Alcool de sciure de bois à la maison. Production d'alcool éthylique à partir de bois

La sciure de bois est une matière première précieuse pour la production de divers alcools qui peuvent être utiliser comme combustible.

Ces biocarburants peuvent fonctionner :

• moteurs à essence pour automobiles et motos;
• groupes électrogènes;
• équipement ménager à essence.

Problème principal l'hydrolyse, c'est-à-dire la conversion de la cellulose en glucose, est un obstacle à surmonter dans la fabrication de biocarburants à partir de sciure de bois.

La cellulose et le glucose ont la même base - les hydrocarbures. Mais pour la transformation d'une substance en une autre, divers processus physiques et chimiques sont nécessaires.

Les principales technologies de conversion de la sciure de bois en glucose peuvent être divisées en deux types :

• industriel nécessitant un équipement sophistiqué et des ingrédients coûteux;
• fait maison qui ne nécessitent aucun équipement sophistiqué.

Quelle que soit la méthode d'hydrolyse, la sciure de bois doit être broyée au maximum. Pour cela, divers concasseurs sont utilisés.

Comment taille plus petite sciure de bois, sujets plus efficace il y aura une décomposition du bois en sucre et autres composants.

Vous pouvez trouver plus d'informations sur l'équipement de broyage de sciure ici :. Aucune autre préparation de sciure de bois n'est nécessaire.

façon industrielle

La sciure est versée dans une trémie verticale, puis rempli d'une solution d'acide sulfurique(40%) dans un rapport de 1: 1 en poids et, après avoir fermé hermétiquement, est chauffé à une température de 200 à 250 degrés.

Dans cet état, la sciure de bois est conservée pendant 60 à 80 minutes, en remuant constamment.

Pendant ce temps, le processus d'hydrolyse a lieu et la cellulose, absorbant l'eau, se décompose en glucose et autres composants.

La substance obtenue à la suite de cette opération filtre, obtenant un mélange de solution de glucose avec de l'acide sulfurique.

Le liquide purifié est versé dans un récipient séparé et mélangé avec une solution de craie, qui neutralise l'acide.

Ensuite tout est filtré et obtient :

• déchet toxique;
• solution glucosée.

Défaut cette méthode dans :

• exigences élevées pour le matériau à partir duquel l'équipement est fabriqué;
• coûts élevés de régénération de l'acide,

par conséquent, il n'était pas largement utilisé.

Il existe également une méthode moins coûteuse., dans lequel une solution d'acide sulfurique d'une force de 0,5 à 1% est utilisée.

Cependant, une hydrolyse efficace nécessite :

• haute pression (10–15 atmosphères);
• chauffage jusqu'à 160-190 degrés.

Le temps de traitement est de 70 à 90 minutes.

L'équipement pour un tel procédé peut être fabriqué à partir de matériaux moins coûteux, car une telle solution acide diluée est moins agressive que celle utilisée dans le procédé décrit ci-dessus.

MAIS une pression de 15 atmosphères n'est pas dangereuse même pour les équipements chimiques conventionnels, car de nombreux processus se déroulent également à haute pression.

Pour les deux méthodes utiliser des récipients en acier hermétiquement fermés jusqu'à 70 m³, revêtu de briques ou de tuiles résistantes aux acides de l'intérieur.

Ce revêtement protège le métal du contact avec l'acide.

Le contenu des récipients est chauffé en y injectant de la vapeur chaude.

Une vanne de vidange est installée sur le dessus, qui est ajustée à la pression requise. Par conséquent, la vapeur en excès s'échappe dans l'atmosphère. Le reste de la vapeur crée la pression nécessaire.

Les deux méthodes impliquent le même processus chimique.. Sous l'influence de l'acide sulfurique, la cellulose (C6H10O5)n absorbe l'eau H2O et se transforme en glucose nC6H12O6, c'est-à-dire un mélange de divers sucres.

Après purification, ce glucose est utilisé non seulement pour obtenir des biocarburants, mais aussi pour la production de :

• potable et technique de l'alcool;
• Sahara;
• méthanol.

Les deux méthodes vous permettent de traiter le bois de toutes les essences, elles sont donc universel.

En tant que sous-produit de la transformation de la sciure de bois en alcool, on obtient de la lignine - une substance qui colle:

• pellets;
• briquettes.

Par conséquent, la lignine peut être vendue aux entreprises et aux entrepreneurs qui se consacrent à la production de granulés et de briquettes à partir de déchets de bois.

Une autre un sous-produit de l'hydrolyse est le furfural. C'est un liquide huileux, un agent de conservation du bois efficace.

Le furfural est également utilisé pour :

• raffinage de pétrole;
• purification d'huile végétale;
• production de matières plastiques ;
• développement de médicaments antifongiques.

En cours de traitement de la sciure de bois avec de l'acide des gaz toxiques sont libérés, c'est pourquoi:

• tous les équipements doivent être installés dans un atelier ventilé ;
• les travailleurs doivent porter des lunettes de sécurité et des respirateurs.

Le rendement en glucose en poids est de 40 à 60% du poids de la sciure de bois, mais en tenant compte de la grande quantité d'eau et d'impuretés le poids du produit est plusieurs fois supérieur au poids initial de la matière première.

