(57)【要約】  本発明は、例えば、ブタノール製造のために、元に戻せるような仕方で設備更新されたエタノール製造プラント（すなわち、エタノール製造プラントをブタノール製造のために変換できるが、エタノール製造用に戻すこともできる）を用いて、発酵プロセスで製造されるブタノールを回収するための方法に関する。本発明はまた、エタノール製造プラントに変換できるブタノール製造プラントにおいて発酵プロセスで製造されるブタノールを回収するための方法に関する。
2015517303.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エタノール製造プラントのプロダクトプロファイルを改良するための方法であって、エタノール以外の１種または複数種のバイオ燃料生成物を製造するために前記プラントを変更することを含み、前記変更においては、前記プラントをエタノール製造用に戻すことが可能である、エタノール製造プラントのプロダクトプロファイルを改良するための方法。
【請求項２】
前記プラントの変更が、１つまたは複数の固形分分離装置を追加すること、１つまたは複数のエクストラクタント塔および／またはエクストラクタント分離装置を追加すること、エタノール用ビール塔をエタノール以外のアルコール蒸留用に目的変更すること、ならびに蒸発トレーンを再構成することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記プラントの変更が、１つまたは複数の固形分分離装置を追加すること、１つまたは複数のエクストラクタント塔および／またはエクストラクタント分離装置を追加すること、１つまたは複数の凝縮装置を追加すること、１つまたは複数のデカンテーション装置を追加すること、エタノール用ビール塔をエタノール以外のアルコール蒸留用に目的変更すること、ならびに蒸発トレーンを再構成することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記プラントの変更が、１つまたは複数の固形分分離装置を追加すること、１つまたは複数のフラッシュ装置および／または凝縮装置を追加すること、エタノール用ビール塔をエタノール以外のアルコール蒸留用に目的変更すること、ならびに蒸発トレーンを再構成することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記プラントの変更が、１つまたは複数の固形分分離装置を追加すること、１つまたは複数のフラッシュ装置および／または凝縮装置を追加すること、１つまたは複数の事前フラッシュ装置および／または圧縮装置を追加すること、エタノール用ビール塔をエタノール以外のアルコール蒸留用に目的変更すること、ならびに蒸発トレーンを再構成することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記プラントの変更が、１つまたは複数の固形分分離装置を追加すること、１つまたは複数のエクストラクタント塔および／またはエクストラクタント分離塔を追加すること、１つまたは複数の加水分解装置を追加すること、エタノール用ビール塔をエタノール以外のアルコール蒸留用に目的変更すること、ならびに蒸発トレーンを再構成することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記１種または複数種のバイオ燃料生成物がブタノールを含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記１種または複数種のバイオ燃料生成物がブタノールおよびフーゼル油を含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記１種または複数種のバイオ燃料生成物が、供給原料から回収されたブタノールおよび油を含み、前記供給原料が液化させた後のものである、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記改良されたプロダクトプロファイルが、発酵に先だって不溶解固形分を除去することを含み、不溶解固形分の除去により、動物飼料副産物の製造の改良およびバイオ燃料製造の生産性の増大のうちの１つまたは複数を含め、前記プラントのプロダクトプロファイルの改良がもたらされる、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記不溶解固形分の除去を、１種または複数種のバイオ燃料生成物を製造するために前記エタノールプラントを設備更新する前および／または後に行う、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記不溶解固形分の除去が、前記プラントをエタノール製造用に戻したときに残っている、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
（ａ）発酵槽、精留塔、ビール塔、および放散側塔を備えたエタノール製造プラントを用意するステップであって、前記発酵槽が、出口ラインを介して前記発酵槽から発酵ブロスを取り出すための、前記取り出された発酵ブロスが熱交換器中を循環するようにさせるための、かつ前記取り出された発酵ブロスを低い温度で戻りラインを介して前記発酵槽に戻すための外部冷却ループを含む、エタノール製造プラントを用意するステップと；
（ｂ）バイオマスから得られる水性供給流を供給するステップであって、前記水性供給流が水と発酵性糖とを含む、供給ステップと；
（ｃ）前記発酵槽内で前記水性供給流を発酵ブロスと接触させるステップであって、前記発酵ブロスがブタノールを産生できる組換え微生物を含む、接触ステップと；
（ｄ）前記発酵槽内で前記発酵性糖を発酵させるステップであって、前記組換え微生物がブタノールを産生し、それによって前記発酵ブロスがブタノールを含む、発酵ステップと；
（ｅ）前記ブタノールを含む前記発酵ブロスの一部を、前記外部冷却ループの出口ライン経由で前記発酵槽から取り出すステップと；
（ｆ）前記ブタノールを含む前記発酵ブロス部分を分離して、ブタノールを多く含む流れとブタノールの少ない流れとを生じさせるステップと；
（ｇ）前記ブタノールの少ない流れを前記外部冷却ループの戻りライン経由で前記発酵槽に戻すステップと；
（ｈ）脱水塔において前記ブタノールを多く含む流れの少なくとも一部を蒸留して、ブタノールを含む底部流を生じさせるステップと；
（ｉ）ビール流を前記発酵槽から排出するステップと；
（ｊ）ブタノールを多く含む蒸気流とブタノールの少ないビール底部流を生じるように設備更新された前記ビール塔において前記ビール流を蒸留するステップと
を含む、元に戻せるような仕方で設備更新されたエタノール製造プラントを用いてブタノールを製造するための方法。
【請求項１４】
ステップ（ｈ）で前記ブタノールを多く含む流れを蒸留する前記脱水塔として働くように、前記精留塔を設備更新する、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
ブタノール製造のために前記精留塔および前記ビール塔を操作した後にエタノール製造のために前記精留塔および前記ビール塔を操作するために、前記精留塔および前記ビール塔の構造変更を行うことなく、前記精留塔および前記ビール塔の設備更新を元に戻すことをさらに含む、請求項１３または請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記ブタノールを含む前記発酵ブロス部分を分離して、ブタノールを多く含む流れとブタノールの少ない流れとを生じさせる前記ステップ（ｆ）が、
ステップ（ｅ）の前記発酵ブロス部分をエクストラクタントと接触させて、水性相と有機相とを含む二相性混合物を生じさせるステップであって、前記ブタノールが有利には前記有機相に分配されてブタノール含有有機相を形成するステップと；
前記ブタノール含有有機相と前記水性相とを分離するステップであって、前記水性相が前記ブタノールの少ない流れを含む、分離ステップと；
エクストラクタント塔内で前記ブタノール含有有機相を蒸留して、ブタノールを多く含む蒸気流とエクストラクタントを多く含む底部流とを生じさせるステップと；
前記エクストラクタント塔で生じた前記ブタノールを多く含む蒸気流を凝縮させて前記ブタノールを多く含む流れを生じさせるステップと
を含む、請求項１３〜１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
前記発酵ブロス部分をエクストラクタントと接触させるステップが、
混合装置内で前記発酵ブロス部分を前記エクストラクタントと一緒にして前記二相性混合物を形成させるステップであって、前記混合装置が前記外部冷却ループの前記戻りラインと流体連通しており、前記混合装置が前記発酵ブロス部分を前記戻りライン経由で受け入れる、二相性混合物を形成させるステップを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記混合装置が、インラインミキサー、配管用Ｔ字管、または撹拌槽を含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記ブタノール含有有機相と前記水性相とを分離するステップが、
前記二相性混合物を、前記混合装置および前記戻りラインと流体連通している分離装置に加えるステップであって、前記分離装置が、前記ブタノール含有有機相を含む第１流および前記水性相を含む第２流を排出し、前記第２流が、前記混合装置の下流で前記戻りラインに排出され、それによって前記ブタノールの少ない流れを含む前記水性相が前記戻りライン経由で前記発酵槽に戻される、前記二相性混合物を分離装置に加えるステップを含む、請求項１６または請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
前記分離装置が、ハイドロサイクロン、インライン渦式分離器、遠心分離機、デカンター、またはそれらの組合せを含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
ステップ（ｊ）において前記ビール塔で生じた前記ブタノールを多く含む蒸気流を凝縮させて、ブタノールを多く含む液体流を生じさせるステップと；
前記ブタノールを多く含む液体流を、前記ブタノールを多く含む流れに加えるステップとをさらに含む、請求項１６〜２０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２２】
前記ブタノールを多く含む流れを、前記エクストラクタント塔に加えられる第１流とステップ（ｈ）の前記脱水塔に加えられる第２流とに分離するステップをさらに含む、請求項１６〜２１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２３】
脱アルコール塔として働くように前記放散側塔を設備更新する、請求項１３〜２２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２４】
ステップ（ｊ）の前記ビール下部物質が固形分および希薄蒸留廃液を含み、前記エタノール製造プラントが蒸発システムをさらに含み、前記方法が、
前記固形分と前記希薄蒸留廃液とを分離するステップと、
ブタノール製造のために設備更新された前記蒸発システムを用いて前記希薄蒸留廃液から水を蒸発させてシロップを生じさせるステップと
をさらに含む、請求項１３〜２３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２５】
前記エタノール製造プラントの前記蒸発システムが、４つの第１効用缶蒸発装置と４つの第２効用缶蒸発装置とを有する４つのトレーンの二重効用缶蒸発システムとして構成されており、前記蒸発システムを設備更新して、更なる蒸発装置を含むようにかつ３つのトレーンの三重効用缶蒸発システムとして再構成されるようにする、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記エタノール製造プラントの前記蒸発システムが、４つの第１効用缶蒸発装置と４つの第２効用缶蒸発装置とを有する４つのトレーンの二重効用缶蒸発システムとして構成されており、前記蒸発システムを設備更新して、１つまたは複数の更なる蒸発装置を含むように、かつ第１効用缶の４つの蒸発装置と第２効用缶の４つの蒸発装置と第３効用缶の前記１つまたは複数の更なる蒸発装置とを有する三重効用缶蒸発システムとして再構成されるようにする、請求項２４に記載の方法。
【請求項２７】
前記分離固形分および前記シロップを乾燥させてＤＤＧＳを生じさせることをさらに含む、請求項２４〜２６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２８】
元に戻せるような仕方で設備更新されたエタノール製造プラントを用いてブタノールを製造するための方法であって、
（ａ）発酵槽、放散側塔、精留塔、およびビール塔を含むエタノール製造プラントを用意するステップと；
（ｂ）バイオマスから得られる水性供給流を供給するステップであって、前記水性供給流が水と発酵性糖とを含む、水性供給流を供給するステップと；
（ｃ）前記発酵槽内で前記水性供給流を発酵ブロスと接触させるステップであって、前記発酵ブロスがブタノールを産生できる組換え微生物を含む、接触ステップと；
（ｄ）前記発酵槽内で前記発酵性糖をバッチ発酵させるステップであって、前記組換え微生物がブタノールを産生し、それによって前記発酵ブロスがブタノールを含む、バッチ発酵ステップと；
（ｅ）前記ブタノールを含む前記発酵ブロスを分離して、ブタノールを多く含む流れとブタノールの少ない流れとを生じさせるステップと；
（ｆ）脱水塔内で前記ブタノールを多く含む流れの少なくとも一部を蒸留して、ブタノールを含む底部流を生じさせるステップと；
（ｇ）ブタノールを多く含む蒸気流とブタノールの少ないビール底部流とを生じるように設備更新された前記ビール塔内で前記ビール流を蒸留するステップと
を含む、ブタノールを製造するための方法。
【請求項２９】
ステップ（ｆ）において前記ブタノールを多く含む流れを蒸留する前記脱水塔として働くように前記精留塔を設備更新し、かつ／または脱アルコール塔として働くように前記放散側塔を設備更新する、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記ブタノールを含む前記発酵ブロスを分離して、ブタノールを多く含む流れとビール流とを生じさせる前記ステップ（ｅ）が、
前記発酵ブロスをエクストラクタントと接触させるステップであって、それにより、水性相と有機相とを含む二相性混合物を形成させ、前記ブタノールが有利には前記有機相に分配されてブタノール含有有機相が形成される、接触ステップと；
前記ブタノール含有有機相および前記水性相を分離するステップであって、前記水性相が前記ブタノールの少ない流れを含む、分離ステップと；
エクストラクタント塔で前記ブタノール含有有機相を蒸留して、ブタノールを多く含む蒸気流とエクストラクタントを多く含む底部流とを生じさせるステップと；
前記ブタノールを多く含む蒸気流を凝縮させて前記ブタノールを多く含む流れを生じさせるステップと
を含む、請求項２８または請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記エタノール製造プラントが、出口ラインを介して前記発酵槽から前記発酵ブロスを取り出すための、前記取り出された発酵ブロスが熱交換器中を循環するようにさせるための、かつ前記取り出された発酵ブロスを低い温度で戻りラインを介して前記発酵槽に戻すための外部冷却ループをさらに含み、前記発酵ブロスをエクストラクタントと接触させる前記ステップが、前記冷却ループの前記戻りラインを介して前記エクストラクタントを前記発酵槽へ加えるステップであって、前記冷却ループの前記出口ラインおよび前記戻りラインの一方に接続されているラインを介して前記エクストラクタントが前記戻りラインへ入れられる、発酵槽へ加えるステップを含む、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記発酵ブロスをエクストラクタントと接触させるステップが、前記エクストラクタントを前記発酵ブロスと混合することをさらに含み、前記混合が前記発酵槽内での二酸化炭素ガスの発生および放出によって少なくとも部分的に行われる、請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
前記混合が、前記発酵槽内での二酸化炭素ガスの発生および放出によって完全に行われる、請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
前記混合が、機械撹拌装置を用いて前記二相性混合物を混合することにより部分的に行われる、請求項３２に記載の方法。
【請求項３５】
前記ブタノール含有有機相と前記水性相とを分離するステップが、
前記二相性混合物を分離装置に加えるステップを含み、前記分離装置が、前記ブタノール含有有機相を含む第１流および前記水性相を含む第２流を排出し、前記水性相が前記ブタノールの少ない流れを含む、請求項３１に記載の方法。
【請求項３６】
前記分離装置が、ハイドロサイクロン、インライン渦式分離器、遠心分離機、デカンター、またはそれらの組合せを含む、請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
前記エタノール製造プラントが、前記発酵槽と前記ビール塔との間に流体連通的に配置されたビール槽、前記発酵槽を前記ビール槽につなぐ第１ライン、および前記ビール槽を前記ビール塔につなぐ第２ラインをさらに含み、前記分離装置が、前記発酵槽と前記ビール槽との間に流体連通的に配置されるように前記第１ラインに配設され、前記方法が、
前記ブタノールの少ない流れを含む前記第２流を、前記第１ライン経由で前記分離装置から前記ビール槽へ加え、前記第２ライン経由で前記ビール槽から前記ビール塔へ加えることをさらに含む、請求項３５〜３７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３８】
前記エタノール製造プラントが、前記発酵槽と前記ビール塔との間に流体連通的に配置されたビール槽、前記発酵槽を前記ビール槽につなぐ第１ライン、および前記ビール槽を前記ビール塔につなぐ第２ラインをさらに含み、熱交換器が前記第２ラインに配設され、前記熱交換器の下流で前記ビール槽と前記ビール塔との間に流体連通的に配置されるように前記分離装置が前記第２ラインに配設され、前記方法が、
前記第１ライン経由で前記二相性混合物を前記ビール槽に加えるステップをさらに含み、前記二相性混合物を分離装置に加えるステップが、前記二相性混合物を前記ビール槽から前記分離装置へ前記第２ライン経由で加えることを含み、前記二相性混合物の追加が前記熱交換器中を通過し、前記分離装置への供給に先だって加熱される、請求項３５〜３７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３９】
ステップ（ｇ）において前記ビール塔で生じた前記ブタノールを多く含む蒸気流を凝縮させて、ブタノールを多く含む液体流を生じさせるステップと；
前記ブタノールを多く含む液体流を、前記ブタノールを多く含む流れに加えるステップと
をさらに含む、請求項２８〜３８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４０】
前記ブタノールを多く含む流れを、前記エクストラクタント塔に加えられる第１流と、ステップ（ｆ）の前記脱水塔に加えられる第２流とに分離するステップ
をさらに含む、請求項２８〜３９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４１】
ステップ（ｇ）の前記ビール下部物質が固形分および希薄蒸留廃液を含み、前記エタノール製造プラントが蒸発システムをさらに含み、前記方法が、
前記固形分と前記希薄蒸留廃液とを分離するステップと、
ブタノール製造のために設備更新された前記蒸発システムを用いて、前記希薄蒸留廃液から水を蒸発させてシロップを生じさせるステップと
をさらに含む、請求項２８〜４０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４２】
前記エタノール製造プラントの前記蒸発システムが、４つの第１効用缶蒸発装置と４つの第２効用缶蒸発装置とを有する４つのトレーンの二重効用缶蒸発システムとして構成されており、前記蒸発システムを更新して、更なる蒸発装置を含むようにしかつ３つのトレーンの三重効用缶蒸発システムとして構成されるようにする、請求項４１に記載の方法。
【請求項４３】
前記エタノール製造プラントの前記蒸発システムが、４つの第１効用缶蒸発装置と４つの第２効用缶蒸発装置とを有する４つのトレーンの二重効用缶蒸発システムとして構成されており、前記蒸発システムを設備更新して、１つまたは複数の更なる蒸発装置を含むように、かつ第１効用缶の４つの蒸発装置と、第２効用缶の４つの蒸発装置と、第３効用缶の前記１つまたは複数の更なる蒸発装置とを有する三重効用缶蒸発システムとして再構成されるようにする、請求項４２に記載の方法。
【請求項４４】
前記分離固形分および前記シロップを乾燥させてＤＤＧＳを生じさせることをさらに含む、請求項４１〜４３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４５】
元に戻せるような仕方で設備更新されたエタノール製造プラントを用いてブタノールを製造するための方法であって、
（ａ）発酵槽、放散側塔、精留塔、およびビール塔を含むエタノール製造プラントを用意するステップと；
（ｂ）バイオマスから得られる水性供給流を供給するステップであって、前記水性供給流が水と発酵性糖とを含む、水性供給流を供給するステップと；
（ｃ）前記発酵槽内で前記水性供給流を発酵ブロスと接触させるステップであって、前記発酵ブロスがブタノールを産生できる組換え微生物を含む、接触ステップと；
（ｄ）前記発酵槽内で前記発酵性糖をバッチ発酵させるステップであって、前記組換え微生物がブタノールを産生し、それにより前記発酵ブロスがブタノールを含む、バッチ発酵ステップと；
（ｅ）前記発酵ブロスをエクストラクタントと接触させるステップであって、これにより水性相と有機相とを含む二相性混合物を形成させ、前記ブタノールが有利には前記有機相に分配されてブタノール含有有機相を形成する、接触ステップと；
（ｆ）ブタノールを多く含む蒸気流とブタノールの少ないビール底部流とを生じるように設備更新された前記ビール塔内で、前記二相性混合物の少なくとも一部を蒸留するステップであって、前記ブタノールの少ないビール底部流が、エクストラクタント、希薄蒸留廃液、および固形分を含む、蒸留ステップと；
（ｇ）前記ビール塔内で生じた前記ブタノールを多く含む蒸気流を凝縮させて、ブタノールを多く含む液体流を生じさせるステップと；
（ｈ）前記ブタノールを多く含む液体流を、第２のブタノールを多く含む液体流とブタノールの少ない液体流とに分離するステップと；
（ｉ）脱水塔内で前記第２のブタノールを多く含む液体流を蒸留して、ブタノールを含む底部流を生じさせるステップと；
（ｊ）前記ブタノールの少ないビール底部流を分離して、希薄蒸留廃液、固形分、および回収されるエクストラクタントを生じさせるステップと
を含む、ブタノールを製造するための方法。
【請求項４６】
前記精留塔を、ステップ（ｉ）においてブタノールを多く含む前記第２液体流を蒸留する前記脱水塔として働くように設備更新し、かつ／または前記放散側塔を、脱アルコール塔として働くように設備更新する、請求項４５に記載の方法。
【請求項４７】
前記ブタノールの少ないビール底部流を分離する前記ステップが、
第１分離装置内で前記ブタノールの少ないビール底部流を分離して、エクストラント流、および希薄蒸留廃液と固形分との流れを生じさせるステップと、
第２分離装置内で前記希薄蒸留廃液と固形分との流れを分離して、希薄蒸留廃液と固形分を生じさせるステップと
を含む、請求項４５または請求項４６に記載の方法。
【請求項４８】
前記第１分離装置が、ハイドロサイクロン、インライン渦式分離器、遠心分離機、デカンター、またはそれらの組合せを含む、請求項４７に記載の方法。
【請求項４９】
前記エタノール製造プラントが遠心分離機を含み、前記第２分離装置が前記遠心分離機である、請求項４５〜４８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５０】
前記ブタノールの少ないビール底部流を分離するステップが、
第１分離装置内で前記ブタノールの少ないビール底部流を分離して、固形分、および希薄蒸留廃液とエクストラクタントとの流れを生じさせるステップと；
第２分離装置内で前記希薄蒸留廃液とエクストラクタントとの流れを分離して、希薄蒸留廃液とエクストラクタントとを生じさせるステップと
を含む、請求項４７または請求項４８に記載の方法。
【請求項５１】
前記第２分離装置が、ハイドロサイクロン、インライン渦式分離器、遠心分離機、デカンター、またはそれらの組合せを含む、請求項５０に記載の方法。
【請求項５２】
前記第２分離装置がデカンターである、請求項５１に記載の方法。
【請求項５３】
前記エタノール製造プラントが遠心分離機を含み、前記第１分離装置が前記遠心分離機である、請求項５０〜５２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５４】
前記ブタノールの少ないビール底部流を分離するステップが、
前記固形分、前記希薄蒸留廃液、および前記エクストラクタントを三相遠心分離機で分離するステップを含む、請求項４７に記載の方法。
【請求項５５】
ステップ（ｆ）の前記ビール塔内においてステップ（ｅ）で形成された前記二相性混合物の第１部分を蒸留するステップと；
エクストラクタント塔内で前記二相性混合物の第２部分を蒸留するステップであって、これにより第２のブタノールを多く含む蒸気流と第２のブタノールの少ないビール底部流とを生じさせ、前記第２のブタノールの少ないビール底部流が、エクストラクタント、希薄蒸留廃液、および固形分を含む、蒸留ステップと；
ステップ（ｊ）に先だって、前記第２のブタノールの少ないビール底部流をステップ（ｆ）で生じた前記ブタノールの少ないビール底部流と一緒にするステップと
をさらに含む、請求項４５〜５４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５６】
前記エタノール製造プラントが蒸発システムをさらに含み；前記方法が、
前記ブタノールの少ないビール底部流を分離して、固形分、エクストラクタント、および希薄蒸留廃液を生じさせた後に、ブタノール製造のために設備更新された前記蒸発システムを用いて、水を前記希薄蒸留廃液から蒸発させてシロップを生じさせること
をさらに含む、請求項４５〜５５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５７】
前記エタノール製造プラントの前記蒸発システムが、４つの第１効用缶蒸発装置と４つの第２効用缶蒸発装置とを有する４つのトレーンの二重効用缶蒸発システムとして構成されており、前記蒸発システムを設備更新して、更なる蒸発装置を含むように、かつ３つのトレーンの三重効用缶蒸発システムとして再構成されるようにする、請求項５６に記載の方法。
【請求項５８】
前記エタノール製造プラントの前記蒸発システムが、４つの第１効用缶蒸発装置と４つの第２効用缶蒸発装置とを有する４つのトレーンの二重効用缶蒸発システムとして構成されており、前記蒸発システムを設備更新して、１つまたは複数の更なる蒸発装置を含むように、かつ第１効用缶内の４つの蒸発装置と第２効用缶内の４つの蒸発装置と第３効用缶内の前記１つまたは複数の更なる蒸発装置とを有する三重効用缶蒸発システムとして再構成されるようにする、請求項５６に記載の方法。
【請求項５９】
前記固形分および前記シロップを乾燥させてＤＤＧＳを生じさせることをさらに含む、請求項５６〜５８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６０】
前記エタノール製造プラントが、出口ラインを介して前記発酵槽から発酵ブロスを取り出すための、前記取り出された発酵ブロスが熱交換器中を循環するようにさせるための、かつ前記取り出された発酵ブロスを低い温度で戻りラインを介して前記発酵槽に戻すための外部冷却ループをさらに含み、前記発酵ブロスをエクストラクタントと接触させる前記ステップが、
前記外部冷却ループの前記出口ラインおよび前記戻りラインの一方に流体連通したラインを介して前記エクストラクタントを前記発酵槽に加えるステップ
をさらに含む、請求項４５〜５９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６１】
元に戻せるような仕方で設備更新されたエタノール製造プラントを用いてブタノールを製造するための方法であって、
（ａ）発酵槽、放散側塔、精留塔、およびビール塔を含むエタノール製造プラントを用意するステップと；
（ｂ）バイオマスから得られた水性供給流を供給するステップであって、前記水性供給流が水と発酵性糖とを含む、供給ステップと；
（ｃ）前記発酵槽内で前記水性供給流を発酵ブロスと接触させるステップであって、前記発酵ブロスがブタノールを産生できる組換え微生物を含む、接触ステップと；
（ｄ）前記発酵槽内で前記発酵性糖を発酵させるステップであって、前記組換え微生物がブタノールを産生し、それにより前記発酵ブロスがブタノールを含む、発酵ステップと；
（ｅ）前記ブタノールを含む前記発酵ブロスを、脂肪酸および触媒と接触させるステップであって、前記発酵槽内で前記触媒が前記脂肪酸と前記ブタノールとのエステル化を触媒し、その接触によりブチルエステルが生じ、それにより前記発酵ブロスがブチルエステルを含む、接触ステップと；
（ｆ）前記ブチルエステルを含む前記発酵ブロスを、前記発酵槽から取り出すステップと；
（ｇ）前記ブチルエステルを含む前記発酵ブロスを分離して、脂肪酸エステル流および希薄蒸留廃液を生じさせるステップと；
（ｈ）前記脂肪酸エステル流を反応させてブタノールと脂肪酸とを含む組成物を生じさせるステップと；
（ｉ）前記組成物を蒸留してブタノールを多く含む蒸気流および脂肪酸流を生じさせるステップと；
（ｊ）前記ブタノールを多く含む蒸気流を凝縮させてブタノールを多く含む流れを生じさせるステップと；
（ｋ）前記ブタノールを多く含む流れを分離して、第２のブタノールを多く含む流れとブタノールの少ない流れとを生じさせるステップと；
（ｌ）脱水塔内で前記第２のブタノールを多く含む流れを蒸留して、ブタノールを含む底部流を生じさせるステップと；
（ｍ）前記希薄蒸留廃液を反応させて、ブタノールと脂肪酸とを含む反応組成物を生じさせるステップと；
（ｎ）ブタノールを多く含む蒸気流とブタノールの少ないビール底部流とを生じるように設備更新された前記ビール塔内で、前記反応組成物を蒸留するステップと
を含む、ブタノールを製造するための方法。
【請求項６２】
前記発酵性糖が前記発酵槽内でバッチ発酵させられる、請求項６１に記載の方法。
【請求項６３】
前記精留塔を、ステップ（ｌ）の前記第２のブタノールを多く含む流れを蒸留する前記脱水塔として働くように設備更新し、かつ／または前記放散側塔を、脱アルコール塔として働くように設備更新する、請求項６１または請求項６２に記載の方法。
【請求項６４】
前記脂肪酸流から前記脂肪酸を回収するステップ（ｏ）をさらに含む、請求項６１〜６３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６５】
ステップ（ｂ）〜（ｎ）を繰り返すことをさらに含み、第２水性供給流がステップ（ｂ）で前記水性供給流として供給され、ステップ（ｏ）で回収される前記脂肪酸をステップ（ｅ）の前記発酵ブロスと接触させる、請求項６４に記載の方法。
