获取乙醇的方法
技术领域
本发明涉及从料液中获取乙醇的方法。
背景技术
从可发酵的原料(例如，玉米、生物量)中工业生产乙醇是一种 重要的工业方法，其中水中的可发酵原料混合物用微生物发酵，从而 制造含乙醇的发酵液。工业生产的乙醇与汽油广泛混合(即，酒精-汽 油混合燃料)。对于汽车中的应用，酒精-汽油混合燃料应该典型地具 有足够低的含水量，这样当水与汽油混合时，水才不会从混合物中析 相。
乙醇可通过多种技术如全蒸发、蒸馏或液-液萃取从发酵液中获 得。
在全蒸发中，发酵液中的乙醇典型地被驱使穿过选择性渗透膜， 在膜的下游侧以蒸汽形式出现，然后被冷凝和收集。膜下游侧的减压 维持分离驱动力。全蒸发技术经常相对缓慢，常常受有机材料淤塞选 择性渗透膜的困扰，所述有机材料典型地普遍存在于发酵液中。
发酵液的蒸馏典型地是能量密集的，在大多数情况下，杀死发酵 液中的微生物和/或导致不希望的具有高含水量的乙醇。
液-液萃取是一种将溶解在第一液体中的溶质转移到第二液体中 的方法，该第二液体基本上与第一液体不混溶。溶质在第一液体中的 溶液通常称为“料液”，而第二液体通常称为“萃取剂”。当使料液 与萃取剂接触时，依照溶质在两种液体中的相对溶解度，溶质趋向于 在两种液体之间分配。如已经实践的，对于从料液中获取乙醇而言， 液-液萃取方法典型地比蒸馏更有能效。另外，通过液-液萃取方法从料 液中获取的乙醇的含量比通过蒸馏获取的乙醇的含水量低。萃取剂的 选择典型地依赖变量如它对于乙醇的亲合力和对微生物的毒性。
在液-液萃取方法的一种修改中，下文中称为“微孔膜萃取”，微 孔膜的一侧典型地与料液接触，该微孔膜的相反侧与萃取剂接触。因 此就在微孔膜微孔内的料液和萃取剂之间形成液-液界面，溶质横穿过 这个液-液界面被转移。
通过液-液萃取法分离溶质的总效率取决于溶质可以从萃取剂中 除去和随后根据其预定用途被纯化的效率。通常，萃取剂的选择对总 方法效率有很大影响。
由于乙醇的大规模生产，即使萃取方法总效率的很小改进就可导 致很大的经济节省，这是非常重要的(例如，在收益性和经济不可行 性之间)。这样，不断地需要更有效的方法以从料液中获取乙醇。
发明概述
在一个方面，本发明提供了从料液中获取乙醇的方法，该方法包 括：
提供含水和乙醇的料液；
提供与料液不混溶的萃取剂，该萃取剂包括如下物质的混合物：
至少一种烷烃；和
至少一种具有下式的脂族醇，
其中，R1、R2、R3、R4、R5和R7分别独立地代表H或具有1至4 个碳原子的直链烷基；
R6代表具有1至4个碳原子的直链烷基，或R3和R6一起代表具 有1至4个碳原子的亚烷基；
m和n独立地代表0、1、2或3；
条件是如果R4代表H，那么R1、R2、R3中的至少两个、或R5和 R7中的至少一个为具有1至4个碳原子的直链烷基；
使萃取剂与料液接触；和
至少部分地从萃取剂中除去乙醇。
在另一个方面，本发明提供了从料液中获取乙醇的方法，该方法 包括：
提供含水和乙醇的料液；
提供与料液不混溶的萃取剂，该萃取剂包括如下物质的混合物：
至少一种对于从料液中萃取乙醇具有第一产量因子(yield factor) 的烷烃；和
至少一种具有6至12个碳原子的支链脂族醇，其中该支链脂族醇 对于从料液中萃取乙醇具有第二产量因子，
其中，混合物对于从料液中萃取乙醇具有第三产量因子，另外其 中第三产量因子大于第一和第二产量因子；
使萃取剂与料液接触；和
至少部分地从萃取剂中除去乙醇。
在本发明的一些实施方案中，微孔膜用来促进从料液中萃取乙醇。
在一些实施方案中，本发明的方法能高效地从料液中萃取乙醇， 同时实现了萃取剂中的低含水量。
附图简述
图1为本发明的一种示例性方法的示意图；
