschiedenen Zutaten, die für die Herstellung
notwendig sind, verringert werden.
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Es
ist wohlbekannt, dass es mehrere Rohmaterialien gibt, die an der
Herstellung von Ethanol beteiligt sein können, welche bei Fruchtmosten,
zuckerhaltigen Flüssigkeiten,
beginnen und bis zu Cellulose und stärkehaltigen Materialien reichen.
Wenn die Letzteren als Rohmaterialien verwendet werden, haben Getreide
(Mais (corn), Roggen, Gerste, Weizen) die größte Bedeutung: ausgehend von
diesen Substanzen beinhaltet das Herstellungsverfahren vor dem Destillationsschritt
die Hydrolyse der Stärke, Saccharifizierungs-
und Fermentationsschritte.
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Die
Hydrolyse-Saccharifizierung besteht in der Umwandlung von Stärke in Dextrose über eine Reaktion,
welche durch bestimmte Enzyme und physikochemische Bedingungen katalysiert
wird.
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Die
Lösung
wird nach der Saccharifizierung zur Fermentation geschickt, für die Herstellung
von alkoholischem Wein. Diese Operation wird normalerweise innerhalb
großer
Stahlsäulen,
welche mittels Wärmeaustauschern
und/oder Wasserschlangen gekühlt
werden, nach der Zugabe von Saccharomyces-Hefen, welche die Umwandlung
der einfachen Zucker zu Ethanol und Kohlendioxid bewirken, durchgeführt.
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Die
Destillation stellt den letzten Schritt bei der Herstellung von
Ethanol dar und hat den Zweck, den Alkohol von all den anderen Komponenten
abzutrennen, die im Wein vorliegen: unlösliche und lösliche Feststoffe,
Fette, Salze, Proteine, Wasser und anderes flüchtiges Material, welches während der Fermentation
gebildet wird.
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Die
Technologien in Bezug auf das Ethanolherstellungsverfahren sind
wohlbekannt und wurden über
eine lange Zeit gefestigt und werden ständig mit dem Ziel überwacht,
Alkohol mit einer hohen Qualität bei
niedrigem Energieverbrauch herzustellen. In dieser Hinsicht ist
die Forschung insbesondere auf die Optimierung der Destillationseinheit,
mit der sachdienlichen Dimensionierung von Doppel- oder Dreifacheffektsäulen, mit
der mechanischen oder thermischen Kompression von Dämpfen, welche
aufgrund des geringen Energieverbrauchs einen echten Vorteil bieten,
gerichtet. Dasselbe trifft für
die Verdampfung der Ausflüsse
zu, die an dem Boden der Säule
austreten; Mehrfacheffektverdampfer mit mechanischer und/oder thermischer
Kompression erlauben unzweifelhaft eine wesentliche Energieersparnis.
Nichtsdestotrotz wird die Energie, die zum Trocknen der nicht fermentierbaren
Rückstände nach
der Destillation (DDG) verbraucht wird, nicht angemessen in Betracht
gezogen.
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Der
Abschnitt der Anlage, welcher diesen Teil des Verfahrens betrifft,
wird auf dem Gebiet der Destillation normalerweise als weniger wichtig
betrachtet: dieses beruht teilweise auf der Tatsache, dass nicht
alle Destillieranlagen dieses Produkt trocknen müssen (welches in vielen Fällen im
feuchten Zustand direkt an Landwirtschaftsbetriebe verkauft wird);
und vor allem weil die derzeit verwendeten Technologien entweder
sehr einfach aber unter dem Gesichtspunkt der Energie teuer sind
(3,8 MJ/kg verdampftes Wasser) oder thermisch effektiv (2,7 MJ/kg
verdampftes Wasser) aber komplex und teuer sind, so dass die Investition
kaum gerechtfertigt werden kann.
