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KR101621515B1 - 음식물쓰레기로부터 알코올을 만드는 방법 - Google Patents

음식물쓰레기로부터 알코올을 만드는 방법 Download PDF

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KR101621515B1 KR1020140179788A KR20140179788A KR101621515B1 KR 101621515 B1 KR101621515 B1 KR 101621515B1 KR 1020140179788 A KR1020140179788 A KR 1020140179788A KR 20140179788 A KR20140179788 A KR 20140179788A KR 101621515 B1 KR101621515 B1 KR 101621515B1
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Abstract

본 발명은 음식물쓰레기로부터 알코올을 만드는 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 수거된 음식물쓰레기를 파쇄 및 이물질을 분리처리한 것을 탈수처리하여 탈수된 탈수케이크로부터 알코올을 만드는 방법에 관한 것이다.
이를 위하여 본 발명은 음식물쓰레기로부터 알코올을 만드는 방법에 있어서, 상기 음식물쓰레기가 투입조에 투입되면 유리파편, 돌멩이, 비닐(Vinyl)이나 플라스틱(Pastic), 나무 조각, 패각(貝殼), 동물의 뼈와 같은 이물질의 분리제거와 대형물질은 파쇄기에서 파쇄하여, 이물질의 분리제거와 대형물질을 파쇄한 음식물쓰레기로 처리하는 이물질제거 및 파쇄처리공정과, 상기 이물질의 분리제거와 대형물질을 파쇄한 음식물쓰레기는 탈수공정에 공급하여 탈수 여액은 폐수처리공정으로 보내고, 탈수케이크는 발효공정으로 보내는 탈수처리공정과, 상기 탈수케이크를 당화조에 공급하고, 당화조 믹서로 교반하면서, 온도를 25∼40℃ 범위에서 pH가 4∼5로 떨어지면서 음식물쓰레기가 액화될 때까지 당화처리한 당화액을 알코올발효공정으로 보내는 당화공정과, 상기 당화액을 알코올발효조에 공급하고 알코올발효조교반기로 교반하면서 알코올발효 효모를 주입하고 무산소 상태에서 알코올발효를 하여 에탄올(Ethanol)이 함유된 알코올발효액으로 처리하는 알코올발효공정과, 상기 알코올발효액을 상단과 하단에 충전물 또는 트레이 층이 설치된 증류탑의 중간 단으로 공급하고, 증류탑 하부의 알코올발효 폐액은 알코올발효 폐액 이송펌프로 리보일러로 보내어 증류탑 하부의 온도가 90℃가 유지되도록 스팀을 사용하여 열을 공급하면서 잉여 알코올발효 폐액은 퇴비화공정 또는 메테인발효공정으로 보내고, 알코올발효 폐액에서 발생하는 악취물질은 악취물질흡입 팬으로 흡입하여 탈취공정으로 보내고, 알코올발효액에 함유된 에탄올성분은 증발되어 충전물 또는 트레이 층을 통과하여 증류탑 상부로 빠져나온 에탄올증기가 응축기에 공급되면, 냉각수를 공급하여 냉각하면 에탄올과 일부의 수분이 액화되어 증류액 어큐물레이터로 보내어지면, 에탄올을 함유한 증류액 일부는 증류탑 상단으로 환류(Reflux)시키면서, 나머지 에탄올을 함유한 증류액은 수분제거공정으로 보내는 증류공정과, 상기 에탄올을 함유한 증류액은 벤젠(Benzene), 사이클로헥세인(Cyclohexane), 디에틸 에테르(Diethyl ether)와 같은 공비제(共沸劑)를 도입(導入)한 공비증류법(共沸蒸溜法), 용매추출증류법(溶媒抽出蒸溜法), 막분리법(膜分離法), 에틸렌의 수화반응(水和反應)에 의한 합성법(合成法) 또는 기상흡착법(氣相吸着法) 중에서 한 방법으로 수분을 제거하여 고순도의 에탄올을 생산하는, 고순도의 에탄올을 생산하는 공정으로 구성된 것에 특징이 있다.

