乙醇及油的回收、制造方法

专利名称：乙醇及油的回收、制造方法
技术领域：
本发明涉及对食品废弃物进行糖化、发酵和蒸馏以制造乙醇的将乙醇及油回收进行制造的方法。这里所说的食品废弃物中包含来自家庭的食物垃圾、来自食品工厂的食品系产业废弃物、在流通阶段被废弃的废食品(废点心、从便利店等回收的过保质期的食材、从饭店等中排放的剩饭菜)、食堂或医院等中的废食材、在供需调整或生产阶段为了提高糖度而除去的果实等为了人类食用而在生产、加工、烹调、饮食的阶段中所产生的所有废弃物。具体地说，本发明涉及从食品废弃物中将乙醇及油回收进行制造的方法。
背景技术：
已知在食物垃圾等食品废弃物中存在着米饭、面包、面类等碳水化合物、六碳糖、 五碳糖等，可以构建使其发生乙醇发酵以制造作为液体燃料的乙醇的循环系统。该方法中，通过将含有淀粉等糖源的有机废弃物回收并糖化来进行单糖化，添加乙醇发酵酵母，经过数小时 数月左右，糖完全被消耗后，将乙醇发酵液蒸馏，分离精制乙醇。为了使乙醇纯度达到99%以上，利用共沸或无水化膜。对于由食品废弃物制造乙醇的方法一直以来提出了各种提案。例如，日本特开2007-111590号公报(下述专利文献1)中记载了一种方法，其包含以下步骤将食物垃圾粉碎以生成粉碎物的步骤；调整粉碎物的淀粉浓度并添加糖化酶以生成糖化处理水的步骤；在糖化处理水中接种预先培养的运动发酵单胞菌(Zymomonas mobilis)菌种、使发生醇发酵以生成醪液的步骤；将醪液蒸馏以回收乙醇的步骤。由于可获得超过45%的对葡萄糖转化率、可高效地由食物垃圾生产乙醇、对日本的汽油添加用乙醇生产有益，因而能够以食物垃圾为原料且以高效率将乙醇回收。另外，日本特开2005-65695号公报(下述专利文献2、中记载了一种使用含淀粉质的原料、利用发酵制造乙醇的方法，通过具备由所述原料形成料粒的料粒形成工序、在所述料粒上接种曲霉属菌以获得糖化料粒的糖化工序、将由所述糖化料粒、酵母和水构成的发酵醪液的发酵开始时的水分含量调整为30 60重量％以进行固体发酵的固体发酵工序，开发出了利用固体发酵法的新型乙醇生成方法和系统，是在乙醇生成过程中不会排出废液的乙醇制造方法及乙醇制造系统。另外，日本特开2006-325577号公报(下述专利文献3)中记载了一种系统，其具备醇生产部和废液处理、利用部，具有醇生产部、糖化部、浓缩部、第1发酵部、蒸馏部和脱水部，由生物质原料(食物垃圾)生成醇(燃料用醇)。在糖化部中，利用在食物垃圾中栖息的微生物生成乳酸，糖化液的PH降低。在浓缩部中，将浓缩糖化液的总糖浓度浓缩至IOOg/ 1 300g/l的范围，同时浓缩糖化液的pH通过乳酸的浓缩变为4. 0左右，由此在有效利用食物垃圾的同时，即便使用在酒制造中使用的属于酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae) 的酵母，也不需要杀菌、PH调节和在酵母中添加营养源等，且可高效地生成醇。但是，在上述专利文献1 3中记载的现有乙醇制造方法中，由于糖化液中所含的油成分，有时配管发生堵塞，具有食物垃圾所含淀粉的热回收率降低的问题。另外，在现有的乙醇化循环中，为了使有机废弃物中的糖分作为乙醇的原料，具有糖分以外的物质全部作为残渣被排出的问题。专利文献1 日本特开2007-111590号公报专利文献2 日本特开2006-325577号公报专利文献3 日本特开2006-325577号公报

发明内容