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Eine
Lösung
zum Trocknen der Destillationsrückstände wird
in der Beschreibung von modernen Technologien zur Herstellung von
Alkohol angegeben, wie beispielsweise in „The alcohol textbook, 3. Ausgabe,
1999" von der Universität von Nottingham (UK)
erwähnt
wird, worin auf Seite 266 eine einfache Dampftrocknung dargestellt
wird, die als solche jedoch in anderen Schritten des Herstellungsverfahrens
nicht wieder verwendbar ist. Derselbe Text unterstreicht auf Seite
259 das Rückführen der
Ausflüsse
von dem Boden der Destillationssäulen
zu der Bildung der zu hydrolysierenden Mischung, und dieses erfordert
die Verwendung von Chemikalien zur Neutralisation. Schließlich ist
ein wichtiges charakterisierendes Detail der bekannten Verfahren
zur Herstellung von Alkohol, dass eine zufrieden stellende Effizienz
der Anlage erhalten wird, wenn die verwendete Gesamtenergie 39.000
BTM und 1,15 KWH pro Gallone entspricht, was den italienischen Maßeinheiten von
2580 Kcal/Liter und 0,26 KWH/Liter entspricht, was einer Gesamtmenge
von 1175 MJ/HN entspricht (siehe Seite 267).
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Die
EP-A-0 237 520 lehrt ein Verfahren zur Herstellung von Ethanol durch
die Fermentation von zuckerhaltigen Rohmaterialien, bei welchem
wenigstens ein Teil des wasserreichen Destillationsrückstands
zu den Rohmaterialien zurückgeführt wird,
um den Verbrauch an Verfahrenswasser und Energie wie auch das Problem
mit dem Ausfluss zu verringern.
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Der
Anmelder hat nun gefunden, dass es möglich ist, Ethanol ausgehend
von Getreiden mit den besten Umwandlungsausbeuten und dem Erhalt der
besten Qualität,
die derzeit auf dem Markt ist, durch ein Verfahren, das Gegenstand
der vorliegenden Erfindung ist, zu erzeugen, welches, neben anderen
Hilfsmitteln, auf der Verwendung eines bestimmten Trocknungssystems
für die
nicht fermentierbaren Rückstände basiert,
einen spezifischen Energiegesamtverbrauch von weniger als 700 MJ/HN erlaubt,
wobei gleichzeitig andere Nachteile vermieden werden, welche unvermeidbar
scheinen würden, wenn
man entsprechend den oben erwähnten
Technologien des bekannten Standes der Technik arbeiten würde.
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Ein
Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft ein verbessertes
Verfahren zur Herstellung von Ethanol aus Getreiden, welches die
folgenden grundlegenden Operationen umfasst:
- – Mahlen
des Getreides,
- – Mischen
des gemahlenen Produkts mit den aus dem Verfahren zurückerhaltenen
kondensierten Produkten allein,
- – Hydrolyse
der so erhaltenen Mischung,
- – Mischen
der hydrolysierten Fluidmischung mit Destillationsrückständen, sogenannter
Borlande,
- – Saccharifikation
der so verdünnten
Mischung und anschließende
Fermentation,
- – Destillation
für die
Abtrennung der alkoholischen Phase von der alle nicht fermentierbaren
Rückstände enthaltenden
Borlande,
- – Klarifikation
und Abtrennung der Borlande-Bestandteile,
- – Rückführen eines
Teils der klarifizierten Borlande in den Saccharifikationsschritt,
- – Überführen des
Kuchens, welcher aus der zentrifugierten Borlande erhalten wird,
zu dem Trocknungsschritt,
- – Mischen
des oben Genannten mit einem Konzentrat, das aus der Verdampfung
des nicht zur Saccharifikation rückgeführten klaren
Borlande-Anteils stammt,
- – Trocknen
der so erhaltenen Destillationsrückstandsmischung
mittels Sättigung
mit überhitztem Dampf,
- – Dampfverteilung
zwischen einem in den Trocknungsabschnitt rückgeführten Dampf und einem Motordampf
für die
Zuführung
von Antriebskraft zu den Prozesseinheiten,
- – Rückführen der
Kondensate zu dem Mahlprodukt des Getreides.