Description

음식물쓰레기로부터 알코올을 만드는 방법{Method for making alcohol from food waste}
본 발명은 음식물쓰레기로부터 알코올을 만드는 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 수거된 음식물쓰레기를 파쇄 및 이물질을 분리처리한 것을 탈수처리하여 탈수된 탈수케이크로부터 알코올을 만드는 방법에 관한 것이다.
음식물쓰레기는 유기물농도가 높으면서 함수율이 높아 탈수처리 후 탈수 여액은 오염물질의 농도가 높아서 2012년 말까지는 대부분 해양투기를 함으로서 해역의 오염을 야기하는 문제점이 있었으며, 탈수케이크는 퇴비화를 하였으나 염분농도가 높아서 작물의 염해를 야기하는 문제가 있어서 양질의 퇴비를 생산할 수 없는 문제점이 있었다. 그래서 음식물쓰레기 탈수 여액을 혐기성 메테인발효, 하수병합처리를 시도하였으나, 음식물쓰레기 중에는 지방산 함량이 높아서 미생물의 집단(Colony)을 응집 및 표면의 코팅(Coating)현상을 야기시켜 처리효율을 떨어뜨리는 문제가 있어 적용할 수 없었으며, 그리고 음식물쓰레기를 쓰레기소각로 등에서 산업쓰레기와 함께 분무소각을 시도하였으나, 소각 시 음식물쓰레기에 함유된 염소성분과 유기물질이 반응하여 다이옥신(Dioxine)과 같은 2차 오염물질이 배출되는 문제점이 있었다.
2013년부터 유기성 폐기물과 같은 오염물질을 국제협약에 의해서 해양투기가 금지되었기 때문에 음식물쓰레기와 같은 고농도 유기성 폐기물을 합리적으로 처리할 수 있는 방안이 강구되어야 하는 실정에 있다.
종래에는 탄수화물의 알코올발효는, 탄수화물을 누룩의 누룩곰팡이나 맥아(麥芽)를 이용하는 방법, 수산(蓚酸), 염산(鹽酸) 또는 황산(黃酸)으로 가수분해하는 방법, 아밀라아제(Amylase) 효소를 이용하는 방법과 같은 당화방법으로 당화한 다음, 사카로미세스속(Saccharomyces sp.) 효모나, 자이모모나스 모빌리스(Zymomonas mobilis) 혐기성 세균에 의해서 알코올발효를 하였으나, 상기 종래의 당화방법은 비용이 많이 드는 문제점이 있다.
본 발명은 상기 종래 기술의 문제점을 해결하려는 기술로서, 음식물쓰레기를 탈수처리하여 탈수된 탈수케이크로부터 알코올을 만드는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 음식물쓰레기로부터 알코올을 만드는 방법에 있어서, 상기 음식물쓰레기가 투입조에 투입되면 유리파편, 돌멩이, 비닐(Vinyl)이나 플라스틱(Pastic), 나무 조각, 패각(貝殼), 동물의 뼈와 같은 이물질의 분리제거와 대형물질은 파쇄기에서 파쇄하여, 이물질의 분리제거와 대형물질을 파쇄한 음식물쓰레기로 처리하는 이물질제거 및 파쇄처리공정과, 상기 이물질의 분리제거와 대형물질을 파쇄한 음식물쓰레기는 탈수공정에 공급하여 탈수 여액은 폐수처리공정으로 보내고, 탈수케이크는 발효공정으로 보내는 탈수처리공정과, 상기 탈수케이크를 당화조에 공급하고, 당화조 믹서로 교반하면서, 온도를 25∼40℃ 범위에서 pH가 4∼5로 떨어지면서 음식물쓰레기가 액화될 때까지 당화처리한 당화액을 알코올발효공정으로 보내는 당화공정과, 상기 당화액을 알코올발효조에 