本發(fā)明是一種在發(fā)酵罐中使含有酶作用物的碳水化合物連續(xù)發(fā)酵以生產(chǎn)乙醇的方法，在此法的生產(chǎn)過(guò)程中，從發(fā)酵罐連續(xù)地取出發(fā)酵液，隨后，在一離心分離設(shè)備中發(fā)酵液被分離成一股濃集了酵母的物流和一股基本上除去了酵母的物流，前者循環(huán)返回發(fā)酵罐，后者在第一個(gè)蒸餾塔中被分離為濃集了乙醇的塔頂餾出物和塔底釜液，塔底釜液的一部分循環(huán)返回發(fā)酵罐，其余部分加入第二個(gè)蒸餾塔以便把它分離成含有余留乙醇的汽流和除去了乙醇的釜液。

在已知的如上述介紹性提出的這類乙醇連續(xù)發(fā)酵工藝過(guò)程中（如申請(qǐng)者的國(guó)際申請(qǐng)WO83/01627所公開(kāi)的方法），從發(fā)酵罐中連續(xù)取出的發(fā)酵液首先在一個(gè)過(guò)濾設(shè)備中分離出粗的固體顆粒，隨后，通過(guò)濾網(wǎng)的液流送到離心分離設(shè)備并被分離成酵母相和除去了酵母的液相，前者循環(huán)返回發(fā)酵罐，后者送到蒸餾車間的第一蒸餾塔。與原料一起連續(xù)加入生產(chǎn)系統(tǒng)的部分不能發(fā)酵的或惰性的固體物質(zhì)就以粗顆粒的形態(tài)從過(guò)程回路中排出，這種粗顆粒不能透過(guò)濾網(wǎng)從而可以從過(guò)程回路中排放出去，所提的過(guò)程回路包括發(fā)酵罐和第一蒸餾塔。惰性固體物質(zhì)的余下部分，也必需連續(xù)的排出，它們是隨第一蒸餾塔的塔釜流出液一起排出，此流出液加入第二蒸餾塔（也稱蒸出塔），在這里將余留的乙醇蒸出，并將液體濃縮成為最終的釜液。因此，在穩(wěn)定的操作條件下濾網(wǎng)不能濾掉的那一部分惰性固體物質(zhì)必然在第一蒸餾塔的塔底釜液中聚積到一定的濃度，并隨送至蒸出塔的部份該塔底釜液按確定的量從過(guò)程回路中排出。

在某些情況下，例如用谷物作原料的發(fā)酵過(guò)程中，進(jìn)出第一蒸餾塔的液流中的細(xì)顆粒的濃度相當(dāng)高，例如達(dá)4～6%（重量）。此外，可以預(yù)期在發(fā)酵罐一酵母分離器的回路中這類細(xì)顆粒的濃度必然會(huì)達(dá)到更高的程度，因?yàn)槎栊灶w粒趨向于進(jìn)一步在酵母相中濃集，而此酵母相則是從酵母分離器的外緣出來(lái)循環(huán)返回發(fā)酵罐。進(jìn)一步說(shuō)，因?yàn)閺陌l(fā)酵罐取出的發(fā)酵液中干固體的含量一般不大于2%（干固體重量），所以酵母分離器的殘?jiān)萘康囊淮蟛糠直欢栊晕镔|(zhì)占掉了。結(jié)果，加入酵母分離器的物料的很大部分（對(duì)于谷物的發(fā)酵為60-70%）必須以殘?jiān)嗟男螒B(tài)循環(huán)返回發(fā)酵罐。因此，分離器的能力需要很大，因?yàn)樵谶@里殘?jiān)渴菦Q定設(shè)備尺寸的因素。

減小所需酵母分離器能力的一種方法是改變殘?jiān)嗯c流出液的流量比，即增加流出液流量，減少殘?jiān)嗔髁俊＿@樣一來(lái)進(jìn)出第一蒸餾塔的液流中固體惰性物質(zhì)的含量可能達(dá)到要求的濃度，同時(shí)在發(fā)酵罐一酵母分離器回路中固體惰性物質(zhì)的濃度只需維持較低的穩(wěn)定值，這就使得有可能減小酵母分離器的能力。但是這種方法使酵母的損失增加是一個(gè)缺點(diǎn)，因?yàn)殡S流出液進(jìn)入第一蒸餾塔的酵母量將增加，而在蒸餾塔中酵母將被殺死。

本發(fā)明的目的是降低在發(fā)酵罐一酵母分離器回路中固體惰性物質(zhì)的濃度，減小所需酵母分離器的能力而同時(shí)使酵母損失保持在一不變的低水平。

按照本說(shuō)明書(shū)序言中提出的這類方法，本發(fā)明的上述目的通過(guò)下列途徑來(lái)實(shí)現(xiàn)，即至少將一部分加入第一蒸餾塔的液流或者從第一蒸餾塔出來(lái)的一部分液流，在后續(xù)的離心分離設(shè)備中，分離成為一股除去了細(xì)顆粒的液流和一股濃集了細(xì)顆粒的殘?jiān)鳎缓髮⒃摎堅(jiān)鲝难h(huán)回路中排出，所述的循環(huán)回路包括發(fā)酵罐和第一蒸餾塔。

本發(fā)明的一個(gè)較好的實(shí)施方案是把后續(xù)的離心分離設(shè)備放在第一蒸餾塔之后。這個(gè)方案與把離心分離設(shè)備放在第一蒸餾塔之前的方案相比較至少有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)。一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是分離出來(lái)的殘?jiān)鼭饪s物相對(duì)說(shuō)含乙醇少，因而可以與濾網(wǎng)濾出的物料和從第一蒸餾塔出來(lái)的釜液中可能余下的部分一起直接加入第二蒸餾塔以進(jìn)行最終的蒸出。第二個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，進(jìn)入第一蒸餾塔的料液中以溶解或膠體狀態(tài)存在的不能分離的蛋白質(zhì)的某些部分，由于與從第一蒸餾塔出來(lái)的循環(huán)液流進(jìn)行熱交換的過(guò)程中的加熱作用以及進(jìn)一步在蒸餾塔本身中的加熱作用可以通過(guò)凝聚而轉(zhuǎn)變成為可分離的形態(tài)。這樣形成的蛋白質(zhì)凝聚體就能直接分離出去而不會(huì)再循環(huán)回到發(fā)酵罐去。

對(duì)于后續(xù)的離心分離設(shè)備放在第一蒸餾塔之前的情況，所得出的分離出來(lái)的殘?jiān)嘀械囊掖紳舛却笾屡c進(jìn)入第一蒸餾塔的加料液中的乙醇濃度相同，一般為4-6%（重量）。如果分離條件的選擇使得在分離設(shè)備中得到的殘?jiān)嘀械墓腆w物料的濃度較高，因而可使殘?jiān)鞯目偭枯^少，那末即使它的乙醇濃度較高殘?jiān)嘁部梢灾苯蛹拥秸舫鏊卸粫?huì)引起乙醇產(chǎn)率的明顯降低。如果殘?jiān)嗟牧肯鄬?duì)地比較大，即它占需進(jìn)行蒸出成最終釜液的液流的很大一部分，則一種可避免乙醇產(chǎn)率降低的可行的方法是在一個(gè)獨(dú)立的較小的塔中將殘?jiān)嘀械拇蟛糠忠掖颊舫?。這樣從這個(gè)小塔出來(lái)的塔釜液就可以直接加到蒸出塔中去，這個(gè)蒸出塔同時(shí)用來(lái)蒸出濾網(wǎng)濾出的物料和從第一蒸餾塔出來(lái)的釜液中可能余下的部分。

按照本發(fā)明設(shè)置后續(xù)的離心分離設(shè)備可以使包括發(fā)酵罐、酵母分離器和第一蒸餾塔的循環(huán)回路中的干固體含量大大減少，因此最明顯的效果是從酵母分離器出來(lái)的流出液與殘?jiān)嗟牧髁勘瓤梢源蟠笤黾佣恢乱鸾湍笓p失的增加，這樣，在乙醇產(chǎn)量一定的條件下可以使循環(huán)返回發(fā)酵罐的殘?jiān)髁恳约凹尤虢湍阜蛛x器的加料量大大減少。例如，當(dāng)按照本發(fā)明設(shè)置離心分離器從而使進(jìn)入酵母分離器的惰性干固體量減少，譬如從8%（重量）降低到3%（重量），則所需的酵母分離器的能力可以減少一半，這意味著可以大大降低設(shè)備投資和能量消耗，因?yàn)樗璧暮罄m(xù)分離器的能力比節(jié)省下來(lái)的酵母分離器的能力要少得多。

