專利名稱:飲用酒精的生產(chǎn)的制作方法
目前的飲用酒精是通過一個(gè)初步的發(fā)酵方法不變地生產(chǎn)的，該方法包括發(fā)醇一種富碳化合物的原料以生產(chǎn)一種含酒精濃度在6%到12%之間(以重量計(jì))的發(fā)酵液。然后蒸餾此液體以生產(chǎn)一種含有乙醇和水的混合物的蒸餾粗酒精，該混合物可達(dá)共沸濃度，特別含有重量為92%的乙醇。該蒸餾粗酒精亦含有各種同類物如雜醇油和較高級(jí)的醇類，即使它們有較高的沸點(diǎn)組在蒸餾過程中會(huì)彼帶出。
當(dāng)制造白酒如伏特加或杜松子酒時(shí)，粗蒸酒精可進(jìn)一步處理，如水選處理(hydroselection)即將蒸餾粗酒精用水稀釋然后再蒸餾。此水選過程有助于除去白酒中所不需要的各同類物，但實(shí)質(zhì)上增加了蒸餾所需的能量。最后所得的酒精是乙醇和水的共沸物。并可將其通過如活性碳的吸收劑以除去殘留的同類物，以得到基本上是純的乙醇，它可用于生產(chǎn)伏特加或經(jīng)進(jìn)一步精餾及調(diào)味處理以生產(chǎn)杜松子酒。最后的酒精在零售前用軟化水稀釋。純乙醇也可作為基本酒精作為進(jìn)一步增濃或生產(chǎn)其他含醇飲料之用。
當(dāng)需要生產(chǎn)基本上不含水的工業(yè)用乙醇時(shí)，一般可通過加進(jìn)如苯等類物質(zhì)于乙醇和水的共沸物中以形成一個(gè)三元物系。然后蒸餾這種三元物系可得到基本上無水的乙醇。然而這種基本無水的乙醇已被苯污染，而這種污染完全不適用于制備飲用酒精。
根據(jù)本發(fā)明所生產(chǎn)的飲用酒精，水從含有乙醇，水和同類物的發(fā)醇液中除去，生產(chǎn)出一種基本是無水的乙醇和同類物的混合物，然后將此混合物在無水的情況下分餾得到一種基本上純的不含水的可飲用乙醇餾分。
通過從發(fā)酵液中除去水，單獨(dú)剩下乙醇和同類物的混合物就有可能進(jìn)行有效的分餾。應(yīng)用此技術(shù)有可能減小蒸餾所需的能量，特別對(duì)比傳統(tǒng)的水選技術(shù)而言，而且能夠產(chǎn)生一種超過歐洲共同體(EEC)純度標(biāo)準(zhǔn)的飲用酒精飲料的乙醇餾份。此以農(nóng)產(chǎn)品為原料的乙醇標(biāo)準(zhǔn)在歐洲共同體委員會(huì)規(guī)定〔Council Regulation(EEC)〕中的一個(gè)修正建議的附件(Ⅰ)中已有規(guī)定，此附件是對(duì)酒精飲料的定義，說明和描述的一般規(guī)定;且刊登在1986年10用25日出版的歐洲共同體官方刊(Official JonrnaI of the European Communities)C269/4號(hào)。
按照本發(fā)明的方法對(duì)于生產(chǎn)白酒，如伏特加或杜松子酒特別有吸引力，同時(shí)亦可用于其他飲料。本方法的另一優(yōu)點(diǎn)是所得的同類物如雜醇油是制成濃縮和脫水的形式，因此生產(chǎn)得到有用的副產(chǎn)品。
對(duì)基本上不含水的乙醇和同類物的混合物的分餾可在一個(gè)單一的多塔板蒸餾塔中進(jìn)行，這并未能將同類物與乙醇完全分離，但這樣生產(chǎn)的乙醇已含有很少的同類物。假如應(yīng)用這種產(chǎn)品例如用作增濃酒類或者用某些同類物來生產(chǎn)酒精飲料，使其獲得某種特殊醇味或?qū)⑵浯嘉都右匝诒螘r(shí)，這種產(chǎn)品已完全乎合要求。假如此乙醇用作生產(chǎn)白酒的話，則分餾過程最好是在分離的頂塔和尾塔的蒸餾塔中進(jìn)行。
無水的乙醇和同類物的混合物可以從接近頂塔的底部輸入，在此情況下獲得濃的淡蒸酒尾(high feints)的塔頂產(chǎn)品，其中含有大量的甲醇，醋酸乙酯、乙醛，和二乙縮醛。頂塔的塔底產(chǎn)品然后從接近底部通進(jìn)尾塔。含有留存的濃酒尾的塔頂產(chǎn)品就此獲得，而在較下面幾層塔板可以得到基本上是純的乙醇。而富于稀酒尾的塔底產(chǎn)物主要是較高級(jí)的醇如異戊醇、異丁醇，丙醇類，丁醇類，和戊醇類，酯肪酸酯類，乳酸乙酯，和獲得作為尾塔的塔底產(chǎn)品的糠醛。