공급하고 알코올발효조교반기로 교반하면서 알코올발효 효모를 주입하고 무산소 상태에서 알코올발효를 하여 에탄올(Ethanol)이 함유된 알코올발효액으로 처리하는 알코올발효공정과, 상기 알코올발효액을 상단과 하단에 충전물 또는 트레이 층이 설치된 증류탑의 중간 단으로 공급하고, 증류탑 하부의 알코올발효 폐액은 알코올발효 폐액 이송펌프로 리보일러로 보내어 증류탑 하부의 온도가 90℃가 유지되도록 스팀을 사용하여 열을 공급하면서 잉여 알코올발효 폐액은 퇴비화공정 또는 메테인발효공정으로 보내고, 알코올발효 폐액에서 발생하는 악취물질은 악취물질흡입 팬으로 흡입하여 탈취공정으로 보내고, 알코올발효액에 함유된 에탄올성분은 증발되어 충전물 또는 트레이 층을 통과하여 증류탑 상부로 빠져나온 에탄올증기가 응축기에 공급되면, 냉각수를 공급하여 냉각하면 에탄올과 일부의 수분이 액화되어 증류액 어큐물레이터로 보내어지면, 에탄올을 함유한 증류액 일부는 증류탑 상단으로 환류(Reflux)시키면서, 나머지 에탄올을 함유한 증류액은 수분제거공정으로 보내는 증류공정과, 상기 에탄올을 함유한 증류액은 벤젠(Benzene), 사이클로헥세인(Cyclohexane), 디에틸 에테르(Diethyl ether)와 같은 공비제(共沸劑)를 도입(導入)한 공비증류법(共沸蒸溜法), 용매추출증류법(溶媒抽出蒸溜法), 막분리법(膜分離法), 에틸렌의 수화반응(水和反應)에 의한 합성법(合成法) 또는 기상흡착법(氣相吸着法) 중에서 한 방법으로 수분을 제거하여 고순도의 에탄올을 생산하는, 고순도의 에탄올을 생산하는 공정으로 구성된 것에 특징이 있다.
음식물쓰레기는 합리적인 처리방법이 없어 2012년 말까지는 해양투기를 하였으나, 해양오염을 가중시켜 국제협약에 의해서 2013년부터 해양투기가 금지되었으나, 현재까지는 합리적인 처리방법이 없는 실정에 있다. 그래서 본 발명에서는 음식물쓰레기의 탈수케이크는 유가의 알코올을 만들 수 있는 효과가 있기 때문에 앞으로 음식물쓰레기처리에 널리 이용될 것으로 기대된다.
도 1은 음식물쓰레기로부터 알코올을 만드는 공정도
본 발명에서는 음식물쓰레기를 예의(銳意) 검토한 결과, 음식물쓰레기에는 배출되면서부터 아밀라아제(Amylase)를 분비하는 미생물이 서식하면서 탄수화물의 상당부분이 당화되어 있거나, 당화가 진행되고 있는 것을 알게 되었다. 그래서 본 발명에서는 당화가 진행되고 있는 음식물쓰레기에 필요에 따라서는 아밀라아제(Amylase)를 생성하는 미생물 균제를 투입하여 알코올발효과정에서 발효효율이 좋은 pH, 온도와 같은 환경조건을 맞추어 에탄올(Ethanol)을 생산하는 방법을 제공한다. 이하 본 발명을 첨부된 도면을 중심으로 상세히 설명하면 다음과 같다.
1. 이물질제거 및 파쇄처리공정
음식물쓰레기가 투입조에 투입되면 유리파편, 돌멩이, 비닐(Vinyl)이나 플라스틱(Pastic), 나무 조각, 패각(貝殼), 동물의 뼈와 같은 이물질의 분리제거와 대형물질은 파쇄기에서 파쇄하여, 이물질의 분리제거와 대형물질을 파쇄한 음식물쓰레기를 탈수처리공정으로 보낸다.
2. 탈수처리공정
상기 이물질의 분리제거와 대형물질을 파쇄한 음식물쓰레기는 탈수공정에 공급하여 탈수 여액은 폐수처리공정으로 보내고, 탈수케이크는 발효공정으로 보낸다.
상기 탈수공정의 탈수기는, 원심탈수기(Centrifugal dehydrator), 스크루 프레스(Screw press), 진공탈수기(Vacuum dehydrator), 벨트 프레스(Belt press), 진동스크린(Vibrating screen) 또는 회전식 트롬멜 스크린(Trommel screen) 중에서 한 종류를 선택하여 사용할 수 있으며, 이 중에서 원심탈수기 또는 스크루 프레스를 사용하는 것이 바람직하지만, 본 발명에서 탈수공정의 탈수기 종류는 특별히 제한하지는 않는다.
3. 당화공정
상기 1차 탈수공정의 탈수케이크에 국수, 빵, 감자, 고구마, 밥과 같은 전분질 탄수화합물이 많이 함유되어 있는 음식물쓰레기는, 탈수처리공정의 탈수케이크인 탈수된 음식물쓰레기가 당화조(300)에 공급되면, 당화조 믹서(301)로 교반속도를 2∼4rpm 범위로 교반하면서, 당화조(300) 외부에 설치된 가온 재킷(302)에 보일러로부터 열원을 공급하여 25∼40℃ 범위에서 pH가 4∼5로 떨어지면서 음식물쓰레기가 액화될 때까지 당화처리를 하여 당화된 당화액을 당화액저장조(304)로 보내었다가, 당화액이송펌프(305)에 의해서 알코올발효조(307)로 보낸다.
당화조(300)에서 온도는, 알코올발효조(307)에 알코올발효의 최적의 온도인 25∼30℃가 유지되는 온도로 조정한 당화액을 알코올발효조(307)로 보낸다.
여름철에 음식물쓰레기의 온도가 20℃ 이상으로 유입되는 경우는 보일러로부터 가온 재킷(302)에 열원을 공급할 필요가 없으며, 그리고 보일러로부터 열원공급을 하는 대신에 당화조(300) 내에 전기가열기(Electric heater)를 설치하고 전기에너지로 가온할 수도 있다.
시운전이나 운휴(運休) 후 재가동하는 경우는, 당화조(300)에 유입되는 탈수된 음식물쓰레기 100중량부에, 아밀라아제(Amylase) 효소를 생산하는 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis)·바실러스 낫또(Bacillus natto)·바실러스 리케니포미스(Bacillus licheniformis)·바실러스 마세란스(Bacillus macerans)·바실러스 메가테리움(Bacillus megaterium)·바실러스 아밀로리쿠에파시엔스(Bacillus amyloliquefaciens)·바실러스 셀레우스(Bacillus cereus)·바실러스 서큘란스(Bacillus circulans)·바실러스 아시도칼다리우스(Bacillus acidocaldarius)·바실러스 스테아로스모필러스(Bacillus stearothermophilus)와 같은 간균류, 지오바실러스 스테아로스모필러스(Geobacillus stearothermophilus)·지오바실러스 써모디니트리피칸스(Geobacillus thermodenitrificans)와 같은 지오바실러스속(Geobacillus sp.), 락토바실러스 아밀로보러스(Lactobacillus amylovorus)·락토바실러스 셀로비오서스(Lactobacillus cellobiosus)·락토바실러스 마니호티보란스(Lactobacillus manihotivorans)와 같은 젖산균, 슈도모나스 스투체리(Pseudomonas stutzeri), 클레프시엘라 에어로게네스(Klebsiella aerogenes)와 같은 세균, 스트렙토미케스 그리세우스(Streptomyces griseus)와 같은 방선균류, 아스페르길루스 오리제(Aspergillus oryzae)·아스페르길루스 니게르·(Aspergillus niger)·아스페르길루스 아와모리(Aspergillus awamori)、아스페르길루스 플라부스(Aspergillus flavus)·아스페르길루스 카와치(Aspergillus kawachii)·아스페르길루스 스클레로티오룸(Aspergillus sclerotiorum)와 같은 사상균류 중에서 한 종류이상을 배양한 균제 0.04∼0.1중량부를 당화조(300)에 종균용으로 공급하는 것이 좋다.
겨울철에 유입되는 음식물쓰레기의 온도가 낮아 미생물 활동이 원활하지않아 당화가 잘 되어 있지 않은 경우는, 당화조(300)에 유입되는 음식물쓰레기 100중량부당 시중에서 판매하는 아밀라아제 효소제를 0.01∼0.06중량부를 공급하여도 좋다. (유입되는 음식물쓰레기의 온도가 20℃ 이상 되는 경우는, 아밀라아제 효소제를 공급할 필요가 없다.)
당화조(300)에서 모래, 흙, 유리파편과 같이 액화되지 않는 무기물질, 플라스틱 조각과 같이 액화되지 않는 물질은 혐기성 당화슬러리 이송펌프(306)로 고액분리공정으로 보내어 고형물질은 폐기하고, 액상물질은 당화액 저장조(304)로 보낸다.
여기서 고액분리공정은, 트롬멜 분리기(Trommel separator) 또는 진동스크린(Vibrating screen) 중에서 한 종류를 사용한다.
상기 당화조(300)는, 외부에 가온 재킷(302)이 설치되고, 가온 재킷(302) 외부에는 보온재(303)로 보온처리된 강철구조물로, 도 1에서와 같이 수직형으로 할 수 있으나, 수평형 구조로 하여도 상관없으며, 또는, 강철구조물로 하는 대신에 콘크리트구조물로 하여도 상관없다.
그리고 당화조 믹서(301)는, 하부에 레이크(Rake)가 부착하고, 상부에 패들형(Paddle type), 호스앵커형(Horse anchor type), 리본형(Ribbon type), 헬리컬리본형(Helical ribbon type), 스크루형(Screw type) 또는 교반 축(Shaft)에 교반 아암(Arm)에 사각 판 블레이드(Blade)가 설치된 것 중에서 한 종류를 사용할 수 있으며, 회전속도는 2∼4rpm으로 믹싱 한다.
4. 알코올발효공정
상기 당화공정에서 당화된 당화액이 알코올발효조(307)에 공급되면, 알코올발효조교반기(308)로 교반하면서 알코올발효 효모인 사카로미세스 세레비시아(Saccharomyces cerevisiae)를 주입하고 무산소 상태에서 알코올발효를 하면 에탄올(Ethanol)이 함유된 알코올발효액이 생산되면 알코올발효액 이송펌프(309)로 증류탑(310)으로 보낸다.
알코올발효공정에서 온도는 25∼30℃ 범위로, pH는 4.5∼5.5 범위에서 운전하는 것이 알코올 생성효율이 우수하기 때문에 상기 당화공정에서 당화액은 이를 감안하여 공급하는 것이 좋다.
알코올발효는, 산소가 없는 무산소 상태에서 미생물(Saccharomyces속, Zymomonas mobilis)에 의하여 당류가 반응식 (1)에서와 같이 알코올과 이산화탄소로 분해되면서 알코올이 생성된다.
C6H12O6 → 2CH3CH2OH ＋ 2CO2 + 반응열 ……………………………(1)
알코올발효조(307)는 외부에 보온재(303)로 보온처리된 철구조물 탱크로 하며, 알코올발효조 교반기(308)는 피치드 패들형(Pitched paddle type) 교반기를 사용하고, 교반속도는 2∼4rpm으로 한다.
5. 증류공정
상기 알코올발효공정에서 알코올발효액이 상단과 하단에 충전물 또는 트레이(311)가 설치된 증류탑(310)의 중간 단으로 공급하고, 증류탑(310) 하부의 알코올발효 폐액은 알코올발효 폐액 이송펌프(312)로 리보일러(313)로 보내어 증류탑(310) 하부의 온도가 90℃가 유지되도록 스팀을 사용하여 열을 공급하면 알코올발효액에 함유된 에탄올성분은 증발되어 충전물 또는 트레이(311) 층을 통과하여 증류탑(310) 상부로 62∼63℃의 에탄올 증기와 일부 수증기가 빠져나간다.
증류탑(310) 상부로 빠져나온 에탄올성분의 증기가 응축기(314)로 보내어져 냉각수를 공급하여 20∼40℃로 냉각하면 에탄올과 일부의 수분은 액화되어 증류액 어큐물레이터(315)로 보내어 진다.
증류액 어큐물레이터(315)에 보내어진 에탄올을 함유한 증류액은 증류액 이송펌프(316)로 일부는 증류탑(310) 상단으로 환류(Reflux)시키면서, 나머지 에탄올을 함유한 증류액은 수분제거공정으로 보낸다.
증류탑(310) 하부에서 배출되는 알코올발효 폐액은 메테인발효공정의 산성발효조(207)로 보내거나, 또는, 퇴비화공정의 호기성 발효조(104)로 보낸다.
상기 알코올발효액의 용량이 작은 경우는, 상기와 같은 연속증류방식 대신에 공지된 단증류(Simple distillation) 방식으로 하여도 상관이 없다.
상기 증류탑(310)에 충전하는 충전물(311)은, 라시히링(Raschig ring), 폴링(Pall Ring), 라프락스링(Raflux ring), 레싱링(Lessing Ring), 십자분할링(Cross partition ring), 새들형(Saddle type) 또는 볼형(Ball type) 중에서 한 종류의 충전물(311)을 사용한다.
6. 고순도의 에탄올을 생산하는 공정
상압(常壓)에서 에탄올(CH3CH2OH)의 비점(Boiling point)은 78.37℃이며, 물의 비점은 100℃이지만, 에탄올 95.63%와 물 4.37%의 조성에서 공비혼합물로 존재하며, 이 물-에탄올 공비혼합물의 비점은 78.15℃로, 상압(常壓)에서 물-에탄올은 상기 증류방법만으로는 에탄올 농도를 96% 이상으로 분리하는 것은 불가능하다.
그래서 증류액 어큐물레이터(315)의 증류액은 벤젠(Benzene), 사이클로헥세인(Cyclohexane), 디에틸 에테르(Diethyl ether)와 같은 공비제(共沸劑)를 도입(導入)한 공비증류법(共沸蒸溜法), 용매추출증류법(溶媒抽出蒸溜法), 막분리법(膜分離法), 에틸렌의 수화반응(水和反應)에 의한 합성법(合成法), 기상흡착법(氣相吸着法) 중에서 한 방법으로 수분을 제거하여 99% 이상 고순도의 에탄올을 생산한다.
300: 당화조 301: 당화조 교반기
302: 가온 재킷 303: 보온재
304: 당화액 저장조 305: 당화액 이송펌프
306: 당화슬러리 이송펌프 307: 알코올발효조
308: 알코올발효조 교반기 309: 알코올발효액 이송펌프
310: 증류탑 311: 충전물 또는 트레이
312: 알코올발효폐액 이송펌프 313: 리보일러(Reboiler)
314: 응축기(Condenser) 315: 증류액 어큐물레이터(Accumulator)
316: 증류액 이송펌프
M: 모터(Motor) LT: 수위송신기(Level transmitter)
LIC: 수위지시제어기(Level indicating controller)
FI: 유량지시계(Flow indicator) pHI: 수소이온농도지시계(pH indicator)
TI: 온도지시계(Temperature indicator)
TT: 온도송신기(Temperature transmitter)
TIC: 온도지시제어기(Temperature indicating controller)

Claims (1)

  1. 음식물쓰레기로부터 알코올을 만드는 방법에 있어서,
    상기 음식물쓰레기가 투입조에 투입되면 유리파편, 돌멩이, 비닐(Vinyl)이나 플라스틱(Pastic), 나무 조각, 패각(貝殼), 동물의 뼈와 같은 이물질의 분리제거와 대형물질은 파쇄기에서 파쇄하여, 이물질의 분리제거와 대형물질을 파쇄한 음식물쓰레기로 처리하는 이물질제거 및 파쇄처리공정과,
    상기 이물질의 분리제거와 대형물질을 파쇄한 음식물쓰레기는 탈수공정에 공급하여 탈수 여액은 폐수처리공정으로 보내고, 탈수케이크는 발효공정으로 보내는 탈수처리공정과,
    상기 탈수케이크를 당화조(300)에 공급하고, 당화조 믹서(301)로 교반하면서, 온도를 25∼40℃ 범위에서 pH가 4∼5로 떨어지면서 음식물쓰레기가 액화될 때까지 당화처리한 당화액을 알코올발효공정으로 보내는 당화공정과,
    상기 당화액을 알코올발효조(307)에 공급하고 알코올발효조교반기(308)로 교반하면서 알코올발효 효모를 주입하고 무산소 상태에서 알코올발효를 하여 에탄올(Ethanol)이 함유된 알코올발효액으로 처리하는 알코올발효공정과,
    상기 알코올발효액을 상단과 하단에 충전물 또는 트레이(311) 층이 설치된 증류탑(310)의 중간 단으로 공급하고, 증류탑(310) 하부의 알코올발효 폐액은 알코올발효 폐액 이송펌프(312)로 리보일러(313)로 보내어 증류탑(310) 하부의 온도가 90℃가 유지되도록 스팀을 사용하여 열을 공급하면서 잉여 알코올발효 폐액은 퇴비화공정 또는 메테인발효공정으로 보내고, 알코올발효 폐액에서 발생하는 악취물질은 악취물질흡입 팬으로 흡입하여 탈취공정으로 보내고, 알코올발효액에 함유된 에탄올성분은 증발되어 충전물 또는 트레이(311) 층을 통과하여 증류탑(310) 상부로 빠져나온 에탄올증기가 응축기(314)에 공급되면, 냉각수를 공급하여 냉각하면 에탄올과 일부의 수분이 액화되어 증류액 어큐물레이터(315)로 보내어지면, 에탄올을 함유한 증류액 일부는 증류탑(310) 상단으로 환류(Reflux)시키면서, 나머지 에탄올을 함유한 증류액은 수분제거공정으로 보내는 증류공정과,
    상기 에탄올을 함유한 증류액은 벤젠(Benzene), 사이클로헥세인(Cyclohexane), 디에틸 에테르(Diethyl ether)와 같은 공비제(共沸劑)를 도입(導入)한 공비증류법(共沸蒸溜法), 용매추출증류법(溶媒抽出蒸溜法), 막분리법(膜分離法), 에틸렌의 수화반응(水和反應)에 의한 합성법(合成法) 또는 기상흡착법(氣相吸着法) 중에서 한 방법으로 수분을 제거하여 고순도의 에탄올을 생산하는, 고순도의 에탄올을 생산하는 공정으로 구성된 것을 특징으로 하는 음식물쓰레기로부터 알코올을 만드는 방법.
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JP7479847B2 (ja) * 2017-03-20 2024-05-09 ランザテク，インコーポレイテッド 生成物回収および細胞再利用のためのプロセスおよびシステム
AU2019428656B2 (en) 2019-02-08 2023-08-03 Lanzatech, Inc. Process for recovering close boiling products

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007111590A (ja) * 2005-10-18 2007-05-10 Shinseiki Hakko Kenkyusho:Kk 生ゴミからのエタノール生産法
JP2011182685A (ja) * 2010-03-08 2011-09-22 Mitsubishi Chemical Engineering Corp エタノール製造装置及びエタノールの製造方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007111590A (ja) * 2005-10-18 2007-05-10 Shinseiki Hakko Kenkyusho:Kk 生ゴミからのエタノール生産法
JP2011182685A (ja) * 2010-03-08 2011-09-22 Mitsubishi Chemical Engineering Corp エタノール製造装置及びエタノールの製造方法

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