发明所要解决的课题本发明的课题在于提供解决上述现有技术的问题、提高食品废弃物中所含热能的回收率、同时作为处理时产生的残渣的固态成分的处理容易的乙醇制造方法。用于解决课题的手段本发明为了解决上述课题进行了深入研究，结果提供了下述乙醇制造方法在糖化液、发酵液或蒸馏废液中的任一个的固液分离工序中，通过使用分离为油成分、水溶液成分和固态成分这3相的3相式离心分离装置，在提高食品废弃物中所含热能的回收率的同时，作为处理时产生的残渣的固态成分的处理容易，以其为主旨，是如权利要求书中所记载的下述内容。(1)乙醇及油的回收、制造方法，其是对食品废弃物进行糖化、发酵和蒸馏以将乙醇及油回收、制造的方法，其特征在于，在糖化液、发酵液或蒸馏废液中的任一个的固液分离工序中，使用分离为油成分、水溶液成分和固态成分这3相的3相式离心分离装置。(2)上述(1)所述的乙醇及油的回收、制造方法，其特征在于，通过3相分离由所述水溶液成分中分离回收油成分及固态成分，并将液体成分送至发酵部。(3)上述(1)或( 所述的乙醇及油的回收、制造方法，其特征在于，在食品废弃物中添加凝固成琼脂状的废油或者吸附于报纸上的废油后用作原料，在糖化部中在60°C以上的温度下保持并搅拌12小时以上，从而将废油回收至糖化液中。(4)上述(1) C3)任一项所述的乙醇及油的回收、制造方法，其特征在于，在糖化部中添加脂肪酶作为酶，从而将残留于固形物中的油成分分解，增加在上述3相分离中的回收油量。(5)上述(1) (4)任一项所述的乙醇及油的回收、制造方法，其特征在于，使用筛孔为0. Imm IOmm的网筛将在上述固液分离工序中未分离的包含在水溶液中的固形物除去。(6)上述(1) ( 任一项所述的乙醇及油的回收、制造方法，其特征在于，在上述固液分离工序的前段，使用过滤式的压榨机、振动筛装置、冲孔金属(punching metal)及网将塑料、纸、袋、卫生筷子、金属、甲壳类等夹杂物分离。(7)上述(1) (6)任一项所述的乙醇及油的回收、制造方法，其特征在于，使用 Brix计(折射计)测定含有多种糖分、盐分、SS分(悬浮固形物成分)的所述糖化液的浓度，将该浓度控制为规定值的范围。(8)上述(1) (7)任一项所述的乙醇及油的回收、制造方法，其特征在于，使用对食品废弃物以外的废弃物进行焚烧或熔融的废弃物处理设备将在所述固液分离工序等中作为固态成分分离出的残渣实施处理，将回收此时产生的废热得到的蒸汽用于所述食品废弃物的浓缩工序、蒸馏工序。(9)上述(1) (8)任一项所述的乙醇及油的回收、制造方法，其特征在于，使用利用了热风通风干燥、需氧发酵热的干燥装置对在所述固液分离工序等中作为固态成分分离出的残渣中的水分实施干燥处理后，使用所述废弃物处理装置实施焚烧或熔融处理。(10)上述(1) (9)任一项所述的乙醇及油的回收、制造方法，其特征在于，将对在所述固液分离工序等中作为固态成分分离出的残渣进行厌氧发酵并回收得到的可燃气体作为所述废弃物处理装置的焚烧或熔融热源或者乙醇机械设备的加热蒸汽源使用。(11)上述(1) (10)任一项所述的乙醇及油的回收、制造方法，其特征在于，将在所述蒸馏工序中与乙醇分离后的水溶液作为所述糖化工序中使用的加水液进行再利用，将剩余的水溶液在所述废弃物处理装置的焚烧或熔融工序中进行喷雾处理。(12)上述⑴ (11)任一项所述的乙醇及油的回收、制造方法，其特征在于，利用油水分离、过滤中的任一个或两个工序对使用所述3相式离心分离装置进行分离所获得的油成分实施处理后，作为再生油燃料进行利用。