Alkohol iz piljevine kod kuće. Proizvodnja etilnog alkohola od drveta

Piljevina je vrijedna sirovina za proizvodnju raznih alkohola koji mogu biti koristiti kao gorivo.

Takva biogoriva mogu raditi:

• Benzinski motori za automobile i motocikle;
• generatori energije;
• benzinska oprema za domaćinstvo.

Glavni problem ono što se mora prevazići u proizvodnji biogoriva od piljevine je hidroliza, odnosno pretvaranje celuloze u glukozu.

Celuloza i glukoza imaju istu osnovu - ugljovodonike. Ali za transformaciju jedne supstance u drugu neophodni su različiti fizički i hemijski procesi.

Glavne tehnologije za pretvaranje piljevine u glukozu mogu se podijeliti u dvije vrste:

• industrijski zahtijevaju sofisticiranu opremu i skupe sastojke;
• domaće za koje nije potrebna nikakva sofisticirana oprema.

Bez obzira na metodu hidrolize, piljevina se mora usitniti što je više moguće. Za to se koriste razne drobilice.

Kako manja veličina piljevina, teme efikasnije doći će do razlaganja drveta na šećer i druge komponente.

Više informacija o opremi za mljevenje piljevine možete pronaći ovdje:. Nije potrebna nikakva druga priprema piljevine.

industrijskim putem

Piljevina se zatim sipa u vertikalni rezervoar napunjen rastvorom sumporne kiseline(40%) u težinskom omjeru 1:1 i, hermetički zatvoren, zagrijava se na temperaturu od 200-250 stepeni.

U tom stanju piljevina se drži 60-80 minuta uz stalno miješanje.

Za to vrijeme odvija se proces hidrolize i celuloza se, upijajući vodu, razlaže na glukozu i druge komponente.

Supstanca dobivena kao rezultat ove operacije filter, dobijanje mješavine otopine glukoze sa sumpornom kiselinom.

Pročišćena tekućina se sipa u posebnu posudu i pomiješa s otopinom krede, koja neutrališe kiselinu.

Zatim se sve filtrira i dobije se:

• toksičnog otpada;
• rastvor glukoze.

Mana ova metoda u:

• visoki zahtjevi za materijalom od kojeg je oprema napravljena;
• visoki troškovi za regeneraciju kiseline,

stoga nije bio u širokoj upotrebi.

Postoji i jeftinija metoda., u kojem se koristi otopina sumporne kiseline jačine 0,5-1%.

Međutim, efikasna hidroliza zahtijeva:

• visok pritisak (10-15 atmosfera);
• zagrevanje do 160-190 stepeni.

Trajanje postupka je 70-90 minuta.

Oprema za takav proces može biti napravljena od jeftinijih materijala, jer je takva razrijeđena otopina kiseline manje agresivna od one koja se koristi u gore opisanoj metodi.

ALI pritisak od 15 atmosfera nije opasančak i za konvencionalnu hemijsku opremu, jer se mnogi procesi odvijaju i pod visokim pritiskom.

Za obje metode koristite čelične, hermetički zatvorene posude do 70 m³, iznutra obložen ciglom ili pločicama otpornim na kiseline.

Ova obloga štiti metal od kontakta s kiselinom.

Sadržaj posuda se zagrijava dovođenjem vruće pare u njih.

Na vrhu je postavljen odvodni ventil koji je podešen na potreban pritisak. Zbog toga višak pare izlazi u atmosferu. Ostatak pare stvara potreban pritisak.

Obje metode uključuju isti hemijski proces.. Pod uticajem sumporne kiseline, celuloza (C6H10O5)n apsorbuje vodu H2O i pretvara se u glukozu nC6H12O6, odnosno mešavinu različitih šećera.

Nakon pročišćavanja, ova glukoza se koristi ne samo za dobivanje biogoriva, već i za proizvodnju:

• piće i tehničko alkohol;
• Sahara;
• metanol.

Obje metode vam omogućavaju da obrađujete drvo bilo koje vrste, stoga jesu univerzalni.

Kao nusproizvod prerade piljevine u alkohol, dobiva se lignin - tvar koja se spaja:

• peleti;
• briketi.

Stoga se lignin može prodavati preduzećima i poduzetnicima koji se bave proizvodnjom peleta i briketa od drvnog otpada.

Drugi nusprodukt hidrolize je furfural. To je uljasta tečnost, efikasan konzervans za drvo.

Furfural se takođe koristi za:

• prerada nafte;
• pročišćavanje biljnog ulja;
• proizvodnja plastike;
• razvoj antifungalnih lijekova.

U procesu obrade piljevine kiselinom oslobađaju se otrovni gasovi, zbog toga:

• sva oprema mora biti instalirana u ventiliranoj radionici;
• radnici moraju nositi zaštitne naočare i respiratore.

Prinos glukoze po težini je 40-60% težine piljevine, ali uzimajući u obzir veliku količinu vode i nečistoća težina proizvoda je nekoliko puta veća od početne težine sirovine.

Višak vode će se ukloniti tokom procesa destilacije.

Pored lignina, nusproizvodi oba procesa su:

• alabaster;
• terpentin,

koji se može prodati za neki profit.

Prečišćavanje rastvora glukoze

Čišćenje se odvija u nekoliko faza:

1. Mehanički čišćenje korištenje separatora uklanja lignin iz otopine.
2. Tretman mleko od krede neutrališe kiselinu.
3. naseljavanje razdvaja proizvod u tečnu otopinu glukoze i karbonata, koji se zatim koriste za dobivanje alabastera.

Evo opisa tehnološkog ciklusa prerade drveta u postrojenju za hidrolizu u gradu Tavda (Sverdlovska oblast).

kućna metoda

Ova metoda je lakša ali traje u prosjeku 2 godine. Piljevina se sipa u veliku hrpu i obilno zalijeva vodom, nakon čega:

• pokriti nečim
• ostavi pljuvanje.

Temperatura unutar gomile raste i počinje proces hidrolize, kao rezultat toga celuloza se pretvara u glukozu koji se mogu koristiti za fermentaciju.

Nedostatak ove metodeČinjenica je da se pri niskoj temperaturi aktivnost procesa hidrolize smanjuje, a na negativnoj temperaturi potpuno prestaje.

Stoga je ova metoda efikasna samo u toplim krajevima.

osim toga, postoji velika vjerovatnoća degeneracije procesa hidrolize u propadanje, zbog čega će se ispostaviti ne glukoza, već mulj, a sva će se celuloza pretvoriti u:

• ugljen-dioksid;
• mala količina metana.

Ponekad u kućama grade instalacije slične industrijskim. . Izrađene su od nerđajućeg čelika, koji bez posledica može da izdrži dejstvo slabog rastvora sumporne kiseline.

Zagrijte sadržaj takvi uređaji sa:

• otvorena vatra (lomača);
• namotaj od nerđajućeg čelika kroz koji cirkuliše vrući vazduh ili para.

Pumpanjem pare ili vazduha u posudu i praćenjem očitavanja manometra, pritisak u posudi se reguliše. Proces hidrolize počinje pri pritisku od 5 atmosfera, ali najefikasnije se odvija pri pritisku od 7-10 atmosfera.

Zatim, baš kao u industrijskoj proizvodnji:

• pročistiti otopinu od lignina;
• obrađene rastvorom krede.

Nakon toga se otopina glukoze taloži i fermentira uz dodatak kvasca.

Fermentacija i destilacija

Za fermentaciju u rastvor glukoze dodati običan kvasac koji aktiviraju proces fermentacije.

Ova tehnologija se koristi kako u poduzećima, tako iu proizvodnji alkohola od piljevine kod kuće.

Vrijeme fermentacije 5-15 dana, u zavisnosti od:

• temperatura zraka;
• vrste drveta.

Proces fermentacije kontrolira se količinom stvaranja mjehurića ugljičnog dioksida.

Tokom fermentacije dolazi do takvog hemijskog procesa - glukoza nC6H12O6 se razlaže na:

• ugljični dioksid (2CO2);
• alkohol (2C2H5OH).

Nakon završetka fermentacije materijal se destiluje- zagrevanje na temperaturu od 70–80 stepeni i hlađenje izduvne pare.

Na ovoj temperaturi ispariti iz otopine:

• alkoholi;
• eteri,

dok voda i nečistoće rastvorljive u vodi ostaju.