图2为用于实施本发明方法的示例性微孔膜萃取设备的横截面示 意图；
图3为用于实施例40和比较实施例O的膜萃取设备的分解图；
图4为用于图3膜萃取设备中的铝板的俯视图。
发明详述
本发明涉及从料液中获取乙醇的方法。
本发明的一个示例性实施方案的流程图示于图1中。相应地，在 方法100中，原料110(即，水、微生物和可发酵物质)放入发酵罐 120中，使其形成发酵液122。发酵液122中的不溶性物质123在任选 的纯化单元130中被任选地除去(例如，通过沉降和/或过滤)，所得 的料液140被运送到萃取器150中。在萃取器150中，使料液140和 萃取剂160相互紧密接触，这样乙醇在料液140和萃取剂160之间分 配。然后，将包含萃取剂160和乙醇的萃取液170运送到回收单元180， 在那里任选地与水混合的乙醇195被从萃取液170中除去(例如，通 过真空蒸馏)，所以使萃取剂160再生，并再循环到萃取器150中。 同样地，萃取过的料液190返回发酵罐120，该发酵罐120在必要时定 期用额外的原料110补充，以代替已在过程中被除去的组分。
在实施本发明时使用的料液包括水和乙醇，该料液可以为溶液、 悬浮液、分散体等形式。除了乙醇和水，料液还可以任选地包含可溶 性和不溶性组分(例如，可发酵的糖、糖类、或多糖、微生物、生物 量)。发酵过程用的合适生物量的实例包括糖基物质(例如，糖蜜、 甘蔗和糖用甜菜)；和淀粉基物质(例如，玉米、小麦、木薯、大麦、 黑麦和燕麦)。也可以使用含初级纤维、半纤维素和木素以及可变量 的其它物质的纤维质生物量。相似地，用于本发明的发酵微生物可为 任何熟知的用于发酵过程的微生物，包括各种产生醇的真菌(称为酵 母)、耐热细菌、和发酵单胞菌属细菌(Zymomonas bacteria)的各种菌株。 在本发明的一些实施方案中，料液可以包括发酵液和/或其滤液(例如 超滤液)。
有用的发酵液典型地包含量为从至少0.5wt％、2wt％或4wt％直到 至少10wt％的乙醇，所述重量基于发酵液的总重量，但也可以使用更 高和更低浓度的乙醇。
制备发酵液的方法已为人们所熟知。典型地，发酵液可通过在容 器中(例如发酵罐、桶)中混合水、可发酵糖(或其前体)和微生物 如酿造酵母，维持混合物在一个可以发生发酵的温度(例如，在15℃ -45℃范围内)下。发酵罐可普遍地商业购得，并描述于例如美国专利 4,298,693(Wallace)中。
萃取剂包括至少一种烷烃和至少一种支链的2°或3°脂族醇。有用 的支链2仲或3叔脂族醇包括那些具有下式的醇：
其中，R1、R2、R3、R4、R5和R7分别独立地代表H或具有1至4 个碳原子的直链烷基；
R6代表具有1至4个碳原子的直链烷基，或R3和R6一起代表具 有1至4个碳原子的亚烷基；
m和n独立地代表0、1、2或3；
条件是如果R4代表H，那么R1、R2、R3中的至少两个、或R5和 R7中的至少一个为具有1至4个碳原子的直链烷基。
典型地，有用的支链2仲或3叔脂族醇在实施本发明所用的条件 (例如，处于或高于20℃)下为液体，尽管只要它们在萃取剂中与其 它组分(例如烷烃)形成均匀的液体溶液，它们也可以为固体。具有6 至12个碳原子的脂族醇典型地具有使它们适用于实施本发明的物理性 质。示例性支链脂族醇包括：支链2仲脂族醇(例如2，6-二甲基环己醇、 3，5-二甲基环己醇、4-甲基环己醇、3，5-二甲基庚-4-醇、2，6-二甲基庚-4- 醇及其混合物)和支链3叔脂族醇(例如3，6-二甲基庚-3-醇、2-甲基-2 壬醇及其混合物)。