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Das
oben beschriebene Verfahren erlaubt, dass die folgenden Hauptvorteile
in Bezug auf die Technologien, die derzeit zur Herstellung von Ethanol verwendet
werden, erhalten werden:
- – Vollständige Wiederverwendung der
thermischen Energie durch Ausnutzen derselben Energie in den verschiedenen
Einheiten der Anlage,
- – Erzeugung
eines Volumens an Verfahrenskondensaten, das ausreicht, um die erste
Verdünnung
der Stärke
zu bewirken, ohne auf frisches Wasser oder Borlande zurückgreifen
zu müssen,
- – Reduzierung
der Verwendung von Chemikalien (Enzymen, Säuren und Basen), die notwendig sind,
um die Reaktionen des Verfahrens zu steuern, dank der hohen Konzentration
an Trockenprodukt, des Rückführens von
Kondensaten und Borlande in verschiedenen Schritten des Verfahrens,
- – optimales
Gleichgewicht von thermischer und elektrischer Energie, welche aus
der Verbrennung von Gas erhalten wird,
- – 90%
Verringerung der Emissionen an die Atmosphäre und des flüssigen Abfalls.
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Das
Verfahren zur Herstellung von Ethanol gemäß der vorliegenden Erfindung
wird weiter im Detail in dem Schema erklärt, das in 1 gezeigt
ist, welches die Herstellungsschritte des Verfahrens mit den Material-
und Energieflüssen
beschreibt.
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Das
Schema wird zu rein veranschaulichenden Zwecken angegeben, wobei
Variationen in den Details der Anlage offensichtlich möglich sind,
ebenso in Bezug auf den Typ des verwendeten Getreides, ohne den
Gegenstand der vorliegenden Erfindung zu beschränken; ebenso wird zu rein veranschaulichenden
Zwecken die folgende Beschreibung angegeben, wobei Weizen als Referenzgetreide
gewählt wird.
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In
Bezug auf das Schema, welches in der Figur gezeigt ist, wird das
Getreide (1), welches zur Erzeugung von Ethanol bestimmt
ist, nach angemessenem Reinigen aus den Lagersilos zu der Mahleinheit (A)
geschickt.
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Diese
Einheit besteht aus einer Hammermühle mit einem feinmaschigen
Gitter, so dass eine Teilchengröße des pulverisierten
Produkts von ca. 2–3
mm max, garantiert wird.
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Eine
Teilchengröße, welche
zu fein ist, erzeugt Probleme in dem Faserabtrennungsschritt, wenn
sie zu grob ist, können
Probleme während
der Stärkehydrolyse
entstehen.
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Das
Produkt, das in der Mühle
gemahlen wurde, wird dann nur mit den Kondensaten (4) gemischt,
die aus dem Verfahren zurückerhalten
werden. Diese Produkte werden, bevor sie wieder verwendet werden,
durch Rückgewinnung
der Wärme, die
noch immer in den ausgestoßenen
Rauchgasen (fumes) des verbrannten Gases vorliegt, auf eine Temperatur
von 90–95°C erwärmt.
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Die
erhaltene Mischung (2) weist einen Trockengehalt, der von
35 bis 43% reicht, eine Temperatur von ca. 60–65°C und einen pH von 5,5–5,7 auf: dieses
sind ideale Parameter für
die anschließende Stärkehydrolyseeinheit
(B). Die Hydrolysereaktion findet statt, indem die gesamte Mischung
mit einer Emission von frischem Dampf (3) und bei der Zugabe des
geeig neten Enzyms (Thermo-Amylasen) auf eine Temperatur von 92–105°C erwärmt wird
(die Temperatur ändert
sich entsprechend dem Getreidetyp und den Verweildauern).