亦可選擇將無水的乙醇和同類物的混合物、輸進(jìn)塔尾塔，可得到濃酒尾的塔頂產(chǎn)品，但主要產(chǎn)品可從接近尾塔頂部的塔板移去然后送進(jìn)頂塔。尾塔的塔底產(chǎn)品富于稀酒尾產(chǎn)物。在頂塔可得到富于濃酒尾的塔頂產(chǎn)品，而基本上純的乙醇可作為塔底產(chǎn)品獲得。
頂塔和尾塔最好各有最低限度為40個(gè)塔板，若塔板數(shù)增加至60個(gè)則產(chǎn)品會(huì)含有較少的同類物。
最好通過一個(gè)提取的方法將水從發(fā)酵液中除去，該方法是優(yōu)先將乙醇加進(jìn)液態(tài)的二氧化碳溶液中然后用一種分子篩干燥器除去留于溶液中的水。在此情況下乙醇/水混合物中乙醇較好的含量至少為40%(重量/重量)，最好至少為70%(重量/重量)。特別是在和液態(tài)二氧化碳接觸前混合物中乙醇含量最好基本上為80%(重量/重量)。一般發(fā)醇液中乙醇的含量在6%-12%(重量/重量)之間。在用此方法經(jīng)濟(jì)地將水從(發(fā)醇)液中除去以前，發(fā)酵液必須進(jìn)行初步濃縮。
初步濃縮過程可以用對(duì)發(fā)醇液進(jìn)行簡單的蒸餾的方式而將發(fā)酵液中的乙醇基本上全部提取出來，或可包括某些精餾和回流步驟以便乙醇含量提到更高的水平，特別是將乙醇含量提高到70%-80%之間(重量/重量)。亦可能提供一個(gè)連續(xù)的發(fā)醇和初步蒸餾步驟，其中連續(xù)發(fā)酵步驟是將要被發(fā)酵的基質(zhì)連續(xù)引進(jìn)發(fā)酵器中，所得的發(fā)酵液被送進(jìn)一個(gè)蒸發(fā)器中以被得到一種含乙醇在30%到40%(重量/重量)之間的產(chǎn)物，一部分的提取液然后被送回發(fā)醇器，剩余的被濃縮并作為釜餾物排出。
最好是將例如一種谷物在發(fā)醇過程所產(chǎn)生的二氧化碳用作提取過程的液態(tài)二氧化碳，而最好是將干燥而基本上是純的二氧化碳通過在和乙醇分離以后作為一種輔加產(chǎn)品加以回收來生產(chǎn)。在此情況下從發(fā)酵器的一個(gè)二氧化碳出口導(dǎo)入一個(gè)二氧化碳?jí)嚎s器，而壓縮器的出口再導(dǎo)入一個(gè)冷卻器。而冷卻器可以提供再生分子篩干燥器所需的熱量。
用液態(tài)二氧化碳來獲得干燥的乙醇和同系物混合物的方法和裝置在我們共同未決的專種申請(qǐng)中有充份的探討和描述，專利申請(qǐng)?zhí)?br>該專利申請(qǐng)?jiān)谟鴮７N申請(qǐng)8601081號(hào)中要求優(yōu)先權(quán)。
和上述從發(fā)酵液除去水的方法不同的另一方法是，通過全蒸發(fā)(Pervaporation)方法有可能將水和乙醇分離。全蒸發(fā)技術(shù)在1986年3月出版的“Processing”中由Jim LOck寫的一篇題為《全蒸發(fā)解決蒸餾老問題》(Pervaporation Cracks age-old distillation problems)論文中作了描述。在全蒸發(fā)中一種滲透薄膜暴露于一般是共沸濃度的水和乙醇蒸氣中，薄膜首先被水滲透，然后通過適當(dāng)?shù)难h(huán)，冷凝和分餾，就能得到基本上無水的乙醇和同系物的混合物。
根據(jù)本發(fā)明方法的特例可參照說明如下，其中圖1為制備基本上是干燥的乙醇和同類物混合物的二氧化碳提取方法的示意圖。
圖2為第一分餾系統(tǒng)簡圖圖3為分餾系統(tǒng)第二例的簡圖。