有用的烷烃可以为直链的(例如，正辛烷、正壬烷、正癸烷、正 十一烷、正十二烷、正十四烷、正十六烷)；支链的(例如，2-甲基壬 烷、4-乙基-2-甲基辛烷、2，2-二甲基癸烷、4-甲基癸烷、2，6-二甲基癸 烷)；和/或环状的(例如，1，2，4-三甲基环己烷、顺式-和/或反式-十氢 化萘)。也可以使用至少两种烷烃的组合(例如，直链、支链和/或环 状烷烃的组合)。
除烷烃和支链2仲或3叔脂族醇组分以外，萃取剂还可以包括其 它组分。这些附加组分可以有目的地添加到萃取剂中，或例如作为烷 烃和支链2°仲或3°叔脂族醇中的污染物存在。
为了保证界限分明的液-液界面的形成，典型地选择与料液不混溶 的萃取剂。为了减少在料液中夹带的萃取剂，可以选择萃取剂，使其 “基本上不溶”于料液中(即，可溶解程度小于2wt％)。
根据所选的材料和条件，在萃取过程中可能发生萃取剂逐渐损失 进入料液中。如果不回收，在萃取过程中被夹带或溶解于料液中的萃 取剂可能不利地影响萃取方法的经济可行性。令人惊讶地，用于本发 明方法中的萃取剂典型地降低了在料液中萃取剂的夹带。
杂质和其它组分(例如醇和/或水)可以存在于萃取剂中。如果存 在，这些杂质和其它组分可以存在的量为小于wt20％(例如，小于 10wt％、小于5wt％、或小于2wt％，所述重量基于萃取剂的总重量)。
尽管可以使用较低沸点的萃取剂，但为了促进醇和/或水通过蒸馏 (例如真空蒸馏)从萃取剂中分离，可以选择沸点比乙醇沸点(即78.3 ℃)和/或水沸点高的萃取剂。例如，萃取剂可以具有高于125℃和/或 高于150℃的沸点。
可在料液和萃取剂为液体的任意温度下使用它们。增加料液和/或 萃取剂的温度典型地导致较快的萃取速度，但是，如果发酵液用作料 液的源，较高温度可能不利地影响所有微生物。因此，对于使用含酿 造酵母的发酵液的连续乙醇生产，料液和萃取剂中的至少一种可维持 在26℃-38℃温度范围内的温度下，如在29℃-33℃范围内的温度(例如， 30.8℃)，尽管也可以使用更高和更低的温度。在本发明的一些实施方 案中，例如，在没有利用或已经除去微生物的方法中，温度可以顺利 地充分提高，例如，提高到高于50℃的温度。
萃取液包括萃取剂和乙醇。在实践中，萃取剂典型地还包括水， 尽管萃取剂可能不包含水。乙醇和任选的水可以通过任何已知的方法 从萃取液中除去，所述方法包括例如全蒸发、蒸发(例如，在减压下)、 蒸馏(例如，在高温和/或减压下)和气流中的夹带。闪蒸馏(例如在 美国专利3,428,553(Shiah)中描述的)对于去除水和乙醇是一种特别有 用的方法。
用指定萃取剂从指定料液中除去乙醇的一个效率量度是“产量因 子”。对于指定选择的萃取剂和料液的产量因子(用每升被萃取料液 中所萃取的乙醇克数单位表示)是在萃取步骤过程中从每升料液中被 萃取剂萃取的乙醇量乘以被萃取乙醇关于水的纯度得到的乘积，其定 义如下：
量 反映了如果水和乙醇从萃取剂中分离将 获得的组成。
典型地，为了促进在料液和萃取剂之间快速分配溶质，料液和萃 取剂密切混合。但是，这种密切混合可能导致稳定乳状液的形成(例 如，如果料液为发酵液)，这使得萃取剂和料液的分离变得困难。为 了减少乳状液形成问题，在萃取步骤过程中可以使用微孔膜。
微孔膜萃取技术为人们所熟知，这些代表性设备已经在例如美国 专利RE 34,828(Sirkar)；4,966,707(Cussler等人)和3,956,112(Lee等人) 中描述。另外，几种有用的微孔膜萃取设备描述在例如普通转让的美 国专利申请No.10/388099中，发明名称为“液-液萃取体系和方法”， 代理档案号57956US002，与此一起提交。