• hlađenje parom;
• kondenzacija alkohola

koristite zavojnicu uronjen u hladnu vodu ili hlađen hladnim vazduhom.

Za povećanje snage gotov proizvod se destilira još 2-4 puta, postepeno snižavajući temperaturu na vrijednost od 50-55 stupnjeva.

Snaga rezultirajućeg proizvoda utvrđeno alkoholom koji procjenjuje specifičnu težinu supstance.

Proizvod destilacije može se koristiti kao biogorivo sa jačinom od najmanje 80%. Manje jak proizvod ima previše vode, pa će tehnika na njemu raditi neefikasno.

Iako je alkohol dobiven iz piljevine vrlo sličan mjesečini, njegov ne može se koristiti za piće zbog visokog sadržaja metanola, koji je jak otrov. Osim toga, velika količina fuzelnih ulja kvari okus gotovog proizvoda.

Da biste očistili od metanola, morate:

• prva destilacija se vrši na temperaturi od 60 stepeni;
• ocijedite prvih 10% dobivenog proizvoda.

Nakon destilacije ostaju:

• težak terpentinske frakcije;
• kvasca masa, koji se može koristiti kako za fermentaciju sljedeće serije glukoze, tako i za proizvodnju stočnog kvasca.

Hranjivije su i zdravije od zrna bilo koje žitarice, pa ih rado kupuju farme koje uzgajaju krupnu i malu stoku.

Primjena biogoriva

U poređenju sa benzinom, biogoriva (alkohol napravljen od recikliranog otpada) imaju i prednosti i nedostatke.

Evo Glavne prednosti:

• visoki (105-113) oktanski broj;
• niža temperatura sagorevanja;
• nedostatak sumpora;
• niža cijena.

Zbog visokog oktanskog broja, povećati omjer kompresije, povećavajući snagu i efikasnost motora.

Niža temperatura sagorevanja:

• produžava vijek trajanja ventili i klipovi;
• smanjuje toplinu motora u režimu maksimalne snage.

Zbog odsustva sumpora, biogoriva ne zagađuje vazduh i ne skraćuje vijek trajanja motornog ulja, jer sumpor oksid oksidira ulje, pogoršavajući njegove karakteristike i smanjujući resurs.

Zbog znatno niže cijene (osim akciza) biogorivo štedi porodični budžet.

Biogoriva imaju ograničenja:

• agresivnost prema gumenim dijelovima;
• nizak omjer mase goriva i zraka (1:9);
• slabo isparavanje.

biogorivo oštetiti gumene zaptivke, dakle, tokom konverzije motora za rad na alkohol, sve gumene brtve se mijenjaju u poliuretanske dijelove.

Zbog nižeg omjera goriva i zraka, potreban je normalan rad na biogorivo rekonfiguracija sistema goriva, odnosno ugradnju većih mlaznica u karburator ili treptanje kontrolera injektora.

Zbog malog isparavanja Poteškoće pri pokretanju hladnog motora na temperaturama ispod plus 10 stepeni.

Da bi se riješio ovaj problem, biogoriva se razrjeđuju benzinom u omjeru 7:1 ili 8:1.

Za rad na mješavini benzina i biogoriva u omjeru 1:1, nije potrebna modifikacija motora.

Ako ima više alkohola, onda je poželjno:

• zamijenite sve gumene zaptivke poliuretanskim;
• izbrusiti glavu cilindra.

Brušenje je neophodno kako bi se povećao omjer kompresije, što će omogućiti ostvari viši oktan. Bez takve izmjene, motor će izgubiti snagu kada se alkohol doda u benzin.

Ako se biogoriva koriste za električne generatore ili kućanske benzinske uređaje, tada je poželjno zamijeniti gumene dijelove poliuretanskim.

U takvim se uređajima može izostaviti brušenje glave, jer se mali gubitak snage kompenzira povećanjem dovoda goriva. osim toga, potrebno je rekonfigurirati karburator ili injektor, svaki stručnjak za sisteme goriva to može učiniti.

Za više informacija o upotrebi biogoriva i izmjeni motora za rad na njemu, pročitajte ovaj članak (Primjena biogoriva).

Povezani video zapisi

Kako napraviti alkohol od piljevine možete pogledati u ovom videu:

zaključci

Proizvodnja alkohola od piljevine - težak proces, što uključuje mnogo operacija.

Ako postoji jeftina ili besplatna piljevina, ulivanjem biogoriva u rezervoar vašeg automobila, uštedjet ćete mnogo, jer je njegova proizvodnja mnogo jeftinija od benzina.

Sada znate kako dobiti alkohol iz piljevine koja se koristi kao biogorivo i kako to možete učiniti kod kuće.

Takođe, da li ste znali za nusproizvodi koji nastaju prilikom prerade piljevine u biogoriva. Ovi proizvodi se također mogu prodati za mali, ali ipak profit.

Zahvaljujući tome, posao sa biogorivom od piljevine postaje sve veći veoma koristan, posebno ako koristite gorivo za sopstveni prevoz i ne plaćate akcizu na prodaju alkohola.

U kontaktu sa

U šumi ste... Debela i tanka stabla se gomilaju okolo. Za hemičara, svi se sastoje od istog materijala – drveta čiji je glavni deo organska materija – vlakna (C 6 H 10 O 5) x. Vlakna formiraju zidove biljnih ćelija, odnosno njihov mehanički skelet; prilično čist imamo ga u vlaknima pamučnog papira i lana; u drveću se uvijek nalazi zajedno sa drugim supstancama, najčešće s ligninom, gotovo istog hemijskog sastava, ali različitih svojstava. Elementarna formula vlakana C 6 H 10 O 5 poklapa se sa formulom škroba, šećer od cvekle ima formulu C 12 H 2 2O 11. Odnos broja atoma vodika i broja atoma kiseonika u ovim formulama je isti kao u vodi: 2:1. Stoga su te i slične tvari 1844. godine nazvane "ugljikohidrati", odnosno tvari, kao da se (ali ne u stvari) sastoje od ugljika i vode.

Ugljikohidratna vlakna imaju veliku molekularnu težinu. Njegovi molekuli su dugi lanci sastavljeni od pojedinačnih karika. Za razliku od bijelih zrnaca škroba, vlakna predstavljaju jake niti i vlakna. To je zbog drugačije, sada precizno utvrđene, strukturne strukture molekula škroba i vlakana. Čista vlakna se tehnički nazivaju celuloza.

Godine 1811. akademik Kirchhoff napravio je važno otkriće. Uzeo je običan škrob, dobijen iz krompira, i na njega djelovao razrijeđenom sumpornom kiselinom. Pod dejstvom H 2 SO 4 nastao hidroliza skrob i pretvorio se u šećer:

Ova reakcija je bila od velike praktične važnosti. Na njemu se bazira proizvodnja škroba.

Ali vlakna imaju istu empirijsku formulu kao škrob! Dakle, iz njega se može dobiti i šećer.

Zaista, 1819. godine po prvi put je izvršena i saharifikacija celuloze razrijeđenom sumpornom kiselinom. U ove svrhe može se koristiti i koncentrirana kiselina; Ruski hemičar Vogel je 1822. godine dobio šećer iz običnog papira, delujući na njega sa 87% rastvorom H 2 SO 4 .

Krajem XIX veka. dobijanje šećera i alkohola iz drveta već je postalo interesantno praktičnim inženjerima. Trenutno se alkohol iz celuloze dobija u fabričkim razmerama. Metoda, otkrivena u epruveti naučnika, provodi se u velikim čeličnim aparatima jednog inženjera.

Posjetit ćemo postrojenje za hidrolizu... Ogromni digestori (perkolatori) napunjeni su piljevinom, strugotinom ili sječkom. To je otpad pilana ili drvoprerađivačkih preduzeća. Ranije je ovaj vrijedan otpad spaljivan ili jednostavno bačen na deponiju. Kroz perkolatore neprekidnom strujom prolazi slab (0,2-0,6%) rastvor mineralne kiseline (najčešće sumporne). Nemoguće je dugo zadržati istu kiselinu u aparatu: šećer koji se nalazi u njoj, dobijen iz drveta, lako se uništava. U perkolatorima je pritisak 8-10 atm, a temperatura 170-185°. U ovim uslovima, hidroliza celuloze teče mnogo bolje nego u uobičajenim uslovima, kada je proces veoma težak. Perkolatori proizvode rastvor koji sadrži oko 4% šećera. Prinos slatkih supstanci tokom hidrolize dostiže 85% od teoretski mogućeg (prema jednačini reakcije).