本發(fā)明能使循環(huán)回路中惰性干固體的含量保持較低濃度的可能性還可以使生產(chǎn)過(guò)程中其它一些條件得到改善。如發(fā)酵罐中發(fā)酵條件可得到改善，即起泡性減弱和易于攪拌，第一漿液蒸餾塔以及以后的單元過(guò)程，例如從酵母分離器出來(lái)的除去了酵母的冷液與從第一漿液蒸餾塔出來(lái)的循環(huán)液進(jìn)行熱交換的換熱器等中的污染可以減輕。在循環(huán)回路中的液體的粘度較低，改善了流動(dòng)性，這就使過(guò)濾操作與用泵輸送液體變得比較容易。

這里以少數(shù)幾個(gè)作為例子的有附備的實(shí)施方案為參考對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明，在這些實(shí)施方案中圖1所示的流程是增高的分離器放在第一蒸餾塔之后，而在圖2所示的流程中增設(shè)的分離器則放在第一蒸餾塔之前。

按照?qǐng)D1的流程，供發(fā)酵的原料（例如磨碎的谷物）與生產(chǎn)過(guò)程需要的水一起隨物流1送入處理酶作用物的設(shè)備2，在此設(shè)備中發(fā)生酶水解作用生成可發(fā)酵的糖。從處理酶作用物的設(shè)備2出來(lái)的含有水解產(chǎn)物的物流3加入發(fā)酵罐4，在這里懸浮在發(fā)酵液中的酵母的作用下，在穩(wěn)定的操作條件下進(jìn)行水解產(chǎn)物的連續(xù)發(fā)酵，同時(shí)產(chǎn)生乙醇和二氧化碳，生成的二氧化碳通過(guò)出口5放出。為了使發(fā)酵罐中酵母的濃度保持恒定，將空氣或氧氣通到進(jìn)入發(fā)酵罐的加料物流3中或者直接通入發(fā)酵罐以促使酵母生長(zhǎng)，補(bǔ)償少量的酵母損失。乙醇含量為4-6%（重量）的發(fā)酵液流6連續(xù)地從發(fā)酵罐4取出。發(fā)酵液流6送到過(guò)濾設(shè)備7以分離出不能透過(guò)濾網(wǎng)的物流8，這股物流從包括發(fā)酵罐4和第一蒸餾塔9的循環(huán)回路中排出，然后加入第二蒸餾塔10。

除去了粗顆粒和纖維的發(fā)酵液流11送到包括一個(gè)或數(shù)個(gè)酵母分離器的酵母分離裝置12。包含物流11中的幾乎全部酵母以及過(guò)濾設(shè)設(shè)備7中沒(méi)有濾掉的較細(xì)的惰性物質(zhì)的重相物流13循環(huán)返回發(fā)酵罐4。基本上除盡了酵母的輕相物流14連續(xù)地從酵母分離器12引出，加入第一蒸餾塔9，一般它是有很多塊塔板的板式塔，除去了酵母的物流14中的大部分乙醇從塔9的頂部隨蒸汽流15流出，通常其中乙醇的含量為35-40%（重量）。從塔9的底部排出釜液16，其中乙醇的濃度為0.1-0.2%（重量）。在所示的實(shí)施方案中釜液16的一部分17直接送入組成第二蒸餾塔10的蒸出塔。釜液16的另外一部分18通過(guò)19循環(huán)返回發(fā)酵罐4和/或通過(guò)20送回到處理酶作用物的設(shè)備2。釜液16的還有一部分21送到后續(xù)的離心分離設(shè)備22而被分離成為濃集了細(xì)顆粒的殘?jiān)?3和流出液24。殘?jiān)?3加入蒸出塔10，流出液24與液流18一起在包括發(fā)酵罐4和第一蒸餾塔9的循環(huán)回路中循環(huán)。