(13)上述(1) (12)任一项所述的乙醇及油的回收、制造方法，其特征在于，将所述再生油燃料作为相邻的对废弃物进行焚烧或熔融的废弃物处理设备的燃料进行利用，从而减少在所述废弃物处理设备中使用的化石燃料。(14)上述(1) (12)任一项所述的乙醇及油的回收、制造方法，其特征在于，通过酯交换反应、亚临界处理、热处理等将使用所述3相式离心分离装置进行分离所获得的油成分作为生物柴油燃料的原料进行利用。(15)上述(1) (14)任一项所述的乙醇及油的回收、制造方法，其特征在于，通过添加浓硫酸作为催化剂使混入在所述油成分中的游离脂肪酸与醇反应来进行酯化，或者通过使用离子交换树脂作为催化剂使混入在所述油成分中的游离脂肪酸与醇反应来进行酯化，从而降低游离脂肪酸浓度。(16)上述(14)或(15)所述的乙醇及油的回收、制造方法，其特征在于，作为所述酯交换和/或所述酯化工序中所使用的醇，使用通过上述工艺精制的乙醇。< 作用 >根据(1)的发明，虽然食品废弃物一般含有数％的油成分，会导致配管堵塞或发酵障碍等，但可以避免该问题。所回收的油成分是以植物油为主成分的高放热量的燃料，可有效利用于燃料等。根据O)的发明，例如通过在糖化工序和发酵工序之间利用3槽分离由水溶液成分中分离回收油成分及固态成分，并将液体成分送至发酵部，由于糖化槽一般在60°C以上的高温下保持，因而油的粘度很低、回收容易；由于在后工序的发酵工序中油成分会阻碍乙醇发酵，因而可以事先将该阻碍要因除去；由于可防止之后工序中的配管堵塞，因而益处进
一步增多。另外，一般家庭中在天妇罗或炒菜中使用的植物油大部分是在用报纸或厨房用纸将其吸收后或者在添加以脂肪酸为主成分的固化材料使其凝固成琼脂状后，作为可燃垃圾丢弃，由家庭的回收仅停留于在部分站点的回收，作为废油的回收率很低。根据(3)的发明，可以将以往无法回收的废油与食品废弃物置于同一回收路线，可大幅度节约回收的步骤，回收率大幅度提高。而且，通过在糖化部中在60°C以上的温度下搅拌并保持12小时以上，溶入报纸中的植物油大部分溶出至糖化液中，且凝固成琼脂状的油在60°C左右可变成液态，因而在之后的工序中可简单地作为油进行回收。根据的发明，由于可通过添加脂肪酶作为酶将附着于固形物的油成分或固体状的油成分进行分解，因而可进一步提高油的回收率。根据(5)的发明，由于使用筛孔为0.1mm IOmm的网筛将在液体分离工序中未分离的固形物除去，因而不会成为后工序的浓缩、发酵、蒸馏工序等的运行阻碍原因。根据(6)的发明，由于在固液分离工序的前段使用过滤式的压榨机、振动筛装置、 冲孔金属及网将塑料、纸、袋、卫生筷子、金属、甲壳类等夹杂物分离，因而可以将无法用破碎分选机完全除去的夹杂物分离。根据(7)的发明，由于使用Brix计(折射计)对含有多种糖分、盐分、SS分(悬浮固形物成分)等的所述糖化液的浓度进行测定、管理，因而通过调整多个原料的混合比率、 或者在设置糖化液的浓缩工序时改变其浓缩度，可以正确地进行浓度管理。由此，可稳定地继续发酵状況。根据⑶的发明，使用对食物废弃物以外的废弃物进行焚烧或熔融的废弃物处理设备将利用所述固液分离工序或各部设置的网筛、脱水机等作为固态成分分离出的残渣一并进行处理，可以将回收此时产生的废热得到的蒸汽利用于所述食品废弃物的浓缩工序、 蒸馏工序。在废弃物发电中是利用蒸汽所带有的热能转换成电，但其发电效率较低，最高也仅为35%左右，其大部分在将蒸汽凝结为水时作为凝结水而发生热损失。