图2中描述了一种示例性膜萃取设备，其中膜萃取设备200具有 不漏流体的外壳210，其形成内部空腔202，并具有各个料液入口214、 萃取剂入口215、萃取过的料液出口212和从那里伸出的萃取液出口 213。微孔膜240将内部空腔202分成两个室，分别用202a和202b表 示。如果存在可选择的多孔支架250，它被放置为平行且接近于微孔膜 240。如用于实施本发明，料液220经料液入口214进入室202a，萃取 剂230经萃取剂入口215进入室202b。料液220渗入微孔膜240，在 微孔膜240的微孔内与萃取剂230形成液-液界面(未显示)。乙醇 和任选的水从料液220扩散进入萃取剂230，所得的萃取液270经萃取 液出口213离开室202b。同样地，萃取过的料液280经萃取过的料液 出口212离开室202a。
膜萃取设备可以为任何设计，只要萃取剂和料液在微孔膜的至少 一个微孔内、典型地在多个微孔内具有液-液界面。通常，乙醇萃取 的速度取决于液-液界面的面积。因此，典型地需要具有大的膜表面 积的膜萃取设备设计，尽管也可使用具有相对小的膜表面积的设计。
为了促进在微孔膜内的料液和萃取剂之间形成界面，最不能充分 润湿膜的料液或萃取剂中的任意一种可维持在比另一个高的压力下。 例如，在疏水性微孔膜的情况下，料液可以具有比萃取剂高的流体压 力。这种压力差应典型地足以充分固定料液和萃取剂之间的界面，但 是优选不会大到引起对微孔膜的损害。压力差可通过很多已知的方法 来实现，所述方法包括节流阀(例如，在出口212或213中的一个上 的止回阀)、流体高度差等。如果在料液和萃取剂之间的压力差存在， 它可能为例如4℃下的至少10cm水(1kPa)、至少1PSI(6.9kPa)， 可以高达13PSI(90kPa)，尽管也可使用更高和更低的压力。
用于实施本发明的微孔膜典型地具有在膜主表面之间伸出的微米 大小的孔(即微孔)。微孔可以是例如孤立的或相互连接的。微孔膜 可以由任何有微孔穿过其中的材料形成，例如微孔热塑性聚合物。微 孔膜可以是例如柔性的或刚性的。在本发明的一些实施方案中，有用 的热塑性微孔膜可包括相似或不同的热塑性聚合物的混合物，每种聚 合物任选地具有不同的分子量分布(例如，超高分子量聚乙烯 (UHMWPE)和高分子量聚乙烯(HMWPE)的混合物)。
微孔膜的微孔尺寸、厚度和组成典型地决定了本发明的乙醇萃取 速度。微孔膜的微孔尺寸应该足够大，以允许微孔内的料液和萃取剂 之间的接触，但是不应过大以免发生料液穿过微孔膜进入萃取剂的溢 流。
用于实施本发明的微孔膜可以是例如亲水的或疏水的。微孔膜可 以通过本领域熟知的方法制造，这些方法描述于例如美国专利 3,801,404(Druin等人)、3,839,516(Williams等人)、3,843,761(Bierenbaum 等人)、4,255,376(Soehngen等人)、4,257,997(Soehngen等人)、 4,276,179(Soehngen)、4,973,434(Sirkar等人)，和/或普遍地市售自供应 商如Celgard，Inc.(Charlotte，North Carolina)、Tetratec，Inc.(Ivyland， Pennsylvania)、Nadir Filtration GmbH(Wiesbaden，Germany)；或 Membrana，GmbH(Wuppertal，Germany)。示例性亲水膜包括微孔聚酰胺 膜(例如微孔尼龙)、微孔聚碳酸酯膜、微孔乙烯乙烯醇共聚物膜和 微孔亲水性聚丙烯膜。示例性疏水膜包括微孔聚乙烯膜、微孔聚丙烯 (例如，热诱导相分离微孔聚丙烯)膜、和微孔聚四氟乙烯膜。