【請求項６６】
前記ブチルエステルを含む前記発酵ブロスを分離するステップ（ｇ）が、
前記ブチルエステルを含む前記発酵ブロスを、前記脂肪酸エステルを含む第１流および希薄蒸留廃液を含む第２流を排出する分離装置に加えること
を含む、請求項６１〜６５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６７】
前記分離装置が、ハイドロサイクロン、インライン渦式分離器、遠心分離機、デカンター、またはそれらの組合せを含む、請求項６６に記載の方法。
【請求項６８】
元に戻せるような仕方で設備更新されたエタノール製造プラントを用いてブタノールを製造するためのシステムにおいて、
（ａ）発酵槽、放散側塔、精留塔、およびビール塔を含むエタノール製造プラントであって、前記発酵槽が、出口ラインを介して前記発酵槽から発酵ブロスを取り出すための、前記取り出された発酵ブロスが熱交換器中を循環するようにさせるための、かつ前記取り出された発酵ブロスを低い温度で戻りラインを介して前記発酵槽へ戻すための外部冷却ループを含み、前記ビール塔が、前記発酵槽から排出されたビール流からブタノールをストリッピングするために設備更新されており、前記ビール塔が、ブタノールを多く含む蒸気流を排出するための出口とブタノールの少ないビール底部流を排出するための出口とを有する、エタノール製造プラントと；
（ｂ）前記発酵槽からの前記取り出された発酵ブロスを受け入れるための、前記外部冷却ループの前記戻りラインにつながっている第１入口と、エクストラクタント流を入れるように構成されたエクストラクタントラインにつながっている第２入口と、前記取り出された発酵ブロスと前記エクストラクタントとの混合流が入るように構成された混合流ラインにつながっている出口とを有する混合装置；
（ｃ）有機流を排出するためのエクストラクタントラインと；
（ｄ）前記有機流を受け入れるための前記第２エクストラクタントラインにつながっている入口と、エクストラクタントが少なくブタノールを多く含む蒸気流を排出するための出口と、エクストラクタントを多く含みブタノールの少ない流れを排出するための出口とを有するエクストラクタント塔と；
（ｅ）前記ビール塔の出口と前記エクストラクタント塔の出口とに流体連通した凝縮器であって、前記ブタノールを多く含む蒸気流を凝縮させてブタノールを含む流れを生じさせるように構成された凝縮器と；
（ｆ）ブタノールを含む前記流れを分離して、ブタノールを多く含む流れとブタノールの少ない流れとを生じさせる、前記凝縮器に流体連通したデカンターと；
（ｇ）前記ブタノールを多く含む流れを蒸留してブタノールを生じさせるように構成された、前記デカンターに流体連通した脱水塔であって、ブタノールを排出する出口を有する脱水塔と
を備えた、ブタノールを製造するためのシステム。
【請求項６９】
前記精留塔が、前記ブタノールを多く含む流れを蒸留するように構成された前記脱水塔として働くように設備更新されている、請求項６８に記載のシステム。
【請求項７０】
前記放散側塔が、脱アルコール塔として働くように設備更新されている、請求項６８に記載のシステム。
【請求項７１】
前記混合装置が、インラインミキサー、配管用Ｔ字管、または撹拌槽を含む、請求項６８に記載のシステム。
【請求項７２】
前記分離装置が、ハイドロサイクロン、インライン渦式分離器、遠心分離機、デカンター、またはそれらの組合せを含む、請求項６８〜７１のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項７３】
前記エクストラクタント塔が前記ビール塔と並行して操作される、請求項６８〜７２のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項７４】
元に戻せるような仕方で設備更新されたエタノール製造プラントを用いてブタノールを製造するためのシステムにおいて、
（ａ）発酵槽、放散側塔、精留塔、およびビール塔を含むエタノール製造プラントであって、前記発酵槽が、出口ラインを介して前記発酵槽から発酵ブロスを取り出すための、前記取り出された発酵ブロスが熱交換器中を循環するようにさせるための、かつ前記取り出された発酵ブロスを低い温度で戻りラインを介して前記発酵槽に戻すための外部冷却ループを含み、前記外部冷却ループが、前記発酵ブロスと接触させるためにエクストラクタントを前記発酵槽に送るように設備更新されており、前記ビール塔が、前記発酵槽から排出されるビール流からブタノールをストリッピングするために設備更新されており、前記ビール塔が、ブタノールを多く含む蒸気流を排出するための出口とブタノールの少ないビール底部流を排出するための出口とを有する、エタノール製造プラントと；
（ｂ）有機流を受け入れるための、前記発酵槽に流体連通したエクストラクタント塔であって、エクストラクタントが少なくブタノールを多く含む蒸気流を排出するための出口と、エクストラクタントを多く含みブタノールの少ない流れを排出するための出口とを有する、エクストラント塔と；
（ｃ）前記ビール塔の出口と前記エクストラクタント塔の出口とに流体連通した凝縮器であって、前記ブタノールを多く含む蒸気流を凝縮させてブタノールを含む流れを生じさせるように構成されている凝縮器と；
（ｄ）前記ブタノールを含む流れを分離してブタノールを多く含む流れとブタノールの少ない流れとを生じさせる、前記凝縮器に流体連通したデカンターと；
（ｅ）前記ブタノールを多く含む流れを蒸留してブタノールを生じさせるように構成された、前記デカンターに流体連通している脱水塔であって、ブタノールを排出する出口を有する脱水塔と
を含む、ブタノールを製造するためのシステム。
【請求項７５】
前記精留塔が、前記ブタノールを多く含む流れを蒸留するように構成された前記脱水塔として働くように設備更新されている、請求項７４に記載のシステム。
【請求項７６】
前記放散側塔が、脱アルコール塔として働くように設備更新されている、請求項７４に記載のシステム。
【請求項７７】
前記発酵槽と前記エクストラクタント塔と前記ビール塔との間に流体連通的に配置された分離装置であって、前記発酵槽から二相性混合物を受け入れるための、前記発酵槽に流体連通した入口と、前記ビール流を前記ビール塔へ排出するための、前記ビール塔に流体連通した第１出口と、前記有機流を前記エクストラクタント塔へ排出するための、前記エクストラクタント塔に流体連通した第２出口とを有する分離装置をさらに含む、請求項７４に記載のシステム。
【請求項７８】
前記エタノール製造プラントが、
前記発酵槽と前記ビール塔との間に流体連通的に配置されたビール槽と、
前記発酵槽を前記ビール槽につなぐ第１ラインと、
前記ビール槽を前記ビール塔につなぐ第２ラインとをさらに含み、
前記分離装置が、前記発酵槽と前記ビール槽との間に流体連通的に配置されるように前記第１ラインに配設され、
前記分離装置の前記第１出口が、前記ビール流を前記ビール槽に排出するために前記ビール槽つながっており、かつ前記ビール槽が、前記ビール流を前記ビール塔へ排出するための、前記第２ラインにつながっている出口を含む、請求項７７に記載のシステム。
【請求項７９】
前記エタノール製造プラントが、
前記発酵槽と前記ビール塔との間に流体連通的に配置されたビール槽と、
前記発酵槽を前記ビール槽につなぐ第１ラインであって、前記ビール槽が前記発酵槽から前記二相性混合物を受け取る際に用いられる第１ラインと、
前記ビール槽を前記ビール塔につなぐ第２ラインとをさらに含み、
熱交換器が前記第２ラインに配設され、前記分離装置が、前記熱交換器の下流において、前記ビール槽と前記ビール塔との間に流体連通的に配置されるように前記第２ラインに配設され、かつ、
前記分離装置の入口が、前記二相性混合物を前記ビール槽から受け入れるために前記第２ラインにつながっており、かつ前記第１出口が、前記分離装置の前記入口の下流において前記ビール流を前記ビール塔に排出するために前記第２ラインにつながっている、請求項７７に記載のシステム。
【請求項８０】
前記分離装置が、ハイドロサイクロン、インライン渦式分離器、遠心分離機、デカンター、またはそれらの組合せを含む、請求項７７〜７９のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項８１】
前記有機流がブチルエステルを含み、前記システムが、前記エクストラクタント塔と前記発酵槽との間に流体連通的に配置された反応器をさらに含み、前記反応器が前記有機流を受け入れるための入口を有し、前記反応器が、前記有機流中の前記ブチルエステルを反応させて、ブタノールとエクストラクタントとを含む反応組成物を生じさせるよう構成されており、前記エクストラクタント塔が、前記反応組成物を、ブタノールを多く含む蒸気流とエクストラクタントを多く含む流れとに分離するよう構成された再生塔である、請求項７７〜８０のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項８２】
前記エクストラクタント塔が前記ビール塔と並行して操作される、請求項７７〜８１のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項８３】
元に戻せるような仕方で設備更新されたエタノール製造プラントを用いてブタノールを製造するためのシステムにおいて、
（ａ）発酵槽、放散側塔、精留塔、およびビール塔を含むエタノール製造プラントであって、前記発酵槽が、出口ラインを介して前記発酵槽から発酵ブロスを取り出すための、前記取り出された発酵ブロスが熱交換器中を循環するようにさせるための、かつ前記取り出された発酵ブロスを低い温度で戻りラインを介して前記発酵槽に戻すための外部冷却ループを含み、前記外部冷却ループが、前記発酵ブロスと接触させるためにエクストラクタントを前記発酵槽に送るように設備更新されており、前記ビール塔が、前記発酵槽から排出される二相性混合物からブタノールをストリッピングするために設備更新されており、前記ビール塔が、ブタノールを多く含む蒸気流を排出するための出口とブタノールの少ないビール底部流を排出するための出口とを有する、エタノール製造プラントと；
（ｂ）前記ブタノールの少ないビール底部流を受け入れるための入口と、回収されたエクストラクタントを排出するための出口と、エクストラクタントの少ないビール下部物質を排出するための出口とを有する、エクストラクタント塔と；
（ｃ）前記ビール塔の前記出口に流体連通した凝縮器であって、前記ブタノールを多く含む蒸気流を凝縮させてブタノールを多く含む流れを生じるように構成されている凝縮器と；
（ｄ）前記ブタノールを多く含む流れを分離して、第２のブタノールを多く含む流れとブタノールの少ない流れとを生じさせる、前記凝縮器に流体連通したデカンターと；
（ｅ）前記第２のブタノールを多く含む流れを蒸留してブタノールを生じさせるように構成された、前記デカンターに流体連通した脱水塔であって、ブタノールを排出する出口を有する脱水塔と
を含む、ブタノールを製造するためのシステム。
【請求項８４】
前記精留塔が、前記ブタノールを多く含む流れを蒸留するように構成された前記脱水塔として働くように設備更新されている、請求項８３に記載のシステム。
【請求項８５】
前記放散側塔が、脱アルコール塔として働くように設備更新されている、請求項８３に記載のシステム。
【請求項８６】
前記分離装置が、ハイドロサイクロン、インライン渦式分離器、遠心分離機、デカンター、またはそれらの組合せを含む、請求項８３に記載のシステム。
【請求項８７】
前記分離装置が三相遠心分離機である、請求項８６に記載のシステム。
【請求項８８】
前記第１分離装置と前記ビール塔との間に流体連通的に配置された第２分離装置をさらに含み、前記第２分離装置が、
ブタノールの少ないビール底部流を排出するための、前記ビール塔出口につながっている入口と、
前記ビール下部物質から除去された固形分を排出するための第１出口と、
エクストラクタントと希薄蒸留廃液との混合物を含む残留ビール下部物質を排出するための第２出口とを含み、
前記第１分離装置の入口が、エクストラクタントと希薄蒸留廃液との混合物を受け入れるために前記第２分離装置の前記第２出口につながっており、前記第１分離装置の前記第１出口が前記エクストラクタントを排出し、かつ前記第１分離装置の前記第２出口が前記希薄蒸留廃液を排出する、請求項８３〜８７のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項８９】
前記第２分離装置が、ハイドロサイクロン、遠心分離機、またはデカンターを含む、請求項８８に記載のシステム。
【請求項９０】
前記第２分離装置が前記エタノール製造プラントの遠心分離機である、請求項８９に記載のシステム。
【請求項９１】
前記第１分離装置がデカンターである、請求項８６〜９０のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項９２】
前記エクストラクタントの少ないビール下部物質を受け入れるための、前記第１分離装置の前記第２出口につながっている入口と、希薄蒸留廃液を排出するための第１出口と、前記ビール下部物質から除去された固形分を排出するための第２出口とを有する第２分離装置をさらに含む、請求項８８〜９１のいずれか一項に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願情報
本出願は、２０１２年５月４日に出願された米国仮出願第６１／６４２，７５７号明細書の優先権を主張するものであり、その内容全体を本明細書に援用する。
【０００２】
本発明は、例えば、ブタノール製造用に元に戻せるような仕方で設備更新されたエタノール製造プラント（すなわち、エタノール製造プラントをブタノール製造用に変換できるが、エタノール製造用に戻すこともできる）を用いて、発酵過程によって製造されたブタノールを回収するための方法に関する。本発明はまた、エタノール製造プラントに変換できるブタノール製造プラントで発酵過程によって製造されたブタノールを回収するための方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
米国では、バイオエタノールは、１００を超える工業用施設でトウモロコシなどの原料源を発酵させて製造することができ、そうした施設は、同様の発酵および蒸留操作が関係するバイオブタノール技術を工業化するのにも利用できる。ブタノールは、様々な用途があるアルコールであり、その用途としては、燃料添加物、ディーゼル燃料のブレンド成分、プラスチック工業の化学試薬、および食品業界や香料業界における食品用エクストラクタントがある。ブタノールは、燃料または燃料添加物として好まれるが、それは、エタノールよりもエネルギー密度が高く、標準的な内燃機関で燃やしたときにＣＯ２しか出さず、ＳＯＸもＮＯＸもほとんど出さないからである。さらに、ブタノールはエタノールよりも腐食しにくい。毎年、１００億〜１２０億ポンドのブタノールが石油化学的手段で製造される。ブタノールの予測需要量が増大するにつれ、再生可能な資源（トウモロコシ、サトウキビ、またはセルロース質の供給原料など）から発酵によってブタノールを製造することに対する関心は高まっている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
設備をバイオエタノール製造用からバイオブタノール製造用に変換することは、例えば、設備および構成を更新して、ブタノールの発酵および精製を行えるようにすることが関係するであろう。また、この変換の目的は、資本金の使用を最小限に抑えることであろう。設備更新には、既存の設備に対する変更と新しい設備の取り付けの両方が含まれうる。操作の柔軟性が失われるのを最小限に抑えるために、バイオブタノールプラントへの変換は元に戻せるようにすることができる。例えば、バイオ燃料市場に変動がある場合、設備をバイオエタノール製造プラントに戻すことができることには利点があるであろう。状況によるが、設備をバイオブタノールプラントに変換する前に、その元の状態に戻すことができる。あるいはバイオエタノール製造プラントに戻す際に改良を加えることもできる。元に戻されたバイオエタノール製造プラントをバイオブタノール製造プラントに変換できることも、例えば、バイオエタノールの需要が変化する場合には、有利であろう。すなわち、バイオエタノール製造プラントの設備更新は元に戻せるものにすることができ、それにより、設備は、操業をほとんど中断しなくても、バイオエタノール製造プラントとバイオブタノール製造プラントとの間で切り替えを容易に行うことができる。さらに、バイオブタノール製造プラントを建設する際に、バイオブタノール製造プラントをバイオエタノール製造プラントに変換できるようにすることも有利であろう。バイオ燃料の需要が変化する場合、バイオブタノール、バイオエタノール、または他のバイオ燃料を製造するために容易に変換できるようなバイオ燃料製造プラントは、価値があるであろう。
【０００５】
それゆえに、バイオエタノール製造プラントを設備更新したもの、または新たに建設されたバイオブタノール製造プラントを用いてブタノールを製造するための方法およびシステム、ならびにバイオエタノール製造プラントまたはバイオブタノール製造プラントのいずれかに容易に変換できる方法およびシステムが必要とされている。本出願は、本明細書の実施形態の説明によって明らかにされるとおり、こうした必要および他の必要を満たし、関連したさらなる利点を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、エタノール製造プラントのプロダクトプロファイル（ｐｒｏｄｕｃｔ  ｐｒｏｆｉｌｅ）を改良するための方法であって、エタノール以外の１種または複数種のバイオ燃料生成物を製造するためにプラントを変更することを含み、その変更においては、プラントをエタノール製造用に戻すことが可能である、エタノール製造プラントのプロダクトプロファイルを改良するための方法に関する。実施形態によっては、プラントの変更は、１つまたは複数の固形分分離装置を追加すること、１つまたは複数のエクストラクタント塔（ｅｘｔｒａｃｔａｎｔ  ｃｏｌｕｍｎｓ）および／またはエクストラクタント分離装置（ｅｘｔｒａｃｔａｎｔ  ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ  ｕｎｉｔｓ）を追加すること、エタノール用ビール塔（ｂｅｅｒ  ｃｏｌｕｍｎ）をエタノール以外のアルコール蒸留用に目的変更すること、ならびに蒸発トレーン（ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ  ｔｒａｉｎ）を再構成することを含みうる。実施形態によっては、プラントの変更は、１つまたは複数の固形分分離装置を追加すること、１つまたは複数のエクストラクタント塔および／またはエクストラクタント分離装置を追加すること、１つまたは複数の凝縮装置を追加すること、１つまたは複数のデカンテーション装置を追加すること、エタノール用ビール塔をエタノール以外のアルコール蒸留用に目的変更すること、ならびに蒸発トレーンを再構成することを含みうる。実施形態によっては、プラントの変更は、１つまたは複数の固形分分離装置を追加すること、１つまたは複数のフラッシュ装置および／または凝縮装置を追加すること、エタノール用ビール塔をエタノール以外のアルコール蒸留用に目的変更すること、ならびに蒸発トレーンを再構成することを含みうる。実施形態によっては、プラントの変更は、１つまたは複数の固形分分離装置を追加すること、１つまたは複数のフラッシュ装置および／または凝縮装置を追加すること、１つまたは複数の事前フラッシュ（ｐｒｅｆｌａｓｈ）装置および／または圧縮装置を追加すること、エタノール用ビール塔をエタノール以外のアルコール蒸留用に目的変更すること、ならびに蒸発トレーンを再構成することを含みうる。実施形態によっては、プラントの変更は、１つまたは複数の固形分分離装置を追加すること、１つまたは複数のエクストラクタント塔および／またはエクストラクタント分離を追加すること、１つまたは複数の加水分解装置を追加すること、エタノール用ビール塔をエタノール以外のアルコール蒸留用に目的変更すること、ならびに蒸発トレーンを再構成することを含みうる。実施形態によっては、１種または複数種のバイオ燃料生成物はブタノールを含みうる。実施形態によっては、１種または複数種のバイオ燃料生成物はブタノールおよびフーゼル油を含みうる。実施形態によっては、１種または複数種のバイオ燃料生成物は、供給原料を液化させた後に供給原料から回収されるブタノールおよび油を含みうる。実施形態によっては、改良されたプロダクトプロファイルは、発酵に先だって不溶解固形分を除去することを含みうる。実施形態によっては、不溶解固形分を除去することにより、１種または複数種の動物飼料副産物の製造およびバイオ燃料生産の生産性の増大を含め、プラントのプロダクトプロファイルが改良される。実施形態によっては、１種または複数種のバイオ燃料生成物を製造するためにエタノールプラントを設備更新する前および／または後に、不溶解固形分の除去を行うことができる。実施形態によっては、不溶解固形分の除去は、プラントをエタノール製造用へ戻したときに、残っていてもよい。
【０００７】
本発明はまた、元に戻せるような仕方で設備更新されたエタノール製造プラントを用いてブタノールを製造するための方法において、発酵槽、精留塔、ビール塔、および放散側塔（ｓｉｄｅ  ｓｔｒｉｐｐｅｒ）を備えたエタノール製造プラントを用意するステップであって、発酵槽が、出口ラインを介して発酵槽から発酵ブロスを取り出すための、取り出された発酵ブロスが熱交換器中を循環するようにさせるための、かつ取り出された発酵ブロスを低い温度で戻りラインを介して発酵槽に戻すための外部冷却ループを含むことができる、エタノール製造プラントを用意するステップと；バイオマスから得られる水性供給流を供給するステップであって、水性供給流が水と発酵性糖とを含む、供給ステップと；発酵槽内で水性供給流を発酵ブロスと接触させるステップであって、発酵ブロスがブタノールを産生できる組換え微生物を含む、接触ステップと；発酵槽内で発酵性糖を発酵させるステップと；ブタノールを含む発酵ブロスの一部を、外部冷却ループの出口ライン経由で発酵槽から取り出すステップと；ブタノールを含む発酵ブロス部分を分離して、ブタノールを多く含む流れとブタノールの少ない流れとを生じさせるステップと；ブタノールの少ない流れを外部冷却ループの戻りライン経由で発酵槽に戻すステップと；脱水塔においてブタノールを多く含む流れの少なくとも一部を蒸留して、ブタノールを含む底部流を生じさせるステップと；ビール流を発酵槽から排出するステップと；ブタノールを多く含む蒸気流とブタノールの少ないビール底部流とを生じるように設備更新されたビール塔においてビール流を蒸留するステップとを含む、ブタノールを製造するための方法に関する。実施形態によっては、組換え微生物はブタノールを産生しうるし、発酵ブロスはブタノールを含みうる。実施形態によっては、精留塔は、脱水塔として働くように設備更新することができる。実施形態によっては、この方法は、精留塔およびビール塔をブタノール製造のために操作した後、精留塔およびビール塔をエタノール製造のために操作するため、精留塔およびビール塔の構造変更を行うことなく、精留塔およびビール塔の設備更新されたものを元に戻すことをさらに含むことができる。実施形態によっては、ブタノールを含む発酵ブロス部分を分離してブタノールを多く含む流れとブタノールの少ない流れとを生じさせるステップは、発酵ブロス部分をエクストラクタントと接触させて、水性相と有機相とを含む二相性混合物を形成させるステップと；ブタノール含有有機相と水性相（この水性相はブタノールの少ない流れを含む）とを分離するステップと；エクストラクタント塔内でブタノール含有有機相を蒸留して、ブタノールを多く含む蒸気流とエクストラクタントを多く含む底部流とを生じさせるステップと；エクストラクタント塔で生じたブタノールを多く含む蒸気流を凝縮させてブタノールを多く含む流れを生じさせるステップとを含むことができる。実施形態によっては、ブタノールは有利には、有機相に分配されてブタノール含有有機相が形成される。実施形態によっては、発酵ブロス部分をエクストラクタントと接触させることは、混合装置内で発酵ブロス部分をエクストラクタントと混合して、二相性混���物を形成させることを含むことができ、混合装置は、外部冷却ループの戻りラインと流体連通している。実施形態によっては、混合装置は、戻りライン経由で発酵ブロス部分を受け入れる。実施形態によっては、混合装置は、インラインミキサー（ｉｎｌｉｎｅ  ｍｉｘｅｒ）、配管用Ｔ字管（ｐｉｐｉｎｇ  ｔｅｅ）、または撹拌槽を含むことができる。実施形態によっては、ブタノール含有有機相と水性相とを分離することは、混合装置および戻りラインと流体連通している分離装置に、二相性混合物を加えることを含みうる。実施形態によっては、分離装置は、ブタノール含有有機相を含む第１流および水性相を含む第２流を排出することができる。実施形態によっては、第２流は、混合装置の下流にある戻りラインに排出することができ、それによりブタノールの少ない流れを含む水性相は、戻りライン経由で発酵槽に戻される。実施形態によっては、分離装置は、ハイドロサイクロン、インライン渦式分離器（ｉｎｌｉｎｅ  ｖｏｒｔｅｘ  ｓｅｐａｒａｔｏｒ）、遠心分離機、デカンター、またはそれらの組合せを含むことができる。実施形態によっては、この方法は、ビール塔で生じたブタノールを多く含む蒸気流を凝縮させて、ブタノールを多く含む液体流を生み出すステップと；そのブタノールを多く含む液体流を、ブタノールを多く含む流れに加えるステップとをさらに含むことができる。実施形態によっては、この方法は、ブタノールを多く含む流れを、エクストラクタント塔に加えられる第１流と脱水塔に加えられる第２流とに分けることをさらに含むことができる。実施形態によっては、放散側塔は、脱アルコール塔として働くように設備更新することができる。実施形態によっては、エタノール製造プラントは蒸発システムをさらに含むことができ、さらにこの方法は、固形分と希薄蒸留廃液とを分離すること；およびブタノール製造用に設備更新された蒸発システムを用いて、希薄蒸留廃液から水を蒸発させてシロップを生じさせることをさらに含むことができる。実施形態によっては、エタノール製造プラントの蒸発システムは、４つの第１効用缶蒸発装置と４つの第２効用缶蒸発装置とを有する４つのトレーンの二重効用缶蒸発システム（ｄｏｕｂｌｅ  ｅｆｆｅｃｔ  ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ  ｓｙｓｔｅｍ）として構成することができ、実施形態によっては、蒸発システムは、更なる蒸発装置を含みかつ３つのトレーンの三重効用缶蒸発システムとして構成されるように、設備更新することができる。実施形態によっては、エタノール製造プラントの蒸発システムは、４つの第１効用缶蒸発装置と４つの第２効用缶蒸発装置とを有する４つのトレーンの二重効用缶蒸発システムとして構成することができ、実施形態によっては、蒸発システムは、１つまたは複数の更なる蒸発装置を含むように、かつ第１効用缶内の４つの蒸発装置、第２効用缶内の４つの蒸発装置、および第３効用缶内の１つまたは複数の更なる蒸発装置を有する三重効用缶蒸発システムとして再構成されるように、設備更新することができる。実施形態によっては、この方法は、分離された固形分およびシロップを乾燥させてＤＤＧＳを生じさせることをさらに含むことができる。
【０００８】
本発明は、元に戻せるような仕方で設備更新されたエタノール製造プラントを用いてブタノールを製造するための方法であって、発酵槽、放散側塔、精留塔、およびビール塔を含むエタノール製造プラントを用意するステップと；バイオマスから得られる水性供給流を供給するステップであって、水性供給流が水と発酵性糖とを含む、水性供給流を供給するステップと；発酵槽内で水性供給流を発酵ブロスと接触させるステップであって、発酵ブロスがブタノールを産生できる組換え微生物を含む、接触ステップと；発酵槽内で発酵性糖をバッチ発酵させる（ｂａｔｃｈ  ｆｅｒｍｅｎｔｉｎｇ）ステップと；ブタノールを含む発酵ブロスを分離してブタノールを多く含む流れとブタノールの少ない流れと生じさせるステップと；脱水塔内でブタノールを多く含む流れの少なくとも一部を蒸留して、ブタノールを含む底部流を生じさせるステップと；ブタノールを多く含む蒸気流とブタノールの少ないビール底部流とを生じるように設備更新されたビール塔内でビール流を蒸留するステップとを含む、ブタノールを製造するための方法に関する。実施形態によっては、組換え微生物はブタノールを産生し、発酵ブロスはブタノールを含む。実施形態によっては、精留塔を、脱水塔として働くように設備更新することができ、かつ／または放散側塔を、脱アルコール塔として働くように設備更新することができる。実施形態によっては、ブタノールを含む発酵ブロスを分離してブタノールを多く含む流れとビール流とを生じさせるステップは、発酵ブロスをエクストラクタントと接触させて、水性相と有機相とを含む二相性混合物を形成させるステップと；ブタノール含有有機相と水性相（この水性相はブタノールの少ない流れを含む）とを分離するステップと；エクストラクタント塔内でブタノール含有有機相を蒸留して、ブタノールを多く含む蒸気流とエクストラクタントを多く含む底部流とを生じさせるステップと；ブタノールを多く含む蒸気流を凝縮させてブタノールを多く含む流れを生じさせるステップとを含むことができる。実施形態によっては、ブタノールは有利には、有機相に分配されてブタノール含有有機相が形成される。実施形態によっては、エタノール製造プラントは、出口ライン経由で発酵槽から発酵ブロスを取り出すための、取り出された発酵ブロスが熱交換器を循環するようにさせるための、かつ取り出された発酵ブロスを低い温度で戻りラインを介して発酵槽に戻すための外部冷却ループをさらに含むことができる。実施形態によっては、発酵ブロスをエクストラクタントと接触させるステップは、冷却ループの戻りライン経由でエクストラクタントを発酵槽に加えることを含むことができる。実施形態によっては、エクストラクタントは、冷却ループの出口ラインおよび戻りラインの一方に接続されているラインを経由して戻りラインに入る。実施形態によっては、発酵ブロスをエクストラクタントと接触させるステップは、エクストラクタントを発酵ブロスと混合することをさらに含むことができる。実施形態によっては、混合は、発酵槽内の二酸化炭素ガスの発生および放出によって少なくとも部分的に行うことができる。実施形態によっては、混合は、発酵槽内の二酸化炭素ガスの発生および放���によって完全に行うことができる。実施形態によっては、混合は、機械撹拌装置を用いて二相性混合物を撹拌することにより部分的に行うことができる。実施形態によっては、ブタノール含有有機相と水性相の分離ステップは、二相性混合物を分離装置に加えることを含むことができる。実施形態によっては、分離装置は、ブタノール含有有機相を含む第１流および水性相（この水性相はブタノールの少ない流れを含む）を含む第２流を排出することができる。実施形態によっては、分離装置は、ハイドロサイクロン、インライン渦式分離器、遠心分離機、デカンター、またはそれらの組合せを含むことができる。実施形態によっては、エタノール製造プラントは、発酵槽とビール塔との間に流体連通的に配置される（ｆｌｕｉｄｌｙ  ｉｎｔｅｒｐｏｓｅｄ）ビール槽（ｂｅｅｒ  ｗｅｌｌ）、発酵槽をビール槽につなぐ第１ライン、およびビール槽をビール塔につなぐ第２ラインをさらに含むことができる。実施形態によっては、分離装置は、発酵槽とビール槽との間に流体連通的に配置されるように第１ラインに配設することができ、またこの方法は、ブタノールの少ない流れを含む第２流を、第１ライン経由で分離装置からビール槽へ、また第２ライン経由でビール槽からビール塔へ加えることをさらに含むことができる。実施形態によっては、エタノール製造プラントは、発酵槽とビール塔との間に流体連通的に配置されるビール槽、発酵槽をビール槽につなぐ第１ライン、およびビール槽をビール塔につなぐ第２ラインをさらに含むことができる。実施形態によっては、熱交換器を第２ラインに配設することができ、かつ／または、熱交換器の下流でビール槽とビール塔との間に流体連通的に配置されるように分離装置を第２ラインに配設することができる。実施形態によっては、この方法は、第１ライン経由で二相性混合物をビール槽に加えることをさらに含むことができる。実施形態によっては、分離装置への二相性混合物の追加は、第２ライン経由で二相性混合物をビール槽から分離装置へ加えることを含むことができる。実施形態によっては、二相性混合物の追加は、熱交換器を通過させることができ、また分離装置へ供給する前に加熱することができる。実施形態によっては、この方法は、ビール塔で生じたブタノールを多く含む蒸気流を凝縮させて、ブタノールを多く含む液体流を生じさせるステップと；ブタノールを多く含む液体流を、ブタノールを多く含む流れに加えるステップとをさらに含むことができる。実施形態によっては、この方法は、ブタノールを多く含む流れを、エクストラクタント塔に加える第１流と、脱水塔に加える第２流とに分けることをさらに含むことができる。実施形態によっては、ビール下部物質は固形分および希薄蒸留廃液を含むことができ、エタノール製造プラントは蒸発システムをさらに含むことができ、この方法は、固形分と希薄蒸留廃液とを分離すること、およびブタノール製造用に設備更新された蒸発システムを用いて希薄蒸留廃液から水を蒸発させてシロップを生じさせることをさらに含む。実施形態によっては、エタノール製造プラントの蒸発システムは、４つの第１効用缶蒸発装置と４つの第２効用缶蒸発装置とを有する４つのトレーンの二重効用缶蒸発システムとして構成することができ、蒸発システムは、更なる蒸発装置を含みかつ３つのトレーンの三重効用缶蒸発システムとして構成されるように、設備更新することができる。実施形態によっては、エタノール製造プラントの蒸発システムは、４つの第１効用缶蒸発装置と４つの第２効用缶蒸発装置とを有する４つのトレーンの二重効用缶蒸発システムとして構成することができ、蒸発システムは、１つまたは複数の更なる蒸発装置を含むように、かつ第１効用缶内の４つの蒸発装置、第２効用缶内の４つの蒸発装置、および第３効用缶内の１つまたは複数の更なる蒸発装置を有する、三重効用缶蒸発システムとして再構成されるように設備更新することができる。実施形態によっては、この方法は、分離された固形分およびシロップを乾燥させてＤＤＧＳを生じさせることをさらに含むことができる。