Rice. 8. Vizuelna shema za dobijanje hidrolitičkog alkohola iz drveta.

Za Sovjetski Savez, koji ima beskrajne šume i stalno razvija industriju sintetičkog kaučuka, proizvodnja alkohola od drveta je od posebnog interesa. Već 1934. godine 17. kongres Svesavezne komunističke partije boljševika odlučio je da na svaki mogući način razvije proizvodnju alkohola od piljevine i otpada iz industrije papira. Prve sovjetske hidrolizno-alkoholne fabrike počele su redovno sa radom 1938. godine. U godinama drugog i trećeg petogodišnjeg plana izgradili smo i pustili u rad pogone za proizvodnju hidroliznog alkohola - alkohola iz drveta. Ovaj alkohol se sada sve više prerađuje u sintetičku gumu u velikim količinama. Ovo je alkohol iz neprehrambenih sirovina. Svaki milion litara hidrolizovanog etil alkohola oslobađa oko 3 hiljade tona hleba ili 10 hiljada tona krompira za ishranu i, posledično, oko 600 hektara zasejane površine. Za dobijanje ove količine hidrolitičkog alkohola potrebno je 10.000 tona piljevine sa 45 posto vlage, što može proizvesti jednu pilanu prosječne produktivnosti u godini.

Kako dobiti alkohol ili drugo tečno gorivo iz piljevine?

1. u Njemačkoj na kraju Drugog svjetskog rata svi tenkovi su otišli na sintetičke. gorivo od piljevine. a automobili u Brazilu voze jako puno na alkohol, 20% automobila tamo je na alkohol. tako da je istina, možete koristiti fermentaciju, prestići i dobiti alkohol i imaćete auto
   možda možete dobiti metan uz pomoć bakterija? čak i bolje tada
2. Podeliću svoje iskustvo, neka bude! U principu, uzimate 1 kg. vrlo pažljivo sušite drvnu piljevinu ili druge stvari, pa u tikvicu ili nešto drugo dodajte elektrolit (sumpornu kiselinu) 1/3 zapremine kroz frižider (doći će sublimacije). zagrejete ga na temperaturu od 150 stepeni i dobijete metil alkohol, a na istom mestu i njegove estre itd. ZAPALJIVI produkti reakcije. tečnost može biti različitih boja. ali obično plavkasto, hlapljivo. Da, kada kuhate, ne zaboravite dodati komadiće korunda (aluminij oksida) - ovo je katalizator. čim tečnost u posudi ili tikvici pocrni, do neprepoznatljivosti, promenite i dopunite sledeću porciju. sa 1 kg ćete dobiti negdje 470 ml. alkohol, ali samo 700 nešto. Uradite to na otvorenom prostoru, dobro provetrenom i dalje od hrane. Da, ne zaboravite masku i respirator. Crnu (potrošenu) tečnost procijedite, a gornji sloj nakon sušenja jako dobro zagori. dodajte i to u gorivo.
3. Od četinara - loše. Tipično, hidrolizni alkohol se dobija iz tvrdog drveta. Ovdje, zapravo, postoje dvije opcije, a obje se praktično ne provode kod kuće. A votka-stolica je uglavnom šala, jer je proizvodnja neefikasna, a upotreba konačnog proizvoda može biti opasna po zdravlje. Prva opcija. Piljevinu je potrebno staviti u prilično veliku hrpu na ulici, navlažiti je vodom i ostaviti nekoliko godina (tačnije dvije godine ili više). U središtu gomile će se smjestiti anaerobni mikroorganizmi, koji će postepeno vršiti razgradnju celuloze do monomera (šećera), koji već mogu fermentirati. Dalje - kao obična mjesečina. Ili druga opcija, koja se implementira u industriji. Piljevina se kuva sa slabim rastvorom sumporne kiseline pod povišenim pritiskom. U ovom slučaju, hidroliza celuloze se provodi za nekoliko sati. Dalje - destilacija kao i obično.
   Ako uzmemo u obzir ne samo etilni alkohol, onda možemo ići drugim putem, ali, opet, to se praktički ne ostvaruje kod kuće. Ovo je suha destilacija piljevine. Sirovina se mora zagrijati u zatvorenoj posudi na 800-900 stepeni. i sakupljaju gasove koji izlaze. Kada se ovi plinovi ohlade, kondenziraju se kreozot (glavni proizvod), metanol i octena kiselina. Gasovi su mješavina različitih ugljovodonika. Ostalo je drveni ugalj. Upravo se ova vrsta uglja u industriji zove drveni ugalj, a ne iz vatre. Ranije se koristio u metalurgiji umjesto koksa. Nakon njegove dodatne obrade dobija se aktivni ugljen. Kreozot je smola koja se koristi za katranje pragova i telegrafskih stubova. Plin se može koristiti kao običan prirodni plin. Sada tečnosti. Metil, ili drveni, alkohol se destiluje iz tečnosti na temperaturama do 75 stepeni. Može da prođe za gorivo, ali je prinos mali i veoma je otrovan. Sljedeća je sirćetna kiselina. Kada se neutrališe vapnom, dobija se kalcijum acetat, ili, kako se ranije zvao, sivi drveni octeni prah. Kada se kalcinira, dobija se aceton - zašto ne gorivo? Istina, sada se aceton dobiva na potpuno sintetički način.
   Izgleda da nisam ništa zaboravio. Pa, kada ćemo otvoriti prodavnicu kreozota?
4. "A da se votka ne tjera iz piljevine, šta bismo onda imali, iz pet boca?" (V.S. Vysotsky)
5. fermentacija slatkih materija. kao što je celuloza. samo za ubrzanje vam je potreban enzim-kvasac. a o metil alkoholu....pa generalno, u malim dozama je smrtonosan.
6. Sublimacija.
7. Potrebno je fermentirati celulozu, a zatim prestići

Hidroliza polisaharida biljnog tkiva u hladnoj vodi se praktično ne opaža. Kada temperatura vode poraste iznad 100°C, hidroliza polisaharida teče, ali tako sporo da takav proces nema praktičnu važnost. Zadovoljavajući rezultati se postižu samo uz upotrebu katalizatora, od kojih su samo jake mineralne kiseline od industrijskog značaja: sumporna i rjeđe hlorovodonična. Što je veća koncentracija jake kiseline u otopini i temperatura reakcije, to je brža hidroliza polisaharida u monosaharide. Međutim, prisustvo ovakvih katalizatora ima i negativnu stranu, jer oni, istovremeno sa reakcijom hidrolize polisaharida, ubrzavaju i reakcije razgradnje monosaharida, čime se smanjuju njihov prinos.

Tokom razgradnje heksoza u ovim uslovima prvo nastaje oksi-metilfurfural, koji se brzo dalje razgrađuje da bi formirao finalne proizvode: levulinsku i mravlju kiselinu. Pod ovim uslovima pentoze se pretvaraju u furfural.

S tim u vezi, za dobijanje monosaharida iz polisaharida biljnog tkiva potrebno je obezbediti najpovoljnije uslove za reakciju hidrolize i minimizirati mogućnost dalje razgradnje nastalih monosaharida.

To je problem koji istraživači i proizvodni radnici rješavaju prilikom odabira optimalnih režima hidrolize.

Od velikog broja mogućih opcija za koncentraciju kiseline i temperaturu reakcije, samo dvije se trenutno koriste u praksi: hidroliza razrijeđenim kiselinama i hidroliza koncentriranim kiselinama. Tokom hidrolize razrijeđenim kiselinama, temperatura reakcije je obično 160-190°C, a koncentracija katalizatora u vodenom rastvoru kreće se od 0,3 do 0,7% (H2SO4, HC1).

Reakcija se odvija u autoklavu pod pritiskom od 10-15 atm. Prilikom hidrolize koncentrovanim kiselinama koncentracija sumporne kiseline je obično 70-80%, a hlorovodonične 37-42%. Temperatura reakcije u ovim uslovima je 15-40°.

Lakše je smanjiti gubitak monosaharida tokom hidrolize koncentriranim kiselinama, zbog čega prinos šećera ovom metodom može dostići gotovo teoretski moguće, tj. 650-750 kg od 1 t apsolutno suve biljne sirovine.