典型地，有用微孔膜的平均孔径(例如，根据ASTM E1294-89(1999) “使用自动液体孔度计对膜滤器孔径特征进行的标准测试方法” (″Standard Test Method for Pore Size Characteristics of Membrane Filters Using Automated Liquid Porosimeter″)测定的)可以大于约0.07微米(例 如大于0.1微米或大于0.25微米)，可以小于1.4微米(例如小于0.4 微米或小于0.3微米)，尽管也可以使用具有更大或更小的平均孔径的 微孔膜。为了减少乳状液的形成和/或穿过膜的溢流，微孔膜可基本没 有孔、裂缝、或其他直径超过100微米的洞。
有用的微孔膜典型地具有从至少约20％(例如，至少30％或至少 40％)直至80％、87％或甚至95％范围内的孔隙率，所述百分比基于 微孔膜的体积。
典型地，有用的微孔膜具有至少约25微米(例如至少35微米或 至少40微米)的厚度，和/或可以具有小于约80微米(例如小于60微 米或甚至小于50微米)的厚度，尽管可以使用任何厚度的膜。典型地， 微孔膜应该单独地或与任选的多孔支架部件组合具有足够的机械强 度，以承受在预定操作条件下穿过微孔膜施加的任何压力差。
依照本发明，可以串联或并联使用多种微孔膜。示例性膜形式包 括薄板、袋、和管，它们可以是基本平面的、或非平面的(例如，褶 状、螺旋绕筒、板式框架、中空纤维束)。在本发明的一些实施方案 中，微孔膜可以包括微孔中空纤维膜，如在例如美国专利 4,055,696(Kamada等人)、4,405,688(Lowery等人)、5,449,457(Prasad) 中描述的。当然，萃取设备的属性(例如形状、尺寸、组件)可以根 据所选膜的形式而变化。
微孔膜可以包括至少一种疏水性(即，不会自发地被水润湿)材 料。示例性疏水性材料包括：聚烯烃(例如，聚丙烯、聚乙烯、聚丁 烯、任意前述聚合物的共聚物、和任选的烯键式不饱和单体)及其组 合。如果微孔膜为疏水性的，那么相对于萃取剂，可以施加正压到料 液上，以有助于润湿微孔膜。
在本发明的一些实施方案中，微孔膜可以为亲水性的，例如具有 公称平均孔径在从0.2至0.45微米范围内的亲水性微孔聚丙烯膜(例 如，如以商品名“GH POLYPRO MEMBRANE”被Pall Life Sciences，Inc.， Ann Arbor，Michigan出售的)。如果微孔膜为亲水性的，那么相对于 料液，可以施加正压到萃取剂上，以促进膜内液-液界面的固定。示 例性膜包括在美国专利3,801,404(Druin等人)、3,839,516(Williams等 人)、3,843,761(Bierenbaum等人)、4,255,376(Soehngen)、 4,257,997(Soehngen等人)、4,276,179(Soehngen)、4,726,989(Mrozinski)、 5,120,594(Mrozinski)、和5,238,623(Mrozinski)中描述的微孔膜。
如果需要，依照本发明获得的乙醇可以使用已知技术(例如，分 子筛、利用苯的共沸蒸馏)进一步纯化。
参照下面的非限定性实施例将更充分地理解本发明，其中所有的 份、百分比、比率等都是按重量计，除非另外说明。
实施例
除非另外指出，实施例中使用的所有试剂都可从一般化学品供应 商如Aldrich Chemical Company，Milwaukee，Wisconsin获得或购买，或 可以通过已知的方法合成。
实施例1-39和比较实施例A-N
实施例1-39和比较实施例A-N依照下面的程序进行：