【０００９】
本発明はまた、元に戻せるような仕方で設備更新されたエタノール製造プラントを用いてブタノールを製造するための方法であって、発酵槽、放散側塔、精留塔、およびビール塔を含むエタノール製造プラントを用意するステップと；バイオマスから得られる水性供給流を供給するステップであって、水性供給流が水と発酵性糖とを含む、水性供給流を供給するステップと；発酵槽内で水性供給流を発酵ブロスと接触させるステップであって、発酵ブロスがブタノールを産生できる組換え微生物を含む、接触ステップと；発酵槽内で発酵性糖をバッチ発酵させるステップと；発酵ブロスをエクストラクタントと接触させて、水性相と有機相とを含む二相性混合物を形成させるステップと；ブタノールを多く含む蒸気流とブタノールの少ないビール底部流とを生じるように設備更新されたビール塔内で、二相性混合物の少なくとも一部を蒸留するステップ（ブタノールの少ないビール底部流は、エクストラクタント、希薄蒸留廃液、および固形分を含みうる）と；ビール塔内で生じたブタノールを多く含む蒸気流を凝縮させてブタノールを多く含む液体流を生じさせるステップと；ブタノールを多く含む液体流を、ブタノールを多く含む第２の液体流とブタノールの少ない液体流とに分けるステップと；脱水塔内で、第２のブタノールを多く含む液体流を蒸留してブタノールを含む底部流を生じさせるステップと；ブタノールの少ないビール底部流を分離して、希薄蒸留廃液、固形分、および回収されたエクストラクタントを生じさせるステップとを含む、ブタノールを製造するための方法に関する。実施形態によっては、組換え微生物はブタノールを産生し、発酵ブロスはブタノールを含む。実施形態によっては、ブタノールは有利には、有機相に分配されてブタノール含有有機相が形成される。実施形態によっては、精留塔は、脱水塔として働くように設備更新することができ、かつ／または放散側塔は、脱アルコール塔として働くように設備更新することができる。実施形態によっては、ブタノールの少ないビール底部流を分離するステップは、第１分離装置内で、ブタノールの少ないビール底部流を分離して、エクストラント流および希薄蒸留廃液と固形分との流れを生じさせること、および第２分離装置内で、希薄蒸留廃液と固形分との流れを分離して希薄蒸留廃液と固形分を生じさせることを含むことができる。実施形態によっては、第１分離装置は、ハイドロサイクロン、インライン渦式分離器、遠心分離機、デカンター、またはそれらの組合せを含むことができる。実施形態によっては、エタノール製造プラントは遠心分離機を含むことができ、第２分離装置が遠心分離機であってよい。実施形態によっては、ブタノールの少ないビール底部流を分離するステップは、第１分離装置内で、ブタノールの少ないビール底部流を分離して、固形分、および希薄蒸留廃液とエクストラクタントとの流れ生じさせること、および第２分離装置内で、希薄蒸留廃液とエクストラクタントとの流れ分離して、希薄蒸留廃液およびエクストラクタントを生じさせることを含むことができる。実施形態によっては、第２分離装置は、ハイドロサイクロン、インライン渦式分離器、遠心分離機、デカンター、またはそれらの組合せを含むことができる。実施形態によっては、第２分離装置はデカンターであってよい。実施形態によっては、エタノール製造プラントは遠心分離機を含むことができ、第１分離装置が遠心分離機であってよい。実施形態によっては、ブタノールの少ないビール底部流を分離するステップは、三相遠心分離機内で、固形分、希薄蒸留廃液、およびエクストラクタントを分離することを含むことができる。実施形態によっては、この方法は、ビール塔で形成される二相性混合物の第１の部分を蒸留するステップと；エクストラクタント塔で二相性混合物の第２の部分を蒸留して、第２のブタノールを多く含む蒸気流と第２のブタノールの少ないビール底部流とを生じさせるステップと；第２のブタノールの少ないビール底部流をブタノールの少ないビール底部流と一緒にするステップとをさらに含むことができる。実施形態によっては、第２のブタノールの少ないビール底部流は、エクストラクタント、希薄蒸留廃液、および固形分を含みうる。実施形態によっては、エタノール製造プラントは蒸発システムをさらに含むことができ、またこの方法は、ブタノールの少ないビール底部流を分離して固形分、エクストラクタント、および希薄蒸留廃液を生じさせるステップの後に、ブタノールを製造するために設備更新された蒸発システムを用いて、希薄蒸留廃液から水を蒸発させてシロップを生じさせるステップをさらに含むことができる。実施形態によっては、エタノール製造プラントの蒸発システムは、４つの第１効用缶蒸発装置と４つの第２効用缶蒸発装置とを有する４つのトレーンの二重効用缶蒸発システムとして構成することができ、蒸発システムは、更なる蒸発装置を含みかつ３つのトレーンの三重効用缶蒸発システムとして構成されるように、設備更新することができる。実施形態によっては、エタノール製造プラントの蒸発システムは、４つの第１効用缶蒸発装置と４つの第２効用缶蒸発装置とを有する４つのトレーンの二重効用缶蒸発システムとして構成することができ、蒸発システムは、１つまたは複数の更なる蒸発装置を含むように、かつ第１効用缶の４つの蒸発装置、第２効用缶の４つの蒸発装置、および第３効用缶の１つまたは複数の更なる蒸発装置を有する三重効用缶蒸発システムとして再構成されるように設備更新することができる。実施形態によっては、この方法は、固形分およびシロップを乾燥させてＤＤＧＳを生じさせることをさらに含むことができる。実施形態によっては、エタノール製造プラントは、出口ライン経由で発酵槽から発酵ブロスを取り出すための、取り出された発酵ブロスが熱交換器の中を循環するようにするための、また取り出された発酵ブロスを低い温度で戻りライン経由を介して発酵槽に戻すための外部冷却ループをさらに含むことができ、また発酵ブロスをエクストラクタントと接触させるステップは、外部冷却ループの出口ラインおよび戻りラインの一方に流体連通したラインを介してエクストラクタントを発酵槽に加えることをさらに含むことができる。
【００１０】
本発明は、元に戻せるような仕方で設備更新されたエタノール製造プラントを用いてブタノールを製造するための方法であって、発酵槽、放散側塔、精留塔、およびビール塔を含むエタノール製造プラントを用意するステップと；バイオマスから得られる水性供給流（この水性供給流は水と発酵性糖とを含む）を供給するステップと；発酵槽内で水性供給流を発酵ブロスと接触させるステップであって、発酵ブロスがブタノールを産生できる組換え微生物を含む、接触ステップと；発酵槽内で発酵性糖を発酵させるステップと；発酵槽内で、ブタノールを含む発酵ブロスを、脂肪酸および脂肪酸とブタノールとのエステル化を触媒する触媒と接触させてブチルエステルを生じさせ、それによって発酵ブロスがブチルエステルを含む、接触ステップと；ブチルエステルを含む発酵ブロスを発酵槽から取り出すステップと；ブチルエステルを含む発酵ブロスを分離して、脂肪酸エステル流および希薄蒸留廃液を生じさせるステップと；脂肪酸エステル流を反応させて、ブタノールと脂肪酸とを含む組成物を生じさせるステップと；組成物を蒸留して、ブタノールを多く含む蒸気流および脂肪酸流を生じさせるステップと；ブタノールを多く含む蒸気流を凝縮させて、ブタノールを多く含む流れを生じさせるステップと；ブタノールを多く含む流れを分離して、第２のブタノールを多く含む流れとブタノールの少ない流れを生じさせるステップと；脱水塔内で第２のブタノールを多く含む流れを蒸留して、ブタノールを含む底部流を生じさせるステップと；希薄蒸留廃液を反応させて、ブタノールと脂肪酸とを含む反応組成物を生じさせるステップと；ブタノールを多く含む蒸気流とブタノールの少ないビール底部流とを生じるように設備更新されたビール塔内で、反応組成物を蒸留するステップとを含むブタノールを製造するための方法に関する。実施形態によっては、組換え微生物はブタノールを産生し、それにより発酵ブロスはブタノールを含む。実施形態によっては、発酵性糖は発酵槽内でバッチ発酵さることができる。実施形態によっては、精留塔は、脱水塔として働くように設備更新することができ、かつ／または放散側塔は、脱アルコール塔として働くように設備更新することができる。実施形態によっては、この方法は、脂肪酸流から脂肪酸を回収することをさらに含むことができる。実施形態によっては、この方法は、方法の各ステップを繰り返すことをさらに含んでもよく、第２水性供給流を水性供給流として供給してもよく、かつ／または回収された脂肪酸を発酵ブロスと接触させてもよい。実施形態によっては、ブチルエステルを含む発酵ブロスを分離するステップは、ブチルエステルを含む発酵ブロスを、脂肪酸エステルを含む第１流および希薄蒸留廃液を含む第２流を排出する分離装置に追加することを含むことができる。実施形態によっては、分離装置は、ハイドロサイクロン、インライン渦式分離器、遠心分離機、デカンター、またはそれらの組合せを含むことができる。
【００１１】
本発明はまた、元に戻せるような仕方で設備更新されたエタノール製造プラントを用いてブタノールを製造するためのシステムにおいて、発酵槽、放散側塔、精留塔、およびビール塔を含むエタノール製造プラントであって、発酵槽が、出口ライン経由で発酵槽から発酵ブロスを取り出すための、取り出された発酵ブロスが熱交換器中を循環するようにするための、かつ取り出された発酵ブロスを低い温度で戻りラインを介して発酵槽へ戻すための外部冷却ループを含むことができ、ビール塔が、発酵槽から排出されたビール流からブタノールをストリッピングするために設備更新することができる（ビール塔は、ブタノールを多く含む蒸気流を排出するための出口およびブタノールの少ないビール底部流を排出するための出口を有する）エタノール製造プラントと；取り出された発酵ブロスを発酵槽から受け取るための、外部冷却ループの戻りラインにつながっている第１入口と、エクストラクタント流を入れるように構成されたエクストラクタントラインにつながっている第２入口と、取り出された発酵ブロスとエクストラクタントとの混合流を入れる構成された混合流ラインにつながっている出口とを有する混合装置と；有機流を排出するためのエクストラクタントラインと；有機流を受け入れるための、第２エクストラクタントラインにつながっている入口と、エクストラクタントが少なくかつブタノールを多く含む蒸気流を排出するための出口と、エクストラクタントを多く含みかつブタノールの少ない流れを排出するための出口とを有するエクストラクタント塔と；ビール塔の出口およびエクストラクタント塔の出口に流体連通した凝縮器（この凝縮器は、ブタノールを多く含む蒸気流を凝縮させて、ブタノールを含む流れを生じさせるように構成される）と；ブタノールを含む流れを分離してブタノールを多く含む流れおよびブタノールの少ない流れを生じさせる凝縮器に流体連通したデカンターと；ブタノールを多く含む流れを蒸留してブタノールを生じさせるように構成された、デカンターに流体連通した脱水塔（この脱水塔はブタノールを排出する出口を有する）とを備えたブタノールを製造するためのシステムに関する。実施形態によっては、精留塔は、脱水塔として働くように設備更新することができ、かつ／または放散側塔は、脱アルコール塔として働くように設備更新することができる。実施形態によっては、混合装置は、インラインミキサー、配管用Ｔ字管、または撹拌槽を含むことができる。実施形態によっては、分離装置は、ハイドロサイクロン、インライン渦式分離器、遠心分離機、デカンター、またはそれらの組合せを含むことができる。実施形態によっては、エクストラクタント塔は、ビール塔と並行して操作することができる。
【００１２】
本発明はまた、元に戻せるような仕方で設備更新されたエタノール製造プラントを用いてブタノールを製造するためのシステムにおいて、発酵槽、放散側塔、精留塔、およびビール塔を含むエタノール製造プラントであって、発酵槽が、出口ライン経由で発酵槽から発酵ブロスを取り出すための、取り出された発酵ブロスが熱交換器中を循環するようにするための、かつ取り出された発酵ブロスを低い温度で戻りラインを介して発酵槽に戻すための外部冷却ループを含むことができ、外部冷却ループは、発酵ブロスと接触させるためにエクストラクタントを発酵槽に送るように設備更新することができ、ビール塔は、発酵槽から排出されたビール流からブタノールをストリッピングするように設備更新することができる（そのビール塔は、ブタノールを多く含む蒸気流を排出するための出口と、ブタノールの少ないビール底部流を排出するための出口とを有する）エタノール製造プラントと；有機流を受け入れるための、発酵槽に流体連通したエクストラクタント塔（このエクストラクタント塔は、エクストラクタントが少なくかつブタノールを多く含む蒸気流を排出するための出口と、エクストラクタントを多く含みかつブタノールの少ない流れを排出するための出口とを有する）と；ビール塔の出口とエクストラクタント塔の出口とに流体連通した凝縮器（この凝縮器は、ブタノールを多く含む蒸気流を凝縮させて、ブタノールを含む流れを生じさせるように構成されている）；ブタノールを含む流れを分離して、ブタノールを多く含む流れとブタノールの少ない流れとを生じさせる、凝縮器に流体連通したデカンターと；ブタノールを多く含む流れを蒸留してブタノールを生じさせるように構成された、デカンターに流体連通している脱水塔（この脱水塔はブタノールを排出する出口を有する）とを含む、ブタノールを製造するためのシステムに関する。実施形態によっては、精留塔は、脱水塔として働くように設備更新することができ、かつ／または放散側塔は、脱アルコール塔として働くように設備更新することができる。実施形態によっては、システムは、発酵槽とエクストラクタント塔とビール塔との間に流体連通的に配置された分離装置をさらに含むことができ、分離装置は、発酵槽からの二相性混合物を受け入れるための、発酵槽に流体連通した入口、ビール流をビール塔へ排出するための、ビール塔に流体連通した第１出口、および有機流をエクストラクタント塔へ排出するための、エクストラクタント塔に流体連通した第２出口を有する。実施形態によっては、エタノール製造プラントは、発酵槽とビール塔との間に流体連通的に配置されたビール槽、発酵槽をビール槽につなぐ第１ライン、およびビール槽をビール塔につなぐ第２ラインをさらに含むことができ、分離装置は、発酵槽とビール槽の間に流体連通的に配置されるように第１ラインに配設してよく、分離装置の第１出口は、ビール流をビール槽へ排出するためにビール槽につながっている。実施形態によっては、ビール槽は、ビール流をビール塔へ排出するための、第２ラインつながっている出口を含むことができる。実施形態によっては、エタノール製造プラントは、発酵槽とビール塔との間に流体連通的に配置されたビール槽、発酵槽をビール槽につなぐ第１ライン、第１ライン経由で二相性混合物を発酵槽から受け取るためのビール槽、およびビール槽をビール塔につなぐ第２ラインをさらに含むことができる。実施形態によっては、熱交換器は第２ラインに配設することができる。実施形態によっては、分離装置は、熱交換器の下流において、ビール槽とビール塔との間に流体連通的に配置されるように第２ラインに配設することができる。実施形態によっては、分離装置の入口は、二相性混合物をビール槽から受け入れるために第２ラインにつながっていてよく、第１出口は、分離装置の入口の下流で、ビール流をビール塔へ排出するために第２ラインにつながっていてよい。実施形態によっては、分離装置は、ハイドロサイクロン、インライン渦式分離器、遠心分離機、デカンター、またはそれらの組合せを含むことができる。実施形態によっては、有機流はブチルエステルを含むことができ、システムは、エクストラクタント塔と発酵槽との間に流体連通的に配置された反応器をさらに含むことができ、反応器は有機流を受け入れるための入口を有する。実施形態によっては、反応器は、有機流中のブチルエステルを反応させてブタノールとエクストラクタントとを含む反応組成物が生じるように構成することができる。実施形態によっては、エクストラクタント塔は、反応組成物を、ブタノールを多く含む蒸気流とエクストラクタントを多く含む流れとに分けるように構成された再生塔であってよい。実施形態によっては、エクストラクタント塔を、ビール塔と並行して操作する。
【００１３】
本発明は、元に戻せるような仕方で設備更新されたエタノール製造プラントを用いてブタノールを製造するためのシステムにおいて、発酵槽、放散側塔、精留塔、およびビール塔を含むエタノール製造プラントであって、発酵槽が、出口ライン経由で発酵槽から発酵ブロスを取り出すための、取り出された発酵ブロスが熱交換器中を循環するようにするための、また取り出された発酵ブロスを低い温度で戻りラインを介して発酵槽に戻すための外部冷却ループを含むことができ、外部冷却ループは、発酵ブロスと接触させるためにエクストラクタントを発酵槽に送るように設備更新することができ、ビール塔を、発酵槽から排出された二相性混合物からブタノールをストリッピングするために設備更新することができる（そのビール塔は、ブタノールを多く含む蒸気流を排出するための出口と、ブタノールの少ないビール底部流を排出するための出口とを有する）エタノール製造プラントと；ブタノールの少ないビール底部流を受け入れるための入口と、回収されたエクストラクタントを排出するための出口と、およびエクストラクタントの少ないビール下部物質を排出するための出口とを有するエクストラクタント塔と；ビール塔の出口に流体連通した凝縮器（この凝縮器は、ブタノールを多く含む蒸気流を凝縮させてブタノールを多く含む流れを生じるように構成されている）と；ブタノールを多く含む流れを分離して第２のブタノールを多く含む流れとブタノールの少ない流れとを生じさせる、凝縮器に流体連通したデカンターと；第２のブタノールを多く含む流れを蒸留してブタノールを生じさせるように構成された、デカンターに流体連通した脱水塔（この脱水塔はブタノールを排出する出口を有する）とを含む、ブタノールを製造するためのシステムに関する。実施形態によっては、精留塔は、脱水塔として働くように設備更新することができ、かつ／または放散側塔は、脱アルコール塔として働くように設備更新される。実施形態によっては、分離装置は、ハイドロサイクロン、インライン渦式分離器、遠心分離機、デカンター、またはそれらの組合せを含む。実施形態によっては、分離装置は三相遠心分離機であってよい。実施形態によっては、システムは、第１分離装置とビール塔との間に流体連通的に配置された第２分離装置をさらに含むことができる。実施形態によっては、第２分離装置は、ブタノールの少ないビール底部流を排出するためのビール塔出口つながっている入口、ビール下部物質から除去された固形分を排出するための第１出口、およびエクストラクタントと希薄蒸留廃液との混合物を含む残留ビール下部物質を排出するための第２出口を含むことができる。実施形態によっては、第１分離装置の入口は、エクストラクタントと希薄蒸留廃液との混合物を受け入れるために第２分離装置の第２出口につながっていてもよく、実施形態によっては、第１分離装置の第１出口はエクストラクタントを排出することができ、第１分離装置の第２出口は希薄蒸留廃液を排出することができる。実施形態によっては、第２分離装置は、ハイドロサイクロン、遠心分離機、またはデカンターを含むことができる。実施形態によっては、第２分離装置は、エタノール製造プラントの遠心分離機である。実施形態によっては、第１分離装置はデカンターである。実施形態によっては、システムは、エクストラクタントの少ないビール下部物質を受け入れるための、第１分離装置の第２出口につながっている入口、希薄蒸留廃液を排出するための第１出口、およびビール下部物質から除去された固形分を排出するための第２出口をさらに含むことができる。
【００１４】
本明細書に組み込まれていて本明細書の一部をなす添付図面は、本発明を例示しており、この記載と一緒になって、本発明の原理を説明しかつ当業者が本発明を実施する（ｍａｋｅ  ａｎｄ  ｕｓｅ）ことができるようにするのにさらに役立つものである。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】バイオエタノール製造プラントの一例を示す。
【図２Ａ】設備更新バイオエタノール製造プラントの様々な実施形態を示す。
【図２Ｂ】設備更新バイオエタノール製造プラントの様々な実施形態を示す。
【図２Ｃ】設備更新バイオエタノール製造プラントの様々な実施形態を示す。
【図２Ｄ】設備更新バイオエタノール製造プラントの様々な実施形態を示す。
【図３Ａ】抽出法を用いて生成物アルコールを発酵ブロスから取り出すことを特徴とする設備更新されたバイオエタノール製造プラントの様々な実施形態を示す。
【図３Ｂ】抽出法を用いて生成物アルコールを発酵ブロスから取り出すことを特徴とする設備更新されたバイオエタノール製造プラントの様々な実施形態を示す。
【図３Ｃ】抽出法を用いて生成物アルコールを発酵ブロスから取り出すことを特徴とする設備更新されたバイオエタノール製造プラントの様々な実施形態を示す。
【図３Ｄ】抽出法を用いて生成物アルコールを発酵ブロスから取り出すことを特徴とする設備更新されたバイオエタノール製造プラントの様々な実施形態を示す。
【図３Ｅ】抽出法を用いて生成物アルコールを発酵ブロスから取り出すことを特徴とする設備更新されたバイオエタノール製造プラントの様々な実施形態を示す。
【図４】固形分の分離および固形分の更なる処理についての実施形態を示す。
【図５】反応性液体抽出法（ｒｅａｃｔｉｖｅ  ｌｉｑｕｉｄ  ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ  ｐｒｏｃｅｓｓ）を用いた、生成物アルコールの製造に利用できる方法および設備の実施形態を示す。
【図６】Ａ及びＢは、設備更新エタノールプラントの設備の変更形態を示す。
【図７】蒸留工程を用いて生成物アルコールを回収するための方法を示す。
【図８】本明細書で説明した方法の別の実施形態を示す。
【図９】設備更新バイオエタノール製造プラントで利用できる蒸発システムの一例を示す。
【図１０Ａ】バイオエタノールプラントの蒸留システムの設備更新を示す。
【図１０Ｂ】バイオエタノールプラントの蒸留システムの設備更新を示す。
【図１０Ｃ】バイオエタノールプラントの蒸留システムの設備更新を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
特に定義されていない限り、本明細書に用いられている技術用語および科学用語はすべて、本発明が関係する技術分野の当業者によって一般に理解されているのと同じ意味を有する。相反する場合には、定義を含んでいる本出願が優先されることになる。また、特に文脈から明らかでない限り、単数形の用語は複数を含むものとし、複数形の用語は単数形を含むものとする。本明細書で挙げる刊行物、特許、および他の文献はすべて、あらゆる目的のためにその全体を援用する。
【００１７】
本発明をさらに明確にするために、以下の用語および定義を本明細書に示す。
【００１８】
本明細書で使用される「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」、「含んでいる（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」、「含んでいる（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「有する（ｈａｓ）」、「有している（ｈａｖｉｎｇ）」、「含む（ｃｏｎｔａｉｎｓ）」または「含んでいる（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）」という用語あるいはそれらの他の任意の変形は、示されている実体（ｉｎｔｅｇｅｒ）または実体群を含むことを意味するが、他の実体または実体群を除外することを意味しないと理解されるであろう。例えば、列挙された要素を含む組成物、混合物、プロセス、方法、物品、または装置は、必ずしもそうした要素に限定されるわけではなく、明確に列挙されていない他の要素あるいはそうした組成物、混合物、プロセス、方法、物品、または装置に固有の他の要素も含みうる。さらに、逆のことを特に述べていない限り、「または」は、包含的な「または」であり、排他的な「または」ではない。例えば、ＡまたはＢという条件は、以下のいずれによっても満たされる：Ａが正しく（または存在し）かつＢが誤りである（または存在しない）、Ａが誤りであり（または存在せず）かつＢが正しい（または存在する）、さらにＡおよびＢの両方が正しい（または存在する）。
【００１９】
また、本発明の要素または成分の前に付いている不定冠詞の「ある（ａ）」および「ある（ａｎ）」は、実例の数、すなわち要素または成分の出現に関して非制限的であることを意図している。したがって「ある（ａ）」または「ある（ａｎ）」は、１つまたは少なくとも１つを含むと理解すべきであり、さらに要素または成分を示す語の単数形も、数が明らかに単数を意味するのでない限り、複数を含む。
【００２０】
本明細書で使用される「発明」または「本発明」という用語は、非制限的用語であり、特定の発明のいずれか１つの実施形態を指すことを意図するものではなく、本出願に記載された可能な実施形態すべてを包含する。
【００２１】
使用される本発明の成分または反応物の量を修飾する、本明細書で使用される「約」という用語は、起こりうる数値的量の変動を表し、そうした変動は、例えば、現実の世界で濃縮物または溶液を作るために使用する普通の測定手順および液体処理手順によって；そうした手順における不注意による間違いによって；組成物を作るかまたは方法を実施するために用いる成分の製造、供給源、または純度の違いなどによって、起こりうる。「約」という用語は、特定の初期混合物から得られる組成物の種々の平衡状態のせいで違ってくる量も包含する。「約」という用語で修飾されているかどうかにかかわりなく、請求項はそうした量に相当するものを含む。１つの実施形態では、「約」という用語は、報告されている数値の１０％以内、あるいは報告されている数値の５％以内を意味する。
【００２２】
本明細書で使用される「バイオマス」は、発酵性糖を生じる加水分解性多糖類（トウモロコシ、サトウキビ、小麦、セルロース物質またはリグノセルロース物質などの天然資源に由来する任意の糖類およびデンプンを含む）を含んでいる天然物、ならびに、セルロース、ヘミセルロース、リグニン、デンプン、オリゴ糖類、二糖類、単糖類、およびそれらの混合物を含んでいる物質を表す。バイオマスはまた、タンパク質および／または脂質などの更なる成分を含んでもよい。バイオマスは単一の源から得ることができるか、またはバイオマスは複数の源から得た混合物を含むことができる。例えば、バイオマスは、トウモロコシの穂軸とトウモロコシのわらとの混合物、または草と葉との混合物を含むことができる。バイオマスとしては、バイオエネルギー作物、農業残渣、固形都市廃棄物、固形産業廃棄物、紙製造におけるスラッジ、庭ゴミ、廃棄糖類（ｗａｓｔｅ  ｓｕｇａｒｓ）、木屑および林業廃棄物があるが、これらに限定されない。バイオマスの例としては、トウモロコシ殻粒、トウモロコシの穂軸、穀物残渣（トウモロコシの皮など）、トウモロコシのわら、草、小麦、ライ麦、小麦のわら、大麦、大麦のわら、干し草、稲わら、スイッチグラス、紙くず、サトウキビバガス、モロコシ、大豆、ホエー、ホエー透過物、（穀物、木、枝、根、葉、木片、おがくず、低木および灌木の）粉砕によって得られる成分、野菜、果物、花、家畜ふん尿、およびそれらの混合物があるが、これらに限定されない。例えば、マッシュ、ジュース、糖密、または加水分解産物は、発酵させる目的でバイオマスを処理するための当該技術分野において知られている任意の処理によって（粉砕、処理、および／または液化などによって）バイオマスから形成させることができる。例えば、トウモロコシは、湿式粉砕または乾燥粉砕によって処理し、その後で液化してマッシュを生じさせることができる。セルロースバイオマスおよび／またはリグノセルロースバイオマスは、当業者に知られている任意の方法（例えば、米国特許出願公開第２００７／００３１９１８号明細書（その内容全体を本明細書に援用する）を参照）によって処理して、発酵性糖を含む加水分解産物を得ることができる。セルロースバイオマスおよび／またはリグノセルロースバイオマスの酵素糖化では、セルロースおよびヘミセルロースを分解するための酵素コンソーシアム（ｅｎｚｙｍｅ  ｃｏｎｓｏｒｔｉｕｍ）（例えば、セルラーゼ、キシラナーゼ、グルコシダーゼ、グルカナーゼ、リアーゼ）を利用して、糖類（グルコース、キシロース、およびアラビノースを含む）を含む加水分解産物を生じさせる。セルロースバイオマスおよび／またはリグノセルロースバイオマスに適した糖化酵素は、Ｌｙｎｄ，ｅｔ  ａｌ．（Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ．Ｍｏｌ．Ｂｉｏｌ．Ｒｅｖ．，６６：５０６−５７７，２００２）に概説されている。
【００２３】