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Die
Fließgeschwindigkeit
des notwendigen Dampfes reicht von 15 bis 25 KG/HN in Bezug auf den
Trockengehalt und die Temperatur, die erreicht werden sollen.
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Lange
Hydrolysezeiten und eine hohe Konzentration des Trockenmaterials
in der Mischung, welche in dem gegenwärtigen Projekt angestrebt werden,
sind Parameter, welche einen positiven Einfluss auf den Enzymverbrauch
haben, welcher verringert wird.
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Die
Fluidmischung der hydrolysierten Stärke (5), welche zu
den Saccharifizierungs- (C) und Fermentations-(D)-Einheiten geschickt
wird, wird weiter verdünnt,
diesmal mit den Destillationsrückständen, Borlande
(13), bis ein Gesamttrockengehalt, der ca. 25–28% entspricht,
erreicht wird.
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Eine
Fraktion dieses Trockenprodukts, innerhalb des Bereichs von 13–15%, besteht
aus fermentierbaren Zuckern.
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Die
Verwendung von klarifizierter Borlande hat zwei wichtige Vorteile:
- – sie
verringert das Volumen der Ausflüsse,
die zu der Endverdampfung geschickt werden müssen. Wenn die Borlande nicht
wieder verwendet wird, ist sie genau gesagt ein Ausfluss, welcher
zur Rückgewinnung
des Trockengehalts verdampft werden muss;
- – die
Tatsache, dass die Borlande einen stark sauren pH aufweist, erlaubt
eine Ersparnis bei der Verwendung der Säure, die nötig ist, um den Most bei der
Fermentation auf Werte von 3,2–3,6
zu bringen.
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Die
Mischung (7) wird, indem das Flash-System verwendet wird,
um eine Schädigung
des neuen Saccharifizierungsenzyms (Gluco-Amylasen) zu verhindern,
gleichzeitig mit der Verdünnung
und Zugabe der Enzyme auf 65°C
abgekühlt,
und dann mittels eines Wassertauschers auf 30°C, bevor sie in die Fermentationstanks
hineingelangt, um die Temperatur zu erreichen, welche für eine alkoholische
Fermentation geeignet ist.
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Die
zwei Reaktionen erfolgen gleichzeitig: wenn die Dextrose durch Saccharifizierung
erzeugt wird, wird sie durch die Hefe durch Fermentation in Alkohol
und Kohlendioxid umgewandelt.
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Die
Fermentation gehört
zu dem kontinuierlichen Typ, sie dauert ca. 70–80 Stunden, und die Temperatursteuerung
hält die
Temperatur bei Werten, die nicht höher als 35°C sind.
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Die
Vermehrung der Hefe wird separat ausgeführt, und die Hefe wird kontinuierlich
zu dem Zulaufstrom der zu fermentierenden Mischung (Most) zugegeben.
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Es
gibt zwei Fermentationsprodukte:
- – Kohlendioxid
CO2 (8) in gasförmiger Form, welches durch
Raffinieren und Kompression zurückgewonnen
werden kann,
- – Ethanol,
der in dem Wein (9) in einer Menge, die ca. 12% entspricht,
enthalten ist.
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Der
Prozentsatz an Ethanol, der im Wein enthalten ist, kann abhängig von
dem Zuckergehalt des Ausgangsmostes beträchtlich variieren. Wenn hohe Grade
erhalten werden, gibt es eine Verringerung bei den Volumina für dieselbe
Menge an erzeugtem Ethanol, was zu einer Energieersparnis beiträgt und die
Verwendung einer Ausrüstung
mit verkleinerten Dimensionen erlaubt.
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Die
Destillationseinheit (E) nimmt den Wein (9) in Empfang
und bewirkt die Trennung der alkoholischen Phase von all den anderen
Substanzen mit Hilfe eines Bodensäulensystems.