碳水化合物原料通過酵母在發(fā)酵器中發(fā)酵以生產(chǎn)一種含乙醇6%(重量/重量)的產(chǎn)物。從發(fā)醇過程中放出的二氧化碳被壓縮和液化。發(fā)酵液在一個(gè)簡單的初級(jí)蒸餾器中蒸餾，以生產(chǎn)于一種般含80%乙醇(以重量計(jì))的乙醇和水混合物。將此混合物泵進(jìn)接觸塔，在其中與態(tài)二氧化碳對(duì)流而行。乙醇和同系物先進(jìn)入含有液態(tài)二氧化碳的溶液，一種富含乙醇的二氧化碳溶液而其中一般是含90%(重量/重量)二氧化碳，9.3%(重量/重量)乙醇加同類物和0.7%(重量/重量)的水，則從接觸塔頂部離去。
然后將此富含乙醇的溶液通過一種分子篩脫水，該分子篩由結(jié)晶沸石組成，其標(biāo)稱篩孔大小為3埃(0.3微米)。干燥的溶液然后在一個(gè)初級(jí)分離系統(tǒng)中通過蒸發(fā)二氧化碳蒸氣來濃縮。此蒸氣經(jīng)再壓縮，再液化及再循環(huán)回到接觸塔，一般蒸發(fā)二氧化碳蒸氣所需的熱量是通過將二氧化碳蒸氣冷凝及再壓縮成液態(tài)二氧化碳所放出的熱量得來的。此初步分離過程的產(chǎn)品含乙醇濃度至少為30%(重量/重量)較好的含乙醇50%(以重量計(jì))。此溶液再在一個(gè)二級(jí)分離系統(tǒng)分離，該系統(tǒng)由一個(gè)簡單的蒸餾塔組成，以生產(chǎn)一種干燥的二氧化碳作為塔頂產(chǎn)品及一種無水乙醇和同類物的混合物作為塔底產(chǎn)品。
在第一個(gè)實(shí)例中，為了將乙醇從其同類物中分離出來，可通過將在包含一個(gè)頂塔Ⅰ接著一個(gè)尾塔2的蒸餾系統(tǒng)中分餾而得，在實(shí)驗(yàn)規(guī)模的方法中，將兩個(gè)直徑為2英寸(50毫米)，各含有40個(gè)塔板的奧爾德肖蒸餾塔(Oldershaw Colunm)作為頂塔Ⅰ和尾塔2。無水乙醇和同類物的混合物被輸送到頂堪1的塔板15中，然后頂塔1出來的底產(chǎn)物1被輸入到塔尾柱2的塔板15中，最后產(chǎn)品是從尾塔塔板35取得。一種濃酒尾的塔頂產(chǎn)品可從頂塔的頂部獲得，另一小部份濃酒尾產(chǎn)品亦作為尾塔2的塔的頂產(chǎn)品而獲得。尾塔2的底塔產(chǎn)物包含稀酒尾。
表Ⅰ例出同系物在分餾系統(tǒng)不同點(diǎn)上的濃度。
表1加的 塔頂 塔產(chǎn)到 塔頂 塔產(chǎn) 從的進(jìn)原 1產(chǎn) I品塔 2產(chǎn) 2品 塔主塔料 的品 的并2 的品 塔 2要1 塔 底送 塔 底 所產(chǎn)得品醋酸乙酯 NA NA 0.05 0.5 ND 0.25醋酸異戊酯 0.04 ND 0.06 ND 0.48 ND乙縮醛 NA NA 0.3 0.7 0.9 0.5正丙醇 NA NA 8.7 ND 95.3 ND異丁醇 NA NA 1.5 ND 54.4 ND異戊醇類 NA NA 3.7 ND 75.6 ND丙酸乙酯 0.15 1.15 0.11 0.22 0.04 0.05
正丁酸乙酸 0.79 ND 8.4 0.12 0.95 0.55乙酸異丁酯 0.08 0.04 0.11 0.03 0.14 0.085其中NA表示沒有分析;ND表示沒有測出，所有濃度都用克/百升表示。
表1說明同類物是如何在塔1及塔2的塔頂產(chǎn)品中和在塔2的塔底產(chǎn)品中被濃縮的，并說明從塔2塔板35取出的主要產(chǎn)品含有低濃度的同類物。
在第二個(gè)實(shí)例中，從液態(tài)二氧化碳提取系統(tǒng)的二級(jí)分離系統(tǒng)中的產(chǎn)物首先輸進(jìn)尾塔3然后從此尾塔出來的主要產(chǎn)物送進(jìn)頂塔。同樣用兩個(gè)直徑為2英寸(50毫米)，每個(gè)含有40個(gè)塔板的奧爾德肖蒸餾塔作為尾塔3和頂塔4。一般將原料從尾塔3塔板20輸入，主產(chǎn)品從尾塔3塔板35排出。一種濃酒尾的塔頂產(chǎn)品和一種稀酒尾的塔底產(chǎn)品可從塔3獲得。從塔3塔板35得到的主產(chǎn)品然后送進(jìn)4塔板20。將濃酒尾的塔頂產(chǎn)品從塔4除去，塔4的塔底產(chǎn)品便成最終產(chǎn)物。