将2克9.3wt％的乙醇水溶液和1克待试验的萃取剂置于23℃的 1.5打兰(dram)(6mL)小瓶中。密封小瓶，用手剧烈振荡3分钟，然后静 置5分钟，再剧烈振荡3分钟。然后使小瓶静置48小时，使液体相分 离。使用6890型气相色谱仪，通过气相色谱法分析水相和有机相的等 分试样中的乙醇和水，6890型气相色谱仪从Hewlett-Packard Company(Palo Alto，California)购得，配有热导式探测器和98英尺 (30m)、530微米内径、具有聚醚液相(具有商品名“CARBOWAX”) 的毛细管柱。氦气用作载气。色谱炉温度最初设定在40℃，在每个等 分试样注入毛细管柱后以20℃/分钟的速度升至230℃。测定乙醇和水 的积分峰面积并将其修正，从而说明它们各自探测器响应因子的差。 按照上文所述计算了产量因子，记录在表1(下面)中。
表1
脂族醇 醇的份数 烷烃 烷烃份数 产量因子 比较实施例A - - 十氢化萘 100 0 比较实施例B - - 十二烷 100 111 比较实施例C - - 十四烷 100 52 比较实施例D 油醇 100 - - 273 比较实施例E 4-甲基环己醇 100 - - 334 1 4-甲基环己醇 78 十二烷 22 479 2 4-甲基环己醇 54 十二烷 46 519 3 4-甲基环己醇 43 十二烷 57 160 比较实施例F 2，6-二甲基环己醇 100 - - 219 4 2，6-二甲基环己醇 74 十二烷 26 684 5 2，6-二甲基环己醇 52 十二烷 48 364 比较实施例G 3，5-二甲基环己醇 100 - - 561 6 3，5-二甲基环己醇 69 十二烷 31 738 7 3，5-二甲基环己醇 33 十二烷 67 708 比较实施例H 2，6-二甲基-4-庚醇 100 - - 866 8 2，6-二甲基-4-庚醇 88 十二烷 12 1466 9 2，6-二甲基-4-庚醇 80 十二烷 20 1618 10 2，6-二甲基-4-庚醇 73 十二烷 27 2012 11 2，6-二甲基-4-庚醇 63 十二烷 37 2232 12 2，6-二甲基-4-庚醇 59 十二烷 41 1503 13 2，6-二甲基-4-庚醇 43 十二烷 57 484 14 2，6-二甲基-4-庚醇 27 十二烷 73 392 15 2，6-二甲基-4-庚醇 14 十二烷 86 51 16 2，6-二甲基-4-庚醇 69 十氢化萘 31 1129 17 2，6-二甲基-4-庚醇 35 十氢化萘 65 1199 比较实施例I 3，6-二甲基-3-庚醇 100 - - 1536 18 3，6-二甲基-3-庚醇 88.5 十四烷 11.5 1587 19 3，6-二甲基-3-庚醇 78 十四烷 22 1621 20 3，6-二甲基-3-庚醇 65 十四烷 35 1607 21 3，6-二甲基-3-庚醇 48 十四烷 52 111 22 3，6-二甲基-3-庚醇 37 十四烷 63 204 23 3，6-二甲基-3-庚醇 18 十四烷 82 182 比较实施例J 3-甲基-3-辛醇 100 - - 410 24 3-甲基-3-辛醇 89 十二烷 11 398 25 3-甲基-3-辛醇 68 十二烷 32 542 26 3-甲基-3-辛醇 45 十二烷 55 242 比较实施例K 3，7-二甲基-3-辛醇 100 - - 675 27 3，7-二甲基-3-辛醇 85 十二烷 15 709 28 3，7-二甲基-3-辛醇 55 十二烷 45 170