Prilikom hidrolize razrijeđenim kiselinama mnogo je teže smanjiti gubitak monosaharida zbog njihove razgradnje, pa stoga u praksi prinos monosaharida u ovom slučaju obično ne prelazi 450-500 kg po 1 g suhe sirovine. .

Zbog niskog gubitka šećera pri hidrolizi sa koncentriranim kiselinama, dobijene vodene otopine monosaharida - hidrolizata odlikuju se povećanom čistoćom, što je od velikog značaja u njihovoj naknadnoj preradi.

Donedavno ozbiljan nedostatak metoda hidrolize koncentriranim kiselinama bila je velika potrošnja mineralne kiseline po toni proizvedenog šećera, što je dovelo do potrebe da se dio kiseline regenerira ili koristi u drugim industrijama; ovo je zakomplikovalo i povećalo troškove izgradnje i rada takvih postrojenja.

Velike poteškoće nastale su i u odabiru materijala za opremu koji su otporni na agresivne medije. Zbog toga je većina hidroliznih postrojenja koja trenutno rade izgrađena metodom hidrolize razrijeđene sumporne kiseline.

Prvo eksperimentalno hidrolizno-alkoholno postrojenje u SSSR-u pokrenuto je januara 1934. u gradu Čerepovcu. Početne pokazatelje i tehnički dizajn ovog postrojenja razvio je Odsjek za hidroliznu proizvodnju Lenjingradske šumarske akademije 1931-1933. Na osnovu podataka iz rada pilot-postrojenja, u SSSR-u je počela izgradnja postrojenja za industrijsku hidrolizu i alkohol. Prva industrijska hidrolizno-alkoholna fabrika pokrenuta je u Lenjingradu u decembru 1935. Nakon ovog pogona u periodu 1936-1938. Puštene su u rad hidrolizno-alkoholne fabrike Bobruisk, Horski i Arhangelsk. Tokom Drugog svetskog rata i nakon njega izgrađene su mnoge velike fabrike u Sibiru i na Uralu. Trenutno je projektni kapacitet ovih postrojenja premašen za 1,5-2 puta kao rezultat poboljšane tehnologije.

Osnovna sirovina za ove pogone je meko drvo u obliku piljevine i strugotine koje dolazi iz susjednih pilana, gdje se dobija mljevenjem pilanskog otpada – ploča i letvi – u sjeckalice. U nekim slučajevima, četinarsko drvo za ogrjev se također drobi.

Shema za dobivanje monosaharida u takvim postrojenjima prikazana je na sl. 76.

Usitnjeno drvo četinara iz skladišta sirovina kroz transporter 1 ulazi u lijevak za navođenje 2 i dalje niz grlo

Greška aparata za hidrolizu 3. Ovo je vertikalni čelični cilindar sa gornjim i donjim konusima i vratovima. Unutrašnja površina takvog aparat za hidrolizu obložiti kiselootpornim keramičkim ili grafitnim pločicama ili ciglama, ojačanim na sloju betona debljine 80-100 mm.Šavovi između pločica su ispunjeni kitom otpornim na kiseline. Gornji i donji vrat aparata za hidrolizu zaštićeni su od djelovanja vruće razrijeđene sumporne kiseline slojem bronze otporne na kiseline iznutra. Korisna zapremina takvih aparata za hidrolizu je obično 30-37 At3, ali ponekad i aparati za hidrolizu zapremine 18, 50 i 70 m3. Unutrašnji prečnik takvog aparata za hidrolizu je oko 1,5, a visina 7-13 m. U gornjem konusu aparata za hidrolizu tokom hidrolize kroz cev 5 zagrijana na 160-200 ° isporučuje se razrijeđena sumporna kiselina.

U donjem konusu je ugrađen filter 4 za odabir nastalog hidrolizata. Hidroliza se u takvim uređajima provodi periodično.

Kao što je gore spomenuto, aparat za hidrolizu se puni usitnjenim sirovinama kroz lijevak za navođenje. Prilikom utovara sirovina kroz cijev 5 Dovodi se razrijeđena sumporna kiselina zagrijana na 70-90 °, koja vlaži sirovinu, doprinoseći njenom sabijanju. Ovim načinom učitavanja u 1 m3 aparat za hidrolizu postavljen je oko 135 kg piljevina ili 145-155 kg Iver, u smislu apsolutno suvog drveta. Na kraju punjenja, sadržaj aparata za hidrolizu se zagrijava živom parom koja ulazi u njen donji konus. Čim se dostigne temperatura od 150-170°C, 0,5-0,7% udjela sumporne kiseline, zagrijane na 170-200°C, počinje da teče u aparat za hidrolizu kroz cijev 5. Istovremeno formiran hidrolizat kroz filter 4 počinje da se ispušta u isparivač b. Reakcija hidrolize u aparatu za hidrolizu traje od 1 do 3 sata. Što je vrijeme hidrolize kraće, to su temperatura i tlak u aparatu za hidrolizu veći.

U procesu hidrolize, polisaharidi drveta se pretvaraju u odgovarajuće monosaharide, koji se rastvaraju u vrućoj razrijeđenoj kiselini. Kako bi se ovi monosaharidi zaštitili od raspadanja na visokim temperaturama, hidrolizat koji ih sadrži kontinuirano se uklanja kroz filter tijekom kuhanja. 4 I brzo ohlađen u isparivaču 6. Budući da se prema uslovima procesa hidrolizuju biljni materijali. u aparat za hidrolizu" mora se puniti tekućinom cijelo vrijeme, podešeni nivo e održava se vrućom kiselinom koja struji kroz cijev 5,

Ova metoda rada naziva se perkolacija. Što brže dolazi do perkolacije, tj. što brže vruća kiselina teče kroz aparat za hidrolizu, to se brže nastali šećer uklanja iz reakcionog prostora i manje se razgrađuje. S druge strane, što se perkolacija brže odvija, to se više vruće kiseline troši za kuhanje i dobiva se manja koncentracija šećera u hidrolizatu, a samim tim i potrošnja pare i kiseline za kuhanje je veća.

U praksi, da bi se dobili dovoljno visoki prinosi šećera (u ekonomski prihvatljivoj koncentraciji u hidrolizatu), potrebno je odabrati neke prosječne uslove perkolacije. Obično se zaustavljaju na prinosu šećera od 45-50% težine apsolutno suvog drveta sa koncentracijom šećera u hidrolizatu od 3,5-3,7% - Ovi optimalni reakcioni uslovi odgovaraju odabiru kroz donji filter iz hidrolizatora - da 12 -15 m3 hidrolizat po 1 t apsolutno suvo drvo ubačeno u aparat za hidrolizu. Količina hidrolizata koja se povuče po varici za svaku tonu hidrolizabilne sirovine naziva se hidromodul protoka i jedan je od glavnih pokazatelja režima hidrolize koji se primjenjuje u postrojenju.

Prilikom perkolacije nastaje određena razlika tlaka između gornjeg i donjeg vrata aparata za hidrolizu, što doprinosi kompresiji sirovine kako se polisaharidi sadržani u njoj rastvaraju.

Kompresija sirovine dovodi do činjenice da na kraju kuhanja preostali neotopljeni lignin zauzima zapreminu od oko 25% početne zapremine sirovine. Budući da, prema uslovima reakcije, tečnost treba da pokrije sirovinu, njen nivo se shodno tome smanjuje tokom procesa kuvanja. Kontrola nivoa tečnosti tokom procesa kuvanja vrši se pomoću vage 30, pokazuje promjenu ukupne mase sirovina i tekućine u aparatu za hidrolizu.

Na kraju kuvanja u aparatu ostaje lignin koji sadrži 1 kg suva materija 3 kg razrijeđena sumporna kiselina, zagrijana na 180-190 °.

Lignin se ispušta iz aparata za hidrolizu u ciklon 22 prema cijevi 21. U tu svrhu ventil se brzo otvara 20, povezivanje unutrašnjosti aparata za hidrolizu sa ciklonom 22. Zbog brzog smanjenja tlaka između komada lignina, pregrijana voda koja se nalazi u njemu trenutno proključa, stvarajući velike količine pare. Potonji razdire lignin i nosi ga u obliku suspenzije kroz cijev 21 u ciklon 22. Cijev 21 približava se ciklonu tangencijalno, zbog čega se mlaz pare sa ligninom, probijajući se u ciklon, kreće duž zidova, čineći rotaciono kretanje. Lignin se centrifugalnom silom izbacuje na bočne zidove i, gubeći brzinu, pada na dno ciklona. Para bez lignina kroz centralnu cijev 23 se ispušta u atmosferu.