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Eine
azeotrope Alkoholmischung wird im oberen Ende konzentriert: 96%
Ethanol und 4% Wasser (18).
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In
diesem besonderen Fall gibt es drei Säulen: eine Rektifiziersäule, eine
Destillationssäule
bei Atmosphärendruck
und eine Vakuumsäule.
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Das
System ist für
eine Energieersparnis geeignet: Der Dampf (22) unter einem
Druck von 2,6–3 bar,
welcher aus dem Trockner kommt und gereinigt ist, erwärmt die
Rektifiziersäule,
welche wiederum die atmosphärische
Säule und
stromabwärts
die Vakuumsäule
erwärmt.
Der Dampfverbrauch pro Hektoliter an Ethanol (HN) kann auf 110 kg/HN
verringert werden.
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Die
Borlande (11), welche an dem Boden der Destillationssäulen vorliegen,
welche all die nicht fermentierbaren Rückstände enthalten, werden zur Klarifikation
und Abtrennung der unlöslichen
Substanzen und Fasern zu den Horizontalzentrifugendekantern (F)
geschickt.
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Diese
Dekanter teilen den Fluss in zwei Teile auf: ein Teil wird Kuchen
(1/5) genannt, welcher getrocknet werden muss, der andere Teil ist
die klarifizierte Borlande (12).
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Die
alkoholische azeotrope Mischung (18) wird an dem Kopf der
Rektifiziersäule
extrahiert und zu der Ethanolentwässerungseinheit (G) geschickt.
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Die
gefestigte Molekularsiebtechnologie wird verwendet, um den Alkohol
von 96% auf 99,99% zu trocknen. Zwei Reaktoren, die parallel sind
und abwechselnd verwendet werden, führen Trockenzyklen mit einer
Wasseradsorption auf inertem Zeolithmaterial aus. Am Ende von jedem
Zyklus werden die Harze mittels Dampf (23) regeneriert.
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Der
Dampfverbrauch für
die Entwässerung erweist
sich als 55 Kg/HN.
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Ein
Teil der klarifizierten Borlande (14), welcher nicht rückgeführt wurde,
ist zur Verdampfung bestimmt und wird dann zur endgültigen Konzentrierung
in die MVR-Verdampfungseinheit (H) geschickt.
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Das
Konzentrierungssystem gehört
zu dem Röhrenbündeltyp
mit Zwangszirkulation der flüssigen Phase
und mechanischer Dampf-Rekompression: diese Lösung wurde gewählt, um
die Verwendung der elektrischen Energie zu optimieren, welche durch die
Gasturbine erzeugt wurde, wobei gleichzeitig thermische Energie
gespart wurde.
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Der
thermische Verbrauch ist genau gesagt null, und der elektrische
Verbrauch entspricht 20 KWH/T an verdampftem Wasser.
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Das
endgültige
Konzentrat (16) mit einem Trockenmaterial von ca. 27–30% wird
mit dem Kuchen (15), der aus den Horizontaldekantern kommt, gemischt
und zu der Trockeneinheit mit überhitztem Dampf
(I) geschickt.
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Der
Trocknungsprozess wird durch Sättigung
des überhitzten
Dampfes bewirkt (Wasser wird aus der feuchten Mischung zu dem Dampf
transferiert, wodurch dieser gesättigt
wird) (20), wobei ein Teil von diesem rückgeführter Dampf (24) ist,
welcher durch ein Gebläse
nach dem Erwärmung
erzeugt wird (der Zyklus wird dann wiederholt), und der andere Teil
ist Motordampf (21), welcher, wenn er bei einem Druck von
3 bar vorliegt, eine Antriebskraft für die Verfahrenseinheiten liefern
kann.
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Insbesondere
hat der Dampf (21) drei Anwendungen:
- – Dampf
(23) für
die Entwässerungs-Molekularsiebe:
55 Kg/HN,
- – Dampf
(22) für
die Säulendestillationseinheit: 110
Kg/HN,
- – Dampf
(3) für
die Stärkehydrolyseeinheit:
15–25 Kg/HN.