但是，本发明中， 在浓缩或蒸馏工序中所需要的热水平为100°C左右，使用以往仅为热损失的废热即可作为处理容易且易于保存的液体燃料获取，因而能量效率非常优异。另外，所述残渣即便使用例如脱水机机械地进行挤榨，含水率也为70%以上，在此状态下进行焚烧、熔融时，另外需要外部燃料，废热回收的蒸汽比率保持在很低。根据(9)的发明，通过将使用了 60°C以上的低水平废热的通风干燥和使用了食品废弃物中所含微生物(重新添加菌种当然也是可以的)的发酵热的需氧干燥组合，可以在不重新添加外部燃料的情况下大幅度地减少水分。因而，在相邻的焚烧或熔融设备中不需使用新的外部燃料，而且可以提高废热回收的蒸汽比率。根据(10)的发明，在将所述残渣保持于厌氧状态的状态下，通过食品废弃物中所含微生物(重新添加菌种当然也是可以的)的作用，可以将以甲烷为主成分的可燃性气体回收。对于该技术，通过将经过可溶化的原料保持在固态成分浓度为10%左右、35°C以上的温度，并在罐内进行搅拌，由此活化微生物的活动，但本发明的残渣已经发生可溶化，通过添加蒸馏废液等中，可以在不添加新的水和燃料的情况下容易地进行发酵。另外，回收的甲烷等可燃性气体可作为相邻的焚烧或熔融设备的外部燃料代替品使用。而且，通过使用利用可燃气体的独立燃气发动机发电机或燃气涡轮发电机、利用蒸汽发生器的废热蒸汽的过热等，可以供给设备内的电力或蒸汽的一部分。根据(11)的发明，通过将蒸馏废液的一部分作为加水液再利用于糖化工序，可以减少废液，而且可以供给糖化工序所需的热量(60°C)。另外，废液含有有机成分，无法在不进行处理的情况下直接作为废水流出，但通过喷雾至相邻的焚烧炉或熔融炉的高温部分， 有机成分可燃烧无害化。
根据(1 的发明，通过油水分离、过滤的任一个或两个工序对使用所述3相式离心分离装置进行分离所获得的油成分实施处理后，可作为再生油燃料利用。根据(1 的发明，将所述再生油燃料作为相邻的对废弃物进行焚烧或熔融的废弃物处理设备的燃料利用，从而减少在所述废弃物处理设备中使用的化石燃料。另外，将通过焚烧处理、燃烧所产生的废热作为蒸汽回收后，使用利用汽轮机进行发电时的例如抽气蒸汽，可利用于所述食品废弃物的浓缩工序、蒸馏工序。根据(14)的发明，使用所述3相式离心分离装置进行分离所获得的油成分是以植物油为主成分的油，通过进行以下的处理，可作为柴油相当品使用。(a) —个方法是碱处理法，以KOH、NaOH为催化剂，将醇添加在本发明获得的作为原料的油成分中，由此可分解为脂肪酸和甘油。(酯交换反应)。所得脂肪酸在除去甘油和碱催化剂后，可作为柴油相当品使用。(b)另一个方法为亚临界法。亚临界法是通过使原料的油成分形成亚临界状态来将油成分分解，其被分解为甘油和脂肪酸。通过该方法，即便是原料比较脏时，也可在没有特殊前处理的情况下进行分解。根据(1 的发明，在本发明获得的油成分中混入有游离脂肪酸，在此状态下通过碱催化剂会生成皂，因而在进行酯交换反应之前有必要事先除去。通过将浓硫酸作为催化剂使其与醇反应，游离脂肪酸可以发生酯化。而且，如(14)所示，通过利用碱催化剂与醇反应，可以在不产生皂成分的情况下制作柴油。同样地，还可使用离子交换树脂将游离脂肪酸酯化。另外，技术上还可通过离子交换树脂的组合进行至酯交换。对于酯化反应和/或酯交换反应中所使用的醇而言，一般已知甲醇。甲醇一般是由石油合成，技术上可以由生物质制作(将生物质气化，利用催化剂由合成气体合成甲醇)，但在高压条件化下，技术上的困难性也很高。根据(16)的发明，可以将由食品废弃物制得的乙醇作为生物柴油精制的副原料使用，通过生物质来源的原料，全部可制造柴油。上述反应一般由于水分的混入而效率降低，但可使用在蒸馏后进行了无水化(利用膜分离、PSA或共沸蒸馏)的无水乙醇。根据本发明，可以提供将乙醇及油回收进行制造的方法，其通过在糖化液、发酵液或蒸馏废液中的任一个的固液分离工序中使用分离为油成分、水溶液成分和固态成分这3 相的3相式离心分离装置，在提高食品废弃物中所含热能的回收率的同时，作为处理时产生的残渣的固态成分的处理容易。另外，通过有效地利用焚烧(熔融)炉的回收蒸汽，可以降低乙醇制造成本。而且，不仅可将残渣的焚烧热利用于乙醇制造，还可作为再生油燃料进行利用等， 在产业上发挥有用的显著效果。


图1是例示本发明的乙醇及油的回收、制造方法的第1实施方式的图。图2是例示本发明的乙醇及油的回收、制造方法的第2实施方式的图。图3是例示本发明的乙醇及油的回收、制造方法的第3实施方式的图。图4是表示本发明的乙醇及油的回收、制造方法的实施例的图。图5是表示本发明的乙醇及油的回收、制造方法的实施例的图。
图6是表示本发明的乙醇及油的回收、制造方法的实施例的图。符号说明
1食物垃圾2破碎分选器
3糖化器4网筛
53相离心分离装置6网筛
7浓缩器8发酵器
9蒸馏器10膜分离器
11乙醇12残渣(固态成分)
13油成分14蒸汽
15气化熔融炉16废液
17再生油化处理18燃料化处理
具体实施例方式使用图1 图6详细地说明用于实施本发明的最佳方式和实施例。图1 图4中，1表示食物垃圾、2表示破碎分选器、3表示糖化器、4表示网筛、5 表示3相离心分离装置、6表示网筛、7表示浓缩器、8表示发酵器、9表示蒸馏器、10表示膜 分离器、11表示乙醇、12表示残渣(固态成分)、13表示油成分、14表示蒸汽、15表示气化 熔融炉、16表示废液、17表示再生油化处理、18表示燃料化处理，对于相同要素使用相同符 号，从而避免说明的重复。<第1实施方式>图1为例示本发明的乙醇制造方法的第1实施方式的图。首先，使用破碎分选器2将食物垃圾1粉碎，将固态成分作为残渣12除去后，在糖 化器3中添加乙ニ醇淀粉酶等酶并保持于约60°C，从而形成使淀粉转化为葡萄糖而溶解干 水的状态。接着，在网筛4中利用过滤式压榨机、振动筛装置、冲孔金属及网将塑料、纸、袋、 卫生筷子、金属、甲壳类等夹杂物分离，并作为残渣12除去，然后使用3相式离心分离装置5 分离成油成分、水溶液成分和固态成分这3相，将固态成分作为残渣12除去。分离出的油成 分13可作为气化熔融炉15的燃料使用之外，而且由于水溶液成分中不含油成分，因而不必 担心油成分附着于配管而使水溶液的配管堵塞，可防止乙醇制造设备的热效率的降低。此 夕卜，刚从糖化器3出来后的糖化液的温度为观で以上，因而可提高油成分的流动性，使分离 回收变得容易。接着，在网筛6中利用筛孔(网眼)为0. Imm IOmm的网筛将固液分离エ序中未 分离的固形物除去，并作为残渣12除去，然后使用浓缩器7加热至约160°C，生成浓度约为 15WT%的葡萄糖水溶液后，在发酵器8中酵母菌将葡萄糖吞食，可产生浓度约为7. 5WT%的乙醇。