Ciklon 22 obično vertikalni čelični cilindar zapremine oko 100 m3, sa bočnim vratima 31 i rotirajuću mešalicu 25, koji pomaže u istovaru lignina sa dna ciklona na trakasti ili strugajući transporter 24.

Za zaštitu od korozije, unutrašnja površina ciklona ponekad je zaštićena slojem betona otpornog na kiseline.Kao što je već spomenuto, tokom procesa perkolacije, zagrijana razrijeđena sumporna kiselina se dovodi u gornji konus aparata za hidrolizu. Priprema se miješanjem u mikseru otpornom na kiseline. 17 pregrijana voda koja se dovodi kroz cijev 28, sa hladnom koncentrovanom sumpornom kiselinom koja dolazi iz mernog rezervoara 19 kroz klipnu kiselinsku pumpu 18.

Budući da hladna koncentrirana sumporna kiselina blago korodira željezo i liveno gvožđe, ovi metali se široko koriste za proizvodnju rezervoara, pumpi i cevovoda namenjenih za njeno skladištenje i transport do mešalice. Slični materijali se također koriste za dovod pregrijanog joda u mikser. Za zaštitu zidova miksera od korozije Nanijeti fosfornu bronzanu, grafitnu ili plastičnu masu - fluoroplast 4. Posljednja dva se koriste za unutarnju oblogu miksera i daju najbolje rezultate.

Gotov hidrolizat iz aparata za hidrolizu ulazi u isparivač 6 visokog pritiska. To je čelična posuda koja radi pod pritiskom i iznutra obložena keramičkim pločicama, poput hidrolizera. U gornjem dijelu isparivača kapaciteta 6-8 l3 nalazi se poklopac. Isparivač je pod pritiskom na 4-5 atm niže nego u aparatu za hidrolizu. Zbog toga hidrolizat koji ulazi u njega trenutno ključa, djelomično isparava i hladi se na 130-140 °. Nastala para se odvaja od kapi hidrolizata i kroz cijev 10 ulazi u rešofer (izmjenjivač topline) 11, gde se kondenzuje. Djelomično ohlađen hidrolizat iz isparivača 6 kroz cijev 7 ulazi u isparivač 8 niskog pritiska, pri čemu se hladi na 105-110 ° kao rezultat ključanja na nižem pritisku, obično ne većem od jedne atmosfere. Para se formira u ovom isparivaču kroz cijev 14 uveden u drugi reshofer 13, gde se takođe kondenzuje. Kondenzati iz rešefera 11 i 13 sadrže 0,2-0,3% furfurala i koriste se za njegovu izolaciju u posebnim instalacijama, o čemu će biti riječi u nastavku.

Toplina sadržana u pari koja izlazi iz isparivača 6 i 8, koristi se za zagrijavanje vode koja ulazi u mikser 17. U tu svrhu, iz rezervoara 16 pumpa za cirkulaciju vode 1b Topla voda dobijena iz destilacionog odeljenja postrojenja za hidrolizu se dovodi u sušaru niskog pritiska 13, gde se zagreva od 60-80° do 100-110°. Zatim niz cijev 12 zagrijana voda prolazi kroz sušač pod visokim pritiskom 11, gde se para na temperaturi od 130-140° zagreva na 120-130°. Nadalje, temperatura vode se povećava na 180-200 ° u stupcu tople vode 27. Potonji je vertikalni čelični cilindar sa donjim i gornjim poklopcem dizajniran za radni pritisak od 13-15 atm.

Para se dovodi do stupca tople vode kroz vertikalnu cijev 26, na kraju kojih je fiksirano 30 horizontalnih diskova 2b. Para iz cijevi 26 prolazi kroz praznine između pojedinačnih diskova u kolonu ispunjenu vodom. Potonji se kontinuirano dovodi u kolonu kroz donji spoj, miješa se s parom, zagrijava do unaprijed određene temperature i kroz cijev 28 ulazi u mikser 17.

Hidrolizatori se postavljaju na poseban temelj u nizu od 5-8 kom. U velikim fabrikama udvostručuju broj i ugrađuju ih u dva reda. Cjevovodi za hidrolizat su izrađeni od crvenog bakra ili mesinga. Fitingi, koji se sastoje od ventila i ventila, izrađeni su od fosforne bronze ili certificirane bronce.

Gore opisani proces hidrolize odvija se u serijama. Trenutno se ispituju novi dizajni hidrolpz - uređaja kontinuiranog rada, u koje se uz pomoć specijalnih hranilica kontinuirano ubacuje cijepano drvo, kontinuirano se uklanjaju lignin i hidrolizat.

U toku je i rad na automatizaciji aparata za šaržnu hidrolizu. Ovaj događaj vam omogućava da preciznije promatrate navedeni način kuhanja i istovremeno olakšava rad kuhara.

Kiseli hidrolizat iz isparivača niskog pritiska 8 (sl. 76) duž cijevi 9 uneti u opremu za kasniju obradu. Temperatura takvog hidrolizata je 95-98°. Sadrži (u%):

Sumporna kiselina. . . …………………………………………………………………………………………………………….. 0,5 -0,7:

Heksoza (glukoza, manoza, galaktoza)………………………………………………………………………….. 2,5 -2,8;

Pentoza (ksiloza, arabinoza)………………………………………………………………………………………. 0,8 -1,0;

Hlapljive organske kiseline (mravlja, sirćetna) …………………………….. 0,24-0,30;

Neisparljive organske kiseline (levulinske). . 0,2 -0,3;

Furfural………………………………………………………………………………………………………………………………. 0,03-0,05;

Hidroksimetilfurfural……………………………………………………………………………………………………. 0,13-0,16;

metanol. ……………………………………………………………………………………………………………………………….. 0,02-0,03

Hidrolizati sadrže i koloidne supstance (lignin, dekstrini), supstance pepela, terpene, smole itd. Sadržaj monosaharida u biljnim hidrolizatima određuje se kvantitativnom papirnom hromatografijom u preciznim hemijskim studijama.

U fabričkim laboratorijama, za masovno ekspresno određivanje šećera, koristi se njihova sposobnost u alkalnom mediju da obnove kompleksne spojeve bakrenog oksida sa stvaranjem bakrovog oksida:

2 Cu (OH) 2 Cu5 O + 2 H2 O + 02.

Prema količini formiranog bakrenog oksida izračunava se ko-i-hranjenje monosaharida u rastvoru.

Ova metoda za određivanje šećera je uslovno, dakle Kao i istovremeno sa monosaharidima, bakrov oksid se redukuje u oksid i furfural, hidroksimetilfurfural, dekstrine, koloidni lignin. Ove nečistoće ometaju određivanje pravog sadržaja šećera u hidrolizatu. Ukupna greška ovdje dostiže 5-8%. Pošto korekcija ovih nečistoća iziskuje dosta truda, obično se ne radi, a nastali šećeri, za razliku od monosaharida, nazivaju se redukcionim supstancama ili skraćeno RV. U fabrici se količina šećera proizvedenog u hidrolizatu računa u tonama RS.

Da bi se dobio etil alkohol, heksoze (glukoza, manoza i galaktoza) fermentiraju se kvascima koji stvaraju alkohol - saharomicetima ili šizosaharomicetima.

Zbirna jednačina alkoholne fermentacije heksoza

C(i Hf, 06 - 2 C2 NG) OH + 2 CO2 Heksoza etanol

Pokazuje da u ovom procesu, teoretski, za svakih 100 kgšećera treba da bude 51,14 kg, ili oko 64 l 100% etil alkohola i oko 49 kg ugljen-dioksid.

Tako se tijekom alkoholne fermentacije heksoze dobivaju dva glavna proizvoda u gotovo jednakim količinama: etanol i ugljični dioksid. Da bi se izvršio ovaj proces, vrući kiseli hidrolizat mora biti podvrgnut sljedećem tretmanu:

1) neutralizacija; 2) oslobađanje od suspendovanih čvrstih materija; 3) hlađenje do 30°; 4) obogaćivanje hidrolizata nutrijentima neophodnim za vitalnu aktivnost kvasca.

Kiseli hidrolizat ima pH=1-1,2. Okruženje pogodno za fermentaciju treba da ima pH od 4,6-5,2. Da bi hidrolizat dobio potrebnu kiselost, slobodna sumporna i značajan dio organskih kiselina sadržanih u njemu moraju se neutralizirati. Ako su sve kiseline sadržane u hidrolizatu uvjetno izražene u sumpornoj kiselini, tada će njegova koncentracija biti oko 1%. Preostala kiselost hidrolizata pri pH = 4,6-5,2 je oko 0,15%.

Stoga, da bi se dobila potrebna koncentracija vodikovih jona u hidrolizatu, u njemu se mora neutralizirati 0,85% kiselina. U ovom slučaju, slobodni sumpor, mravlja i dio octene kiseline su potpuno neutralizirani. Levulinska kiselina i mali dio octene kiseline ostaju slobodni.

Hidrolizat se neutralizira vapnenim mlijekom, odnosno suspenzijom hidrata kalcijum oksida u vodi koncentracije 150-200 g CaO po litru.

Šema za pripremu krečnog mlijeka prikazana je na sl. 77.

Živo kreč CaO se kontinuirano unosi u dovodni levak rotirajućeg bubnja za izbacivanje kreča. 34. Istovremeno, potrebna količina vode se ubacuje u bubanj. Kada se bubanj okreće, živo vapno, vezujući vodu, prelazi u kalcijum oksid hidrat. Potonji se raspršuje u vodi, formirajući suspenziju. Nereagirani komadi kreča se odvajaju na kraju bubnja od krečnog mlijeka i bacaju u kolica. Krečno mlijeko zajedno sa pijeskom teče kroz cijev do separatora pijeska 35. Potonji je horizontalno postavljeno željezno korito s poprečnim pregradama i uzdužnom osovinom s lopaticama.

Krečno mlijeko u ovom aparatu polako teče s desna na lijevo i dalje duž cijevi 36 spaja u kolekciju 2.

Pijesak se polako taloži između pregrada separatora pijeska i uklanja se iz aparata uz pomoć lagano rotirajućih noževa. Pre nego što krečno mleko uđe u neutralizator, pomeša se sa datom količinom amonijum sulfata, čiji rastvor dolazi iz rezervoara 37. Kada se krečno mlijeko pomiješa sa amonijum sulfatom, reakcija se nastavlja

Ca (OH) 3 + (NH4) 2 S04 -> CaS04 + 2 NH, OH, usled čega je deo vapna vezan sumpornom kiselinom amonijum sulfata i formiraju se kristali slabo rastvorljivog kalcijum sulfat dihidrata CaS04-2H20 . Istovremeno nastaje amonijak koji ostaje u krečnom mlijeku u otopljenom stanju.

Mali kristali gipsa prisutni u vapnenom mlijeku prilikom naknadne neutralizacije su centri kristalizacije nastalog gipsa i sprječavaju stvaranje prezasićenih otopina istog u neutraliziranom hidrolizatu. Ovaj događaj je važan u naknadnoj destilaciji alkohola iz kaše, jer prezasićene otopine gipsa u kaši uzrokuju gips u stupovima kaše i brzo ih stavljaju van pogona. Ovaj način rada naziva se neutralizacija sa usmjerenom kristalizacijom gipsa.

Istovremeno sa krečnim mlekom u neutralizator 5 Slabo kiseli vodeni ekstrakt superfosfata se dovodi iz mjernog spremnika 38.

Soli se daju neutralizatoru u količini od 0,3 kg amonijum sulfat i 0,3 kg superfosfat za 1 m3 hidrolizat.

Converter 5 (kapacitet 35-40 m 3) je čelični rezervoar obložen keramičkim pločicama otpornim na kiseline i opremljen vertikalnim mešalicama i kočnim lopaticama pričvršćenim na zidove rezervoara. Neutralizacija u postrojenjima za hidrolizu ranije je vršena periodično. Trenutno ga zamjenjuje savršenija kontinuirana neutralizacija. Na sl. 77 prikazuje posljednji dijagram. Proces se odvija u dva serijski spojena neutralizatora 5 i 6, koji imaju isti uređaj. Kiseli hidrolizat se kroz cev 1 kontinuirano dovodi u prvi neutralizator, gde istovremeno ulaze krečno mleko i hranljive soli. Kontrola potpunosti neutralizacije vrši se mjerenjem koncentracije vodikovih jona potenciometrom 3 sa antimonskom ili staklenom elektrodom 4. Potenciometar kontinuirano bilježi pH hidrolizata i automatski ga podešava unutar specificiranih granica slanjem električnih impulsa reverzibilnom motoru spojenom na zaporni ventil na cijevi koja dovodi mlijeko vapna do prvog neutralizatora. U neutralizatorima reakcija neutralizacije teče relativno brzo, a proces kristalizacije gipsa iz prezasićene otopine teče relativno sporo.

Stoga je brzina protoka tekućine kroz postrojenje za neutralizaciju posljedica drugog procesa, koji zahtijeva 30-40 min.

Nakon tog vremena, neutralizirani hidrolizat, nazvan "neutralizat", ulazi u sump 7 polu-kontinuirano ili kontinuirano djelovanje.

Polukontinuirani proces se sastoji u tome da neutralizat kontinuirano teče kroz jamu, a gips koji se taloži na dno se povremeno uklanja, kako se akumulira.

Uz kontinuirani rad korita, sve operacije se izvode kontinuirano. Prije spuštanja u kanalizaciju, mulj 8 u prijemniku se dodatno ispere vodom. Posljednja metoda, zbog određenih poteškoća u proizvodnji, još nije postala široko rasprostranjena.

Gipsani mulj iz taložnika obično se sastoji od pola kalcijum sulfat dihidrata i pola lignina i humusnih supstanci taloženih iz hidrolizata. U nekim postrojenjima za hidrolizu, gipsani mulj se dehidrira, suši i peče, pretvarajući ga u građevinski alabaster. Oni se dehidriraju na bubanj vakuum filterima, suše i peku u rotirajućim bubnjevima zagrijanim dimnim plinovima.

Neutralizat, oslobođen suspendovanih čestica, hladi se u frižideru pre fermentacije 10 (Sl. 77) od 85 do 30°. U tu svrhu obično se koriste spiralni ili pločasti izmjenjivači topline, koji se odlikuju visokim koeficijentom prijenosa topline i malim dimenzijama. Prilikom hlađenja iz neutralizata se oslobađaju smolaste tvari koje se talože na zidovima izmjenjivača topline i postepeno ih zagađuju. Za čišćenje se izmjenjivači topline povremeno isključuju i peru 2-4% vrućom vodenom otopinom kaustične sode, koja otapa smolaste i humusne tvari.

Neutralizovani, prečišćeni i ohlađeni hidrolizat.

Drveni mošt se fermentira posebnim kvascem koji se formira centrifugiranjem aklimatiziranim u ovoj sredini. Fermentacija se odvija kontinuiranom metodom u bateriji serijski povezanih rezervoara za fermentaciju 11 i 12.

Suspenzija kvasca koja sadrži oko 80-100 g prešanog kvasca po litri kontinuirano se dovodi kroz cijev 15 u kvasac 44 a zatim na vrh prvog ili glavnog rezervoara za fermentaciju 11. Rashlađeni drveni mošt se ubacuje u kvasac istovremeno sa suspenzijom kvasca. Za svaki kubni metar suspenzije kvasca u rezervoar za fermentaciju ulazi 8-10 m3 sladovine.

Kvasac sadržan u mediju heksoze Saharov, koristeći sistem enzima, oni razgrađuju šećere, stvarajući etil alkohol i ugljični dioksid. Etilni alkohol prelazi u okolnu tečnost, a ugljični dioksid se oslobađa na površini kvasca u obliku malih mjehurića, koji postepeno povećavaju volumen, a zatim postupno isplivavaju na površinu bačve, uvlačeći kvasac koji se zalijepio za njih. .

Nakon dodira s površinom, mjehurići ugljičnog dioksida pucaju, a kvasac, koji ima specifičnu težinu od 1,1, odnosno veću od one u sladovini (1,025), tone dolje dok ih ugljični dioksid ponovo ne podigne na površinu. Kontinuirano kretanje kvasca nagore i nadole potiče kretanje tokova tečnosti u rezervoaru za fermentaciju, stvarajući mešanje ili "fermentaciju" tečnosti. Ugljični dioksid se oslobađa na površini tekućine iz rezervoara za fermentaciju kroz cijev 13 ulazi u postrojenje za proizvodnju tekućeg ili čvrstog ugljičnog dioksida, koristi se za dobivanje kemijskih proizvoda (na primjer, uree) ili se ispušta u atmosferu.