為了使加入第一蒸餾塔9的除去了酵母的液流14與釜液16中要循環(huán)返回發(fā)酵罐4和/或處理酶作用物的設(shè)備2的那一部分液流進(jìn)行熱交換，可以設(shè)置熱交換器25使循環(huán)的液流18和24與除去了酵母的液流14進(jìn)行熱交換，這樣流入殘?jiān)蛛x器22的液流變得溫?zé)?。另外一種方案，熱交換可以在位于殘?jiān)蛛x器22之前的熱交換器26中進(jìn)行，按這種方案，流入殘?jiān)蛛x器的液流將被冷卻到接近發(fā)酵罐中的溫度。將溫?zé)岬囊毫?1加入分離器22對(duì)分離過(guò)程有利，而從安全操作的角度考慮，高溫操作將對(duì)分離器的運(yùn)行提出較高的要求。究竟熱交換放在分離器22之前還是之后進(jìn)行需根據(jù)所用分離器的類型而定。對(duì)于多數(shù)情況最好是使熱交換分段，在二個(gè)熱交換單元25和26依次進(jìn)行。

如果離心分離設(shè)備22的分離條件的選擇是使殘?jiān)?3中殘?jiān)臐舛容^低，則送到蒸出塔10的液流17可以取消。相反，如果殘?jiān)?3中惰性固體物的濃度很高，那末為了平衡從循環(huán)回路中除去的惰性物質(zhì)和保持穩(wěn)定操作，必需有液流17。

同樣，根據(jù)離心分離設(shè)備22的分離條件，循環(huán)返回發(fā)酵罐或處理酶作用物的設(shè)備的液流可以部分或全部通過(guò)分離器22。極端的情況是液流18可以完全取消。此外，可以從循環(huán)液流18和24中分出一確定的部分用來(lái)洗滌過(guò)濾設(shè)備7中濾出的物流8（在圖1中沒(méi)有表示出來(lái)）以減少酵母的損失和降低濾出物流8中乙醇的含量。

過(guò)濾濾出的物流8以及從離心分離設(shè)備22分出的殘?jiān)?3和液流17加入蒸出塔10以蒸出余留的乙醇和回收從蒸出塔10塔釜流出的濃縮的釜液27。從蒸出塔10蒸出的含乙醇的蒸汽28加入第一蒸餾塔9，作為直接加熱的加熱介質(zhì)。合理的方案是可以把蒸出塔10和第一蒸餾塔9聯(lián)成一個(gè)共同的塔，在這個(gè)塔中向下流的液體被阻攔在塔的某個(gè)中間位置以便將釜液16從塔的上面一部分（構(gòu)成第一蒸餾塔9）排出。

圖2所示的一個(gè)實(shí)施方案除了殘?jiān)蛛x器22在流程中的位置以外與圖1所示的實(shí)施方案相同。因此對(duì)應(yīng)的單元過(guò)程和物流的編號(hào)說(shuō)明與圖1完全相同。

根據(jù)殘?jiān)蛛x器和分離條件的不同選擇，從酵母分離設(shè)備12出來(lái)的除去了酵母的液流14的全部或一部分作為加料21a加入后續(xù)的殘?jiān)蛛x器22a。濃集了固體惰性物質(zhì)的殘?jiān)?3a從分離器22a排出，然后加入蒸出塔10。因?yàn)榕c前面的實(shí)施方案不同，這里的殘?jiān)?3a中的乙醇濃度相當(dāng)高，即與加入第一蒸餾塔9的液流14中的乙醇濃度相同，所以其蒸出塔10需要比圖1方案中的蒸出塔多一塊或數(shù)塊蒸餾塔板，同時(shí)殘?jiān)?3a加入蒸出塔10的位置也應(yīng)比其余二個(gè)液流8和17加入蒸出塔的位置要高一些。除去了細(xì)顆粒的液流24a與除去了酵母的液流14的余留部分一起送入第一蒸餾塔9。

與在前面一個(gè)實(shí)施方案中提到的相同的理由，根據(jù)離心分離器和分離條件的不同選擇，旁路液流17和18a的一個(gè)或二個(gè)可以取消。