本发明中，无论有无浓缩器7或热源如何，通过使用气化熔融炉15的发电设备中所用的约200°C的中低温的抽气蒸汽14，可以提高能量效率。另外，通过例如在糖化工序与发酵工序之间利用3槽分离由水溶液成分中分离回收油成分及固态成分，并将液体成分送至发酵部，由于糖化层一般在60°C以上的高温下保持，因而油的粘度很低、回收容易，可事先除去后工序的发酵的阻碍要因，可防止之后工序中的配管堵塞，从而益处进一步增大。另外，还可附加陈米或木质系糖化物等糖源来利用乙醇发酵。这可以廉价地确保在一般的乙醇发酵中被称为占原材料费用一半的氮源。例如，在食品废弃物中添加凝固成琼脂状的废油或者吸附于报纸上的废油后用作原料，在糖化部中在60°C以上的温度下搅拌并保持12小时以上，从而可以将以往无法回收的废油与食品废弃物置于同一回收路线，可大幅度节约回收的步骤，回收率大幅度提高。而且，通过在糖化部中在60°C以上的温度下搅拌并保持12小时以上，溶入报纸中的植物油大部分溶出至糖化液中，而且凝固成琼脂状的油在60°C左右可变成液态，因而在之后的工序中可简单地作为油进行回收。另外，通过添加脂肪酶可以将附着在固形物上的油成分分解，因而可进一步提高油的回收率。另外，使用热风通风干燥、需氧发酵热的干燥装置对在所述固液分离工序等中作为固态成分分离出的残渣中的水分进行干燥处理后，使用所述废弃物处理装置进行焚烧或熔融处理，通过将使用了 60°C以上低水平废热的通风干燥和使用了食品废弃物中所含微生物(重新添加菌种当然也是可以的)的发酵热的需氧干燥组合，可以在不重新添加外部燃料的情况下大幅度地减少水分。因而，在相邻的焚烧或熔融设备中不需使用新的外部燃料， 可以提高废热回收的蒸汽比率。另外，通过将对在所述固液分离工序等中作为固态成分分离出的残渣进行厌氧发酵并回收得到的可燃气体作为所述废弃物处理装置的焚烧或熔融热源或者乙醇机械设备的加热蒸汽源使用，从而在将所述残渣保持于厌氧状态的状态下，通过食品废弃物中所含微生物(重新添加菌种当然也是可以的)的作用，可以将以甲烷为主成分的可燃性气体回收。对于该技术，通过将经过可溶化的原料保持在固态成分浓度为10%左右、35°C以上的温度，并在罐内进行搅拌，从而活化微生物的活动，但本发明的残渣已经发生可溶化，通过添加蒸馏废水等即可在不添加新的水和燃料的情况下容易地进行发酵。另外，回收的甲烷等可燃性气体可作为相邻的焚烧或熔融设备的外部燃料代替品使用。而且，通过使用利用了可燃气体的独立燃气发动机发电机、蒸汽发生器等，可以供给设备内的电力或蒸汽的一部分。另外，将与在所述蒸馏工序中浓缩的、回收的乙醇分离后的水溶液作为所述糖化工序中使用的加水液进行再利用，将剩余的水溶液在所述废弃物处理装置的焚烧或熔融工序中进行喷雾处理，可以减少废液，而且可以供给糖化工序所需的热(60°C)。另外，废液含有有机成分，无法在不进行处理的情况下直接作为废水流出，但通过喷雾至相邻的焚烧炉或熔融炉的高温部分，有机成分可燃烧无害化。另外，在乙醇发酵中，为了由来自食品废弃物的糖化液高效地进行乙醇发酵，在浓缩器7的出口侧设置未图示的Brix计(折射计)来测定含多种糖分、盐分、SS分(悬浮固形物成分)的所述糖化液的浓度，通过按照使该浓度处于规定范围内的方式来改变原料的混合比率或调整浓缩度，可以进行糖化液的浓度管理，维持高效的发酵。利用乙醇发酵将糖转变成乙醇后，由该乙醇发酵液利用蒸馏器8分离出乙醇，然后利用膜分离装置10，可精制约99. 5%以上的无水乙醇。另外，通过利用食物垃圾，此时有机系废弃物不仅含有糖源，还含有氮源或维生素、矿物质等营养源，在乙醇发酵时不必添加新的营养源。另外，所制得的乙醇可作为消毒液、液体燃料、汽车燃料利用。此外，可使用焚烧炉代替气化熔融炉15，且焚烧炉或熔融炉也可利用已有的炉。<第2实施方式>图2为例示本发明乙醇制造方法的第2实施方式的图。第2实施方式是将第1实施方式中的网筛4、3相离心分离装置5和网筛6设置于发酵器8与蒸馏器9之间，通过将固态成分的一部分供至发酵器8，可提高发酵效率。