脂族醇 醇的份数 烷烃 烷烃份数 产量因子 29 3，7-二甲基-3-辛醇 38 十二烷 62 508 比较实施例L 2-甲基-2-壬醇 100 - - 520 30 2-甲基-2-壬醇 83 十二烷 17 611 31 2-甲基-2-壬醇 51 十二烷 49 565 32 2-甲基-2-壬醇 33 十二烷 67 329 比较实施例M 6-乙基-3-癸醇 100 - - 243 33 6-乙基-3-癸醇 77 十二烷 23 513 34 6-乙基-3-癸醇 56 十二烷 44 488 35 6-乙基-3-癸醇 43 十二烷 57 162 比较实施例N 7-乙基-2-甲基-4-十一醇 100 - - 565 36 7-乙基-2-甲基-4-十一醇 84 十二烷 16 596 37 7-乙基-2-甲基-4-十一醇 73 十二烷 27 966 38 7-乙基-2-甲基-4-十一醇 53 十二烷 47 1070 39 7-乙基-2-甲基-4-十一醇 40 十二烷 60 166
图3和图4中显示的膜萃取设备类型用于实施例40和比较实施例 O中。
膜萃取设备300由两个相同的1.27cm厚的铝框架310、311(即分 别为进料框架310和萃取剂框架311)组成。为了简单，下面的尺寸讨 论只参照铝进料框架310。正面365比进料框架310的凸起边缘部分 368a、368b低0.08cm。进料框架310具有伸长的六角形膜接触区域370， 其长38.8cm。通道315a、b、c、d、e、f被肋335a、b、c、d、e分开， 每个肋具有相应的中心部分340a、b、c、d、e和相对的端部分341a、 b、c、d、e。口320a、b通过框架310在流动通道两端被切割。通道 315a、b、c、d、e、f在位于各个相应通道两端处的下行锥体317a、b、 c、d、e、f之间测得为26.4cm。每个通道的底面(在下行锥体之间) 与凹进的区域365共面。通道315b、c、d、e为0.9cm宽。使用中，通 道315a、f的各自宽度为0.6cm，通道的外边缘被衬垫330的中心开口 (未显示)限定，衬垫330在尺寸和形状上与延长的六角形膜接触区 域370对应。通道315a、b、c、d、e、f各自终止于在2.5cm距离内下 降0.5cm的渐变锥体处。肋335a、b、c、d、e的顶部与凸起的肩368a、 368b共面(即，它们比通道315a、b、c、d、e、f的底面高出0.08cm)。 肋335a、b、c、d、e的中心部分340a、b、c、d、e为0.08cm宽。端 部分341a、b、c、d、e各为0.3cm宽，相对于凸起的肩368a、368b， 所述端部分341a、b、c、d、e具有最大深度1.4cm。端部分341a、e 长3.5cm；端部分341b、d长4.5cm；端部分341c长5.2cm。
具有0.3cm×0.3cm正方形开口的聚乙烯网350放置在通道315a、 b、c、d、e、f和膜萃取设备300的低压(溶剂)侧上的微孔膜325之 间。微孔膜325密封在聚氯丁二烯衬垫330、331和框架310、311之 间，使用螺栓390插入通过孔392，该孔延伸穿过框架310、311。聚 氯丁二烯衬垫330、331为0.16cm厚，每个衬垫具有与伸长的六角形 膜接触区域相应的中心开口。
微孔膜325为疏水性微孔聚丙烯膜，依照美国专利 5,120,594(Mrozinski)的方法通过热诱导相分离方法制备，具有38微米 的厚度和0.20-0.21微米的平均孔径(最大孔径为0.32微米)。萃取剂 /膜/发酵液的接触面积为1.87cm2。组装后，膜萃取设备300以长轴为 垂直取向而放置。含10wt％乙醇量的发酵液(982克)(从Minnesota Corn Processors，LLC，Marshall，Minnesota获得)使用齿轮泵经过口320a、 b连续循环。萃取剂(219克)用配有含氟弹性体密封件的齿轮泵经过口 321a、b连续循环(平行于料液流动方向)。液体从烧杯向室的下口循 环；流体压力通过连接在口320a和321a上的止回阀(未显示)维持， 用压力表测量。