本明細書で使用される「バイオマス収率」は、作り出されるバイオマス（すなわち、セルバイオマス生産（ｃｅｌｌ  ｂｉｏｍａｓｓ  ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ））と消費される炭素物質との比率を表す。
【００２４】
本明細書で使用される「バイオ燃料」または「バイオ燃料生成物」は、生物学的方法（発酵があるが、これに限定されない）で得られる燃料を表す。
【００２５】
本明細書で使用される「ブタノール」は、ブタノール異性体である１−ブタノール（１−ＢｕＯＨ）、２−ブタノール（２−ＢｕＯＨ）、ｔｅｒｔ−ブタノール（ｔ−ＢｕＯＨ）、および／またはイソブタノール（ｉＢｕＯＨまたはｉ−ＢｕＯＨ（２−メチル−１−プロパノールとしても知られる））のいずれか、またはこれらの混合物を表す。時々、本明細書で使用される「バイオブタノール」という用語は、「ブタノール」と同じ意味で使用されることがある。
【００２６】
本明細書で使用される「生成物アルコール」は、バイオマスを発酵性炭素物質源として利用する発酵プロセスにおいて、微生物が生産できる任意のアルコールを表す。生成物アルコールとしては、Ｃ１〜Ｃ８アルキルアルコールがあるが、これらに限定されない。実施形態によっては、生成物アルコールはＣ２〜Ｃ８アルキルアルコールである。他の実施形態では、生成物アルコールはＣ２〜Ｃ５アルキルアルコールである。Ｃ１〜Ｃ８アルキルアルコールとしては、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、およびペンタノールがあるが、これらに限定されないことが理解されるであろう。同様に、Ｃ２〜Ｃ８アルキルアルコールとしては、エタノール、プロパノール、ブタノール、およびペンタノールがあるが、これらに限定されない。実施形態によっては、生成物アルコールは、
フーゼルアルコール（またはフーゼル油）も含みうる。「アルコール」は、本明細書では、生成物アルコールに関しても用いる。
【００２７】
本明細書で使用される「その場での生成物取り出し（Ｉｎ  ｓｉｔｕ  Ｐｒｏｄｕｃｔ  Ｒｅｍｏｖａｌ）」（ＩＳＰＲ）は、発酵などの生物学的方法において特定生成物を選択的に取り出して、生成物が作り出される時に生物学的方法における生成物濃度を制御することを表す。
【００２８】
本明細書で使用される「発酵性炭素源」または「発酵性炭素物質」は、発酵性アルコールを産生するために、本明細書に開示されている微生物が代謝できる炭素源を表す。好適な発酵性炭素源としては、単糖類（グルコースまたはフルクトースなど）；二糖類（乳糖またはスクロースなど）；オリゴ糖類；多糖類（デンプンまたはセルロースなど）；Ｃ５糖類（キシロースおよびアラビノースなど）；ある種の炭素物質（メタンを含む）；およびこれらの混合物があるが、それらに限定されない。
【００２９】
本明細書で使用される「供給原料」は、発酵プロセスにおける供給物を意味し、その供給物は、不溶解固形分の有無に関わりなく発酵性炭素源を含み、また、当てはまる場合には、供給物は、発酵性炭素源が、更なる処理（液化、糖化、または他のプロセスなど）によってデンプンから遊離されるかまたは複雑な糖類の加水分解から得られる前または後に、発酵性炭素源を含む。供給原料は、バイオマスを含むか、またはバイオマスから得られる。好適な供給原料としては、ライ麦、小麦、トウモロコシ、トウモロコシのマッシュ、サトウキビ、サトウキビのマッシュ、大麦、セルロース物質、リグノセルロース物質、またはこれらの混合物があるが、それらに限定されない。「供給原料油」に言及している場合、その用語は、所与の供給原料から作られる油を包含することが理解されるであろう。
【００３０】
本明細書で使用される「糖（ｓｕｇａｒ）」は、オリゴ糖類、二糖類、単糖類、および／またはそれらの混合物を表す。「糖類（ｓａｃｃｈａｒｉｄｅ）」という用語は、デンプン、デキストラン、グリコーゲン、セルロース、ペントサン、ならびに糖を含む炭水化物も包含する。
【００３１】
本明細書で使用される「発酵性糖」は、発酵性アルコールの製造のために本明細書に開示されている微生物が代謝することのできる１種または複数種の糖を表す。
【００３２】
本明細書で使用される「不溶解固形分」は、供給原料の非発酵性部分、例えば、胚、繊維、およびグルテン、ならびに水性媒体に溶解しない更なる任意の成分を意味する。例えば、供給原料の非発酵性部分としては、供給原料中の固形分として残りかつ発酵ブロスからの液体を吸収できる部分が含まれる。
【００３３】
本明細書で使用される「油」は、植物（例えば、バイオマス）または動物から得られる脂質を表す。油類の例としては、獣脂、トウモロコシ、アブラナ、トリ（カプリル酸／カプリン酸）グリセリル、ひまし油（ｃａｓｔｏｒ）、ココナッツ、綿実、魚、ホホバ、ラード、アマの種子、ニートフット（ｎｅｅｔｓｆｏｏｔ）、オイチシカ油（ｏｉｔｉｃｉｃａ）、パーム、ピーナッツ、菜種、米、ベニバナ、ダイズ、ヒマワリ、キリ油（ｔｕｎｇ）、ジャトロファ、および植物油のブレンドがあるが、これらに限定されない。
【００３４】
本明細書で使用される「可溶分を含んだ穀類蒸留粕」（ＤＤＧＳ）は、供給原料またはバイオマスの発酵（例えば、生成物アルコールを生じる穀物または穀物混合物の発酵）によって生じる副産物または副生成物を表す。実施形態によっては、ＤＤＧＳは、生成物アルコール（例えば、エタノール、ブタノール、イソブタノールなど）を作る過程で生じる動物飼料をも表すことがある。
【００３５】
本明細書で使用される「発酵ブロス」は、水、糖、溶解した固形分、アルコール産生微生物（存在してもしなくてもよい）、生成物アルコール（存在してもしなくてもよい）、および他の構成成分からなる混合物を意味する。実施形態によっては、発酵ブロスは、生成物アルコールが、糖からアルコール、水、および二酸化炭素（ＣＯ２）への、存在する微生物による反応よって作られる発酵槽に保持される物質を表す。時々、本明細書で使用される「発酵培地」および「発酵混合物」という用語は、「発酵ブロス」の同義語として使用できる。
【００３６】
本明細書で使用される「発酵槽」または「発酵容器」は、発酵反応が行われ、それによりブタノールなどの生成物アルコールが糖から作られる装置を表す。
【００３７】
本明細書で使用される「糖化装置」は、糖化（すなわち、オリゴ糖類から単糖類への加水分解）が行われる装置を表す。発酵と糖化が同時に行われる場合、糖化装置と発酵槽を同じ装置に一体化してもよい。
【００３８】
本明細書で使用される「液化装置」は、液化が行われる装置を表す。液化とは、オリゴ糖類を供給原料から放出させるプロセスである。供給原料がトウモロコシである実施形態によっては、液化の間にオリゴ糖類がコーンスターチ分から放出される。
【００３９】
本明細書で使用される「分離」は、初期混合物から化合物を取り出して、初期混合物中の化合物の純度または濃度よりも高い純度または濃度で化合物を得ることを表す。実施形態によっては、分離は「回収」と同義である場合がある。
【００４０】
本明細書で使用される「水不混和性物質（ｗａｔｅｒ−ｉｍｍｉｓｃｉｂｌｅ）」とは、１つの液相を形成するような仕方で水溶液（発酵ブロスなど）と混じり合うことができない化学成分（エクストラクタントなど）を表す。
【００４１】
本明細書で使用される「エクストラクタント」は、生成物アルコール（ブタノールなど）を取り出すかまたは分離するのに用いられる溶媒を表す。時々、本明細書で使用される「溶媒」という用語は、「エクストラクタント」と同じ意味で使用されることがある。
【００４２】
本明細書で使用される「水性相」は、発酵ブロスを水不混和性有機エクストラクタントと接触させることにより得られる二相性混合物の水性相を表す。発酵抽出を含む本明細書に記載する方法の一実施形態では、「発酵ブロス」という用語は、その場合、二相性発酵抽出における水性相を表し、「溶媒の少ない相」という用語は、「水性相」および「発酵ブロス」と同じ意味で使用することがある。また時々、本明細書で使用される「水性流」という用語は、「水性相」と同じ意味で使用されることがある。さらに、不溶解固形分（例えば、穀物の固形分）は発酵ブロス中に存在しうるので、二相性混合物は、主に水性相中に分散する不溶解固形分を含むことになる。
【００４３】
本明細書で使用される「有機相」は、発酵ブロスを水不混和性有機エクストラクタントと接触させることにより得られる二相性混合物の非水相を表す。時々、本明細書で使用される「溶媒を多く含む相」という用語は、「有機相」と同じ意味で使用されることがある。また時々、本明細書で使用される「有機流」という用語は、「有機相」と同じ意味で使用されることがある。
【００４４】
本明細書で使用される「脂肪酸」は、Ｃ４〜Ｃ２８炭素原子（最も一般的には、Ｃ１２〜〜Ｃ２４炭素原子）を有するカルボン酸（例えば、脂肪族モノカルボン酸）で、飽和または不飽和のいずれかであるものを表す。脂肪酸はまた、枝分かれしていても枝なしであってもよい。脂肪酸は、動物または植物の脂肪、油、またはワックスから得られるか、またはそれらの中にエステル化形態で含まれうる。脂肪酸は、脂肪および脂肪油中にグリセリドの形で天然に存在しうるか、あるいはまたは脂肪の加水分解により、または合成により得ることができる。脂肪酸という用語は、単一化学種または脂肪酸の混合物を表しうる。さらに、脂肪酸という用語は、遊離脂肪酸も包含しうる。
【００４５】
本明細書で使用される「脂肪アルコール」は、Ｃ４〜Ｃ２２炭素原子の脂肪族鎖を有するアルコール（飽和または不飽和のいずれか）を表す。
【００４６】
本明細書で使用される「脂肪アルデヒド」は、Ｃ４〜Ｃ２２炭素原子の脂肪族鎖を有するアルデヒド（飽和または不飽和のいずれか）を表す。
【００４７】
本明細書で使用される「脂肪アミド」は、Ｃ４〜Ｃ２２炭素原子の脂肪族長鎖を有するアミド（飽和または不飽和のいずれか）を表す。
【００４８】
本明細書で使用される「脂肪酸エステル」は、Ｃ４〜Ｃ２２炭素原子の脂肪族長鎖を有するエステル（飽和または不飽和のいずれか）を表す。
【００４９】
本明細書で使用される「カルボン酸」は、一般化学式−ＣＯＯＨ［式中、炭素原子は、二重結合によって酸素原子に結合してカルボニル基（−Ｃ＝Ｏ）を形成し、単結合によってヒドロキシル基（−ＯＨ）に結合している］を有する任意の有機化合物を表す。カルボン酸は、プロトン化カルボン酸の形であっても、カルボン酸の塩（例えば、アンモニウム塩、ナトリウム塩、またはカリウムの塩）の形であっても、プロトン化カルボン酸とカルボン酸塩との混合物であってもよい。カルボン酸という用語は、単一化学種（例えば、オレイン酸）を表すことも、あるいは、カルボン酸混合物（例えば、バイオマス由来の脂肪酸エステルまたはトリグリセリド、ジグリセリド、モノグリセリド、およびリン脂質の加水分解によって製造できるもの）を表すこともできる。
【００５０】
本明細書で使用される「ストリッピング」は、揮発性成分の全部または一部を液体流から気体流へ移す操作を表す。
【００５１】
本明細書で使用される「減圧フラッシュ」または「フラッシュ」は、液体流を減圧する（例えば、真空下に保つ）工程ステップを表す。液体流は、発酵槽または別個の装置（事前フラッシュタンクなど）からのものであってよい。減圧により、液体流の一部が蒸発して蒸気相になる。このステップが実施される液体流は、「フラッシュされる」または「部分蒸発させられる」または「蒸発させられる」ということができる。実施形態によっては、発酵槽からの液体流は、減圧下に保つことができる別個の装置（多段蒸留塔であっても単段タンク（ｓｉｎｇｌｅ−ｓｔａｇｅ  ｔａｎｋ）であってもよい）に送ることができる。実施形態によっては、液体流は、発酵槽中の発酵ブロスであってよい。実施形態によっては、フラッシュは、発酵槽内で実施できる。多段蒸留カラムで「フラッシュ」が実施される一部の実施形態では、フラッシュは「蒸留」または「フラッシュ蒸留」と呼ぶこともできる。
【００５２】
本明細書で使用される「フラッシュタンク」または「フラッシュ装置」は、液体流の少なくとも一部がフラッシュされて蒸気相になる物理的な場所を表す。
【００５３】
本明細書で使用される「事前フラッシュ」は、フラッシュステップの前に、液体流を減圧する（例えば、真空下に保つ）工程ステップを表す。減圧により、液体流の一部が蒸発して蒸気相になる。液体流は、発酵槽からのものであっても別個の装置からのものであってもよい。このステップが実施される液体流は、「事前フラッシュされる」と言うことができる。実施形態によっては、２回以上の事前フラッシュステップを行ってもよい。
【００５４】
本明細書で使用される「事前フラッシュタンク」または「事前フラッシュ装置」は、液体流の少なくとも一部が蒸発して蒸気相になる物理的な場所を表す。
【００５５】
本明細書で使用される「非凝縮性ガス」は、本明細書に記載する方法の作業温度では凝縮しないガスを表す。そのようなガスは、例えば、二酸化炭素、窒素、水素、希ガス（アルゴンなど）、またはこれらの任意のものの混合物からなる群のガスから選択できる。
【００５６】
本明細書で使用される「復帰可能設備更新」は、設備または製造プラントをその元の状態に変換することを表す。すなわち、設備は、設備更新に先だってその元の状態に復帰される。実施形態によっては、設備の改良を、復帰可能設備更新に組み入れることもできる。
【００５７】
本明細書で使用される「元に戻せる設備更新」は、復帰可能設備更新をその設備更新状態へ変換することを表す。一例として、バイオエタノール製造プラントの設備更新は元に戻せるものにすることができるので、バイオエタノール製造プラントとバイオブタノール製造プラントとの間で設備を変換することができる。
【００５８】
本明細書で使用される「一部」または「その一部」は、全体の一部または全体を含む。例えば、発酵ブロスの一部は、発酵ブロスの一部および発酵ブロス全体（またはそのすべて）を含む。
【００５９】
プロセス流れまたはその成分に関連して本明細書で使用される「かなり」は、示されているプロセス流れまたは示されているその成分の少なくとも約５０％を表す。
【００６０】
プロセス流れまたはその成分に関連して本明細書で使用される「かなりの部分」は、示されているプロセス流れまたは示されているその成分の少なくとも約５０％を表す。実施形態によっては、かなりの部分は、少なくとも約６０％、少なくとも約７０％、少なくとも約８０％、少なくとも約９０％、または少なくとも約９５％、あるいは示されているプロセス流れまたは示されているその成分を含みうる。実施形態によっては、かなりの部分は、少なくとも約６０％、少なくとも約７０％、少なくとも約８０％、少なくとも約９０％、または少なくとも約９５％、あるいは示されているプロセス流れまたは示されているその成分を含みうる。
【００６１】
本明細書で使用される「分配係数（ｐａｒｔｉｔｉｏｎ  ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）」は、平衡状態にある２種類の不混和性溶媒の混合物の２つの相中の化合物の濃度の比率を表す。分配係数は、２種類の不混和性溶媒の間の化合物の溶解度差（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  ｓｏｌｕｂｉｌｉｔｙ）の尺度である。本明細書で使用される分配係数は、「分配係数（ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ  ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）」という用語と同じ意味で使用できる。
【００６２】
実施形態によっては、本発明は、元に戻せるような仕方で設備更新されたアルコール（例えば、エタノール）製造プラントを用いて、発酵過程で製造された生成物アルコールを回収するための方法およびシステムを提供する。図１は、バイオエタノール製造プラントの一例を示す（例えば、米国特許第７，２９７，２３６号明細書も参照）。エタノールは、発酵１００内の糖の発酵によって製造することができる。こうした発酵性糖は、任意のバイオマス源（トウモロコシ、サトウキビ、セルロース物質、またはリグノセルロース物質を含む）から得ることができる。このバイオマスは、例えば、液化および／または糖化で処理して、微生物（酵母菌など）によって発酵するマッシュを形成させることができる。実施形態によっては、バイオマスは、同時糖化発酵（ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ  ｓａｃｃｈａｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ）（ＳＳＦ）させることができる。発酵時に発生するガス１０２は、スクラブシステム（ｓｃｒｕｂ  ｓｙｓｔｅｍ）１１０へ排気することができる。水を、スクラブシステム１１０内においてガス１０２と接触させることができ、その結果、底部流１０３が生じ、それは、バイオマスをマッシュにするためにスクラバー水として再利用することができる。発酵流１０５はビール塔１２０へ移すことができる。エタノールおよび水は、ビール塔１２０内で蒸発させることができ、エタノールを多く含む蒸発流１２５は、上部から精留塔１３０へ送って、エタノールを濃縮することができる。ビール塔１２０の底部流１２２は全蒸留廃液であり、それは主に固形分（例えば、不溶解固形分）および水を含む。精留塔１３０の底部流１３２は、放散側塔１４０へ循環させて、オーバーヘッド生成物蒸気流１４５中の更なるエタノールを回収し、それを精留塔１３０へ戻すことができる。放散側塔１４０の下部物質１４２は、バイオマスを処理するためにルター水（ｌｕｔｔｅｒ  ｗａｔｅｒ）として再利用できる。精留塔１３０からのエタノールを多く含む蒸発流１３５は、凝縮１５０へ向けることができ、凝縮蒸気の一部１５４は、環流として精留塔１３０へ戻すことができる。凝縮１５０からの液体流１５５は、モレキュラーシーブシステム１６０へ移して、水を吸収させ、純度の高いエタノール蒸気生成物１６５を生じさせることができる。その蒸気生成物を冷却し凝縮させてエタノールを生じさせることができる。モレキュラーシーブ１６０は、吸収された水を、再生流１６６（これはいくらかのエタノールを含みうる）によって除去することにより、再生させることができる。再生流１６６は冷却し、かつ／または凝縮させて、精留塔１３０へ戻すことができる。非凝縮性ガスが精留塔内に存在する場合、そうしたガスは、凝縮１５０から回収し、スクラバーまたは熱酸化装置へ送ることができる。
【００６３】
ビール塔１２０の底部流１２２は、幾つもの手段（遠心分離、濾過、スクリーン分離（ｓｃｒｅｅｎ  ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ）、ハイドロサイクロン、または固形分から液体を分離するための他の任意の手段が含まれるが、これらに限定されない）によって固形分分離１７０において処理できる。実施形態によっては、固形分分離１７０は、１つまたは複数のコンベヤを含むこともできる。底部流１２２の分離により、液体流１７５（希薄蒸留廃液として知られる）および固形分１７２（例えば、ウェットケーキ（ｗｅｔ  ｃａｋｅ））が生み出される。希薄蒸留廃液１７５の一部１７７は、水を除去するために、蒸発１８０（例えば、２つの蒸発缶（ｂｏｄｙ）からなる効用缶が４つあるシステム）へ送ることができ、一部１７８はバイオマスをマッシュにするためにバックセット（ｂａｃｋｓｅｔ）として再利用することができる。蒸発装置は、流れ１７７から徐々に水を蒸発させてシロップ１８４を生じさせる。このシロップはウェットケーキ１７２と一緒に乾燥システム１９０でさらに処理してＤＤＧＳ１７６が生じるようにさせる。蒸発１８０内で蒸発した水の一部は、プロセス蒸気（ｐｒｏｃｅｓｓ  ｖａｐｏｒ）１７３として除去することができ、またストリップ塔内で沸騰させるのに使用できる。蒸発１８０内で蒸発させた水の別の一部は、プロセス凝縮液１７４として除去することができ、またメタネーター（ｍｅｔｈａｎａｔｏｒ）１８５でさらに処理して有機化合物のレベルを減少させることができる。得られた流れ１７１は、バイオマスをマッシュにするためにプロセス凝縮液として再利用できる。バイオマスをマッシュにするための液体の供給源（流れ１０３、１４２、１７１、および１７８を含む）は、更なる水流と混ぜ合わせて（１８８）一緒にすることができ、そのようにして、バイオマスをマッシュにするのに使用できるクック水（ｃｏｏｋ  ｗａｔｅｒ）流１７９を形成させることができる。
【００６４】
バイオエタノール製造プラントをバイオブタノール製造プラントに変換することには、既存の設備（例えば、発酵槽、蒸留、蒸発など）を更新すること、ならびにその設備を再構成することが含まれうる。本明細書では、バイオエタノール製造プラントを設備更新するのに利用できる方法およびシステムについて説明する。こうした方法およびシステムは、図を参照しながら説明することにする。幾つかの方法およびシステムは、図２〜９中で、図１と同じ名前および番号を用いて示されている場合があるが、これは、そうした方法およびシステムが、設備更新されたバイオエタノール製造プラントにおいて再使用または目的変更されていることを示すためである。すなわち、バイオエタノール製造プラント内の設備は、別の目的（別の生成物アルコールを製造するなど）に再利用することができる。例えば、バイオエタノール製造プラントにおいてエタノールを蒸留するために設計し、建設し、設置し、かつ／または使用された蒸留塔を、目的変更し、ブタノールを蒸留するために使用することができる。場合によっては、設備は、ほとんど変更を加えなくても、再利用または目的変更することができる。
【００６５】
本明細書に記載する方法の実施形態の一例として、発酵は、供給原料を発酵槽へ直接送り込むことによって開始させることができる。好適な供給原料としては、ライ麦、小麦、トウモロコシ、トウモロコシのマッシュ、サトウキビ、サトウキビのマッシュ、大麦、セルロース物質、リグノセルロース物質、またはこれらの混合物があるが、それらに限定されない。実施形態によっては、供給原料は、乾式粉砕しても、湿式粉砕してもよい。実施形態によっては、発酵槽へ送り込む前に、供給原料を液化させて、不溶解固形分および糖（例えば、発酵性炭素源）を含みうる供給原料スラリーを作ることができる。供給原料の液化は、知られている任意の液化方法（酸プロセス（ａｃｉｄ  ｐｒｏｃｅｓｓ）、酵素プロセス（例えば、アルファ−アミラーゼ）、または酸−酵素プロセスがあるが、これらに限定されない）で行うことができる。液化は、液化装置内で行うことができる。
【００６６】
不溶解固形分および／または油は、多数の手段で供給原料スラリーから分離することができ、その手段には、デカンターボウル遠心分離、三相遠心分離、ディスクスタック遠心分離、濾過遠心分離、デカンター遠心分離、濾過、真空濾過、ベルトフィルタ、圧力濾過、スクリーンを用いた濾過、スクリーン分離、グレーティング、多孔質グレーティング、浮選、ハイドロサイクロン、フィルタープレス、スクリュープレス、重力沈降タンク、渦式分離器、またはこれらの組合せがあるが、それらに限定されない。実施形態によっては、不溶解固形分および油を分離または除去するための設備は、液化装置と発酵槽との間に設置することができる。実施形態によっては、不溶解固形分および油を分離または除去するための設備は、必要に応じてオフラインにするかまたは休止させることができる。これは、例えば、設備に進入するかつ／または出て行く配管に、バルブおよび／またはブラインド（ｂｌｉｎｄｓ）を取り付けることにより達成できる。さらに、不溶解固形分および油を分離または除去するための設備を迂回する手段として、バルブを配管に取り付けることができる。実施形態によっては、不溶解固形分および油を分離または除去するための設備は、不溶解固形分、油、または他の副生成物を処理するための更なる配管を含むことができる。
【００６７】
実施形態によっては、供給原料スラリーの分離により、液相および固相（例えば、不溶解固形分）が生じる。液相を発酵槽に加えることができ、また固相（または「ウェットケーキ」）をさらに処理することができる。ウェットケーキは、糖および水の一部を含みうる。ウェットケーキの処理の一例として、ウェットケーキを水で洗浄して、ウェットケーキ中に存在する糖（例えば、オリゴ糖類）を回収することができ、また回収された糖および水を液化装置へ送って再利用することができる。洗浄後に、ウェットケーキをさらに処理して、例えば、動物飼料を作ることができる。実施形態によっては、供給原料スラリーの分離により、油流または油相を生じさせることもできる。例えば、トウモロコシが供給原料である場合、供給原料の調製時にトウモロコシ油も生じうる。供給原料スラリーから不溶解固形分および油を分離するための方法およびシステムの説明については、例えば、米国特許出願公開第２０１２／０１６４３０２号明細書およびＰＣＴ国際公開の国際公開第２０１２／１７３６６０号パンフレット（それぞれの内容全体を本明細書に援用する）を参照されたい。
【００６８】
供給原料スラリーから不溶解固形分を除去することには、幾つかの利点がある。例えば、不溶解固形分は発酵槽へ送らないので、微生物が不溶解固形分と接触することはない。さらに、エクストラクタントおよび／または生成物アルコール（ブタノールなど）は、不溶解固形分中には閉じ込められない。不溶解固形分は、微生物、エクストラクタント、生成物アルコール、または他の発酵副生成物のいずれにもさらされないので、動物飼料用のこうした固形分の処理は改善されうる。
【００６９】
実施形態によっては、発酵の前に不溶解固形分および油を除去すると、微生物の分離および再利用が可能になりうる。微生物を再利用できるなら、発酵プロセスのために微生物をさらに増殖させる必要性および微生物増殖のための更なる設備（例えば、増殖タンク）の必要性を減少させるかまたはなくすことができる。発酵供給スラリーから不溶解固形分および油を除去すると、その場での生成物取り出し（ＩＳＰＲ）による生成物アルコールの取り出しを促進することができ、微生物の再利用を可能にすることもできる。
【００７０】
実施形態によっては、油は、不溶解固形分とは別に排出されないことがあり、最終的にウェットケーキ中に残ることがある。遠心分離または本明細書に記載した他の分離手段によってウェットケーキを除去する場合、供給原料からでる油の一部（例えば、トウモロコシ供給原料からでるトウモロコシ油）は、ウェットケーキと一緒に残りうる。実施形態によっては、ウェットケーキは、例えば、遠心分離または他の分離装置によって更なる水で洗浄することができる。実施形態によっては、油をウェットケーキから分離し、例えば、同一または異なる発酵プロセスにおいて後で使用するためエクストラクタントに変換することができる。
【００７１】
さらに、油は、発酵プロセス時に加水分解して、グリセリンおよび脂肪酸を形成しうる。グリセリンは、水の中に蓄積し、結果として、この製造方法全体で再利用するのに使用できる水の量が減少することになりうる。したがって、油を不溶解固形分から除去するなら、この製造方法全体で再利用できる水の量を増やすことで、製造方法の効率を高めることができる。
【００７２】
実施形態によっては、トウモロコシが供給原料である場合、供給原料の調製時にトウモロコシ油も生じうる。トウモロコシ油（トリグリセリド、遊離脂肪酸、ジグリセリド、モノグリセリド、およびリン脂質を含んでいる）を、発酵プロセスの他の副産物または副生成物（例えば、動物飼料）に加えることができ、得られる副産物中のこうした成分の量を変えることができる。動物飼料副産物の含量を変化および調整することができることは有利であろう。例えば、得られる副産物の脂肪分は、高脂肪生成物と比べて乳牛の必要にいっそう適しているであろう低脂肪・高タンパク質の動物飼料を生じるように、制御することができる。生成物アルコールの製造時には、不溶解固形分、油、および発酵性糖の分離設備を操作することが望ましいであろう。標準的なエタノールプロセス操作に戻すために、一連のバルブおよびブラインドを利用して、分離設備を迂回させることができる。
【００７３】
実施形態によっては、供給原料および／または液相を、あらかじめ決めたレベルまで発酵槽に加えることができる。例えば、供給原料および／または液相は、発酵槽の撹拌機のブレードに達するまで加えることができる。その後、例えば、微生物を加えた後に、攪拌機を作動させることができる。実施形態によっては、増殖タンクの内容物を加えた後に、撹拌機を作動させることができる。実施形態によっては、供給原料および／または液相を、定常状態に達するまで発酵槽に供給することができる。実施形態によっては、供給原料および／または液相は、温度を、例えば、３５℃未満または他の任意の基準点に維持するために、外部冷却ループを循環するようにさせることができる。
【００７４】
実施形態によっては、糖化および発酵が同時に発酵槽内で行われうる。業界で利用される周知の任意の糖化プロセスを使用でき、それには、酸プロセス、酵素プロセス、または酸−酵素プロセスがあるが、これらに限定されない。実施形態によっては、供給原料または液相中に存在する糖（例えば、オリゴ糖類）を加水分解して単糖類にするために、酵素（グルコアミラーゼなど）を発酵槽に送り込むことができる。実施形態によっては、糖化は、別個の糖化装置で行うことができる。実施形態によっては、糖化は、供給原料スラリーの分離の前、または供給原料スラリーの分離の後に行うことができる。発酵させるためにバイオマスを処理するための方法およびシステムの説明については、例えば、ＰＣＴ国際公開の国際公開第２０１１／１６００３０号パンフレット（その内容全体を本明細書に援用する）を参照されたい。
【００７５】
図２Ａ〜２Ｄは、生成物アルコール（例えば、ブタノール）を製造するための設備更新バイオエタノール製造プラントの実施形態を示す。幾つかの方法およびシステムは、これらの図中に、図１と同じ名前および番号を用いて示されている場合があるが、これは、そうした方法およびシステムが、設備更新されたバイオエタノール製造プラントにおいて再利用されていることを示すためである。ブタノールは、糖を発酵させて製造することができ、そうした発酵性糖は、任意のバイオマス源（トウモロコシ、サトウキビ、セルロース物質、またはリグノセルロース物質を含む）から得ることができる。このバイオマスは、例えば、液化および／または糖化で処理して、微生物（酵母菌など）によって発酵するマッシュを形成させることができる。実施形態によっては、バイオマスは、同時糖化発酵（ＳＳＦ）させることができる。図２Ａ〜図２Ｄは、液−液抽出を用いてブタノールを発酵ブロスから取り出すことを特徴とする、設備更新されたバイオエタノール製造プラントの様々な実施形態を示す。図２Ａ〜２Ｄに示された方法を使用して、他の生成物アルコールを製造することもできる。
【００７６】
図２Ａ（ａ）および２Ａ（ｂ）は、設備更新バイオエタノール製造プラントの実施形態を示す。本明細書に記載した生成物アルコール（ブタノールなど）の抽出は、発酵槽の外側またはその下流で行うことができる。図２Ａ（ｂ）は、バイオエタノール製造プラントにおける発酵槽の既存の外部冷却ループを変更したものを示す。この変更により、ブタノールを連続的に外部抽出することができる。外部冷却ループでは、発酵槽から発酵ブロスが取り出され、発酵ブロスが熱伝達装置（例えば、熱交換器）へ送られ、冷却された発酵ブロスが発酵槽へ戻されることにより、発酵槽からの発酵ブロスは冷却される。設備更新されたバイオエタノール製造プラントでは、外部冷却ループは、発酵ブロスを冷却するだけでなく、連続外部抽出によって発酵ブロスからブタノールを取り出すようにすることができる。
【００７７】