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Die
einzige externe Energiequelle für
die vorgeschlagene Anlage ist das Gas, welches den elektrischen
Turbogenerator versorgt.
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Die
Produktion entspricht 33 KWH/HN, eine Menge, die ausreicht, um den
elektrischen Bedarf der Anlage abzudecken.
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AN
die thermische Energie, welche für
die Produktion von Ethanol notwendig ist, 200 Kg Dampf/HN, wird
aus den heißen
Rauchgasen an dem Auslass des Turbogases erhalten.
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Der
Gesamtprozess bewirkt entsprechend dem angezeigten Schema die vollständige Umwandlung
des Getreides in 99,99% Ethanol und das Trocknen der nicht fermentierbaren
Rückstände mit
einem spezifischen Energiegesamtverbrauch, der niedriger als 700
MJ/HN ist.
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Mit
besonderem Bezug auf das Beispiel können die Vorteile, welche erhalten
werden können,
indem Ethanol gemäß dem Verfahren
der vorliegenden Erfindung erzeugt wird, detaillierter erklärt werden.
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Soweit es die Energie
betrifft:
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- a. Die Erzeugung von einem Hektoliter Ethanol (HN)
mit einem Verbrauch von Gas als der einzigen Energiequelle für die gesamte
Anlage entspricht 21 NM3/HN–700
MJ/HN. Dieser Wert stellt in Bezug auf die derzeit verwendeten Technologien
ein Minimum dar. Er wird erhalten, indem die thermische Energie
der DDG-Trocknung wieder verwendet wird und indem die Verwendung
von elektrischer und thermischer Energie, welche mittels der Auswahl
von geeigneter technologischer und Anlagenauslegung erhalten wird,
ausgeglichen wird (Doppeleffektdestillation, Verdampfung des Ausflusses
mit mechanischer Kompression der Dämpfe). Das Verbrennungsgas
versorgt die Turbine, wo all die elektrische Energie, die zum Betrieb
der Anlage notwendig ist, erzeugt wird, 33 KWH/HN. Die restliche
thermische Energie ist in den heißen Rauchgasen am Ausgang der
Turbine enthalten. Diese thermische Energie stellt die einzige Wärmequelle
dar, um die gesamte Destillationsanlage zu betreiben. In der Praxis
werden die heißen
Rauchgase am Ausgang des Turbo[generators] zu der DDG-Trockenanlage
geschickt, wo diese das Trockenmedium überhitzen, welches in dieser
Einheit nicht Luft sondern Dampf ist. Ein gesättigter Dampf ist an dem Ende
der Trockenphase verfügbar,
welcher solche Fließgeschwindigkeits-
(180–200
kg/HN) und Druck (3 bar) -Eigenschaften aufweist, die es ermöglichen,
dass dieser in den anderen Verfahrenseinheiten verwendet wird.
- b. Stärkehydrolyse
bei einer hohen Konzentration an Trockenmaterial (35–43%): dieses
erlaubt eine beträchtliche
Ersparnis, da sowohl die Heizenergie als auch die Wärme, die
am Ende der Reaktion entfernt werden muss, halbiert werden.
- c. Stärkehydrolyse:
diese verwendet die Kondensate, die während der verschiedenen Schritte
des Herstellungsverfahrens gesammelt werden, als das einzige Verdünnungsmittel.
Dieses ist ebenfalls möglich
dank des Trocknungssystems, welches die Rückgewinnung seiner Kondensate
ermöglicht,
andernfalls wäre
das notwendige Volumen nicht verfügbar.
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Bezogen auf die Umwelt:
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Die
normalen Trockenvorgänge
erzeugen heiße,
feuchte Luft mit Mengen an verschmutzenden Substanzen, welche kontinuierlich überwacht
werden müssen.