Djelomično fermentirani drveni mošt, zajedno sa kvascem, prenosi se iz glavnog fermentacionog rezervoara u repni rezervoar 12, Gdje se fermentacija završava. Budući da je koncentracija šećera u repnoj posudi niska, fermentacija u njoj je manje intenzivna, a dio kvasca, koji nema vremena da formira mjehuriće ugljičnog dioksida, taloži se na dno posude. Kako bi se to spriječilo, prisilno miješanje tekućine se često organizira u repnom spremniku pomoću miješalica ili centrifugalnih pumpi.

Fermentisana ili fermentisana tečnost naziva se kaša. Na kraju fermentacije, kaša se prenosi u separator 14, radi na principu centrifuge. Kaša koja ulazi u njega, zajedno sa kvascem suspendovanim u njemu, počinje da se okreće brzinom od 4500-6000 o/min. Centrifugalna sila zbog razlike u specifičnoj težini kaše i kvasca ih razdvaja. Separator deli tečnost u dva toka: veći, koji ne sadrži kvasac, ulazi u levak 16 a manji, koji sadrži kvasac, ulazi kroz lijevak u cijev 15. Obično je prvi tok 8-10 puta veći od drugog. Po cijevi 15 kaša kvasca se vraća u glavni fermentor 11 Kroz kvasac 44. Odbačena sladovina i oslobođena od kvasca sakuplja se u međuzbirku kaše 17.

Uz pomoć separatora, kvasac stalno cirkuliše u zatvorenom sistemu fermentacije. Produktivnost separatora 10- 35 m3/sat.

Tokom fermentacije, a posebno tokom separacije, dio humusnih koloida sadržanih u drvu mora se zgrušati, formirajući teške ljuspice koje se polako talože na dno fermentacijskih spremnika. Na dnu bačva se postavljaju armature, kroz koje se sediment periodično spušta u kanalizaciju.

Kao što je gore spomenuto, teoretski prinos alkohola od 100 kg fermentisane heksoze je 64 l. Međutim, praktično zbog edukacije kroz Saharov nusproizvodi (glicerin, acetaldehid, jantarna kiselina, itd.), a zbog prisustva nečistoća štetnih za kvasac u sladovini, prinos alkohola je 54-56 l.

Da bi se dobili dobri prinosi alkohola, potrebno je da kvasac bude stalno aktivan. Da biste to učinili, potrebno je pažljivo održavati zadatu temperaturu fermentacije, koncentraciju vodikovih iona, potrebnu čistoću sladovine i ostaviti malu količinu heksoza, tzv. „nefermentacije“ u kaši prije nego što uđe. separator (obično ne više od 0,1% šećera u rastvoru). Zbog prisustva nefermentacije, kvasac ostaje u aktivnom obliku cijelo vrijeme.

Postrojenje za hidrolizu se povremeno zaustavlja radi planiranih preventivnih ili velikih popravaka. U to vrijeme kvasac treba održavati živim. Da bi se to učinilo, suspenzija kvasca se zgušnjava uz pomoć separatora i prelije hladnom drvenom moštom. Na niskim temperaturama fermentacija se dramatično usporava i kvasac troši znatno manje šećera.

Rezervoari za fermentaciju kapaciteta 100-200 m3 obično se izrađuju od čeličnog lima ili, rjeđe, od armiranog betona. Trajanje fermentacije ovisi o koncentraciji kvasca i kreće se od 6 do 10 sati. Potrebno je pratiti čistoću proizvodne kulture kvasca i zaštititi je od infekcije stranim štetnim mikroorganizmima. U tu svrhu, svu opremu treba održavati čistom i periodično sterilizirati. Najjednostavniji način sterilizacije je parenje sve opreme, a posebno cjevovoda i pumpi živom parom.

Na kraju fermentacije i odvajanja kvasca, alkoholna kaša sadrži od 1,2 do 1,6% etil alkohola i oko 1% pentoze. Saharov.

Alkohol se izoluje iz napitaka, pročišćava i jača u aparatu za destilaciju piva sa tri kolone, koji se sastoji od varice 18, destilacija 22 i metanol 28 kolone (Sl. 77).

Brazhka iz kolekcije 17 pumpa kroz izmjenjivač topline 41 na ploči za punjenje pivske kolone 18. Spuštajući se po pločama iscrpnog dijela kolone za kašu, napitak na svom putu susreće paru koja se diže. Potonji, postepeno obogaćen alkoholom, prelazi u gornji, ojačavajući dio stupca. Masa koja teče naniže se postepeno oslobađa od alkohola, a zatim sa donje strane kolone 18 duž cijevi 21 ide do izmenjivača toplote 41, gde zagreva kašu koja ulazi u kolonu na 60-70s. Zatim se kaša zagrijava na 105 ° u koloni sa živom parom koja dolazi kroz cijev 20. Pivo oslobođeno alkohola naziva se "vinasse". Po cijevi 42 Barda izlazi iz izmjenjivača topline Bardy 41 i poslat u radionicu kvasca za dobijanje stočnog kvasca iz pentoze. Ovaj proces će biti detaljno razmotren kasnije.

Stub kaše u gornjem dijelu za ojačanje završava se povratnim kondenzatorom 19, u kojoj se kondenzuju pare mješavine joda i alkohola koje dolaze iz gornje ploče kolone.

Oko 1 m3 ugljičnog dioksida koji nastaje tijekom fermentacije rastvara se u 1 m3 kaše na temperaturi od 30°. Prilikom zagrijavanja kaše u izmjenjivaču topline 41 a živom parom u donjem dijelu pivskog stupa oslobađa se otopljeni ugljični dioksid koji se zajedno sa alkoholnim parama diže u ojačavajući dio kolone i dalje do refluksnog kondenzatora 19. Gasovi koji se ne kondenzuju se odvajaju kroz ventilacione otvore postavljene na cjevovodima kondenzata alkohola nakon hladnjaka. Frakcije niskog ključanja, koje se sastoje od alkohola, aldehida i etera, prolaze kroz deflegmator 19 i na kraju kondenzovano u frižideru 39g Odakle se, u obliku sluzi, vraćaju u kolonu kroz vodeni zatvarač 40. Nekondenzirajući plinovi koji se sastoje od ugljičnog dioksida prije izlaska iz hladnjaka 39 proći kroz dodatni kondenzator ili se isperu u mašini za pranje vodom kako bi se uhvatili zadnji tragovi alkoholne pare.

Na gornjim pločama pivskog stupca u tečnoj fazi sadrži 20-40% alkohola.

Kondenzat kroz cijev 25 ulazi u ladicu za punjenje destilacijske kolone 22. Ova kolona radi slično kao i kolona piva, ali pri većoj koncentraciji alkohola. Do dna ove kolone kroz cijev 24 Dovodi se živa para, koja postepeno ključa alkohol iz alkoholnog kondenzata koji teče do dna kolone. Tečnost bez alkohola koja se zove luter kroz cijev 23 ide u kanalizaciju. Sadržaj alkohola u mirovanju i luteru nije veći od 0,02%.

Deflegmator je ugrađen iznad gornje ploče destilacione kolone. 26. Pare koje nisu kondenzovane u njemu se konačno kondenzuju u kondenzatoru 26a i teče nazad u kolonu. Dio frakcija niskog ključanja uzima se kroz cijev 43 u obliku eteraldehidne frakcije, koja se vraća u rezervoare za fermentaciju ako nema koristi.

Za oslobađanje etilnog alkohola iz hlapljivih organskih kiselina, kolona se napaja iz rezervoara 45 10% rastvor natrijum hidroksida, koji neutrališe kiseline na srednjim pločama ojačavajućeg dela kolone. U srednjem dijelu kolone za destilaciju, gdje je jačina alkohola 45-50%, akumuliraju se fuzelna ulja koja se odvode kroz cijev. 46. Fuselna ulja su mješavina viših alkohola (butil, propil, amil) formiranih od aminokiselina.

Etilni alkohol, oslobođen od estera i aldehida, kao i fuzelnih ulja, uzima se češljem sa gornjih ploča ojačavajućeg dijela destilacijske kolone i kroz cijev 27 ulazi u ladicu za punjenje metanolne kolone 28. Sirovi alkohol koji dolazi iz kolone za destilaciju sadrži oko 0,7% metil alkohola, koji je nastao hidrolizom biljnog materijala i zajedno sa monosaharidima je ušao u mošt.