図２Ａ（ａ）について言えば、発酵ブロスの温度は発酵時に増大しうるし、発酵ブロスは、外部冷却ループ２１０中を循環して冷却されうる。例えば、発酵ブロス２１２は出口ラインを経由して発酵１００を出て行き、熱交換器（「ＣＴＷ」は冷却塔水を表す）を通り抜けることができ、その熱交換器において、発酵ブロス２１２が冷却されて低い温度にされる。冷却された発酵ブロス２１４は、分離装置へ送ることができ、分離してブタノールを多く含む流れ２１８およびブタノールの少ない流れ２１６を形成させることができる。ブタノールを多く含む流れ２１８は、ブタノール回収のためにさらに処理することができる。例えば、ブタノールを多く含む流れ２１８は、ブタノール回収のために蒸留へ送ることができる。ブタノールの少ない流れ２１６は、生成物アルコール（ブタノールなど）を連続的に製造するために、戻りライン経由で発酵１００へ戻すことができる。発酵が完了したら、発酵槽の内容物を水性流２０５（またはビール流２０５）として排出することができ、またブタノール回収のためにさらに処理することができる。例えば、水性流２０５は、残っているブタノールを回収するためにビール塔へ送ることができる。発酵の間に発生した非凝縮性ガス２０２（例えば、二酸化炭素）は、例えば、スクラバーシステムへ排気することができる。
【００７８】
図２Ａ（ｂ）について言えば、発酵１００は、生成物アルコール（ブタノールなど）を連続的に外部抽出するために変更することができる。外部冷却ループ２１０を変更して、混合装置２９０および分離システム２９７を含めることができる。熱交換器から出て行く発酵ブロス２１２は、混合装置２９０へ送ることができる。エクストラクタントを、混合装置２９０に加え、発酵ブロス２１２と一緒にして、二相性混合物２９１（または二相混合物）を生じさせることができる。二相性混合物２９１は分離システム２９７へ送り込むことができ、そこでは、二相性混合物２９１の分離により、ブタノール含有有機相２９９と水性相２９８とが生じる。有機相２９９は、本明細書に記載されているようにさらなる処理のために分離システム２９７から排出することができ、水性相２９８またはその一部は、戻りライン経由で発酵１００へ戻すことができる。別の実施形態では、水性相２９８は、発酵１００へ戻す前に熱交換器で冷却できる。実施形態によっては、水性相２９８の一部はビール塔へ送ることができる。ブタノール含有有機相２９９は分離システム２９７へ排出することができ、また、例えば、エクストラクタント塔へ送ることができる。
【００７９】
発酵ブロスの循環は、熱伝達装置（例えば、熱交換器）および物質移動装置（例えば、分離システム２９７）を通り抜ける経路を含むことができ、これにより、変更された外部冷却ループを１回通過するごとに熱およびブタノールの除去が可能になる。さらに、実施形態によっては、熱およびブタノールの除去速度は、外部冷却ループを通過する循環流、熱交換器を通過する冷却液流、および抽出流を調節することにより、発酵時の熱やブタノールの生成速度とのバランスを取らせることができる。
【００８０】
混合装置２９０は、液体物質を混合することができるものであれば任意の装置であってよい。実施形態によっては、混合装置２９０は、インラインスタティックミキサーなどのインラインミキサーを含むことができる。実施形態によっては、混合装置２９０は、配管用Ｔ字管（配管用Ｔコネクタ（ｐｉｐｉｎｇ  Ｔ−ｃｏｎｎｅｃｔｏｒ）など）または撹拌槽を含むことができる。分離システム２９７は、液体−液体の分離を行えるものであるなら任意の装置であってよい。実施形態によっては、分離システム２９７は、以下のうちの１種または複数種を含むことができる：ハイドロサイクロン、遠心分離機、インライン渦式分離器、デカンター（例えば、エクストラクタントデカンター）、またはフィルター。分離システム２９７の一例として、分離システム２９７は、１つまたは複数の個別のハイドロサイクロンを含むことができ、それぞれの個別のハイドロサイクロンは、容器であってよく、その容器は、一緒にパッケージ化された１つまたは複数のハイドロサイクロンライナー（ｈｙｄｒｏｃｙｃｌｏｎｅ  ｌｉｎｅｒｓ）をその容器内に含み、それによって、各容器は相分離機能を維持しつつ多量の流れを扱うことができる。二相性混合物は、例えば、接線入口ノズル（ｔａｎｇｅｎｔｉａｌ  ｉｎｌｅｔ  ｎｏｚｚｌｅ）を介してハイドロサイクロンライナーに入ることができる。実施形態によっては、ハイドロサイクロンライナーの最大直径は、入口ノズルの位置の部分でありうるし、ハイドロサイクロンライナーは勾配が付いていてよい。ハイドロサイクロンによる分離は、他の分離メカニズムと比べて有利でありうるが、その理由は、ハイドロサイクロンはサイズが比較的コンパクトであり、より安価だからである。
【００８１】
分離システム２９７の別の例として、分離システム２９７は１つまたは複数のインライン渦式分離器を含むことができ、あるいは実施形態によっては、分離システム２９７は、単一の大容量インライン渦式分離器を含むことができる。実施形態によっては、分離システム２９７は、１つまたは複数の遠心分離機を含むことができる。
【００８２】
実施形態によっては、混合装置２９０および分離システム２９７はそれぞれ、戻りラインと流体連通していてよく、また相互に流体連通していてよい。実施形態によっては、混合装置２９０および分離システム２９７は、熱交換器と戻りラインとの間に流体連通的に配置されていてよい。例えば、混合装置２９０は、熱交換器と分離システム２９７との間に流体連通的に配置されていてよく、分離システム２９７は、混合装置２９０と戻りラインとの間に流体連通的に配置されていてよい。別の実施形態では、混合装置２９０および分離システム２９７はそれぞれが、発酵１００からの出口ラインに流体連通していてよい。
【００８３】
図２Ｂは、抽出によって発酵ブロスから生成物アルコール（例えば、ブタノール）を取り出すことを特徴とする、設備更新されたバイオエタノール製造プラントの実施形態を示す。図２Ｂについて言えば、液化マッシュは、分離２７０へ入って、不溶解固形分を含むウェットケーキ２３４、および溶解した発酵性糖２３３（または希薄マッシュ２３３）の透明溶液を形成することができる。実施形態によっては、液化マッシュは分離２７０に入って、ウェットケーキ２３４、溶解した発酵性糖の水溶液２３３、および油流を形成することができる。希薄マッシュおよび水溶液という用語は、水性供給流と呼ばれることもある。希薄マッシュ２３３および微生物を、発酵１００に加えることができる。実施形態によっては、この方法は、１つまたは複数の発酵槽を含むことができ、別の実施形態では、この複数の発酵槽は並行して操作することができる。マッシュは、微生物によって発酵させてブタノールを産生させる。発酵時に発生するガス２０２は、スクラブシステム１１０によって排気することができる。
【００８４】
スクラブ流２０３は、放散側塔１４０へ送って、ブタノールおよび他の揮発性成分をオーバーヘッド蒸気流２５３として回収し、また液体底部流２４２（時にはルター水と呼ばれることもある）を形成させることができる。こうしたブタノールの回収は、脱アルコールと呼ぶこともでき、放散側塔は脱アルコール塔と呼ぶこともできる。実施形態によっては、放散側塔１４０は、エタノール製造に使用された放散側塔を設備更新したものであってよく、蒸気入口を、加熱手段として放散側塔１４０の下部に設けることができる。実施形態によっては、放散側塔１４０の蒸気入口には、蒸気液体フラッシュ装置（熱水で煮たマッシュの圧力を低下させるのに用いられる装置など）から一部供給できる。実施形態によっては、放散側塔１４０の蒸気入口には、放散側塔下部物質２４２を部分的に再沸騰させて、ある程度供給することができる。
【００８５】
エタノールを生じる発酵と同じマッシュ組成物を用いたブタノールを生じる発酵では、例えば、微生物に対するブタノールの毒性作用を最小限に抑えるためにブタノールを取り出すことが必要であろう。実施形態によっては、発酵の間中、各発酵槽の外側で少なくとも１つの循環流を維持して、熱伝達（発酵ブロスの冷却）および物質移動（発酵ブロスからのブタノールの取り出し）の両方を行わせる。当該技術分野において知られている様々な方法（とりわけ、低温フラッシュ、液−液抽出、およびガスストリッピング（ｇａｓ  ｓｔｒｉｐｐｉｎｇ）など）を用いて、外側を循環する発酵ブロスからブタノールを取り出すことができる。
【００８６】
この例では、抽出発酵を利用して、ブタノールを発酵ブロスから取り出すことができる。ブタノールを含む発酵ブロス２１２は、混合２２３によりエクストラクタント２３２と接触させて、流れ２０６を形成させることができる。「接触」または「接触させる」とは、発酵ブロスおよびエクストラクタントを、発酵プロセスの間のいずれかの時点に物理的に接触させることを意味する。図２Ｂに示すように、発酵ブロス２１２は、エクストラクタントと接触させるステップの前に、発酵１００から取り出すことができる。すなわち、ブタノールの抽出は、発酵１００の下流（すなわち、外側）で行われる。実施形態によっては、ブタノールを含む発酵ブロスは、発酵１００から連続的に取り出すことができるか、または発酵１００からバッチ式で取り出すことができる。発酵ブロスからのブタノールの抽出は、発酵ブロスから微生物を取り出すかどうかにかかわらず行うことができる。微生物は、当該技術分野において知られている任意の手段（濾過または遠心分離があるが、それらに限定されない）で発酵ブロスから取り出すことができ、さらに発酵１００へ戻すことができる。実施形態によっては、流れ２０６は、２つ以上の液相を含む不均質な混合物（例えば、二相性混合物）でありうる。
【００８７】
実施形態によっては、エクストラクタントは水不混和性であってもよい。実施形態によっては、エクストラクタントは１種または複数種の有機溶媒であってもよい。実施形態によっては、エクストラクタントは微生物にとって非毒性でありうる。実施形態によっては、エクストラクタントは、生成物アルコール（例えば、ブタノール）に対して高い分配係数を有しうる。実施形態によっては、エクストラクタントは、以下のうちの１種または複数種であってよい：脂肪アルコール、脂肪酸、脂肪酸エステル、脂肪アルデヒド、脂肪酸アミド、トリグリセリド、リン酸モノアルキル、リン酸ジアルキル、リン酸トリアルキルまたはそれらの混合物。抽出発酵を用いて発酵ブロスからブタノールを製造および回収する方法は、米国特許出願公開第２００９／０３０５３７０号明細書；米国特許出願公開第２０１０／０２２１８０２号明細書；米国特許出願公開第２０１１／００９７７７３号明細書；米国特許出願公開第２０１１／０３１２０４４号明細書；および米国特許出願公開第２０１１／０３１２０４３号明細書（それぞれの内容全体を本明細書に援用する）に記載されている。実施形態によっては、エクストラクタントは１種または複数種のイオン性液体であってよい（例えば、米国特許出願公開第２０１０／０１４３９９２号明細書；米国特許出願公開第２０１０／０１４３９９３号明細書；米国特許出願公開第２０１０／０１４３９９４号明細書；および米国特許出願公開第２０１０／０１４３９９５号明細書（それぞれの内容全体を本明細書に援用する）を参照）。
【００８８】
混合装置２２３は、液体物質を混合することができるものであれば任意の装置であってよい。実施形態によっては、混合装置２２３は、インラインスタティックミキサーなどのインラインミキサーを含むことができる。実施形態によっては、混合装置２２３は、配管用Ｔ字管（配管用Ｔコネクタなど）または撹拌槽を含むことができる。エクストラクタント分離２２４は、液体−液体の分離を行えるものであるなら任意の装置であってよい。実施形態によっては、エクストラクタント分離２２４は、以下のうちの１種または複数種を含むことができる：ハイドロサイクロン、遠心分離機、インライン渦式分離器、デカンター（例えば、エクストラクタントデカンター）、またはフィルター。一例として、エクストラクタント分離２２４は、１つまたは複数の個別のハイドロサイクロンを含むことができ、それぞれの個別のハイドロサイクロンは、一緒にパッケージ化された１つまたは複数のハイドロサイクロンライナーをその中に含む装置であってよく、それによって、各装置は相分離機能を維持しつつ多量の流れを扱うことができる。二相性混合物は、ハイドロサイクロンライナーに、例えば、接線入口ノズルを介して入ることができる。実施形態によっては、ハイドロサイクロンライナーの最大直径は、入口ノズルの位置の部分でありうるし、ハイドロサイクロンライナーは勾配が付いていてよい。ハイドロサイクロンによる分離は、他の分離メカニズムと比べて有利でありうるが、その理由は、ハイドロサイクロンはサイズが比較的コンパクトであり、より安価だからである。
【００８９】
別の例として、エクストラクタント分離２２４は、１つまたは複数のインライン渦式分離器を含むことができ、別の実施形態では、エクストラクタント分離２２４は、単一の大容量インライン渦式分離器を含むことができる。実施形態によっては、エクストラクタント分離２２４は、１つまたは複数の遠心分離機を含むことができる。
【００９０】
図２Ｂについて言えば、流れ２０６は、水性相２０７と有機相２１５（例えば、ブタノール含有相）とを形成するエクストラクタント分離システム２２４へ送り込むことができる。ブタノール含有有機相２１５は、当該技術分野において知られている方法を用いて、水性相２０７から分離することができ、その方法には、サイホン（ｓｉｐｈｏｎｉｎｇ）、デカンテーション、遠心分離、ミキサーセトラー、重力セトラー、膜式分相（ｍｅｍｂｒａｎｅ−ａｓｓｉｓｔｅｄ  ｐｈａｓｅ  ｓｐｌｉｔｔｉｎｇ）などがあるが、これらに限定されない。水性相２０７は、流れ２１２と比べて少なくとも部分的にブタノールがほとんどない（例えば、ブタノールの少ない）ものである場合があり、発酵１００へ戻して再利用できる。
【００９１】
発酵ブロスからのブタノールの抽出は、発酵ブロスから微生物を取り出すかどうかにかかわらず行うことができる。微生物は、当該技術分野において知られている任意の手段（濾過または遠心分離があるが、それらに限定されない）で発酵ブロスから取り出すことができ、さらに発酵１００へ戻すことができる。発酵ブロスからのブタノールの抽出は、発酵ブロスから不溶解固形分を除去するかどうかにかかわらず行うことができる。不溶解固形分は、当該技術分野において知られている任意の手段（濾過または遠心分離があるが、それらに限定されない）で発酵ブロスから除去することができ、さらに発酵１００へ戻すことができる。実施形態によっては、自動自己洗浄ウォータフィルター（ａｕｔｏｍａｔｉｃ  ｓｅｌｆ−ｃｌｅａｎｉｎｇ  ｗａｔｅｒ  ｆｉｌｔｅｒ）を用いて、流れ２１２の固形分をトラップすることができる。
【００９２】
図２Ｃは、自動自己洗浄濾過を使用した幾つかの実施形態を示す。発酵ブロス２１２を発酵１００から取り出すことができ、また自動自己洗浄フィルター２９２に入れる前に既存の発酵槽冷却器を用いて冷却することができる。一部の粒子は、澄んだマッシュが通り抜けるとき、フィルターのスクリーン媒体上に留まりうる。第２フィルターであるフィルター２９３は、同時にバックフラッシュを行わせることができ、その場合、澄んだマッシュの一部がスクリーンを通って逆流し、粒子を一緒に運んで濃縮された固形分流２１１が排出される。澄んだマッシュの別の一部２１３は、抽出２９４の上部から入れることができ、その一方で、エクストラクタント流２３２は塔の下部から供給される。液体は、密度差によって控えめに接触させるか、あるいは当該技術分野において知られている手段による機械的動き（例えば、Ｋａｒｒ（登録商標）塔）を用いて接触させることができる。ブタノール含有有機相２１５は抽出２９４の上部から出てくる。また発酵ブロスを含む水性相２０９（流れ２１３と比べてブタノールが少なくとも部分的にほとんど含まれない状態にされている）は抽出２９４の下部から出てくる。流れ２０９および２１１を一緒にして、発酵１００に戻される流れ２０７を形成させることができる。ブタノールを多く含むエクストラクタント流２１５は、熱交換器で加熱することができ、その熱交換器は、エクストラクタント塔２２０の下部物質から出てくる（ブタノールの少ない）エクストラクタント流から生じる熱を伝える。いくらかの熱を放出した後、ブタノールの少ない（ｌｅａｎ）エクストラクタントは、熱交換器内において水でさらに冷却して、発酵に適した温度にすることができる。発酵ブロスの循環は、熱伝達装置および物質移動装置を通り抜ける経路を含むことができ、これにより、変更された外部冷却ループを通過するごとに熱およびブタノールを除去することができる。さらに、実施形態によっては、熱およびブタノールの除去速度は、少なくとも外部冷却ループを通過する循環流の調節、熱交換器内の冷却液流の調節、エクストラクタントの流れの調節、またはそれらの組合せによって、発酵時の熱およびブタノールの発生速度とのバランスを取らせることができる。
【００９３】
図２Ｂについて言えば、発酵が完了したら、発酵槽の内容物を水性流２０５（またはビール流２０５）として排出することができ、残っているブタノールを回収するためにビール塔１２０へ送ることができる。ビール流２０５は、ビール塔１２０へ送り込んで、ブタノール、水、および非凝縮性ガス（含まれていなくてもよい）を含むオーバーヘッド蒸気流２２５、およびブタノールの少ない底部流２２２（またはビール底部流２２２）を生じさせることができる。実施形態によっては、ビール塔からのオーバーヘッド蒸気流は、ブタノールを多く含む蒸気流と呼ぶことができる。ビール塔１２０へ入れる前に、ビール流２０５は脱気して、非凝縮性ガス（例えば、二酸化炭素）の少なくとも一部を除去することができ、また非凝縮性ガスはスクラバーまたは熱酸化装置へ送ることができる。実施形態によっては、ビール流２０５の少なくとも一部は、発酵１００へ戻して再利用できる。
【００９４】
ビール塔１２０は、例えば、供給入口、オーバーヘッド蒸気出口、底部流出口、加熱手段（例えば、加熱蒸気）、およびブタノールをビール底部流２２２から分離するのに十分な段数を有する、従来の任意の蒸留塔であってよい。例えば、実施形態によっては、ビール塔１２０はリボイラー（ｒｅｂｏｉｌｅｒ）を含むことができる。実施形態によっては、ビール塔１２０は、大気圧より下の圧力に維持することができる。実施形態によっては、ビール塔１２０での圧力低下は、約１．０ｐｓｉ〜約５．０ｐｓｉ、約１．０ｐｓｉ〜約４．５ｐｓｉ、約１．５ｐｓｉ〜約４．０ｐｓｉ、約１．５ｐｓｉ〜約３．５ｐｓｉ、約１．５ｐｓｉ〜約３．０ｐｓｉ、または約２．０ｐｓｉ〜約２．５ｐｓｉに維持することができる。実施形態によっては、ビール塔１２０の蒸気入口の圧力は、大気圧より下であってよい。実施形態によっては、蒸気入口はビール塔１２０の下部にあってよく、オーバーヘッド蒸気出口はビール塔１２０の上部にあってよい。
【００９５】
実施形態によっては、ビール塔１２０は、エタノール製造に使用されたビール塔を設備更新したものであってよい。実施形態によっては、ビール塔１２０の蒸気入口には、蒸気液体フラッシュ装置（熱水で煮たマッシュの圧力を低下させるのに用いられる装置など）から一部供給できる。実施形態によっては、ビール塔１２０の蒸気入口には、ビール塔下部物質２２２の再沸騰またはプロセス水（例えば、ルター水）の部分蒸発から一部供給することができる。実施形態によっては、ビール塔１２０の蒸気入口には、蒸発トレーン（希薄蒸留廃液の濃縮に使用される蒸発トレーンなど）から一部供給できる。実施形態によっては、ビール塔１２０の蒸気入口には、エタノールまたはブタノールのいずれかの製造において操作する場合、同じ源から供給できる。
【００９６】
ブタノール含有有機相２１５は、ブタノール、水、エクストラクタント、非凝縮性ガスならびに発酵プロセスの副産物（エクストラクタントに分配されるのに十分な溶解度を有するもの）を含むことができる。実施形態によっては、ブタノール含有有機相２１５は、ブタノール含有有機相２１５の重量に対して、例えば、約０．１重量％〜約５０重量％、約０．５重量％〜約４０重量％、約１重量％〜約３５重量％、約２重量％〜約３０重量％、約３重量％〜約２５重量％、約５重量％〜約２０重量％のブタノール濃度を有することができる。
【００９７】
ブタノールは、当該技術分野において知られている方法を用いて、ブタノール含有有機相２１５から回収することができ、その方法としては、蒸留、吸着（例えば、樹脂による）、モレキュラーシーブによる分離、透析蒸発などがあるが、これらに限定されない。図２Ｂに例示されているように、蒸留とデカンテーションとの組合せを利用して、ブタノール含有有機相２１５からブタノールを回収することができる。実施形態によっては、蒸留は、少なくとも２つの蒸留塔（例えば、エクストラクタント塔２２０と設備更新された精留塔１３０）を用いて行うことができる。
【００９８】
エクストラクタント塔２２０は、例えば、供給入口、オーバーヘッド蒸気出口、底部流出口、加熱手段、およびブタノールをエクストラクタントから分離するのに十分な段数を有する、従来の任意の蒸留塔であってよい。実施形態によっては、エクストラクタント塔２２０は少なくとも５段を有することができ、またリボイラーを含むことができる。実施形態によっては、エクストラクタント塔２２０は、１０段または１５段を有することができる。エクストラクタント塔２２０は、エクストラクタントの損失を最小限に抑えるための濃縮部（ｒｅｃｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ  ｓｅｃｔｉｏｎ）を含むことができる。エクストラクタント塔２２０用の熱は、加熱蒸気（蒸気入口を介してエクストラクタント塔２２０に供給できる蒸気など）によって供給できる。加熱蒸気は、蒸気入口での塔の圧力に対応する圧力を有することができる。実施形態によっては、蒸気入口はエクストラクタント塔２２０の下部にあってよく、オーバーヘッド蒸気出口はエクストラクタント塔２２０の上部にあってよい。実施形態によっては、エクストラクタント塔２２０は、大気圧より下の圧力に維持することができる。このことは、大気圧未満において、エクストラクタント塔２２０からのオーバーヘッド蒸気を凝縮させるための凝縮器（または凝縮装置）を操作して行うことができる。実施形態によっては、エクストラクタント塔２２０は、設備更新されたバイオエタノール製造プラントにおける新しい設備であってよい。
【００９９】
実施形態によっては、エクストラクタント塔２２０は、ビール塔１２０の複製の設備（ｄｕｐｌｉｃａｔｅ  ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ）であってよい。実施形態によっては、エクストラクタント２２０の蒸気入口には、蒸気液体フラッシュ装置（熱水で煮たマッシュの圧力を低下させるのに用いられる装置など）から一部供給できる。実施形態によっては、エクストラクタント塔２２０の蒸気入口には、エクストラクタント塔下部物質２３２の再沸騰またはプロセス水（例えば、ルター水）の部分蒸発から一部供給することができる。実施形態によっては、エクストラクタント塔２２０の蒸気入口には、蒸発トレーン（希薄蒸留廃液の濃縮に使用される蒸発トレーンなど）から一部供給できる。
【０１００】
抽出とデカンテーションを組み合わせると、ブタノールおよび非凝縮性ガスがエクストラクタントおよび水から分離される。例えば、ブタノール含有有機相２１５をエクストラクタント塔２２０によって蒸留して、ブタノールを多く含むオーバーヘッド蒸気流２３５（ブタノールと水と非凝縮性ガスとを含む）（例えば、エクストラクタントの少ないもの）およびエクストラクタントを多く含む底部流２３２（エクストラクタントと水とを含む）を供給することができる。エクストラクタントを多く含む底部流２３２は、実質的にブタノールを含まないものでありうる。実施形態によっては、「実質的にブタノールを含まない」という用語は、ブタノールが底部流２３２の約０重量％〜約０．５重量％を構成することを意味する。エクストラクタントを多く含む底部流２３２は、抽出発酵プロセスへ戻して再利用できる。例えば、エクストラクタントを多く含む底部流２３２は、エクストラクタントとして使用することができ、それを混合２２３によって発酵ブロス２１２と接触させて、流れ２０６を形成させる。
【０１０１】
オーバーヘッド蒸気流２３５は、約２０重量％のブタノールおよび約８０重量％の水を含むことができる。実施形態によっては、オーバーヘッド蒸気流２３５は、約２５重量％のブタノールと約７５重量％の水、約３０重量％のブタノールと約７０重量％の水、あるいは約３５重量％のブタノールと約６５重量％の水を含むことができる。実施形態によっては、オーバーヘッド蒸気流２３５は、約２０重量％〜約５０重量％のブタノールと約５０重量％〜約８０重量％の水を含むことができる。実施形態によっては、オーバーヘッド蒸気流２３５中のエクストラクタントの量は、約０重量％〜約１重量％である。実施形態によっては、オーバーヘッド蒸気流２３５中のエクストラクタントの量は、約０重量％〜約２重量％である。
【０１０２】
ビール塔１２０からのオーバーヘッド蒸気流２２５、エクストラクタント塔２２０からの流れ２３５、および放散側塔１４０からの流れ２５３を、凝縮２５０（または凝縮器または凝縮装置）へ送って、液体流２４５を形成させることができる。実施形態によっては、凝縮された液体流は、ブタノールを多く含む液体流と呼ぶことができる。液体流２４５は、デカント２５１（またはデカンターまたはデカンテーション装置）内で水性相２５２と有機相２５５とに分離することができる。非凝縮性ガスが流れ２２５または２３５中に存在する場合、非凝縮性ガスの少なくとも一部は、凝縮２５０および／またはデカント２５１から取り除いて、熱酸化装置またはスクラバーへ送ることができる。有機相２５５は、目的変更されてブタノールを脱水するようにされた精留塔１３０へ送ることができ、そこでは、実質的にブタノールである（例えば、約９８重量％〜約１００重量％）底部流２６５およびオーバーヘッド蒸気流２６２が形成される。底部流２６５は、実質的に水を含まないものでありうる（例えば、約０重量％〜約１重量％の水が存在しうる）。オーバーヘッド蒸気流２６２は凝縮２５０へ戻して再利用できる。実施形態によっては、オーバーヘッド蒸気流２３５の組成は、水性相２５２の一部および／または有機相２５５の一部を、環流として任意の好ましい供給位置でエクストラクタント塔２２０へ送り込むことによって制御できる。例えば、水性環流は、エクストラクタント塔２２０の上部から送り込むことができるが、一方で有機環流は、塔の上部より下のどこかの位置から供給流２１５と一緒に送り込むことができる。実施形態によっては、有機環流は、エクストラクタント塔２２０へ入れる前に、供給流２１５と一緒にすることができる。オーバーヘッド蒸気流２３５中のエクストラクタントの量は、制御された仕方で環流の流れを用いることにより最小限に抑えることができる。
【０１０３】
精留塔１３０は、例えば、供給入口、オーバーヘッド蒸気出口、底部流出口、加熱手段（例えば、加熱蒸気）、ならびにブタノールと水を分離するのに十分な段数を有する、従来の任意の蒸留塔であってよい。例えば、実施形態によっては、精留塔１３０はリボイラーを含むことができる。実施形態によっては、精留塔１３０は、大気圧未満の圧力に維持することができる。
【０１０４】
実施形態によっては、精留塔１３０は、設備更新バイオエタノール製造プラントの、脱水塔に目的変更された精留塔であってよい。実施形態によっては、既存の精留塔を設備更新して、精留塔１３０の許容可能な最大使用圧力よりも低い高圧で操作されるようにすることができる。実施形態によっては、精留塔１３０は、例えば、最小サイズの新しい脱水塔であってよい。実施形態によっては、設備更新バイオエタノール製造プラント内の既存の精留塔は、ブタノールの製造時に、例えば、バルブ調節およびロックアウトの手順またはライン遮断（ｌｉｎｅ  ｂｒｅａｋｉｎｇ）手順によってラインから外すことができる。また、元に戻せるように設備更新されたバイオエタノール製造プラントにおいてバイオエタノールの製造のためにラインに戻すことができる。
【０１０５】
実施形態によっては、ビール底部流２２２は、希薄蒸留廃液であってよく、不溶解固形分または不溶解固形分の一部は、蒸留の前に除去されており、微生物は任意選択で発酵の後に取り出されている。不溶解固形分が除去されている場合、固形分の分離は、ビール底部流２２２については必要ないであろう。またビール底部流２２２は、一連のバルブ、パイプブラインド（ｐｉｐｅ  ｂｌｉｎｄｓ）、およびパイプセグメント（ｐｉｐｅ  ｓｅｇｍｅｎｔｓ）によって、どんな既存の固形分分離設備をも迂回することができる。これにより、別の生成物アルコールの製造にとって望ましい設備配置に応じて、迅速に元に戻すことが可能になる。
【０１０６】
不溶解固形分を液化マッシュから除去するのに分離２７０を使用しない一部の実施形態では、分離２７０は、不溶解固形分をビール底部流２２２から除去するのに使用できる。実施形態によっては、分離は、機械式分離器（遠心分離機またはフィルタープレスなど）を用いて行うことができる。実施形態によっては、分離２７０は、１つまたは複数の遠心分離装置を含むことができる。例えば、２台、３台、４台、５台、また６台の遠心分離装置を利用して、ビール底部流２２２を分離できる。実施形態によっては、遠心分離装置は、エタノール製造プラント内の既存の遠心分離装置であってよい。実施形態によっては、ビール底部流２２２は、さらに処理してＤＤＧＳを生じさせることができる。副生成物および副産物を処理するための方法およびシステムの説明については、例えば、米国特許出願公開第２０１２／０１６４３０２号明細書およびＰＣＴ国際公開の国際公開第２０１２／１７３６６０号パンフレット（それぞれの内容全体を本明細書に援用する）を参照されたい。
【０１０７】
希薄蒸留廃液２２２の一部２７７は、蒸発２８０（例えば、２つの蒸発缶からなる効用缶が４つあるトレーン）によって濃縮して、シロップ２８４を形成させることができる。実施形態によっては、蒸発２８０は、米国特許出願公開第２０１１／０３１５５４１号明細書（その内容全体を本明細書に援用する）に記載されているように再構成された（例えば、新しい蒸発缶を１つ取り付けて、３つの蒸発缶からなる効用缶が３つあるトレーンを構成する）多重効用缶蒸発システムであってよい。蒸発装置により、希薄流２７７から水が徐々に蒸発させられ、蒸発した水の一部はプロセス蒸気２７３として除去されうる。実施形態によっては、複数のプロセス蒸気流を多重効用缶蒸発（ｍｕｌｔｉ−ｅｆｆｅｃｔ  ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ）２８０から取り出すことができ、各蒸気流は、別の圧力で別の蒸発効用缶から供給されうる。こうしたプロセス蒸気流は、多重ストリップ塔（ビール塔１２０およびエクストラクタント塔２２０など）で沸騰を行わせるのに使用できる。実施形態によっては、ビール塔１２０およびエクストラクタント塔２２０は、様々な圧力で操作することができる。蒸発２８０内で蒸発させた水の別の一部は、プロセス凝縮液２７４として除去することができ、またメタネーター１８５でさらに処理してプロセス凝縮液２７１中の有機化合物のレベルを減少させることができる。実施形態によっては、シロップ２８４中の水の重量濃度が、約４０％〜約８０％、約５０％〜約７０％、または約５５％〜約６５％となるように、蒸発２８０により希薄蒸留廃液部分２７７から水が蒸発させられる。実施形態によっては、希薄蒸留廃液部分２７７中の水の重量濃度は、約９０％である。実施形態によっては、希薄蒸留廃液２２２の一部２７８は、プロセス凝縮液２７１およびルター水２４２と一緒にバックセットとして再利用して、固形分洗浄２９５内のウェットケーキ２３４から溶解発酵物質（ｄｉｓｓｏｌｖｅｄ  ｆｅｒｍｅｎｔａｂｌｅｓ）を回収することができる。洗浄されたケーキ２３６が形成され、固形分洗浄２９５内で生じた全洗浄液はクック水２７９として除去することができ、そのクック水はトウモロコシなどのバイオマスをマッシュにするために再利用できる。実施形態によっては、シロップ２８４は、乾燥システム１９０内で洗浄ケーキ２３６と一緒にしてＤＤＧＳを生じさせることができる。
【０１０８】