此外， 刚从糖化器3出来后的糖化液的温度为以上，因而可提高油成分的流动性、使分离回收变得容易。另外，网筛4、网筛6和Brix计(折射计)的特征与第1实施方式相同。<第3实施方式>图3为例示本发明乙醇制造方法的第3实施方式的图。第3实施方式是将第1实施方式中的网筛4设置于发酵器8与蒸馏器9之间，将 3相离心分离装置5和网筛6设置于膜分离器10的后段，从而将固态成分的一部分供至发酵器8、蒸馏器9和膜分离器10，可以提高乙醇生成效率。此外，刚从蒸馏器9出来后的糖化液的温度为40°C以上，因而可提高油成分的流动性、使分离回收变得容易。另外，网筛4、网筛6和Brix计(折射计)的特征与第1实施方式相同。实施例进行将本发明的乙醇制造方法适用于图4 图6所示的邻接于气化熔融炉的乙醇制造设备的试验。使用气化熔融炉15对由乙醇制造设备产生的残渣12进行处理，另一方面确认了， 通过将在气化熔融炉15中产生的约200°C的中低温的抽气蒸汽作为乙醇制造设备的浓缩器4和蒸馏器9的热源使用，可提高热效率。使用IOt/日的食物垃圾制造乙醇400升/日时，可将食物垃圾中所含热能的90% 作为乙醇回收，确认了本发明的效果。图5和图6为表示对使用3相离心分离装置分离出的油成分实施再生处理的实施例的图。如图5和图6所示可知，通过利用由油水分离、过滤的任一个或两个工序所构成的再生油化处理17对使用3相式离心分离装置5分离获得的油成分进行处理，可作为再生油燃料进行利用。另外可知，将所述再生油燃料作为相邻的对废弃物进行焚烧或熔融的废弃物处理设备的燃料进行利用，从而减少在所述废弃物处理设备中使用的化石燃料，或者可以将在使用通过焚烧处理、燃烧所产生的废热进行发电时的抽气蒸汽利用于所述食品废弃物的浓缩工序、蒸馏工序。此外可知，通过由酯交换反应、亚临界处理等构成的燃料化处理18，可将使用3相式离心分离装置5分离获得的油成分作为含脂肪酸甲酯的生物柴油燃料的原料利用。产业上的可利用性根据本发明，不仅可通过使用气化熔融炉进行处理来容易地处理在乙醇制造设备中所产生的残渣，而且，通过使用气化熔融炉的发电中所用的抽气蒸汽作为乙醇制造设备中必用的热源，可提高热效率，因而在相邻设置气化熔融炉和乙醇制造设备的情况下极为有用，在进行日后的乙醇制造设备的规划中可期待其前景。
权利要求
1.乙醇及油的回收、制造方法，其是对食品废弃物进行糖化、发酵和蒸馏以将乙醇及油回收、制造的方法，其特征在于，在糖化液、发酵液或蒸馏废液中的任一个的固液分离工序中，使用分离为油成分、水溶液成分和固态成分这3相的3相式离心分离装置。
2.根据权利要求1所述的乙醇及油的回收、制造方法，其特征在于，通过3相分离由所述水溶液成分中分离回收油成分及固态成分，并将液体成分送至发酵部。
3.根据权利要求1或2所述的乙醇及油的回收、制造方法，其特征在于，在食品废弃物中添加凝固成琼脂状的废油或者吸附于报纸上的废油后用作原料，在糖化部中在60°C以上的温度下保持并搅拌12小时以上，从而将废油回收至糖化液中。
4.根据权利要求1 3任一项所述的乙醇及油的回收、制造方法，其特征在于，通过在糖化部中添加脂肪酶作为酶，从而将残留于固形物中的油成分分解，增加在所述3相分离中的回收油量。
5.根据权利要求1 4任一项所述的乙醇及油的回收、制造方法，其特征在于，使用筛孔为0. Imm IOmm的网筛将所述固液分离工序中未分离的包含在水溶液中的固形物除去。