Tokom fermentacije heksoze ne nastaje metil alkohol. Prema specifikacijama za etilni alkohol proizveden u postrojenjima za hidrolizu, ne smije sadržavati više od 0,1% metil alkohola. Istraživanja su pokazala da se metil alkohol najlakše odvaja od sirovog alkohola sa minimalnim sadržajem vode u njemu. Iz tog razloga, sirovi alkohol maksimalne jačine (94-96% etanola) se ubacuje u kolonu metanola. Preko 96% etilnog alkohola ne može se dobiti na konvencionalnim kolonama za destilaciju, jer ova koncentracija odgovara sastavu vodeno-alkoholne mješavine koja nije odvojeno ključala.

U koloni metanola, frakcija laganog ključanja je metanol, koji se diže do vrha kolone, jača u deflegmatoru 29 i kroz cijev 30 spaja se u kolektore metanolne frakcije koja sadrži oko 80% metanola. Za proizvodnju komercijalnog 100% metanola, instalirana je druga metanolna kolona, ​​koja nije prikazana na Sl. 77.

Etilni alkohol, koji teče niz ploče, spušta se do dna kolone metanola 28 i kroz cijev 33 spaja u prijemnike gotovih proizvoda. Kolona metanola se zagrijava gluhom parom u vanjskom grijaču 31, koja je postavljena tako da je, po principu komunikacionih posuda, njen prsten ispunjen alkoholom. Vodena para koja ulazi u grijač zagrijava alkohol do ključanja, a rezultirajuće alkoholne pare se koriste za zagrijavanje kolone. Para ulazi u grijač 31, kondenzira u njemu i u obliku kondenzata se dovodi u kolektore čiste vode ili se odvodi u kanalizaciju.

Količina i jačina dobivenog etil alkohola mjeri se u specijalnoj opremi (fenjer, kontrolni projektil, štap za mjerenje alkohola). Etil alkohol se iz mjernog rezervoara sa parnom pumpom napaja izvan glavne zgrade - u stacionarne rezervoare koji se nalaze u skladištu alkohola. Iz ovih rezervoara, po potrebi, komercijalni etil alkohol se preliva u železničke cisterne, u kojima se transportuje do mesta potrošnje.

Gore opisani tehnološki proces omogućava dobijanje od 1 t apsolutno suho meko drvo 150-180 l 100% etil alkohol. Istovremeno, za 1 dcl konzumiranje alkohola

Apsolutno suho drvo u kg. . . . . 55-66;

TOC o "1-3" h z sumporna kiselina - moaoidrat in kg … . 4,5;

Živo kreč, 85% in kg…………………………………………………. 4,3;

Par tehnoloških 3- i 16-atmosferskih

u megakalorijama. ………………………………………………………………………………………………….. 0,17-0,26;

Voda u m3…………………………………………………………………………………………………………. 3.6;

Električni Grossner u kWh…………………………………………………………………….. 4,18

Godišnji kapacitet hidrolizno-alkoholne fabrike srednjeg kapaciteta za alkohol je 1-1,5 miliona tona. dao. U ovim pogonima glavni proizvod je etil alkohol. Kao što je već spomenuto, istovremeno se iz glavnog proizvodnog otpada u hidrolizno-alkoholnom postrojenju proizvode čvrsti ili tekući ugljični dioksid, furfurol, stočni kvasac i proizvodi prerade lignina. O ovim produkcijama će se dalje govoriti.

U nekim postrojenjima za hidrolizu koja kao glavni proizvod dobivaju furfural ili ksilitol, nakon hidrolize hemiceluloza bogatih pentozama, ostaje teško hidrolizabilni ostatak koji se sastoji od celuloze i lignina i naziva se celulignin.

Celolignin se može hidrolizirati metodom perkolacije kao što je gore opisano, a nastali hidrolizat heksoze, koji obično sadrži 2-2,5% šećera, može se preraditi prema gore opisanoj metodi u tehnički etil alkohol ili stočni kvasac. Po ovoj shemi prerađuju se pamučne ljuske, klipovi kukuruza, hrastove mahune, ljuske suncokreta itd. Takav proizvodni proces je ekonomski isplativ samo uz jeftine sirovine i gorivo.

U hidrolizno-alkoholnim postrojenjima obično se dobija tehnički etil alkohol koji se koristi za naknadnu hemijsku obradu. Međutim, ako je potrebno, ovaj alkohol
relativno lako se čisti dodatnom destilacijom i oksidacijom alkalnom otopinom permanganata. Nakon takvog prečišćavanja, etilni alkohol je sasvim prikladan za prehrambene svrhe.

Opća shema za dobivanje etilnog alkohola iz hidrolize "crne melase" je sljedeća. Zdrobljena sirovina se ubacuje u višemetarsku čeličnu hidroliznu kolonu obloženu iznutra hemijski otpornom keramikom. Vruća otopina hlorovodonične kiseline se tamo dovodi pod pritiskom. Kao rezultat kemijske reakcije iz celuloze, dobiva se proizvod koji sadrži šećer, takozvana "crna melasa". Ovaj proizvod se neutralizira vapnom i tu se dodaje kvasac - melasa se fermentira. Zatim se ponovo zagreva, a oslobođene pare se kondenzuju u obliku etil alkohola (ne želim da ga zovem "vinski alkohol").
Metoda hidrolize je najekonomičniji način proizvodnje etilnog alkohola. Ako se tradicionalnom biohemijskom metodom fermentacije iz jedne tone žitarica može dobiti 50 litara alkohola, onda se iz jedne tone piljevine izbaci 200 litara alkohola koji se hidrolizira u “crnu melasu”. Kako se kaže: "Osetite dobrobiti!" Cijelo je pitanje može li se "crna melasa" kao saharizirana celuloza nazvati "prehrambenim proizvodom", uz žitarice, krompir i cveklu. Osobe zainteresirane za proizvodnju jeftinog etilnog alkohola misle tako: „Pa, zašto ne? Uostalom, bard, kao ostatak “crne melase”, nakon destilacije ide za ishranu stoke, što znači da je i prehrambeni proizvod. Kako se ne prisjetiti riječi F.M. Dostojevskog: "Obrazovana osoba, kada mu zatreba, može verbalno opravdati svaku gadost."
Tridesetih godina prošlog veka u osetskom selu Beslan izgrađena je najveća fabrika skroba u Evropi, koja od tada proizvodi milione litara etil alkohola. Tada su širom zemlje izgrađene moćne fabrike za proizvodnju etilnog alkohola, uključujući tvornice celuloze i papira Solikamsk i Arkhangelsk. I.V. Staljin je, čestitajući graditeljima hidroliznih postrojenja, koji su ih tokom rata, uprkos ratnim teškoćama, prije roka pustili u rad, istakao da je ovo "omogućava državi da uštedi milione puda žita"(Novine "Pravda" od 27. maja 1944).
Etilni alkohol dobiven iz "crne melase", ali, zapravo, iz drveta (celuloze), sahariziran metodom hidrolize, ako je, naravno, dobro pročišćen, ne može se razlikovati od alkohola dobivenog iz žitarica ili krumpira. Prema sadašnjim standardima, takav alkohol je „najviše čistoće“, „ekstra“ i „luksuz“, ovaj drugi je najbolji, odnosno ima najviši stepen prečišćavanja. Vodka pripremljena na bazi takvog alkohola vas neće otrovati. Okus takvog alkohola je neutralan, odnosno "nikakav" - bezukusan, ima samo jedan "stepen", samo peče sluznicu usta. Izvana je prilično teško prepoznati votku napravljenu na bazi etilnog alkohola hidrolitičkog porijekla, a razni okusi koji se dodaju takvim "vodkama" daju im neku razliku jedni od drugih.
Međutim, nije sve tako dobro kako se čini na prvi pogled. Genetičari su proveli istraživanje: jedna serija eksperimentalnih miševa dodana je u prehranu prave (zrnate) votke, a druga - hidrolitička, od drveta. Miševi koji su koristili "kučku" umirali su mnogo brže, a potomci su degenerirali. Ali rezultati ovih studija nisu zaustavili proizvodnju pseudo-ruskih vodki. To je kao popularna pjesma: „Uostalom, ako se votka ne tjera iz piljevine, šta bismo onda imali od pet boca...“