多重効用缶蒸発２８０の場合、きれいなプラント蒸気および／または再利用プラント蒸気は、希薄蒸留廃液から水を蒸発させるための熱源として利用して、中間蒸留廃液を生じさせることができる。その後、希薄蒸留廃液からの蒸発水からなる得られた蒸気は、後続の効用缶の蒸発装置で使用して、中間蒸留廃液から水を徐々に蒸発させてシロップ２８４を生じさせることができる。中間蒸留廃液からの蒸発水からなる蒸気は、回収し、蒸気ライン２７３を介して排出することができ、またビール塔１２０および／またはエクストラクタント塔２２０のための加熱手段として、または他の装置の操作（精留塔１３０など）の加熱手段として発酵システムに取り込むことができる。蒸発２８０からの蒸気凝縮液は、凝縮液ライン２７４を介して排出でき、メタネーター１８５内で処理してプロセス凝縮液２７１の溶解有機化合物のレベルを減少させることができる。プロセス凝縮液２７１は、他のプロセス水源と組み合わせて使用して、固形分洗浄２９５内のウェットケーキ２３４からデンプンを回収することができる。アルコールを回収するための蒸発システムおよび更なる方法の例については、例えば、米国特許出願公開第２０１１／０８４７８４号明細書（その内容全体を本明細書に援用する）に記載されている。
【０１０９】
本発明の１つの実施形態では、ビール塔、精留塔、遠心分離機、ミキサー、および乾燥機のうちの１つまたは複数を、設備更新されたバイオエタノール製造プラントで利用できる。すなわち、バイオエタノール製造プラントで現在使用できるこの設備は、設備更新されたバイオエタノール製造プラントでも使用して、バイオブタノールを製造することができる。
【０１１０】
図２Ｄは、真空下での蒸発によって発酵ブロスから生成物アルコール（例えば、ブタノール）を取り出すことを特徴とする、設備更新されたバイオエタノール製造プラントの実施形態を示す。液化マッシュおよび微生物を、発酵１００に加えることができる。マッシュは、発酵ブロス中で微生物によって発酵させてブタノールを製造することができる。真空下での蒸発によって発酵ブロスから生成物アルコールを製造および回収する方法は、米国特許出願公開第２０１２／００３５３９８号明細書；米国特許出願公開第２０１２／０２１１３４８号明細書；および国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１２／０６８２８８号パンフレット（それぞれの内容全体を本明細書に援用する）に記載されている。
【０１１１】
図２Ｄについて言えば、真空下で蒸発を利用して発酵ブロスの単一循環流からブタノールを取り出して、熱伝達（発酵ブロスの冷却）および物質移動（発酵ブロスからのブタノールの取り出し）の両方を同時に行うことができる。ブタノールを含む発酵ブロス２１２は、減圧下で操作される事前フラッシュ２２６へ送って、発酵ブロス２１２中に溶解している二酸化炭素の多くを脱気し、蒸気流２０８を形成させることができる。その後、脱気された発酵ブロス２２１は、さらなる減圧下で操作されるフラッシュ２２７（またはフラッシュ装置）に送って、溶解ブタノールの一部を蒸発させる（蒸気流２３９が形成される）ことができる。発酵ブロス２１２と比べて少なくとも部分的にブタノールをほとんど含まない（蒸発によって冷却された）流れ２０７は、発酵１００へ戻して再利用することができる。ブタノールと水とを含む蒸気流２３９は、凝縮２２８（または凝縮器または凝縮装置）内で冷却して、液体流２４１および残留蒸気流２４３を形成させることができる。蒸気流２４３の圧力を、圧縮２２９（または圧縮装置）内で増大させて、蒸気流２４４を形成させることができる。ブタノールと水とを含む蒸気流２４４は、凝縮２３１（または凝縮器または凝縮装置）内で冷却して、液体流２４６および残留蒸気流２４７を形成させることができる。蒸気流２０８および２４７を一緒にして、圧縮２３７（または圧縮装置）へ送って、圧縮蒸気流２４８を形成させることができる。その後、蒸気流２４８は、凝縮２３８（または凝縮器または凝縮装置）内で冷却して、液体流２４９および残留蒸気流２５６を形成させることができる。蒸気流２５６は、発酵１００から出てくるガスと一緒にして、蒸気流２０２を形成させることができ、その蒸気流はスクラブシステム１１０を介して排気できる。
【０１１２】
発酵が完了したら、発酵槽の内容物を水性流２０５（またはビール流２０５）として排出することができ、また残っているブタノールを回収するためにビール塔１２０へ送ることができる。ビール流２０５は、ビール塔１２０へ送り込んで、ブタノール、水、および非凝縮性ガス（含まれていなくてもよい）を含むオーバーヘッド蒸気流２２５、およびブタノールの少ない底部流２２２（またはビール底部流２２２）を生じさせることができる。ビール塔１２０へ入れる前に、ビール流２０５を脱気して、非凝縮性ガス（例えば、二酸化炭素）の少なくとも一部を除去することができ、また非凝縮性ガスはスクラバーまたは熱酸化装置へ送ることができる。実施形態によっては、ビール流２０５の少なくとも一部は発酵１００へ戻して再利用できる。
【０１１３】
ビール塔１２０は、例えば、供給入口、オーバーヘッド蒸気出口、底部流出口、加熱手段（例えば、加熱蒸気）、およびブタノールをビール底部流２２２から分離するのに十分な段数を有する、従来の任意の蒸留塔であってよい。例えば、実施形態によっては、ビール塔１２０はリボイラーを含むことができる。実施形態によっては、ビール塔１２０は、大気圧より下の圧力に維持することができる。実施形態によっては、ビール塔１２０の蒸気入口の圧力は、大気圧より下の圧力に維持することができる。実施形態によっては、蒸気入口はビール塔１２０の下部にあってよく、オーバーヘッド蒸気出口はビール塔１２０の上部にあってよい。実施形態によっては、ビール塔１２０は、エタノールの製造で使用されたビール塔を設備更新したものであってよい。実施形態によっては、ビール塔１２０の蒸気入口には、蒸気液体フラッシュ装置（熱水で煮たマッシュの圧力を低下させるのに用いられる装置など）から一部供給できる。実施形態によっては、ビール塔１２０の蒸気入口には、ビール塔下部物質２２２の再沸騰またはプロセス水（例えば、ルター水）の部分蒸発から一部供給することができる。実施形態によっては、ビール塔１２０の蒸気入口には、蒸発トレーン（希薄蒸留廃液の濃縮に使用される蒸発トレーンなど）から一部供給できる。実施形態によっては、ビール塔１２０の蒸気入口には、エタノールまたはブタノールのいずれかの製造において操作する場合、同じ源から供給できる。
【０１１４】
液体流２４１、２４６、および２４９を一緒にして液体流２５４を形成させることができる。液体流２５４は、デカント２５１内で、水性相２５２と有機相２５５とに分離することができる。水性相２５２およびスクラバー底部流２０３は、設備更新された放散側塔１４０へ送って、ブタノールおよび他の揮発性成分（オーバーヘッド蒸気流２５３を形成する）、および液体底部流２４２（時にはルター水と呼ばれることもある）を回収することができる。有機相２５５は、設備更新された精留塔１３０へ送って、ブタノールを脱水し、底部流２６５およびオーバーヘッド蒸気流２６２を形成させることができる。オーバーヘッド蒸気流２２５、２５３、および２６２は、凝縮２５０（または凝縮器または凝縮装置）内で冷却して液体流２４５を形成させ、液体流２４５は相分離させるためにデカント２５１へ送ることができる。
【０１１５】
ビール塔１２０の底部流２２２は、設備更新された固形分分離１７０内で処理できる。底部流２２２の分離により、液体流２７５（希薄蒸留廃液として知られる）および固形分２７２（例えば、ウェットケーキ）が生み出される。希薄蒸留廃液２７５の一部２７７は、水を除去するために、設備更新された蒸発２８０（例えば、４つの蒸発缶からなる効用缶が２つあるシステム）へ送ることができ、一部２７８は、バイオマス（例えば、トウモロコシ）をスマッシュにするためにバックセットとして再利用できる。蒸発装置は、米国特許出願公開第２０１１／０３１５５４１号明細書（その内容全体を本明細書に援用する）に記載されているように再構成できる（例えば、２つの蒸発缶からなる効用缶が４つあるシステム）。蒸発装置は、流れ２７７から水を徐々に蒸発させてシロップ２８４を生じさせる。このシロップは、ウェットケーキ２７２と一緒に乾燥システム１９０でさらに処理してＤＤＧＳ２７６を生じさせることができる。蒸発２８０内で蒸発した水の一部は、プロセス蒸気２７３として除去することができ、またストリップ塔内で沸騰を行わせるのに使用できる。プロセス蒸気２７３を使用して、蒸発熱を直接または間接的にフラッシュ２２７に供給することもできる。蒸発２８０内で蒸発させた水の別の一部は、プロセス凝縮液２７４として除去することができ、またメタネーター１８５でさらに処理して有機化合物のレベルを減少させることができる。得られた流れ２７１は、バイオマス（例えば、トウモロコシ）をマッシュにするためにプロセス凝縮液として再利用できる。実施形態によっては、複数のプロセス凝縮液流を、設備更新された蒸発システムで発生させることができ、また各凝縮液流は、別の蒸発効用缶から供給することができ、それは含まれる有機化合物のレベルが異なりうる。例えば、一部の最新の効用缶プロセスの凝縮液流は、低いレベルの有機化合物を含みうるし、場合によっては、メタネーター１８５を迂回して、高いレベルの有機化合物を含む初期の効用缶プロセスの凝縮液流のためにその処理能力を使えるようにすることができる。バイオマスをマッシュにするための液体の主な供給源（流れ２４２、２７８、および２７１を含む）は、混合ステップ２９６において更なる水流と一緒にして、バイオマスをマッシュにするのに使用できるクック水流２７９を形成させることができる。
【０１１６】
図３Ａ〜図３Ｅは、抽出法を用いて（例えば、バッチ式の液−液内部抽出を用いて）ブタノールを発酵ブロスから取り出すことを特徴とする、設備更新されたバイオエタノール製造プラントの様々な実施形態を示す。本明細書で記載したように外側を循環する発酵ブロスからブタノールを取り出すのではなく、その代わりに、液−液抽出を発酵槽の内部で行うこともできる。実施形態によっては、発酵１００内部のマッシュの一部は、ある量のエクストラクタントで置き換えて、発酵を伴う二酸化炭素の発生によって十分に混ざり合う二相性混合物を作り出すことができる。実施形態によっては、発酵性糖がブタノールに変換されるにつれ、ブタノールは、エクストラクタント相に控えめに移動し、微生物が存在する水性ブロス相からブタノールが取り出されうる。
【０１１７】
図３Ａについて言えば、液化マッシュは、分離３７０へ入って、不溶解固形分を含むウェットケーキ３３４、および溶解した発酵性糖３３３（または希薄マッシュ３３３）の透明溶液を形成することができる。実施形態によっては、液化マッシュは分離３７０に入って、ウェットケーキ３３４、溶解した発酵性糖３３３の水溶液、および油流を形成することができる。希薄マッシュ３３３および微生物は、エクストラクタント３１５と一緒に発酵１００に加えることができる。実施形態によっては、このプロセスは、１つまたは複数の発酵槽を含みうる。実施形態によっては、こうした複数の発酵槽は、並行して操作することができる。マッシュは、微生物によって発酵させてブタノールを生じさせることができる。発酵時に発生するガス３０２は、スクラブシステム１１０によって排気することができる。
【０１１８】
スクラブ流３０３は、オーバーヘッド蒸気流３５３と液体底部流３４２（実施形態によっては、ルター水と呼ばれることがある）とを生み出す放散側塔１４０へ送ることができる。ブタノールおよび他の揮発性成分は、オーバーヘッド蒸気流３５３から回収できる。実施形態によっては、放散側塔１４０は、エタノール製造に使用された放散側塔の設備更新されたものであってよく、蒸気入口は、加熱手段として放散側塔１４０の下部に設けることができる。実施形態によっては、放散側塔１４０の蒸気入口には、蒸気液体フラッシュ装置（熱水で煮たマッシュの圧力を低下させるのに用いられる装置など）から一部供給できる。実施形態によっては、放散側塔１４０の蒸気入口には、放散側塔下部物質３４２を部分的に再沸騰させて、一部供給することができる。
【０１１９】
発酵が完了すると、容器の内容物は、二相性流３０５として排出でき、さらに部分３０６および３０７（ブタノール回収のために、ビール塔１２０およびエクストラクタント塔３２０へ分配することができに）に分けることができる。オーバーヘッド蒸気流３２５および二相性下部物質３２２は、ビール塔１２０から取り出すことができ、オーバーヘッド蒸気流３３５および二相性下部物質３３２は、エクストラクタント塔３２０から取り出すことができる。実施形態によっては、ビール塔１２０は、エタノール製造に使用されたビール塔が設備更新されたものであってよい。実施形態によっては、熱は、蒸気液体フラッシュ装置（熱水で煮たマッシュの圧力を低下させるのに用いられる装置など）から一部供給できる蒸気入口を介して、ビール塔１２０へ供給されうる。実施形態によっては、ビール塔１２０の蒸気入口には、ビール塔下部物質３２２の部分的な再沸騰またはプロセス水３４２（例えば、ルター水）の部分蒸発から一部供給することができる。実施形態によっては、ビール塔１２０の蒸気入口には、蒸発トレーン（希薄蒸留廃液の濃縮に使用される蒸発トレーンなど）から一部供給できる。実施形態によっては、ビール塔１２０の蒸気入口には、エタノールまたはブタノールのいずれかの製造において操作する場合、同じ源から供給できる。
【０１２０】
実施形態によっては、エクストラクタント塔３２０は、ビール塔１２０の複製の設備であってよいが、異なる圧力で操作される。実施形態によっては、熱は、蒸気液体フラッシュ装置（熱水で煮たマッシュの圧力を低下させるのに用いられる装置など）から一部供給できる蒸気入口を介して、エクストラクタント塔３２０へ供給されうる。実施形態によっては、エクストラクタント塔３２０の蒸気入口には、エクストラクタント塔下部物質３３２の部分再沸騰またはプロセス水（例えば、ルター水）の部分蒸発から一部供給することができる。実施形態によっては、エクストラクタント塔３２０の蒸気入口には、蒸発トレーン（希薄蒸留廃液の濃縮に使用される蒸発トレーンなど）から一部供給できる。
【０１２１】
ビール塔１２０からのオーバーヘッド蒸気流３２５、エクストラクタント塔３２０からのオーバーヘッド蒸気流３３５、および放散側塔１４０からのオーバーヘッド蒸気流３５３を、凝縮３５０（または凝縮器または凝縮装置）へ送って、液体流３４５を形成させることができる。液体流３４５は、デカント３５１（またはデカンターまたはデカンテーション装置）内で水性相３５２と有機相３５５とに分離することができる。非凝縮性ガスが流れ３２５または３３５中に存在する場合、非凝縮性ガスの少なくとも一部は、凝縮３５０および／またはデカント３５１から取り除いて、熱酸化装置またはスクラバーへ送ることができる。有機相３５５は、目的変更されてブタノールを脱水するようにされた精留塔１３０へ送ることができ、そこでは、実質的にブタノールである（例えば、約９８重量％〜約１００重量％）底部流３６５およびオーバーヘッド蒸気流３６２が形成される。底部流３６５は、実質的に水を含まないものでありうる（例えば、約０重量％〜約１重量％の水が存在しうる）。オーバーヘッド蒸気流３６２は凝縮３５０へ戻して再利用できる。実施形態によっては、オーバーヘッド蒸気流３２５および３３５の組成は、水性相３５２の一部および／または有機相３５５の一部を、環流として任意の好ましい供給位置でビール塔１２０および／または抽出３２０へ送り込むことによって制御できる。例えば、水性環流は、エクストラクタント塔１２０および抽出３２０の上部から送り込むことができるが、一方で有機環流は、塔または装置の上部より下のどこかの位置から供給流３０６および３０７と一緒に送り込むことができる。実施形態によっては、有機環流は供給流３０６および３０７と一緒にすることができる。オーバーヘッド蒸気流３２５および３３５中のエクストラクタントの量は、制御された仕方で環流の流れを用いることにより最小限に抑えることができる。
【０１２２】
ビール塔の下部物質３２２および抽出下部物質３３２は、エクストラクタント分離３２４へ送って、二相性混合物を、水性希薄蒸留廃液３０８と有機エクストラクタント３１５とに分離できる。薄いエクストラクタント３１５は発酵１００へ戻して再利用でき、希薄蒸留廃液３０８の一部３７７は、蒸発３８０（例えば、４つの蒸発缶からなる効用缶が２つあるトレーン）を用いて蒸発によって濃縮して、シロップ３８４を形成させることができる。実施形態によっては、蒸発３８０は、米国特許出願公開第２０１１／０３１５５４１号明細書（その内容全体を本明細書に援用する）に記載されているように、再構成された多重効用缶蒸発システム（例えば、３つの蒸発缶からなる効用缶が２つと２つの蒸発缶からなる効用缶が１つあるトレーン）であってよい。蒸発装置により、流れ３７７から水が徐々に蒸発させられ、蒸発した水の一部はプロセス蒸気３７３として除去されうる。実施形態によっては、複数のプロセス蒸気流を、多重効用缶蒸発３８０から除去することができ、各蒸気流は、異なる圧力で別の蒸発効用缶から供給することができる。こうしたプロセス蒸気流は、多重ストリップ塔（ビール塔および抽出塔など）で沸騰を行わせるのに使用できる。実施形態によっては、ビール塔１２０および抽出塔３２０は、様々な圧力で操作することができる。蒸発３８０内で蒸発させた水の別の一部は、プロセス凝縮液３７４として取り出すことができ、またメタネーター１８５でさらに処理してプロセス凝縮液３７１中の有機化合物のレベルを減少させることができる。実施形態によっては、希薄蒸留廃液３０８の一部３７８は、プロセス凝縮液３７１およびルター水３４２と一緒にバックセットとして再利用して、固形分洗浄３９５内のウェットケーキ３３４から溶解発酵物質を回収することができる。洗浄されたケーキ３３６が形成され、固形分洗浄３９５で発生した全洗浄液は、バイオマスをマッシュにするためにクック水３７９として再利用できる。実施形態によっては、シロップ３８４は、乾燥機１９０内で洗浄ケーキ３３６と一緒にしてＤＤＧＳ３７６を生じさせることができる。
【０１２３】
実施形態によっては、非凝縮性ガス（二酸化炭素など）を発酵槽に注入して、発酵ブロスとエクストラクタントとを少なくとも部分的に混合することおよび二相性混合物の形成を、促進することができる。発酵バッチの最後に、発酵ブロスとエクストラクタントと不溶解固形分とを含む得られた混合物を、ＣＯ２ガスの発生が弱まった後に静かに相分離させることができる。二相性混合物は、沈降させて、ブタノール含有有機相と水性相とに分離することができる。各相は、発酵槽から別個に排出できる。例えば、有機相を排出してエクストラクタント塔へ送ることができ、水性相を排出してビール槽へ送ることができる。実施形態によっては、伝導率プローブ（ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ  ｐｒｏｂｅ）を使用して、発酵槽からの排出相を検出し、その排出物をビール槽またはエクストラクタント塔のいずれかふさわしい方に向けることができる。
【０１２４】
図３Ｂに示すように、発酵１００からの排出物３０５は、伝導率プローブＰを通過し、それはライン３０６（例えば、有機相用のライン）またはライン３０７（例えば、水性相用のライン）のいずれかへ送ることができる。ライン３０６により、発酵１００が抽出３２０と接続され、ライン３０７により、発酵１００がビール塔１２０に接続される。制御バルブ３１１および３２１を、ライン３０６および３０７のそれぞれに設ける。制御バルブ３１１および３２１は、伝導率プローブＰと通信状態にあり、伝導率プローブＰからの信号が排出物３０５の伝導率を示すと、開かれる。例えば、発酵の最後に、発酵１００からの排出物３０５は、伝導率プローブＰへ移すことができる。プローブＰによって検出された排出物３０５の伝導率は、電気的にバルブ３１１および３２１へ伝えることができ、排出物３０５が正しいラインへ送られるようにふさわしいバルブが開かれることになる。すなわち、プローブＰが水性相を検出すると、水性相をライン３０７へ送ることができるように、バルブ３２１が開かれ、バルブ３１１が閉じられることになる。
【０１２５】
実施形態によっては、水性流３０７は、ビール塔１２０へ入れる前に加熱することができる。例えば、熱交換器内で、熱を希薄マッシュ３３３から水性流３０７へ移すことができる。希薄マッシュ３３３は、例えば、冷却水によってさらに冷却して、発酵に適した温度にすることができる。
【０１２６】
実施形態によっては、有機流３０６は、抽出３２０へ入れる前に加熱することができる。例えば、熱交換器内で、熱をエクストラクタント３１５から有機流３０６へ移すことができる。エクストラクタント３１５は、例えば、冷却水によってさらに冷却して、発酵に適した温度にすることができる。
【０１２７】
実施形態によっては、水性相を脱気して、ビール塔１２０へ送ることができる脱気水性相を形成させることができる。実施形態によっては、熱伝達装置（例えば、熱交換器）は、ライン３０７に配設して、ビール塔１２０へ送り込む前に水性相を加熱することができる。実施形態によっては、熱交換器は、ビール塔１２０への供給前に、約７０℃より高い温度に水性相を加熱できる。実施形態によっては、温度は、約７０℃〜約１２０℃であってよい。実施形態によっては、水性相は、熱交換の後に再び脱気することができる。有機相および水性相は、本明細書で説明したようにしてさらに処理できる。
【０１２８】
実施形態によっては、本明細書に記載した分離システムを使用して、得られた混合物の分離を促進して、有機相および水性相を形成させることができる。本発明の別の実施形態を図３Ｃに示す。抽出分離３２４は、発酵１００をビール塔１２０と抽出３２０とにつなぐラインに配設できる。抽出分離３２４は、発酵１００から二相性混合物３０５を受け取ることができ、また（ｉ）抽出３２０へ送ることのできる有機相３０６および（ｉｉ）ビール塔１２０へ送ることのできる水性相３０７を排出する。水性相３０７は、熱交換器によって加熱し（例えば、約７０℃〜約１２０℃まで加熱）、その後、ビール塔１２０へ送ることができる。実施形態によっては、水性相３０７を脱気して、ビール塔１２０へ送ることができる脱気水性相を形成させることができる。実施形態によっては、二相性混合物３０５の温度は、約２０℃〜約６０℃であってよく、相分離はこうした温度で起こりうる。実施形態によっては、二相性混合物３０５の温度は、蒸気注入または非活性化ヒーター（ｄｅａｃｔｉｖａｔｉｏｎ  ｈｅａｔｅｒ）によって調節できる。有機相３０６および水性相３０７は、本明細書で説明したようにしてさらに処理できる。図３Ｂで説明されているように、有機相３０６および水性相３０７はそれぞれ、抽出３２０またはビール塔１２０へ入れる前に加熱することができる。
【０１２９】
実施形態によっては、相分離を行わせるために二相性混合物の温度を増大させると、有利でありうる。二相性混合物が発酵槽を出るとき、分離を行わせるには冷たくなりすぎていることがある。図３Ｄに示すように、二相性混合物３０５を分けることができ、各部分は別個に加熱して約７０℃〜約１２０℃の温度にすることができる。加熱は、熱交換器を用いて希薄マッシュ３３３からの熱を二相性混合物３０５の一部へ移し、また別の熱交換器を用いてエクストラクタント３１５からの熱を二相性混合物３０５の別の一部へ移すことによって行う。熱を吸収させた後、二相性混合物３０５のその２つの部分を、一組のハイドロサイクロンによって送って不混和性相を分離させることができる。ハイドロサイクロンによって刺激性（ｍｏｔｉｖｅ）加熱流体相を分離する利点の１つは、他の電動相分離設備（例えば、三相遠心分離機）を用いて可燃性成分（例えば、ブタノール）を含む流れを処理する場合に、問題が起きる可能性を避けることができることであろう。ハイドロサイクロンのオーバーフローを回収して有機相３０６を形成させることができ、ハイドロサイクロンの底流を回収して水性相３０７を形成させることができる。本明細書に記載したようにさらに処理するために、有機相３０６を抽出３２０へ送ることができ、水性相３０７をビール塔１２０へ送ることができる。実施形態によっては、水性相３０７はビール槽内で脱気できる。
【０１３０】
図３Ｅは、エクストラクタントがトウモロコシ油から得られる脂肪酸である、図３Ａに示す方法の変更形態を示す。脂肪酸とブタノールとの間の化学反応を促進して脂肪酸エステルを形成させるため、エステル化触媒を用意することができる。発酵時に製造されるブタノールの一部が脂肪酸ブチルエステルとして化学的に隔離されるように、酵素（例えば、リパーゼ）を、微生物、希薄マッシュ３３３、およびエクストラクタント３１５と一緒に発酵１００に加えることができる。発酵排出物３１２は、ビール塔１２０で回収できる一部のブタノールを含みうる。二相性底部流３３２は、エステル生成物を含みうるものであり、エクストラクタント分離３２４内で分離して、脂肪酸エステル流３２２と希薄蒸留廃液３０８とを形成させることができる。実施形態によっては、希薄蒸留廃液３０８はエステルを含むことができ、一部３７７を蒸発３８０内で蒸発させるとき、エステルを流れ３８６として回収することができる。流れ３２２および３８６に含まれる一緒にされた脂肪酸エステルは、加水分解装置３９５内においてルター水３４２の一部３８７で化学的に処理して、脂肪酸エステルの一部を脂肪酸とブタノールとに変換することができる。加水分解装置３９５の生成物は、二相性流れ３０７でありうるし、抽出３２０においてブタノールを回収することができる。抽出３２０の下部物質は流れ３１５であり、発酵１００へ戻して再利用するための脂肪酸を含みうる。
【０１３１】
本発明の別の実施形態では、設備更新されたバイオエタノール製造プラントを変更して、内部バッチ抽出を組み込むことができる。例えば、供給原料と微生物とを含む発酵槽へエクストラクタントを直接加えることができる。発酵の最後に、発酵ブロスとエクストラクタントと不溶解固形分とを含む得られた混合物は、静かに放置して相分離させることができる。実施形態によっては、本明細書に記載した分離システムを使用して、得られた混合物の分離を促進して有機相および水性相を形成させることができる。別の実施形態では、生成物アルコール（ブタノールなど）を回収するために、得られた混合物はそのすべてを排出して蒸留することができる。
【０１３２】
設備更新されたバイオエタノール製造プラントでの内部バッチ抽出の別の例として、外部冷却ループを設備更新してエクストラクタントを発酵槽へ供給することができる。実施形態によっては、外部冷却ループの出口ラインまたは戻りラインを変更して、エクストラクタントを外部冷却ループへ供給するエクストラクタント供給口を含めることができる。設備更新されたバイオエタノール製造プラントでは、変更された外部冷却ループは、バルブスイッチ（ｖａｌｖｅ  ｓｗｉｔｃｈｅｓ）および／またはライン遮断器（ｌｉｎｅ  ｂｒｅａｋｓ）を組み込んで、製造プラントがバイオエタノール製造プラントとバイオブタノール製造プラントとの間で容易に変換されるようにすることができる。すなわち、エクストラクタント供給口は、バイオエタノールの製造時に容易にラインから外すことができ、ブタノール製造の場合には容易にラインに戻すことができるであろう。さらに、外部冷却ループを変更する場合、発酵槽を変更して、製造プラントがバイオエタノール製造プラントとバイオブタノールの製造プランとの間で容易に変換されるようにするエクストラクタント供給口を組み込む必要がないであろう。実施形態によっては、戻りラインを変更して、エクストラクタント供給口を含めることができ、またこの構成により、外部冷却ループの熱交換器のファウリングを減少させることができる。
【０１３３】
本発明の別の実施形態では、発酵の最後に、二相性混合物を発酵槽から排出して、蒸留へ送ることができ、それにより二相性混合物のブタノールをストリッピングすることができる。その後、得られた蒸留後の二相性混合物を分離させることができる。実施形態によっては、蒸留後の相分離は、蒸留後の二相性混合物からの固形分除去の前、その後、あるいはそれと同時に行うことができる。実施形態によっては、蒸留後の相分離は、全蒸留廃液に対して（すなわち、固形分除去の前に）実施でき、実施形態によっては、蒸留後の相分離は、希薄蒸留廃液に対して（すなわち、固形分除去の後だが、蒸留廃液を蒸発させてシロップにする前に）実施できる。
【０１３４】
本発明の実施形態によっては、供給原料は図４に示すように処理できる。図４は、不溶解固形分を処理する手段を含む、設備更新されたバイオエタノール製造プラントの実施形態を示す。一部の方法および流れは、図１、２Ｂ、３Ａ、および３Ｅで使用されたのと同じ名前および番号で図４に示してあるが、これは、そうした方法およびシステムが、図１、２Ｂ、３Ａ、および３Ｅで説明したものと同じかまたは類似のものであることを示すためである。例えば、本明細書に記載する分離（２７０、３７０）を使用して、液化マッシュを分離してウェットケーキ（２３４、３３４）と希薄マッシュ（２３３、３３３）とを形成させることができる。ウェットケーキ（または固形分）を固形分洗浄（２９５、３９５）でさらに処理して、液体流（２７９、３７９）と洗浄ウェットケーキ（２３６、３３６）とを生じさせることができる。固形分洗浄（２９５、３９５）で使用する設備は、コンベヤ４８０につながっている目的変更された遠心分離機４３０、４４０、４５０、および４６０を含むことができる。すなわち、バイオエタノール製造プラントで使用される既存の遠心分離機およびコンベヤ（図１では、全蒸留廃液１２２を分離してウェットケーキ１７２と希薄蒸留廃液１７５とを形成させる固形分分離１７０で示されている）は、固形分洗浄（２９５、３９５）に目的変更することができる。設備に変更を加えることなく、遠心分離機４３０、４４０、４５０、および４６０によってマッシュスラリーを処理できるようにする、図４に示す構成にするため、配管を変更し、バルブを加えることができる。開放バルブは白色で示してあり、閉鎖バルブは黒色で示してある。ウェットケーキ２３４または３３４は、本明細書に記載したようにして、混合４２０において、水性流２４２、３４２、３８８、２７８、３７８、２７１、３７１、またはそれらの混合物のいずれかの少なくとも一部と一緒にして、スラリー流４０１を形成させることができる。スラリー流４０１は、バルブ４３１および４３２を介して遠心分離機４３０および４４０へ移して、ウェットケーキ４０２および４０３を形成させることができる。ウェットケーキ４０２および４０３は、コンベヤ４８０で一緒にすることができる。実施形態によっては、コンベヤ４８０は、ウェットケーキの移動を導くトラフを含む。ウェットケーキは、商業的に知られている様々な方法（回転スクリュー、回転ベルト、または制動チェーンなど）によって、トラフに沿って動かすことができる。ウェットケーキ４０３の入口点の下流の位置に、トラフの下部に沿ってハッチまたは開き戸４１０を取り付けることにより、コンベヤ４８０のトラフに変更を加えることができる。ハッチが開かれていると、ウェットケーキがハッチ開口部の上を通過するにつれ、ウェットケーキは流れ４０４によってトラフを出ることができる。流れ４０４は、混合４７０へ送り込むことができ、また水性流２４２、３４２、３８８、２７８、３７８、２７１、３７１、またはそれらの混合物のいずれかの少なくとも一部と一緒にして、スラリー流４０５を形成させることができる。スラリー流４０５は、バルブ４３３および４３４を介して遠心分離機４５０および４６０へ送って、ウェットケーキ４０６および４０７を形成させることができる。ウェットケーキ４０６および４０７は、ハッチ４１０の下流においてコンベヤ４８０で一緒にし、出口まで運んで、流れ２３６または３３６を形成させることができる。遠心分離機４３０、４４０、４５０、および４６０からの遠心分離液を一緒にして、バルブ４３５から出して、水性流２７９または３７９を形成させることができる。この構成により、配管や設備に機械的変更を行わなくても、製造プラントを全蒸留廃液処理に戻すことができるであろう。例えば、ハッチドア４１０およびバルブ４３１〜４３５を閉じ、バルブ４２１〜４２５を開いた場合、全蒸留廃液１２２を同時にバルブ４２１、４２２、４２３、および４２４を介して遠心分離機４３０、４４０、４５０、および４６０へ送り込むことができ、希薄蒸留廃液１７５はバルブ４２５から出すことができ、ウェットケーキ１７２はコンベヤの終端から排出できる。
【０１３５】
実施形態によっては、液化マッシュから分離されたウェットケーキは、ベルトコンベヤシステムによって乾燥機へ移すことができるか、または再びスラリー状態にしてポンプで移すことができる。ウェットケーキは、本明細書に記載したように、任意の分離装置で液化マッシュから取り出すことができる。分離装置と乾燥機との間の距離（長いコンベアが必要となりうる）は、大きな影響を与えるであろう。元に戻すことが可能な方法のコストを削減するために、分離装置は、乾燥機のごく近くに配置することができる。このレイアウトの方法では、供給原料、生成物、および副産物のレールや排出・充填設備を同一場所に配置することにより、レール設置費用を削減することもできる。実施形態によっては、分離装置は、その既存の位置にある全蒸留廃液分離装置が設備更新されたものであってよい。この場合、ウェットケーキは、同じ輸送システムを用いて乾燥機へ運ぶことができる。配管およびバルブの変更により、分離装置の可逆的な使用を制御して、液化マッシュまたは全蒸留廃液のいずれかを受け取ること、また希薄マッシュまたは希薄蒸留廃液である遠心分離液を排出することをそれぞれ行うことができる。コンベヤに変更を加えて、複数の分離設備の並列構成と直列構成との間で可逆的に切り替えることができるようにすることができる。エタノール製造形態では、全蒸留廃液用の分離装置は、それぞれが蒸留廃液の一部を並行して操作する複数の遠心分離機を含むことができる。それぞれ作り出されるウェットケーキは、共通の運搬システムを用いて一緒にすることができる。同じ分離設備を用いて液化マッシュからウェットケーキを分離するために、コンベヤをその長さ方向に沿ってある特定位置で変更することができる。その変更により、ウェットケーキがセグメント単位で運ばれ、ウェットケーキの再スラリー化および再遠心処理を、各セグメント間で行えるようにすることができる。
【０１３６】
元に戻せる設備更新方法の一部の実施形態では、液化マッシュの分離装置は、液化および発酵区画のごく近くに配置することができる。過度の汚染リスクを避けるため、発酵性糖が多く含まれるマッシュ流の経路の長さを最小限に抑えることが望ましいであろう。液化マッシュは分離装置に入れることができ、浮遊固形分のレベルが減少している得られた希薄マッシュは発酵へ送ることができる。取り付けられた手動バルブ（これにより、液化マッシュが分離装置を迂回できるようにされる）を操作することにより、元に戻すことが実現されうる。分離装置によって取り出されたウェットケーキ（不溶解固形分）は、発酵性炭素物質または他の副産物（回収することが望ましいもの）を保持しうる。発酵性炭素物質または他の副産物を回収するために、ウェットケーキは、ほとんど発酵性炭素物質を含まない水性媒体中に入れて再びどろどろの状態にし、その後、分離しなければならない場合がある。蒸留廃液蒸発装置および放散側塔によって作り出されたプロセス凝縮液を主に含むクック水は、ウェットケーキを再びどろどろの状態にするのに使用できる。
【０１３７】
ブタノールの発酵製造時に、脂肪酸などのエクストラクタントを用いて発酵ブロスからブタノールを取り出すことにより、発酵ブロス中のブタノールの量を、所望の濃度未満に維持することができる。実施形態によっては、ブタノールの取り出しは、触媒の存在下で、カルボン酸でエステル化してブチルエステルにすることにより、行うことができる。アルコールエステル（ａｌｃｏｈｏｌ  ｅｓｔｅｒｓ）の形成によって生成物アルコールを抽出する方法およびシステムの説明については、例えば、米国特許出願公開第２０１１／０４０８５６号明細書（その内容全体を本明細書に援用する）を参照されたい。図５は、反応性液体抽出法を用いた、生成物アルコールの製造に利用できる方法およびシステムの実施形態を示す。供給原料５０１および酵素５０２を液化５００へ入れて、デンプンを加水分解して糖にし、供給原料スラリー５０３を形成させる。供給原料スラリー５０３は、任意選択の分離５１０へ移すことができる。分離５１０は、デカンターボウル遠心分離、三相遠心分離、ディスクスタック遠心分離、濾過遠心分離、デカンター遠心分離、濾過、真空濾過、ベルトフィルタ、圧力濾過、スクリーンを用いた濾過、スクリーン分離、グレーティング、多孔質グレーティング、浮選、ハイドロクロン、フィルタープレス、スクリュープレス、重力沈降タンク、渦式分離器、またはこれらの組合せなど、液体と固形分を分離できる任意の分離装置であってよい。供給原料スラリー５０３の分離により、液相５０６および固相５０４（例えば、不溶解固形分）が生じる。液相５０６は発酵５４０に加えることができ、固相５０４（または「ウェットケーキ」）はさらに処理できる。例えば、ウェットケーキ５０４は、デンプンおよび／または糖を含むことができ、また水で洗浄してデンプンおよび／または糖を回収できる。実施形態によっては、供給原料スラリー５０３に含まれる油は任意選択で分離でき、分離された油５０５は油貯蔵装置またはタンク５２０へ移すことができる。実施形態によっては、油は供給原料スラリー５０３から分離されないこともあり、液相５０６の成分として発酵５４０へ移すことができる。実施形態によっては、供給原料スラリー５０３の油は、ウェットケーキ５０４中に存在しうる。実施形態によっては、ウェットケーキ５０４をさらに処理して、動物飼料を製造するのに使用できるＤＤＧＳを形成させてもよい。実施形態によっては、油を供給原料スラリーから分離する場合、生じたウェットケーキは、低脂肪分を含みうる。この低脂肪ウェットケーキを使用して、低脂肪動物飼料を製造してもよい。実施形態によっては、油を供給原料スラリーから分離しない場合、生じたウェットケーキは高脂肪分を含みうる。この高脂肪ウェットケーキを使用して、高脂肪動物飼料を製造してもよい。
【０１３８】
実施形態によっては、別の源５２２からの油は、油貯蔵装置５２０に充填できる。実施形態によっては、油貯蔵装置５２０からの油５０７および触媒５０９は、反応５３０に移して（または加えて）トリグリセリドを油５０７からカルボン酸へ変換し、カルボン酸／グリセロール混合物５０８を形成させることができる。実施形態によっては、触媒５０９は、エステラーゼ、リパーゼ、ホスホリパーゼ、またはリゾホスホリパーゼなどの酵素であってよい。使用できる酵素の例は、米国特許出願公開第２０１１／０３１２０４３号明細書（その内容全体を本明細書に援用する）に記載されている。
【０１３９】
実施形態によっては、カルボン酸／グリセロール混合物５０８を発酵５４０へ移すことができる。実施形態によっては、混合物５０８は触媒を含むこともできる。実施形態によっては、混合物５０８は、発酵５４０へ加える前に加熱して、触媒５０９を不活性化することができる。実施形態によっては、油が液相５０６中に存在する場合、触媒５０９を発酵５４０に直接加えて、トリグリセリドを変換して、油からカルボン酸にすることができる。実施形態によっては、カルボン酸は、別の供給源からの遊離脂肪酸として、発酵ブロス、液相５０６、または発酵５４０へ直接加えることができる。生成物アルコールを産生する微生物５１１を発酵５４０に加えることができる。実施形態によっては、微生物５１１は、生成物アルコール（ブタノールなど）を産生するように遺伝子改変されていてよい。実施形態によっては、微生物５１１によって産生された生成物アルコールは、カルボン酸と反応してアルコールエステルを生じうる。また実施形態によっては、アルコールエステルは発酵ブロスから抽出することができる。実施形態によっては、微生物５１１によって産生されたブタノールは、カルボン酸と反応してブチルエステルを生じうる。また実施形態によっては、そのブチルエステルは発酵ブロスから抽出することができる。実施形態によっては、カルボン酸はエクストラクタントであってよい。
【０１４０】
発酵５４０の内容物を含む流れ５１２は、分離５５０へ移すことができる。実施形態によっては、流れ５１２は、発酵ブロス、微生物、生成物アルコール、エクストラクタント、アルコールエステル、および／または更なる副産物を含みうる。実施形態によっては、流れ５１２は分離５５０によって分離されて、微生物５１５、水性相５１４、および有機相５１３を含む流れが形成されうる。分離５５０は、本明細書で記載した、液体と固形分とを分離することができる任意の分離装置（三相遠心分離機を含む）であってよい。実施形態によっては、流れ５１２は、発酵５４０から連続的に取り出して分離５５０へ送ることができる。実施形態によっては、水性相５１４および流れ５１５を一緒にして、発酵５４０へ戻すか、または戻して再利用することができる。実施形態によっては、流れ５１５の微生物は、再状態調整５６０へ送って、再状態調整された微生物流れ５１６を発生させることができる。その流れは発酵５４０へ戻すかまたは戻して再利用できる。
【０１４１】
実施形態によっては、発酵５４０からの流れ５１２は、二相性混合物を含むことができ、また分離５５０へ送って、二相性混合物をエステル含有有機相５１３と水性相５１４とに分離することができる。分離５５０は、当該技術分野において知られている任意の方法（サイホン、吸引、デカンテーション、遠心分離、重力セトラー、膜式分相、ハイドロサイクロンなどがあるが、これらに限定されない）を用いて行うことができる。有機相５１３は反応５７０へ移すことができ、そこでは、エステル（例えば、ブチルエステル）を触媒によって加水分解してブタノールとカルボン酸とを含む混合物５１７を形成させることができる。混合物５１７は、分離を行ってブタノール流５１９とカルボン酸流５２５とを発生させるために蒸留５８０へ移すことができる。カルボン酸流５２５の一部５１８は、発酵５４０へ戻して再利用できる。カルボン酸流５２５の別の部分５２１は、さらに処理することができる（例えば、動物飼料製品用の添加剤として使用できる）。実施形態によっては、反応５７０および蒸留５８０は単一装置（反応蒸留塔など）で行われうる。実施形態によっては、供給原料スラリー中の油からアシルグリセリド（ａｃｙｌ  ｇｌｙｃｅｒｉｄｅｓ）が供給される。実施形態によっては、アシルグリセリドは、本明細書に記載されているように触媒を用いて触媒的に加水分解してカルボン酸にすることができる。
【０１４２】
液化５００および発酵５４０は、任意の生成物アルコールの製造に使用できる。分離５１０に使用する設備は、任意の生成物アルコールの製造に利用される新しい設備であってよく、あるいはそれはエタノールの製造時に迂回してもよい。分離５１０が使用中である場合、油貯蔵装置５２０を用いて、動物飼料製品の油分の調節または油製品の販売の調節を行えるようにすることができる。反応５３０および５７０ならびに蒸留５８０は、エタノールの製造時にはおそらく利用されることはなく、使用しても、使用しなくてもよい。分離５５０および再状態調整５６０は、分離５１０が不溶解固形分を除去するために使用されている場合、任意のアルコールの製造時に利用できる。この設備は、配管、バルブ、およびパイプブラインドを調整することにより、使用状態にすることも、使用を停止させることもできる。例えば、図６（ａ）および６（ｂ）に示すように、バルブおよび配管ブラインドを使用して、設備を使用状態にすることも使用を停止させることもできる。図６（ａ）について言えば、既存の設備６００および既存の設備６１０を使用するためにバルブを開くことができ（「開放バルブ」）、代替設備６２０の使用を停止させるためにバルブ（「閉鎖値」）および配管ブランクを使用することができる。本明細書に記載のシステムでは、供給原料スラリーの分離を行う必要がない場合、バルブおよび配管ブラインドを取り付けることにより、供給原料スラリーの分離に使用する設備（例えば、代替設備６２０）の使用を停止させることができる。また液化（例えば、既存の設備６００）からの供給原料スラリーは、図６（ａ）に示すように、例えば、発酵槽（例えば、既存の設備６１０）へ送ることができる。供給原料スラリーの分離を行おうとする場合、分離設備（例えば、代替設備６２０）のバルブを開くことができ（「開放バルブ」）、また図６（ｂ）に示すように、バルブおよび配管ブラインドを取り付けて、液化から発酵槽（例えば、既存の設備６１０）への配管を閉じることができる。また本明細書に記載したように、生成物アルコールは、蒸発によって発酵ブロスから一部取り出すこともできる（例えば、米国特許出願公開第２０１２／００３５３９８号明細書および米国特許出願公開第２０１２／０２１１３４８号明細書（それぞれの内容全体を本明細書に援用する）を参照されたい）。生成物アルコールの蒸発および凝縮に必要とされる設備の多くは、ほとんどのエタノールプラントで利用される発酵槽の冷却ループへ追加的に取り付けることができる。
【０１４３】
本明細書に記載したように、ブタノールは、蒸留を含む幾つもの方法で発酵ブロスから回収することができる（例えば、米国特許出願公開第２０１１／０１６２９５３号明細書；米国特許出願公開第２０１１／０１６２９５４号明細書；米国特許出願公開第２０１１／０２８８３４５号明細書；米国特許出願公開第２０１１／０２８８３４４号明細書（それぞれの内容全体を本明細書に援用する）を参照されたい）。例えば、ブタノールは、二塔型（ｔｗｏ−ｃｏｌｕｍｎ）連続蒸留プロセスを用いて発酵ブロスから回収できる。液体流は、設備更新バイオエタノール製造プラントの既存のビール塔でストリッピングすることができる。実施形態によっては、ブタノールをストリッピングするのに十分な断面積を得るために、既存のビール塔をもっと大きな直径のビール塔に置き換えることができる。直径の大きなビール塔は、断面積生産性（ｃｒｏｓｓ−ｓｅｃｔｉｏｎａｌ  ａｒｅａ  ｐｒｏｄｕｃｔｉｖｉｔｙ）（例えば、高圧での操作を含む）が最大限になるよう設計できる。バイオエタノール製造プラントへ戻すためには、直径の大きなビール塔を元のビール塔と交換できる。実施形態によっては、液体流は、ブタノールをストリッピングする前に予熱することができる。例えば、液−液抽出を用いてブタノールを回収する場合、エクストラクタントは、密度を利用した分離（遠心分離、沈降、またはサイクロン（ｃｙｃｌｏｎｉｎｇ）を含む）によってビール塔から回収することができる。回収したエクストラクタントは、濾過および／または精製によってさらに処理でき、実施形態によっては、エクストラクタントを再利用できる。
【０１４４】
ビール塔からの蒸気は凝縮させることができる。実施形態によっては、蒸気は、二酸化炭素、水、およびブタノールを含みうる。実施形態によっては、蒸気は、圧縮し、さらに凝縮させ、残留ブタノールの回収のためにスクラバーに排気することができる。凝縮液は、水性相と有機相（例えば、ブタノールを多く含む相）とに分離するため、デカンターへ送ることができる。水性相は、ビール塔へ戻すか、または環流として使用できる。例えば、水性相を環流として使用する場合、液体流またはビールは、ビール塔（環流より１つ以上のトレーだけ下）へ供給できる。
【０１４５】
デカンターからの有機相は、設備更新バイオエタノール製造プラントの既存の精留塔へ送ることができる。実施形態によっては、有機相は、既存の精留塔を変更したもの、または新たに設計された精留塔へ送ることができる。実施形態によっては、有機相は、精留塔へ送る前に、あらかじめ加熱することができる。精留塔のオーバーヘッドは凝縮させることができ、凝縮液は、残留ブタノールの回収のためにデカンターへ戻すことができる。実施形態によっては、オーバーヘッドは、ブタノールおよび水を共沸組成物として含みうる。
【０１４６】
実施形態によっては、既存のバイオエタノール製造プラントを設備更新するために使用できる設備としては、ビール塔用の凝縮器、デカンター、およびリボイラー（精留塔の基部に取り付けることができる）が含まれるであろう。実施形態によっては、精留塔用の既存の凝縮器を変更して、ビール塔用の凝縮器として用いることができる。
【０１４７】
実施形態によっては、ブタノールは、図７に示す三塔型（ｔｈｒｅｅ−ｃｏｌｕｍｎ）連続蒸留プロセスを用いて、液体流から回収できる。三塔型連続蒸留プロセスの実施形態の一例として、ブタノールを含む流れ７０５を、連続式またはバッチ式のいずれかで発酵７００からビール槽７１０へ送ることができる。ビール槽７１０から、ブタノールを含む流れ７１２を事前ボイラー（ｐｒｅｂｏｉｌｅｒ）７１５へ送ることができ、その後、流れ７１７（例えば、流れ７１２よりも含まれるブタノールが少ないもの）を事前ボイラー７１５からビール塔７２０へ送ることができる。事前ボイラーの１つの利点は、ビール塔へ送られる流れの量を減少させ、それによってその流れからブタノールをストリッピングするのに必要な熱（例えば、蒸気）の量を減少させることができることである。さらに、事前ボイラーは、ビール塔へ送られる流れから二酸化炭素を除去することができ、さらにビール塔の蒸気の露点を増大させることによりエネルギー回収がいっそう効率的になるようにすることができる。実施形態によっては、事前ボイラー７１５は、単段部分蒸発器または多段ストリップ塔であってよい。実施形態によっては、ビール塔７２０は、設備更新バイオエタノール製造プラントにおける既存のビール塔であってよい。実施形態によっては、事前ボイラー７１５は、ビール塔７２０より低い圧力であってもよい。実施形態によっては、ビール塔７２０からの蒸気流７２５（例えば、水とブタノールを含む）を、事前ボイラー７１５で凝縮させ、冷却水（ＣＷ）でさらに凝縮させて凝縮液７２７を形成させることができる。凝縮液７２７は、デカント７４０（またはデカンターまたはデカンテーション装置）へ送ることができる。
【０１４８】
実施形態によっては、流れ７１２は、事前ボイラー７１５内において低圧で部分的にフラッシュさせて、フラッシュ流７１９（例えば、二酸化炭素、水、およびブタノールを含む）を生じさせることができる。実施形態によっては、流れ７１２中のブタノールの約１０％〜約９０％を、事前ボイラー７１５内でフラッシュさせることができる。実施形態によっては、流れ７１２中のブタノールの約１０％〜約７０％または約１０％〜約５０％を、事前ボイラー７１５内でフラッシュさせることができる。フラッシュ流７１９は、例えば、冷却水（ＣＷ）または他の冷たい流れによって凝縮させることができ、その凝縮液を分離７３０へ送って二酸化炭素を除去することができる。次いでその二酸化炭素は、排気してスクラバーへ送って残留ブタノールを回収することができる。二酸化炭素の分離は、任意の気体／液体分離手段（例えば、排気サイクロン（ｖｅｎｔｅｄ  ｃｙｃｌｏｎｅ）または沈降タンクを含む）によって行うことができる。実施形態によっては、二酸化炭素は、スクラバーへ排気する前に、例えば、圧縮機または送風機によって圧縮することができる。分離７３０の後に、流れ７３４をデカント７４０へ送ることができる。実施形態によっては、デカント７４０をスクラバーへ排気することができる。
【０１４９】
事前ボイラーを含まない設備更新の一部の実施形態では、ビール塔７２０への供給を、ビール塔７２０の蒸気から熱を伝達することによってあらかじめ加熱することができる。実施形態によっては、ビール塔７２０の蒸気は、段階的プロセスで凝縮させ、その凝縮液をデカンテーション（またはデカンテーション装置）へ送ることができる。段階的凝縮プロセスは、一連の２つ以上の凝縮器か、あるいはデフレグメーター凝縮器で実施できる。
【０１５０】
実施形態によっては、デカント７４０の内容物は、蒸気相、有機相（または流れ）７４２（例えば、ブタノールを多く含む相）、および水性相（または流れ）７４５（例えば、水を多量に含んでいる相）を含みうる。デカント７４０からの水性相７４５は、事前ボイラー７５０へ送ることができ、事前ボイラー７５０からの流れ７５５は、放散側塔７６０へ送ることができる。実施形態によっては、放散側塔７６０はルター水塔であってもよい。実施形態によっては、事前ボイラー７５０は、放散側塔７６０より低い圧力であってもよい。実施形態によっては、事前ボイラー７５０は、単段タンクまたは多段塔であってよい。実施形態によっては、事前ボイラー７５０は、放散側塔７６０からの蒸気の凝縮によって加熱できる。事前ボイラー７５０からの蒸気（例えば、水およびブタノールを含む）は、冷却水（ＣＷ）によって凝縮させて凝縮液７５２を形成させることができ、凝縮液７５２はデカント７４０へ送ることができる。放散側塔７６０からの蒸気流７６５（例えば、水およびブタノールを含む）は、事前ボイラー７５０内での間接冷却によって凝縮させ、冷却水でさらに冷却し、その後、デカント７４０へ送ることができる。実施形態によっては、放散側塔７６０は、蒸発からのプロセス蒸気を注入して加熱することができる。実施形態によっては、既存のバイオエタノール製造プラントの放散側塔７６０を変更して、流れ７５５の液圧流（ｈｙｄｒａｕｌｉｃ  ｆｌｏｗ）を吸収するように液圧容量（ｈｙｄｒａｕｌｉｃ  ｃａｐａｃｉｔｙ）を増大させることができる。例えば、放散側塔７６０は、ディストリビュータまたは回収システムをリパック（ｒｅｐａｃｋｉｎｇ）するかまたはそれに変更を加えることにより、変更することができる。実施形態によっては、こうした変更は元に戻すことができる。実施形態によっては、放散側塔７６０はブタノール側塔と置き換えてもよい。
【０１５１】
実施形態によっては、有機相７４２は、水および／または二酸化炭素の除去のために事前ボイラー７７０へ送ることができる。実施形態によっては、有機相７４２の約１０％〜約９０％を蒸発させて、フラッシュ流７７２（例えば、二酸化炭素、水、ブタノールを含む）を形成させることができる。実施形態によっては、有機相７４２の約１０％〜約７０％または約１０％〜約５０％を蒸発させて、フラッシュ流７７２を形成させることができる。実施形態によっては、有機相７４２は、ビール塔７２０、放散側塔７６０、蒸気流７８２、または他の熱源からの蒸気を用いて、間接的に加熱することができる。フラッシュ流７７２は、例えば、冷却水（ＣＷ）または他の冷たい流れによって凝縮させることができ、その凝縮液を分離７７４へ送って二酸化炭素を除去することができる。次いでその二酸化炭素は、スクラバーへ向けて排気して残留ブタノールを回収することができる。二酸化炭素の分離は、任意の気体／液体分離手段（例えば、排気サイクロンまたは沈降タンクを含む）によって行うことができる。実施形態によっては、二酸化炭素は、スクラバーへ排気する前に、例えば、圧縮機または送風機によって圧縮することができる。分離７７４の後、流れ７７６はデカント７４０へ送ることができる。実施形態によっては、デカント７４０をスクラバーへ排気することができる。
【０１５２】
事前ボイラー７７０によって水および／または二酸化炭素を除去した後、流れ７７５はブタノール塔７８０へ送ることができる。有機相７４２を部分蒸発させることにより、ブタノール塔７８０が流れ７７５から水をストリッピングするために必要とする蒸気量は、減少する。さらに、事前ボイラー７７０によって有機相７４２から二酸化炭素を除去することにより、ブタノール塔７８０からの蒸気流７８２の露点を高くし、そのようにして、熱統合をいっそう効率的にすることができる。ブタノールを含む底部流７８５を、生成物として集めることができる。実施形態によっては、底部流７８５は、冷却水または他の冷たい流れによって冷却することができる。
【０１５３】
実施形態によっては、ブタノール塔７８０は、発電所蒸気を供給されるリボイラーによって加熱することができる。実施形態によっては、ブタノール塔７８０は、設備更新バイオエタノール製造プラントにおける既存の精留塔であっても、設備更新バイオエタノール製造プラントにおける変更された精留塔であっても、新しい蒸留塔であってもよい。例えば、既存の精留塔は、発電所蒸気で加熱できるリボイラーを含むように変更するか、または大気圧より高い圧力で操作されるように見直しすることができる（例えば、補強輪、強化ガセット（ｒｅｉｎｆｏｒｃｉｎｇ  ｇｕｓｓｅｔｓ）などの追加）。実施形態によっては、こうした変更は元に戻すことのできるものであってよい。実施形態によっては、ブタノール塔７８０は、大気圧より高い圧力で操作されるように設計された新しい塔であってよい。実施形態によっては、ブタノール塔７８０は、リボイラー内での発電所蒸気との間接交換によって加熱することができる。実施形態によっては、ブタノール塔７８０は、大気圧より高い圧力、大気圧、または大気圧より低い圧力で操作できる。
【０１５４】
実施形態によっては、蒸気流７８２は、ブタノール塔７８０から集めることができ、プロセス蒸気を凝縮および発生させるためにプロセスボイラー（ｐｒｏｃｅｓｓ  ｂｏｉｌｅｒ）７９０へ送ることができる。このプロセス蒸気は、製造プラントにおいて、必要に応じて熱の供給（例えば、ビール塔または放散側塔への熱の供給）に使用できる。プロセスボイラー７９０からのプロセス蒸気は、大気圧より高くても、大気圧であっても、大気圧より低くてよい。実施形態によっては、プロセスボイラー７９０への供給水は、蒸発装置からの凝縮液であっても、放散側塔からの下部物質であってもよい。実施形態によっては、プロセスボイラー７９０は、不純物を除去する手段である手動ブローダウンまたは自動ブローダウンと一緒に操作できる。実施形態によっては、蒸気流７８２は、１つまたは複数の蒸発装置に熱を供給するのに使用できる。実施形態によっては、蒸気流７８２は、プロセスボイラー７９０へ送る前に圧縮することができる。
【０１５５】
本明細書に記載の方法の実施形態によっては、抽出発酵を利用して、ブタノールを発酵ブロスから回収することができる。すなわち、ブタノールを含む発酵ブロスをエクストラクタントと接触させて、ブタノールを回収することができる。実施形態によっては、ブタノールを回収するために、発酵ブロスおよびエクストラクタントをビール塔または放散側塔に加えることができる。例えば、発酵ブロスおよびエクストラクタントは、ビール塔または放散側塔へ、塔の上部近くから供給することができる。実施形態によっては、エクストラクタントは、ビール塔または放散側塔の底部流から遠心分離またはデカンテーションによって分離でき、またエクストラクタントは、回収プロセスで再び用いるために再利用できる。
【０１５６】
実施形態によっては、バイオエタノール製造プラントの設備更新には、ビール塔と放散側塔の両方の必要に応える凝縮器、デカンター、およびリボイラー（精留塔の基部に後付けされる）を追加することが含まれうる。実施形態によっては、既存の精留塔用の凝縮器は、ビール塔と放散側塔の両方の必要に応えられるように配管することができる。実施形態によっては、更なる設備は、バイオブタノール製造プラントとバイオエタノール製造プラントとの間で変換を行えるようにするため、バルブスイッチ、ライン遮断器、パイプブラインドなどを含むことができる。
【０１５７】
図８は、希釈水性流および有機発酵流からブタノールを回収する、本発明の方法の実施形態を示す。ビールおよび／またはエクストラクタントの流れ８０６は、放散塔Ｉ（１２０）（バイオエタノールの製造に使用されるビール放散塔を設備更新したものであってよい）へ入れることができる。同様に、ビールおよび／またはエクストラクタントの流れ８０７は、放散塔ＩＩ（８２０）（ビール放散塔の複製の設備であってよい）へ入れることができる。どちらの放散塔も、完全真空操作用に構成することができる。この図では、放散塔Ｉ（１２０）は、ほぼ０．１ａｔｍの圧力で操作でき、放散塔ＩＩ（８２０）は、ほぼ０．４ａｔｍの圧力で操作できる。放散塔は両方とも、下部物質蒸留廃液流からブタノールを取り出すのに役立つプロセス蒸気を受け入れることができる。操作圧力の違いゆえに、放散塔ＩＩ（８２０）のオーバーヘッド蒸気流８３５は、放散塔Ｉ（１２０）の下部物質蒸留廃液よりも高温でありうるし、リボイラー８１０を介して熱を移すのに使用できる。オーバーヘッド蒸気流８２５は、冷却器８８０で凝縮させてから、デカント８９０（ここでは、水性流８５２と有機流８５５とに相分離させることができる）へ入れることができる。有機流８５５は、１．８５ａｔｍに近い圧力で精留塔１３０（これは、バイオエタノール製造の精留塔を設備更新したものであってよい）へ送ることができる。精留塔１３０の下部物質は流れ８６５であり、実質的にブタノールでありうる。熱交換器８５０に
よって熱を有機流８５５の一部へ移すことにより、この生成物ブタノールを一部冷却することができる。その後、生成物ブタノールは、貯蔵するために冷却器８６０を用いてさらに冷却することができる。精留塔１３０のオーバーヘッド蒸気は流れ８６２であり、この流れは、操作圧力の違いゆえに、放散塔ＩＩ（８２０）の下部物質よりも高い温度でありうる。オーバーヘッド蒸気流８６２を使用して、放散塔ＩＩ（８２０）のリボイラー８３０内で熱を移すことができる。リボイラー８１０および８３０内でいくらかの熱をそれぞれ失った後の流れ８３５および８６２を一緒にして、流れ８２６を形成させることができ、また交換器８７０内で有機流９５５の一部へさらに熱を移してから、オーバーヘッド蒸気流８２５と一緒にすることができる。水性流８５２は、ほぼ０．４ａｔｍで操作される放散側塔１４０へ送ることができ、その放散側塔はバイオエタノール製造の放散側塔を設備更新したものであってよい。放散側塔１４０のオーバーヘッド蒸気流８５３は、冷却器８８５内でさらに冷却されてデカント８９０へ送られる前に、熱交換器８９５を介して一部の熱を水性流８５２へ移すことができる。
【０１５８】
本明細書に記載した設備更新されたバイオエタノール製造プラントは、多重効用缶蒸発システムを含むこともできる。例えば、多重効用缶蒸発システムは、３つのトレーンの三重効用缶蒸発装置、４つのトレーンの二重効用缶蒸発装置、２つのトレーンの四重効用缶蒸発装置、または５つのトレーンの二重効用缶蒸発装置を含むことができる。各効用缶の蒸発装置は、従来の任意の設計のものであってよい。一例として、各蒸発装置は、上側部分（当該技術分野において知られているシェル管（ｓｈｅｌｌ  ｔｕｂｅ）熱交換器を有する）と下側ポット部分を含むことができる。各蒸発装置からの凝縮液を一緒にし、製造プラントで再利用できる。保守および変換のために蒸発装置のいずれかをラインから外して迂回させることができるように、蒸発装置につながっている様々なラインにバルブを取り付けることができる。
【０１５９】
実施形態によっては、第１効用缶蒸発装置の蒸気入口は、熱源（または発電所蒸気）としてきれいなプラント蒸気および／または再使用プラント蒸気を受けとることができる。実施形態によっては、効用缶の蒸気は、ビール塔、放散側塔、ブタノール塔、および／またはエクストラクタント塔を操作するための十分な熱を供給できる。実施形態によっては、プラント蒸気を効用缶蒸気と一緒に使用して、ビール塔および／またはエクストラクタント塔を操作するための十分な熱を供給できる。ブタノールまたは他の生成物アルコールを回収するために、多重効用缶蒸発システムからの蒸気を用いて、この方法の１つまたは複数の蒸留装置の操作に対して熱を供給できる。実施形態によっては、多重効用缶蒸発システムからの熱を受け取る１つまたは複数の蒸留装置の操作は、大気圧より低い圧力に維持することができ、それにより、特定の蒸留塔へ注入する前に、蒸気を加圧するする必要がなくなる。多重トレーンの多重効用缶蒸発システムの例は、米国特許出願公開第２０１１／０３１５５４１号明細書および国際特許出願のＰＣＴ／ＵＳ２０１２／０６８２８８号パンフレット（それぞれの内容全体を本明細書に援用する）に記載されている。
【０１６０】
図９は、２つの効用缶から４つの効用缶へ変えるための配管変更を含む蒸発システムの例を示す。多岐管は、水平ライン９２１、９２２、および９２３によって表されており、それにつながる複数の供給管（ｆｅｅｄｓ）または複数の枝を有し、主に水蒸気および水凝縮液を運ぶのに使用される。９０２によって供給される蒸気は、この蒸気の一部を蒸発装置の蒸発缶１、２、３、および４へ分配する多岐管９２１へ供給される。実施形態によっては、ブラインド９１６は、蒸気を蒸発缶２へ供給する枝の下流の位置で（ただし、蒸発缶３に供給する枝の上流の位置で）多岐管９２１に挿入することができる。蒸発缶１および２で発生する水蒸気は、別の多岐管９２２に入る。ブラインド９１４は、蒸発缶２からの水蒸気が入る場所の下流の位置（ただし、蒸発缶３からの水蒸気が入る場所の上流）にあるこの多岐管に挿入できる。ブラインド９１４の上流に（ただし、蒸発缶２の水蒸気が入る場所の下流に）、多岐管９２２から出る新しい接続配管９１５を挿入できる。接続配管９１５は、ブラインド９１６の下流（ただし、蒸発缶３につながっている枝の上流）で多岐管９２１に接続できる。接続配管９１５により、蒸発缶１および２の水蒸気を、蒸発装置の蒸発缶３および４へ向けることができる。蒸発缶３および４で発生する水蒸気は、ブラインド９１４の下流で多岐管９２２に入れることができる。
【０１６１】
多岐管９２２で一緒にしたこの蒸気の一部は、流れ９０７として取り出すことができ、ビールストリップ塔などの蒸留塔へ向けることができる。多岐管９２２内の蒸気の残りの部分は、蒸発缶６につながっている枝の下流（ただし、蒸発缶７への枝の上流）で多岐管９２２に取り付けられたブラインド９１２を用いて、蒸発缶５および６だけに分配することができる。蒸発缶５および６で発生する水蒸気は、多岐管９２３へ入れることができ、ブラインド９１１は、蒸発缶６の蒸気が入る位置の下流で多岐管９２３に取り付けることができる。ブラインド９１１の上流（ただし、蒸発缶６の水蒸気が入る位置の下流）で、多岐管９２３から出ている新しい接続配管９１３を取り付けることができる。接続配管９１３は、ブラインド９１２の下流（ただし、蒸発缶７につながっている枝の上流）で、多岐管９２２に接続できる。接続配管９１３により、蒸発缶５および６の水蒸気を、蒸発装置の蒸発缶７および８へ向けることができる。蒸発缶７および８で発生する水蒸気は、ブラインド９１１の下流で多岐管９２３に入れることができ、一緒にしたこの蒸気は、流れ９０６として取り出し、エクストラクタントストリップ塔などの蒸留塔へ向けることができる。
【０１６２】
蒸気を凝縮させ、典型的には共通多岐管９２４および９２５で集める。実施形態によっては、ブラインド９１７は、蒸発装置の蒸発缶２からの凝縮液が入る位置の下流（かつ、蒸発装置の蒸発缶３の凝縮液が入る位置の上流）で、多岐管９２４に取り付けることができる。蒸発缶１および２の凝縮液は、流れ９０８として取り出し、蒸気を発生させるためのボイラーへ送ることができる。蒸発缶３および４のプロセス凝縮液は、流れ９０３として出すことができ、マッシュの製造に使用できる。ブラインド９１８は、蒸発缶６の凝縮液が入る位置の下流（かつ、蒸発缶７の凝縮液が入る位置の上流）で、多岐管９２５に取り付けることができる。蒸発缶５および６の凝縮液は、流れ９０９として取り出すことができ、マッシュの製造に使用できる。蒸発缶７および８の凝縮液は、流れ９０４として取り出すことができ、マッシュの製造に使用できる。図９に示す再構成の利点として、希薄蒸留廃液９０１中に存在しうるカルボン酸（例えば、酢酸、イソ酪酸）を、凝縮液流９０３に含ませることができる。凝縮液流９０３は、マッシュの製造のために再利用する前に、例えば、嫌気性消化によって処理してカルボン酸を取り出すことができる。実施形態によっては、凝縮液流９０４および９０９は、この処理ステップを迂回させることもできる。嫌気性消化装置がエタノールの製造設備にある場合、そのような設備更新によりその容積が増大することが期待されうる。
【０１６３】
実施形態によっては、蒸発装置の蒸発缶すべてについての操作圧力は、４つの効用缶を使用できるように調節することができる。例えば、蒸発缶３および４で蒸発が行われる圧力は、蒸発缶１および２で蒸発が行われる圧力よりも低くすることができる。蒸発缶５および６で蒸発が行われる圧力は、蒸発缶３および４で蒸発が行われる圧力よりも低くすることができる。蒸発缶７および８で蒸発が行われる圧力は、蒸発缶５および６で蒸発が行われる圧力よりも低くすることができる。
【０１６４】
蒸発システムの別の例として、８つの蒸発装置を、２つのトレーンの四重効用缶構成として配列してもよい。実施形態によっては、２つの蒸発装置が発電所蒸気を使用でき、実施形態によっては、プロセス蒸気を利用する蒸発装置はない。本明細書に記載したように、全蒸留廃液を、例えば、遠心分離によってさらに処理して、どんな不溶解固形分でも除去できる。残りの遠心分離物はバックセットとして再利用するか、または水およびシロップを回収するために蒸発装置へ送ることができる。
【０１６５】
ビール塔は、製造プラント全体において、様々な源からのプロセス蒸気を用いて加熱できる。例えば、ビール塔は、第２効用缶蒸発装置またはそれより後の効用缶蒸発装置からのプロセス蒸気を用いて加熱できる。実施形態によっては、プロセス蒸気は、少なくとも約９８％〜少なくとも約１００％のブタノールを蒸発させるのに十分でありうる。実施形態によっては、蒸気はビール塔へ直接注入することができる。実施形態によっては、熱は、ビール塔からの蒸気を凝縮させて回収することができ、この熱を用いて、蒸留塔への供給物を加熱したり、あるいはこの熱を事前ボイラーに使用したりすることができる。実施形態によっては、ビール塔からの蒸気は、他の流れを加熱することと組み合わせて、熱交換器を用いて凝縮させることができる。実施形態によっては、こうした蒸気は、設備更新バイオエタノール製造プラント内の既存の精留塔と組み合わせて使用される既存の凝縮器によって、凝縮させることができる。例えば、既存の凝縮器は、ビール塔からの蒸気を凝縮させるために、バルブと眼鏡型ブランク（ｓｐｅｃｔａｃｌｅ  ｂｌａｎｋｓ）と配管セグメント（ｐｉｐｉｎｇ  ｓｅｇｍｅｎｔｓ）とを組み合わせることによって、変更することができる。
【０１６６】
設備更新バイオエタノール製造プラントは、新しいリボイラーを含むことができる。このリボイラーは、発電所蒸気を既存の精留塔へ供給することができる。他の実施形態では、リボイラーは、新たに建設されるブタノール製造プラントに含めることができ、またこのリボイラーは発電所蒸気を精留塔へ供給することができる。実施形態によっては、精留塔からのオーバーヘッドを熱回収によって凝縮させることができ、その熱を用いて１つまたは複数の蒸発装置を動かすことができる。さらに、精留塔の下部物質は、プロセス間の熱回収によって冷却できる。
【０１６７】
本明細書に記載したように、トウモロコシは、エタノールまたはブタノールを製造するための供給原料として使用でき、また処理（例えば、湿式粉砕）を施すことができる。流出液（トウモロコシ粉砕プロセスからの廃水ならびに他のプロセスの廃水など）は、嫌気性消化によって処理できる。こうした廃物を嫌気性消化で処理すると、エネルギー、肥料、薬品、およびバイオ燃料など、付加価値のある生成物が生み出されうる。したがって、排気物管理の手段として、かつ／または生分解性廃棄物を処理するために、設備更新バイオエタノール製造プラントまたは新たに建設されたバイオブタノール製造プラントは、１つまたは複数の嫌気性消化装置を含むことができる。こうした嫌気性消化装置は、例えば、製造プラントにエネルギーを供給するために使用できる。実施形態によっては、嫌気性消化装置は、完全混合嫌気性消化装置、逆流嫌気性スラッジブランケット反応器（ｕｐｆｌｏｗ  ａｎａｅｒｏｂｉｃ  ｓｌｕｄｇｅ  ｂｌａｎｋｅｔ  ｒｅａｃｔｏｒ）、嫌気性流動床反応器、膨張粒状スラッジ床反応器（ｅｘｐａｎｄｅｄ  ｇｒａｎｕｌａｒ  ｓｌｕｄｇｅ  ｂｅｄ  ｒｅａｃｔｏｒ）、または好気性フィルターであってよい。
【０１６８】
本明細書に記載しているように、バイオエタノール製造プラントをバイオブタノール製造プラントに変換することには、例えば、設備の更新および再構成を行って発酵およびブタノールの精製を行えるようにすることが関係しうる。バイオエタノール製造プラント内の既存の設備を更新および再構成することにより、この変換では、製造プラントが変わってしまうのを最小限に抑えると共に、資本の使用を最小限に抑えることができるであろう。既存の設備を再使用し目的変更することができ、場合によっては、ほとんど変更（例えば、内部構成部品の変更）を行う必要がないであろう。例えば、遠心分離機は、大きくて複雑な部品からなる、正確な設計書に合わせて組み立てられた回転機械装置である。遠心分離機の内部構成部品を取り替えることは、費用がかかり、時間を要するものとなりうる（例えば、交換部品の発注の遅れ、新しい部品の取り付け、設備供給者によって行われる交換用設備の準備など）。内部構成部品を変更せずに既存の遠心分離機を再利用するならば、変わってしまうのを最小限に抑え、かつ資本の使用を最小限に抑えることが可能になるであろう。
【０１６９】
別の例として、エタノール精製の目的で、ある特定の直径、内部トレー、パッキング、またはそうした要素の組合せを有する、蒸留塔を設計できる。さらに、塔には、エタノール精製のためにある特定数の平衡段が必要とされることがある。蒸留塔が設備更新されたものでは、既存の塔内部構造物を有する同じ多段分離を、ブタノール精製の目的に変更することができる。
【０１７０】
さらに、設備は、一般には二重の目的のためには設計されない。バイオエタノール設備の建設時には、そうした設備がブタノールなど他のアルコールを製造するよう変えられることなどほとんど予想されなかったであろう。それゆえに、エタノールの製造用に設計された設備（蒸留塔および遠心分離機など）を、ブタノール製造のために目的変更されうることなど予想できない。さらに、そのような設備は、変更を加えずに目的変更することなど予想することはできない。設備の変更をすると、製造休止や時間の遅れを引き起こし、加えて、変更のコストおよび操業のコストが増大し、収益の損失を招く可能性が高くなるであろう。既存の設備を目的変更することにより、製造の混乱が最小限に抑えられ、資本コストを最小限に抑えられる可能性が高いであろう。例えば、既存の設備を目的変更するための変更は、配管およびバルブの取り付けでありうるが、それらのコストは、既存の設備を新しい設備と置き換えることに比べたら控えめなものであろう。さらに、操作の柔軟性が失われるのを最小限に抑えるために、バイオブタノールプラントへの変換は元に戻せるものでありうる。
【０１７１】
理論に縛られることは望まないが、本明細書に記載の方法およびプロセスは、任意のアルコール産生微生物（特にアルコールを産生する組換え微生物）と組み合わせると有用であると考えられる。
【０１７２】
アルコールを産生する組換え微生物は、当該技術分野において知られている（例えば、Ｏｈｔａ，ｅｔ  ａｌ．，Ａｐｐｌ．Ｅｎｖｉｒｏｎ．Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ．５７：８９３−９００，１９９１；Ｕｎｄｅｒｗｏｏｄ，ｅｔ  ａｌ．，Ａｐｐｌ．Ｅｎｖｉｒｏｎ．Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ．６８：１０７１−１０８１，２００２；Ｓｈｅｎ  ａｎｄ  Ｌｉａｏ，Ｍｅｔａｂ．Ｅｎｇ．１０：３１２−３２０，２００８；Ｈａｈｎａｉ，ｅｔ  ａｌ．，Ａｐｐｌ．Ｅｎｖｉｒｏｎ．Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ．７３：７８１４−７８１８，２００７；米国特許第５，５１４，５８３号明細書；米国特許第５，７１２，１３３号明細書；ＰＣＴ出願公開の国際公開第１９９５／０２８４７６号パンフレット；Ｆｅｌｄｍａｎｎ，ｅｔ  ａｌ．，Ａｐｐｌ．Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ．Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ．３８：３５４−３６１，１９９２；Ｚｈａｎｇ，ｅｔ  ａｌ．，Ｓｃｉｅｎｃｅ  ２６７：２４０−２４３，１９９５；米国特許出願公開第２００７／００３１９１８Ａ１号明細書；米国特許第７，２２３，５７５号明細書；米国特許第７，７４１，１１９号明細書；米国特許出願公開第２００９／０２０３０９９Ａ１号明細書；米国特許出願公開第２００９／０２４６８４６Ａ１号明細書；およびＰＣＴ出願公開の国際公開第２０１０／０７５２４１号パンフレット（それぞれの内容全体を本明細書に援用する））。
【０１７３】
一例として、微生物の代謝経路は、遺伝子改変して、生成物アルコール（例えば、ブタノール）を生じさせるようにすることができる。こうした経路は、望ましくない代謝産物を減少させるかまたはなくし、それによって生成物アルコールの収量が向上するように変更することもできる。微生物によるブタノールの製造は、例えば、米国特許出願公開第２００７／００９２９５７号明細書；米国特許出願公開第２００７／０２５９４１０号明細書；米国特許出願公開第２００７／０２９２９２７号明細書；米国特許出願公開第２００８／０１８２３０８号明細書；米国特許出願公開第２００８／０２７４５２５号明細書；米国特許出願公開第２００９／０３０５３６３号明細書；および米国特許出願公開第２００９／０３０５３７０号明細書（それぞれの内容全体を本明細書に援用する）に開示されている。実施形態によっては、微生物は、ブタノール生合成経路またはブタノール異性体（１−ブタノール、２−ブタノール、またはイソブタノールなど）の生合成経路を含みうる。実施形態によっては、微生物は、バクテリア、藍色細菌、糸状菌、または酵母であってよい。生合成経路によって生成物アルコールを産生できる好適な微生物としては、クロストリジウム属（Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ）、ジモモナス属（Ｚｙｍｏｍｏｎａｓ）、エシェリキア属（Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ）、サルモネラ属（Ｓａｌｍｏｎｅｌｌａ）、セラチア属（Ｓｅｒｒａｔｉａ）、エルウィニア属（Ｅｒｗｉｎｉａ）、クレブシエラ属（Ｋｌｅｂｓｉｅｌｌａ）、赤痢菌属（Ｓｈｉｇｅｌｌａ）、ロドコッカス属（Ｒｈｏｄｏｃｏｃｃｕｓ）、シュードモナス属（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ）、バシラス属（Ｂａｃｉｌｌｕｓ）、ラクトバシラス属（Ｌａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓ）、エンテロコッカス属（Ｅｎｔｅｒｏｃｏｃｃｕｓ）、アルカリゲネス属（Ａｌｃａｌｉｇｅｎｅｓ）、クレブシエラ属（Ｋｌｅｂｓｉｅｌｌａ）、パエニバチルス属（Ｐａｅｎｉｂａｃｉｌｌｕｓ）、アルトロバクター属（Ａｒｔｈｒｏｂａｃｔｅｒ）、コリネバクテリウム属（Ｃｏｒｙｎｅｂａｃｔｅｒｉｕｍ）、ブレビバクテリウム属（Ｂｒｅｖｉｂａｃｔｅｒｉｕｍ）、シゾサッカロミセス属（Ｓｃｈｉｚｏｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ）、クリベロミセス属（Ｋｌｕｙｖｅｒｏｍｙｃｅｓ）、ヤロウイア属（Ｙａｒｒｏｗｉａ）、ピキア属（Ｐｉｃｈｉａ）、ザイゴサッカロミセス属（Ｚｙｇｏｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ）、デバリオミケス属（Ｄｅｂａｒｙｏｍｙｃｅｓ）、カンジダ属（Ｃａｎｄｉｄａ）、ブレタノマイセス属（Ｂｒｅｔｔａｎｏｍｙｃｅｓ）、パチソレン属（Ｐａｃｈｙｓｏｌｅｎ）、ハンゼヌラ属（Ｈａｎｓｅｎｕｌａ）、イサタケンキア属（Ｉｓｓａｔｃｈｅｎｋｉａ）、トリコスポロン属（Ｔｒｉｃｈｏｓｐｏｒｏｎ）、ヤマダザイマ属（Ｙａｍａｄａｚｙｍａ）、またはサッカロミセス属（Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ）の１つが含まれる。実施形態によっては、組換え微生物は、大腸菌（Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ  ｃｏｌｉ）、アルカリゲネス・ユートロフス（Ａｌｃａｌｉｇｅｎｅｓ  ｅｕｔｒｏｐｈｕｓ）、バチルス・リケニフォルニス（Ｂａｃｉｌｌｕｓ  ｌｉｃｈｅｎｉｆｏｎｎｉｓ）、パエニバチルス・マセランス（Ｐａｅｎｉｂａｃｉｌｌｕｓ  ｍａｃｅｒａｎｓ）、ロドコッカス・エリスポリス（Ｒｈｏｄｏｃｏｃｃｕｓ  ｅｒｙｔｈｒｏｐｏｌｉｓ）、シュードモナス・プチダ（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ  ｐｕｔｉｄａ）、ラクトバチルス・プランタルム（Ｌａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓ  ｐｌａｎｔａｒｕｍ）、エンテロコッカス・フェシウム（Ｅｎｔｅｒｏｃｏｃｃｕｓ  ｆａｅｃｉｕｍ）、エンテロコッカス・ガリナラム（Ｅｎｔｅｒｏｃｏｃｃｕｓ  ｇａｌｌｉｎａｒｉｕｍ）、エンテロコッカス・フェカリス（Ｅｎｔｅｒｏｃｏｃｃｕｓ  ｆａｅｃａｌｉｓ）、バシラス・サチリス（Ｂａｃｉｌｌｕｓ  ｓｕｂｔｉｌｉｓ）、カンジダ・ソノレンシス（Ｃａｎｄｉｄａ  ｓｏｎｏｒｅｎｓｉｓ）、カンジダ・メタノソルボーサ（Ｃａｎｄｉｄａ  ｍｅｔｈａｎｏｓｏｒｂｏｓａ）、クルイベロミセス・ラクチス（Ｋｌｕｙｖｅｒｏｍｙｃｅｓ  ｌａｃｔｉｓ）、クルイベロミセス・マルキアヌス（Ｋｌｕｙｖｅｒｏｍｙｃｅｓ  ｍａｒｘｉａｎｕｓ）、クルイベロマイセス・サーモトレランス（Ｋｌｕｙｖｅｒｏｍｙｃｅｓ  ｔｈｅｒｍｏｔｏｌｅｒａｎｓ）、イサチェンキア・オリエンタリス（Ｉｓｓａｔｃｈｅｎｋｉａ  ｏｒｉｅｎｔａｌｉｓ）、デバリオミセス・ハンゼニイ（Ｄｅｂａｒｙｏｍｙｃｅｓ  ｈａｎｓｅｎｉｉ）、およびサッカロマイセス・セレビシエ（Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ  ｃｅｒｅｖｉｓｉａｅ）からなる群から選択できる。実施形態によっては、組換え微生物は酵母菌である。実施形態によっては、組換え微生物は、サッカロミセス属（Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ）、ザイゴサッカロミセス属（Ｚｙｇｏｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ）、シゾサッカロミセス属（Ｓｃｈｉｚｏｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ）、デッケラ属（Ｄｅｋｋｅｒａ）、トルロプシス属（Ｔｏｒｕｌｏｐｓｉｓ）、ブレタノマイセス属（Ｂｒｅｔｔａｎｏｍｙｃｅｓ）、および一部の種のカンジダ属（Ｃａｎｄｉｄａ）から選択されるクラブツリー正酵母（ｃｒａｂｔｒｅｅ−ｐｏｓｉｔｉｖｅ  ｙｅａｓｔ）である。クラブツリー正酵母の種としては、サッカロマイセス・セレビシエ（Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ  ｃｅｒｅｖｉｓｉａｅ）、サッカロミセス・クルイベリ（Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ  ｋｌｕｙｖｅｒｉ）、シゾサッカロミセス・ポンベ（Ｓｃｈｉｚｏｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ  ｐｏｍｂｅ）、サッカロミセス・バヤヌス（Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ  ｂａｙａｎｕｓ）、サッカロミセス・ミキタエ（Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ  ｍｉｋｉｔａｅ）、サッカロミセス・パラドクサス（Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ  ｐａｒａｄｏｘｕｓ）、サッカロミセス・ウバラム（Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ  ｕｖａｒｕｍ）、サッカロミセス・カステリ（Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ  ｃａｓｔｅｌｌｉ）、サッカロミセス・クルイベリ（Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ  ｋｌｕｙｖｅｒｉ）、ザイゴサッカロミセス・ロキシ−（Ｚｙｇｏｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ  ｒｏｕｘｉｉ）、ザイゴサッカロミセス・ベイリイ（Ｚｙｇｏｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ  ｂａｉｌｌｉ）、およびカンジダ・グラブラタ（Ｃａｎｄｉｄａ  ｇｌａｂｒａｔａ）があるが、これらに限定されない。
【０１７４】
本発明の様々な実施形態を本明細書に記載したが、それらは単なる例として示したものであり、限定するものではなことを理解すべきである。本発明の精神および範囲を逸脱することなく、それらに対して形態および詳細に関する様々な変更を行うことができることは、当業者にとって明らかであろう。したがって、本発明の幅広さと範囲は、上述の例示的実施形態のいずれによっても限定されるものではなく、請求項およびそれらに相当するものにしたがってのみ定義されるべきである。
【０１７５】
本明細書に挙げた刊行物、特許、および特許出願はすべて、本発明が関係する当業者の技術レベルを示しており、またそれらを本明細書に援用するが、それは、それぞれの個別の刊行物、特許または特許出願を本明細書に具体的かつ個別に示して援用することに相当するものである。
【実施例】
【０１７６】
以下の非限定的実施例は、本発明の更なる説明となるであろう。以下の実施例は、供給原料としてトウモロコシを含むが、本発明から逸脱することなく、サトウキビなどの他のバイオマス源を供給原料に使用できることを理解すべきである。さらに、以下の実施例はエタノールおよびブタノールが関係しているが、本発明から逸脱することなく、他のアルコールを製造することもできる。
【０１７７】
本明細書に記載のプロセスは、Ａｓｐｅｎモデリングのような計算モデリングを用いて説明することができる（例えば、米国特許第７，６６６，２８２号明細書を参照）。例えば、市販のモデリングソフトウェアであるＡｓｐｅｎ  Ｐｌｕｓ（登録商標）（Ａｓｐｅｎ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｉｎｃ．，Ｂｕｒｌｉｎｇｔｏｎ，ＭＡ）を、Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ  ｏｆ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ，Ｉｎｃ．（Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ，ＮＹ）から入手可能な物理的性質データベース（ＤＩＰＰＲなど）と一緒に使用して、ブタノールの発酵、精製、および水の統合管理プロセスのためのＡｓｐｅｎモデルを開発することができる。このプロセスモデリングは、多数の基本的な工学計算（例えば、質量とエネルギーのバランス、蒸気／液体平衡、および反応速度計算）を実行できる。Ａｓｐｅｎモデルを生成させるための入力情報として、例えば、実験データ、供給原料の含水量および組成、マッシュを煮る場合やフラッシングの温度、糖化条件（例えば、酵素供給量、デンプン転化率、温度、圧力）、発酵条件（例えば、微生物供給量、グルコース転化率、温度、圧力）、脱ガス処理条件、溶媒塔、事前フラッシュ塔、凝縮器、蒸発装置、遠心分離機などを挙げることができる。
【０１７８】
実施例１
大きな混合タンクへ、混合コンベヤを介して乾燥粉砕トウモロコシ（５３．５トン／時間）を入れて、スラリーにしてマッシュ（一緒にした再利用クック水、バックセット（全液体の３８％）、アンモニア、および酵素を含む）（１２３．６トン／時間）を得、８５℃まで加熱する。その後、マッシュは、注入された蒸気と一緒にハイドロヒーター（ｈｙｄｒｏｈｅａｔｅｒ）を通して移し、次いでフラッシュし、その後、別のタンク内で更なる酵素によって液化して、液化マッシュ（１７８．２トン／時間）を生じさせる。液化マッシュは、発酵後の物質の一部と熱交換によって冷却し、続いて冷却水によって冷却してから、連続バッチ配置の発酵槽内でイソブタノール産生微生物およびオレイルアルコール（１３８．４トン／時間）と一緒にする。ＣＯ２を多く含むオフガスを平均１７．４トン／時間で排気しつつ、デンプンをイソブタノールに変換する。更に脱ガスを行うために多相物質を発酵槽からビール槽へ排出し、その後、（液化マッシュと再利用エクストラクタントの両方から並行熱交換（ｐａｒａｌｌｅｌ  ｈｅａｔ  ｅｘｃｈａｎｇｅ）によって最初の熱吸収を行った後に）２９９．２トン／時間の平均速度で既存のビール塔へ移す。ビール塔は、蒸発トレーンの最後の効用缶から供給される直接注入水蒸気（３６．３トン／時間）を用いて、（エタノール製造時と同様）ほぼ０．５ａｔｍ絶対圧の真空下で操作する。この塔には、１５の蒸気−液体平衡接触段と同等のものがあり、発酵排出物質は最上部から３番目の段に送り込む。５１．６重量％のイソブタノール、４６．６重量％の水、および１．８重量％のＣＯ２から構成される水蒸気（平均流量が５２．１トン／時間）を、塔の上部からストリッピングし、凝縮させて排出イソブタノールデカンター（これは、すべての蒸留塔からの蒸気凝縮液を一緒にする）内に入れる。凝縮されデカントされたｉＢｕＯＨを多く含む有機層（１５．０トン／時間）を、環流のために塔の一番上の段に戻す。２９８．４トン／時間の全蒸留廃および不均一混合エクストラクタントに相当する下部の出口物質を、三相遠心分離機によって処理して、１７．５トン／時間の湿った穀類蒸留粕（乾燥固形分が３４．４重量％）、１４２．５トン／時間の希薄蒸留廃液、および１３８．４トン／時間の低密度の有機エクストラクタント相を得る。有機エクストラント相は、その後の発酵で再利用するために、発酵排出物質の一部と熱交換して冷却する。ｉＢｕＯＨを多く含む有機層（３５．０トン／時間）の残りの部分を、イソブタノールデカンターから既存の精留塔の最上段に向ける。この塔は、１０の平衡段と同等のものを有し、新たに取り付けられたリボイラー（これにより、蒸気を用いて２８．３ＧＪ／時間の仕事率を発揮できるようになる）を備えている。その結果として、６７．２重量％のイソブタノール、３２．３重量％の水、および０．５重量％のＣＯ２から構成される上部出口蒸気（２０．３トン／時間）が作り出され、イソブタノールデカンター内に凝縮される。実質的に純粋なイソブタノール（１４．７トン／時間）が下部から生じる。イソブタノールデカンターの水を多く含む水性層を、２７．７トン／時間の速度で既存の放散側塔へ移す。この塔は、��０の平衡段に相当するものを有し、６．７トン／時間の水蒸気（熱水加熱された（ｈｙｄｒｏｈｅａｔｅｄ）マッシュのフラッシュにより供給される）を用いて操作する。５８．７重量％のイソブタノール、４０．７重量％の水、および０．６重量％のＣＯ２からなる上部出口蒸気（６３．２トン／時間）が生じ、イソブタノールデカンター内に凝縮される。実質的な純水（２８．１トン／時間）が下部から生じ、戻されてクック水として再利用される。
【０１７９】
実施例２
図１０Ａ〜１０Ｃに関して言えば、図１０Ａは、バイオエタノールの製造設備を示し、図１０Ｂは、バルブ、ブラインド、接続配管、および熱交換器を加えることにより、設備がバイオブタノールの製造設備に変換された、設備更新されたバイオエタノール製造設備を示す。例えば、リボイラーを精留塔に加え、更なる冷却タンク（ｃｏｏｌｉｎｇ  ｃａｐａｃｉｔｙ）をビール塔および放散側塔を加える。さらに、ブラインド１００１を加えて、オーバーヘッド蒸気流２２５および２５３の向きを新しい冷却タンクへ変える。図１０Ｂに示すバルブ（開放バルブを白色で示し、閉鎖バルブを黒色で示す）を取り付けて、ブタノール製造のために流れの向きを変える。既存の設備には変更を加えなかった。図１０Ｃは、閉鎖バルブの開放、開放バルブの閉鎖、およびブラインド１００１の再配置によって、バイオエタノールの製造設備へ戻す場合を示す。
【０１８０】
バイオエタノールの製造設備（図１および１０Ａに示すもので、１年間に３５２日稼働）のシミュレーションを実施した。乾燥粉砕トウモロコシを１８ＭＭブッシェル／年の速度で供給して、５０ＭＭガロン／年のエタノールを製造した。蒸留操作を図１０Ａに示す。１２８ｇ／リットルの滴定濃度のエタノールを含むビール流１０５を、発酵から６２０ｇｐｍ（ガロン／分）の平均流量で排出する。他の溶解成分には、１２．８ｇ／リットルのグリセロール、２２．７ｇ／リットルのタンパク質、および１０．６ｇ／リットルの塩が含まれる。ビールは、液化マッシュを用いて７５℃になるまで熱交換し、その後、ビール塔１２０の上部へ供給した。蒸発トレーンから供給されるプロセス蒸気流を、約２７，０００ｋｇ／時間の速度でビール塔１２０の下部に同時に供給した。１２の平衡段のビール塔は、直径が１０フィートの大きさであり、１０の平衡段の放散側塔は、直径が４．５フィートの大きさであり、１０の平衡段の精留塔は、直径が１２フィートの大きさであった。図１０Ａに示すバイオエタノールの製造設備の物質収支を、表１に示す。水、エタノール、グリセロール  タンパク質、塩、および固形分の単位は、ｋｇ／時間である。
【０１８１】
【表１】
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【０１８２】
バイオエタノールの製造設備から設備更新されたバイオブタノールの製造設備（図１０Ｂに示されているもので、一年に３５２日稼働）のシミュレーションを実施した。乾燥粉砕トウモロコシを１８ＭＭブッシェル／年の速度で供給して、３６ＭＭガロン／年のイソブタノールを製造した。蒸留操作を図１０Ｂに示す。１０．６５ｇ／リットルの滴定濃度のイソブタノールを含むビール流２０５を、発酵から６１０ｇｐｍの平均流量で排出する。他の溶解成分には、１７．０ｇ／リットルのグリセロール、１９．５ｇ／リットルのタンパク質、および９．６ｇ／リットルの塩が含まれる。ビールは、液化マッシュを用いて７５℃になるまで熱交換し、その後、ビール塔１２０の上部へ供給した。蒸発トレーンから供給されるプロセス蒸気流を、約８，０００ｋｇ／時間の速度でビール塔１２０の下部に同時に供給した。１２の平衡段のビール塔は、直径が少なくとも６フィートの大きさであり、１０の平衡段の放散側塔は、直径が４．５フィートの大きさであり、１０の平衡段の精留塔は、直径が１２フィートの大きさであった。図１０Ｂに示すバイオブタノールの製造設備の物質収支を、表２に示す。水、ブタノール、グリセロール  タンパク質、塩、および固形分の単位は、ｋｇ／時間である。
【０１８３】
【表２】
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【０１８４】
この例は、バイオエタノール製造設備内のエタノール精製用に設計された蒸留塔を、設備更新されたバイオエタノールの製造設備においてブタノール精製用に変更を行うことなく、目的変更できることを示す。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【国際調査報告】
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