表2例出在此分餾系統(tǒng)不同點(diǎn)上得到的分析結(jié)果。
表2加的 塔底 塔并 塔 塔進(jìn)原 3產(chǎn) 3送 4 4塔料 的品 的進(jìn) 的 的3 塔 主塔 主 塔產(chǎn)4 產(chǎn) 頂品 品 產(chǎn)品酸乙酯 2.25 Tr 1.8 0.03 27.4醋酸異戊脂 0.17 0.48 0.06 0.06 ND乙縮醛 0.65 0.26 0.92 0.55 9.4
正丙醇 3.2 8 0.1 0.2 ND異丁醇 0.6 1.9 ND ND ND異戊醇類 1.5 60 ND ND ND甲醇 3.1 0.25 2.45 1.78 1.85乙醛 0.58 ND 0.29 ND 4.4正丙酸乙酯 NA NA 0.12 0.065 0.89異丁酸乙酯 NA NA 0.01 0.01 0.02醋酸異丁酯 NA NA 0.13 0.1 0.05正丁酸乙酯 NA NA 0.053 0.05 0.08丙酸正丙酯 NA NA ND ND ND醋酸異戊酯 NA NA 0.03 0.04 ＜0.01己酸乙酯 NA NA 0.14 0.05 ND其中NA表示沒有分析;ND表示沒有測出;Tr表示痕量;所有濃度都用克/百升表示。此表再次表明同類物是如所在塔3和塔4的塔頂產(chǎn)品及塔3的塔底產(chǎn)品中被濃縮的。并說明從塔4塔底產(chǎn)品獲得的最終產(chǎn)品含有低濃度的同類物。
權(quán)利要求
1.一種生產(chǎn)飲用酒精的方法，包括從含有乙醇水和同類物的發(fā)醇液除水，以生產(chǎn)基本上不含水的乙醇和同類物的混合物，然后在無水的情況下將此無水的乙醇和同類物的混合物分餾，以生產(chǎn)一種含有無水的可飲用乙醇餾份。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1方法，其中基本是無水的的醇及其同類物的混合物的分餾是在一個(gè)單一的多塔板蒸餾塔中進(jìn)行。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1的方法，其中分餾是在一個(gè)分離的頂塔和尾塔中進(jìn)行以制備基本上是純的乙醇。
4.根據(jù)權(quán)利要求
3的方法，其中酒精在頂塔首先被分餾，然后送進(jìn)尾塔，最終產(chǎn)品從接近尾塔的頂部而不是在尾塔頂部移去。
5.根據(jù)權(quán)利要求
3的方法，其中酒精首先在尾塔被分餾然后送進(jìn)頂塔，從頂塔底部得到最終產(chǎn)品。
6.根據(jù)上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求
的方法，其中通過液態(tài)二氧碳的提取和分子篩干燥器將水從發(fā)醇液中除去。
7.根據(jù)權(quán)利要求
6的方法，其中在用二氧化碳提取方法前，乙醇/水混合物中乙醇的含量至少為70%(重量/重量)。
8.根據(jù)權(quán)利要求
1至6的任何一種方法，其中是用滲透膜將水從發(fā)酵液中除去。
專利摘要
一種生產(chǎn)飲用酒精的方法，包括從含乙醇，水和同類物的發(fā)酵液中除去水生產(chǎn)基本上無水的乙醇和同類物的混合物，然后在無水的情況下分餾此混合物來生產(chǎn)一種含純的無水可飲用乙醇餾分。最好分餾是在分離的頂塔和尾塔的蒸餾塔中進(jìn)行。此方法提供一種分離乙醇和同類物的高能效技術(shù)。
文檔編號(hào)C12G3/12GK87100320SQ87100320
公開日1987年8月19日 申請(qǐng)日期1987年1月7日
發(fā)明者艾伯特·特納·揚(yáng) 申請(qǐng)人:蒸餾器公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan