Brevet FR2590268A1 — publié le 19870522

L'invention concerne la production d'éthanol par fermentation et plus particulièrement le procédé suivant lequel le vin obtenu par fermentation est séparé en un courant concentré en levures, qui est recyclé dans l'appareil de fermentation, et un courant pratiquement exempt de levures dont une partie au moins est envoyée dans un évaporateur où elle est séparée en un courant de vapeurs riches en éthanol, qui est amené à une colonne de distillation, et un courant liquide dont au moins une partie est concentrée pour donner des vinasses. Le but de la présente invention est de réduire la consommation thermique des installations conçues pour la mise en oeuvre de ces procédés. Conformément à la présente invention, L'évaporateur est constitué par le dernier effet d'un groupe d'évaporation à multiple effet dans lequel le liquide et la vapeur circulent à contre-courant, et le courant liquide sortant de cet évaporateur est concentré dans les effets précédents du dit groupe. Par convention, on appelle dernier effet celui qui opère à la température la plus basse. Les condensats obtenus par condensation de la vapeur dans le faisceau de chauffage du dernier effet dudit groupe et éventuellement des effets précédents, à l'exception du premier, sont avantageusement recyclés en totalité ou en partie dans l'installation de fermentation. Des moyens sont prévus pour réchauffer le courant liquide entre les effets du groupe. De la vapeur pourra être prélevée sur un ou plusieurs effets précédant le dernier pour chauffer la colonne de distillation.Une partie du vin délevuré pourra être envoyée dans la colonne de distillation et, dans ce cas, une fraction des vinasses extraites de la colonne pourra être envoyée avec l'autre partie du vin délevuré dans le dernier effet du groupe d'évaporation. I1 est connu d'utiliser un groupe d'évaporation à multiple effet classique, c'est-à-dire avec circulation du liquide et desvapeurs dans le même sens, pour concentrer les vinasses. Dans ces installations, les vapeurs produites dans le dernier effet du groupe sont envoyées au condenseur ce qui constitue une perte thermique qui est supprimée grâce à l'invention. Par ailleurs, l'utilisation d'un multiple effet à contre-courant permet de réduire l'encrassement des évaporateurs, car la température des vinasses et par conséquent la solubilité des sels minéraux et autres matières incrustantes sont augmentées en même temps que leur concentration. La description qui suit se réfère aux dessins l'accompagnant dont les figures 1 et 2 sont les schémas, donnés à titre d'exemple non limitatif, de deux installations pour la mise en oeuvre de l'invention. L'installation de la figure 1 comprend essentiellement un fermenteur i, à marche continue ou discontinue, un appa- reil de séparation 2, un groupe d'évaporation à multiple effet 71 ~ 72 ~ 73, une colonne de distillation 8, un mélangeur 15 et des échangeurs de chaleur 6, 13, 19 et 22. L'appareil de séparation 2 pourra être par exemple, un décanteur, un séparateur centrifuge ou un appareil d'ultrafiltration. Le groupe d'évaporation représenté sur le schéma est un triple effet, mais il est évident que l'on pourra utiliser un nombre différent d'effets. Dans l'appareil de séparation 2 le vin soutiré sur le fermenteur est débarrassé des boues, qui sont évacuées en 4, et des levures qui sont amenées par le tuyau 3 dans le mélangeur 15. Le vin délevuré est réchauffé dans l'échangeur 6 et envoyé dans le dernier effet 71 du groupe d'évaporation à multiple effet. Les vapeurs riches en éthanol produites dans l'évaporateur 71 sont envoyées par le tuyau 9 dans la colonne de distillation 8 où elles sont partiellement condensées ; les eaux à faible teneur en matières sèches soutirées en 10 à la base de la colonne 8 sont refroidies dans ltéchangeur 13 et envoyées par la tuyauterie 14 dans le mélangeur 15 qui reçoit également le produit à fermenter par la tuyauterie 16, le mélange formé alimentant le fermenteur 1. Le faisceau de chauffage de l'évaporateur 7t est relié à la calandre de l'évaporateur 72 par le tuyau 17, la vapeut produite dans l'évaporateur 72 servant, en partie, au chauffage de l'évaporateur 71o L'évaporateur 72 reçoit la vinasse venant de l'éva- porateur 7 par la tuyauterie 18 après qu'elle ait été réchauffée dans l'échangeur 19. Le faisceau de chauffage de l'évaporateur 72 est relié à la calandre de l'évaporateur 73 par le tuyau 20. Les eaux condensées dans les faisceaux des évaporateurs 71 et 72 sont envoyées, par les tuyauteries 1, et 12 respectivement, dans le mélangeur 15 pour être recyclées. L'évaporateur 73 reçoit la vinasse venant de l'éva- porateur 72 par la tuyauterie 21 après qu'elle ait été réchauffée dans l'échangeur 22. Le faisceau de chauffage de l'évaporateur 73 est alimenté en vapeur par une source extérieure à laquelle il est relié par la tuyauterie 23. Les eaux condensées sont extraites du faisceau de ltévaporateur 73 et sont renvoyées, en principe, à la source de vapeur par la tuyauterie 24. La vinasse concentrée est extraite de l'évaporateur 73 par la tuyauterie 25. Comme dans tout groupe d'évaporation à multiple effet, les températures et pressions des vapeurs produites vont en diminuant du premier au dernier effet. L'évaporateur 73 sera avantageusement alimenté avec une vapeur à basse pression, par exemple de la vapeur de contre-pression d'un turbo-alternateur, et la calandre du dernier effet 71 pourra entre sous vide, la colonne 8 travaillant en dépression, sous une pression moindre. Les calories contenues dans la vinasse peuvent être récupérées par des moyens connus, dans l'installation ellemême ou à l'extérieur de celle-ci. Si la vinasse concentrée contient encore des traces d'alcool, celles-ci pourront être récupérées par auto-évaporation sur les faisceaux des évaporateurs 72 et Des prélèvements de vapeur pourront être effectués sur les évaporateurs 71 72 et 73 pour assurer une optimisation de la consommation calorifique, par exemple pour chauffer les échangeurs 6, 19 et 22 ou la colonne 8. Pour cette dernière utilisation, la vapeur de chauffage sera introduite dans la colonne, par la tuyauterie 26, à un niveau inférieur à celui où les vapeurs alcooliques venant de 71 sont introduites.On pourra aussi, si cela s'avère nécessaire, installer une recompression de vapeur sur l'évaporateur 72' ou sur un des évaporateurs intermédiaires dans le cas où le nombre d'effets est supérieur à trois. Les circuits des échangeurs 6 et 13 peuvent être interconnectés de façon à utiliser les calories des eaux condensées provenant de la colonne 8 et des évaporateurs 71 et 72 pour réchauffer le vin délevuré avant de l'envoyer dans l'évaporateur 71. Si nécessaire, on pourra recycler une fraction des vinasses sortant des évaporateurs 7 ou 72 dans le fermentueur. Pour améliorer l'épuisement des vinasses en éthanol, la caisse des évaporateurs 7 72 et 73 pourra être divisée en plusieurs compartiments par des cloisons verticales, le vin ou la vinasse passant successivement dans tous les compartiments avant d'être envoyé à l'évaporateur suivant ou évacué ; le faisceau de chauffage et la calandre seront communs aux différents compartiments d'un même effet. La figure 2 illustre une variante du procédé de l'invention dans laquelle une partie-du vin délevurée est envoyée à la colonne de distillation 8, l'autre partie, la plus importante, étant envoyée dans le dernier effet 71 du groupe d'évaporation à multiple effet, et les vinasses extraites de la colonne de distillation sont, pour partie, recyclée dans le fermenteur 1 et, pour partie, envoyées dans le dernier effet 7t, avec le vin délevuré. Des vannes placées sur les tuyauteries permettent de régler les débits de vin délevuré envoyés dans la colonne de distillation et dans l'évaporateur 71 et les débits de vinasse recyclé et envoyé dans cet évaporateur. L'originalité du procédé de l'invention réside dans le fait qu'on utilise un groupe d'évaporation multiple effet à la fois pour séparer l'éthanol des vinasses et pour concentrer celles-ci, ce qui permet de réduire notablement la consommation de vapeur en ayant la possibilité d'optimiser la production d'éthanol et la concentration des vinasses en choisissant convenablement le nombre d'effets et en jouant sur les prélèvements et la recompression de vapeur. REVENDICATIONS 1. Procédé pour la production d'éthanol par fermentation suivant lequel le vin obtenu par fermentation est séparé en un courant concentré en levures, qui est recyclé dans l'installation de fermentation, et un courant pratiquement exempt de levures dont une partie au moins est envoyée dans un évaporateur où elle est séparée en un courant de vapeurs riches en éthanol, qui est amené à une colonne de distillation, et un courant de vinasses qui est concentré par évaporation, caractérisé en ce que la séparation du vin en vapeurs riches en éthanol et vinasses et la concentration des vinasses sont effectuées dans un groupe d'évaporation à multiple effet (71 72 73) où les liquides et les vapeurs circulent à contre courant, le vin obtenu par fermentation étant envoyé dans le dernier effet de ce groupe et les vinasses concentrées étant extraites du premier effet (73) du groupe. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les condensats obtenus par condensation de la vapeur de chauffage du dernier effet (71) dudit groupe et éventuellement des effets précédents (72) à l'exception du premier (73) sont recyclés en totalité ou en partie dans l'installation de fermentation (1). 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les vinasses sont réchauffées (en 19 et 22) lorsqu'elles passent d'un effet (71 72) dudit groupe à l'effet pré.é- dent (72' 73). 4. Procédé selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce qu'on prélève de la vapeur sur un ou plusieurs effets dudit groupe précédant le dernier pour chauffer la colonne de distillation. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications pré cédentes, caractérisé en ce qu'une partie du vin délevuré est envoyée dans la colonne de distillation.(8). 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'une partie des vinasses extraites de la colonne de distillation est envoyée dans le dernier effet (71) du groupe d'évaporation à multiple effet, l'autre partie étant recyclée dans l'installation de fermentation. 7. Installation pour la production d'éthanoi par fermentation comprenant un fermenteur (1), un appareil de séparation (2) où le vin produit dans le fermenteur est séparé de levures et une colonne de distillation (8), caractérisée en ce qu'elle comporte en outre un groupe d'évaporation à multiple effet et à contre-courant (711 72 73) dont le premier effet (73) est chauffé par de la vapeur provenant d'une source extérieure et dont le dernier effet (71) est relié à la sortie du vin délevuré de l'appareil de séparation (2), la calandre du dernier effet étant reliée à la colonne de distillation (8). 8. Installation selon la revendication 7, raractérisée en ce qu'elle comporte des moyens (11, 12, 14, 15) pour renvoyer les eaux condensées dans le faisceau de chauffage du dernier effet et éventuellement des effets précédents, à l'exception du premier, dans le fermenteur (1). 9. Installation selon la revendication 6, 7 ou 8, caractérisée en ce qu'elle comporte des échangeurs de chaleur (19, 21) placés en amont des effets (72' 73) précédant le dernier sur le circuit d'alimentation en vinasses de ces effets.