6.根据权利要求1 5任一项所述的乙醇及油的回收、制造方法，其特征在于，在所述固液分离工序的前段，使用过滤式的压榨机、振动筛装置、冲孔金属及网将塑料、纸、袋、卫生筷子、金属、甲壳类等夹杂物分离。
7.根据权利要求1 6任一项所述的乙醇及油的回收、制造方法，其特征在于，使用 Brix计即折射计测定含有多种糖分、盐分、SS分即悬浮固形物成分的所述糖化液的浓度， 将该浓度控制在规定值的范围。
8.根据权利要求1 7任一项所述的乙醇及油的回收、制造方法，其特征在于，使用对食品废弃物以外的废弃物进行焚烧或熔融的废弃物处理设备将在所述固液分离工序等中作为固态成分分离出的残渣实施处理，并将回收此时产生的废热得到的蒸汽利用于所述食品废弃物的浓缩工序、蒸馏工序。
9.根据权利要求1 8任一项所述的乙醇及油的回收、制造方法，其特征在于，使用利用了热风通风干燥、需氧发酵热的干燥装置对在所述固液分离工序等中作为固态成分分离出的残渣中的水分实施干燥处理后，使用所述废弃物处理装置实施焚烧或熔融处理。
10.根据权利要求1 9任一项所述的乙醇及油的回收、制造方法，其特征在于，将对在所述固液分离工序等中作为固态成分分离出的残渣进行厌氧发酵并回收得到的可燃气体作为所述废弃物处理装置的焚烧或熔融热源或者乙醇机械设备的加热蒸汽源使用。
11.根据权利要求1 10任一项所述的乙醇及油的回收、制造方法，其特征在于，将在所述蒸馏工序中与乙醇分离后的水溶液作为所述糖化工序中使用的加水液进行再利用，将剩余的水溶液在所述废弃物处理装置的焚烧或熔融工序中进行喷雾处理。
12.根据权利要求1 11任一项所述的乙醇及油的回收、制造方法，其特征在于，利用油水分离、过滤的任一个或两个工序对使用所述3相式离心分离装置进行分离获得的油成分实施处理后，作为再生油燃料进行利用。
13.根据权利要求1 12任一项所述的乙醇及油的回收、制造方法，其特征在于，将所述再生油燃料作为相邻的对废弃物进行焚烧或熔融的废弃物处理设备的燃料利用，从而减少在所述废弃物处理设备中使用的化石燃料。
14.根据权利要求1 12任一项所述的乙醇及油的回收、制造方法，其特征在于，通过酯交换反应、亚临界处理、热处理等将使用所述3相式离心分离装置进行分离获得的油成分作为生物柴油燃料的原料进行利用。
15.根据权利要求1 14任一项所述的乙醇及油的回收、制造方法，其特征在于，通过添加浓硫酸作为催化剂使混入在所述油成分中的游离脂肪酸与醇反应来进行酯化，或者使用离子交换树脂作为催化剂使混入在所述油成分中的游离脂肪酸与醇反应来进行酯化，从而降低游离脂肪酸浓度。
16.根据权利要求14或15所述的乙醇及油的回收、制造方法，其特征在于，作为所述酯交换和/或所述酯化工序中使用的醇，使用通过所述工艺精制的乙醇。
全文摘要
本发明提供在提高食品废弃物中所含热能的回收率的同时，作为处理时所产生的残渣的固态成分的处理容易的乙醇制造方法。本发明为一种乙醇及油的回收、制造方法，其是对食品废弃物进行糖化、发酵和蒸馏以制造乙醇的方法，其特征在于，在糖化液、发酵液或蒸馏废液中的任一个的固液分离工序中，使用分离成油成分、水溶液成分和固态成分这3相的3相式离心分离装置。
文档编号B09B3/00GK102292170SQ20098015514
公开日2011年12月21日 申请日期2009年1月22日 优先权日2009年1月22日
发明者加藤也寸彦, 吉武智郎, 御手洗重, 木内崇文, 羽岛康文 申请人:新日铁工程技术株式会社, 日铁机械设备设计株式会社