Die Verwendung von überhitztem
Dampf als Trockenmedium stellt nicht nur eine beträchtliche thermische
Ersparnis dar, sondern ebenfalls einen großen Vorteil für die Umwelt,
da dieses die Emissionen in die Atmosphäre aufgrund der Trocknung auf praktisch
null verringert. Ein weiterer beträchtlicher Vorteil dieses Verfahrens
besteht in dem fast vollständigen
Fehlen von Ausflüssen,
da es eine weitgehende Wiederverwendung des Restwassers beinhaltet.
Das Ablassen von Ausflüssen
(26) zu der Ausflussbehandlungseinheit ist im Vergleich
zu einer standardmäßigen Ethanolanlage
extrem begrenzt, was einen großen
Vorteil für
die Umwelt, unter dem Gesichtspunkt der Energie, und eine verringerte
Investition für
die Reinigungseinheit (WWTP) mit sich bringt.
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Soweit die Zutaten betroffen
sind:
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Das
Verfahren weist ebenso beträchtliche Vorteile
in Bezug auf die Zutaten auf, da die vorgeschlagenen Lösungen die
Verwendung von Enzymen und Chemikalien (Säuren und Basen), welche zur Steuerung
der Reaktion nötig
sind, entschieden verringern.
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Enzyme:
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Die
Verwendung von Enzymen wird verringert, indem die Umwandlung in
verdoppelten Zeiten, mit einem starken Schütteln, um die Anzahl an Kontakten
zu erhöhen,
und mit höheren
Konzentrationen an Trockenmaterial ausgeführt wird.
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Die
längeren
Reaktionszeiten und das kräftige
Schütteln
verringern die benötigte
Menge an Enzymen beträchtlich.
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Höhere Konzentrationen
an Trockenmaterial verringern das Gesamtvolumen: als eine Folge
gibt es eine geringere Dispersion der Enzyme und folglich eine erhöhte Effizienz.
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Säuren und Basen:
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Die
Verwendung von Chemikalien, welche in Gegenwart des Rückführens der
Borlande sehr hoch sein würde,
wird durch ein Hilfsmittel verringert, welche Teil der Neuheit des
Verfahrens ist: die erste Stärkeverdünnung, vor
deren Hydrolyse, wird ausschließlich
mit Kondensaten bewirkt, ohne die Wiederverwendung der Borlande.
Dieses ist ein großer Vorteil,
weil, da die Hydrolysereaktion einen optimalen pH von nicht weniger
als 5,5–5,7
benötigt,
die Notwendigkeit einer chemischen Base (wie z.B. Soda), um die
starke Säure
der Borlande zu neutralisieren, extrem hoch sein würde, wenn,
wie es normalerweise geschieht, Borlande für die Verdünnung von Stärke verwendet
werden; wenn im Gegensatz dazu Wasser für die Verdünnung verwendet wird, ist Säure nicht
notwendig, jedoch sind die Energiekosten deutlich erhöht.
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Weiterhin
muss die anschließende
Saccharifizierungs- und Fermentationsreaktion in einer sauren Umgebung
stattfinden, und folglich wäre
nach der Neutralisation (wenn Borlande verwendet werden) eine erneute
Ansäuerung
auf pH-Werte um 3,2–3,6 nötig, wobei
dieses Mal eine große
Menge an Säure verwendet
würde.
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Das
vorliegende Verfahren sieht vor, dass vor der Hydrolyse nur die
Kondensate als Verdünnungsmittel,
das aus dem Verfahren zurückerhalten wird,
verwendet werden, deren Neutralisation leicht und nicht beschwerlich
ist, wogegen nach der Hydrolyse die anschließende Verdünnung unter Verwendung der
rückgeführten klaren
Borlande bewirkt wird.
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Da
diese sauer sind, erlauben sie, dass der pH praktisch ohne die Verwendung
von Säuren
erniedrigt wird.