实施例40
发酵液、萃取剂和膜萃取设备分别维持在35℃。发酵液(982克， 10wt％的乙醇含量，从Minnesota Corn Processors，LLC，Marshall， Minnesota获得)通过萃取设备以2mL/sec的速度、在3.2Psi(22kPa) 压力下循环；萃取剂(219克，63wt％的2，6-二甲基-4-庚醇和37wt％ 十二烷的混合物)通过萃取设备以4mL/sec的速度、在1.3Psi(8.9kPa) 压力下循环。萃取进行3小时，以一定间隔取萃取液和发酵液的等分 试样各1mL。等分试样用气相色谱法(如实施例1中)分析萃取剂中 的乙醇和水以及发酵液中的溶剂污染物。在每次萃取的整个过程中， 萃取剂保持透明，没有发现乳状液形成。在一段时间内测定萃取剂中 乙醇和水的含量(按总重量的百分比)，记录在表2(下面)中。
表2
时间 hr 乙醇 wt.％ H2O wt.％ 乙醇转移量 g 乙醇/水 wt./wt. 0 0 0 0 - 0.03 0.10 0.49 0.23 0.21 0.17 0.30 0.46 0.66 0.91 0.33 0.42 0.43 0.91 0.96 0.67 0.80 0.56 1.75 1.44 1.00 1.08 0.60 2.37 1.80 1.50 1.53 0.75 3.35 2.05 2.00 1.62 0.82 3.54 1.97 2.50 1.85 0.81 4.04 2.27 3.00 2.13 0.89 4.67 2.40
作为时间的函数，发酵液中2，6-二甲基-4-庚醇的浓度记录在表3 (下面)中。
表3
时间，hr 发酵液中的2，6-二甲基-4-庚醇，wt.％ 0.0167 0.000 0.5 0.016 1 0.029 2 0.045 3 0.048
比较实施例O
重复实施例40，除了萃取剂为未稀释的2，6-二甲基-4-庚醇，发酵 液通过萃取设备以3mL/sec的速度、在3Psi(21kPa)压力下循环，同 时萃取剂通过萃取设备以6mL/sec的速度、在1.5Psi(10kPa)压力下 循环。在一段时间内测量萃取剂中乙醇和水的含量(按总重量的百分 比)，记录在表4(下面)中。
表4
时间 hr 乙醇 wt.％ H2O wt.％ 乙醇转移量 g 乙醇/水 wt./wt. 0 0 0 0 - 0.03 0.11 1.61 0.24 0.69 0.17 0.32 0.73 0.71 0.44 0.33 0.57 0.86 1.25 0.66 0.67 1.02 1.03 2.23 0.99 1.00 1.44 1.21 3.15 1.19 1.50 2.56 1.89 5.60 1.35 2.00 3.14 2.81 6.87 1.12 2.50 2.40 1.52 5.26 1.58 3.00 3.67 2.22 8.05 1.65
作为时间的函数，发酵液中2，6-二甲基-4-庚醇的浓度记录在表5 (下面)中。
表5
时间，hr 发酵液中的2，6-二甲基-4-庚醇，wt.％ 0.0167 0.013 0.5 0.030 1 0.038 2 0.089 3 0.154
在不背离本发明范围和精神的情况下，本发明的各种修改和替换 对于本领域的技术人员是显而易见的，应理解，不应过度地将本发明 限于本文列出的说明性实施方案。