L'excès d'eau sera éliminé au cours du processus de distillation.

En plus de la lignine, les sous-produits des deux procédés sont :

• albâtre;
• essence de térébenthine,

qui peut être vendu pour un certain profit.

Purification de solution de glucose

Le nettoyage s'effectue en plusieurs étapes :

1. Mécanique nettoyage l'utilisation d'un séparateur élimine la lignine de la solution.
2. Traitement le lait crayeux neutralise l'acide.
3. règlement sépare le produit en une solution liquide de glucose et de carbonates, qui sont ensuite utilisés pour obtenir de l'albâtre.

Voici une description du cycle technologique de la transformation du bois dans une usine d'hydrolyse de la ville de Tavda (région de Sverdlovsk).

méthode maison

Cette méthode est plus simple mais prend en moyenne 2 ans. La sciure de bois est versée dans un gros tas et arrosée abondamment avec de l'eau, après quoi:

• couvrir avec quelque chose
• laisser cracher.

La température à l'intérieur du tas augmente et le processus d'hydrolyse commence, à la suite de quoi la cellulose est convertie en glucose qui peut être utilisé pour la fermentation.

L'inconvénient de cette méthode Le fait est qu'à basse température, l'activité du processus d'hydrolyse diminue et qu'à une température négative, elle s'arrête complètement.

Par conséquent, cette méthode n'est efficace que dans les régions chaudes.

Outre, il y a une forte probabilité de dégénérescence du processus d'hydrolyse en décomposition, à cause de quoi il ne se transformera pas en glucose, mais en boue, et toute la cellulose se transformera en:

• gaz carbonique;
• une petite quantité de méthane.

Parfois, dans les maisons, ils construisent des installations similaires aux installations industrielles. . Ils sont fabriqués en acier inoxydable, qui peut résister aux effets d'une faible solution d'acide sulfurique sans conséquences.

Chauffez le contenu ces appareils avec :

• feu ouvert (feu de joie);
• serpentin en acier inoxydable traversé par de l'air chaud ou de la vapeur.

En pompant de la vapeur ou de l'air dans le récipient et en surveillant les lectures du manomètre, la pression dans le récipient est régulée. Le processus d'hydrolyse commence à une pression de 5 atmosphères, mais se déroule le plus efficacement à une pression de 7 à 10 atmosphères.

Ensuite, comme dans la production industrielle :

• purifier la solution de la lignine ;
• traité avec une solution de craie.

Après cela, la solution de glucose est décantée et fermentée avec l'ajout de levure.

Fermentation et distillation

Pour la fermentation en solution de glucose ajouter de la levure ordinaire qui activent le processus de fermentation.

Cette technologie est utilisée à la fois dans les entreprises et dans la production d'alcool à partir de sciure de bois à la maison.

Temps de fermentation 5–15 jours, en fonction de la:

• température de l'air;
• essences de bois.

Le processus de fermentation est contrôlé par la quantité de formation de bulles de dioxyde de carbone.

Pendant la fermentation, un tel processus chimique se produit - le glucose nC6H12O6 se décompose en :

• dioxyde de carbone (2CO2);
• alcool (2C2H5OH).

Après la fin de la fermentation la matière est distillée- chauffage à une température de 70 à 80 degrés et refroidissement de la vapeur d'échappement.

A cette température évaporer de la solution :

• alcools;
• éthers,

tandis que l'eau et les impuretés solubles dans l'eau restent.

• refroidissement à la vapeur ;
• condensation d'alcool

utiliser une bobine immergé dans de l'eau froide ou refroidi par de l'air froid.

Pour augmentation de la force le produit fini est distillé 2 à 4 fois de plus, en abaissant progressivement la température jusqu'à une valeur de 50 à 55 degrés.

La force du produit obtenu déterminé avec un alcoomètre qui estime la gravité spécifique d'une substance.

Le produit de la distillation peut être utilisé comme biocarburant avec une force d'au moins 80%. Un produit moins fort contient trop d'eau, la technique fonctionnera donc de manière inefficace.

Bien que l'alcool obtenu à partir de la sciure de bois ressemble beaucoup à l'alcool de contrebande, son ne peut pas être utilisé pour boire en raison de la teneur élevée en méthanol, qui est un puissant poison. De plus, une grande quantité d'huiles de fusel gâche le goût du produit fini.

Pour nettoyer du méthanol, vous devez :

• la première distillation est effectuée à une température de 60 degrés;
• égoutter les premiers 10% du produit obtenu.

Après distillation restent :

• lourd fractions de térébenthine;
• masse de levure, qui peut être utilisé à la fois pour la fermentation du lot suivant de glucose, et pour la production de levure fourragère.

Ils sont plus nutritifs et sains que le grain de toute culture céréalière, ils sont donc facilement achetés par les fermes qui élèvent du gros et du petit bétail.

Application biocarburant

Par rapport à l'essence, les biocarburants (alcool fabriqué à partir de déchets recyclés) présentent à la fois des avantages et des inconvénients.

Ici Principaux avantages:

• indice d'octane élevé (105-113);
• température de combustion plus basse;
• manque de soufre;
• Prix ​​inférieur.

En raison de l'indice d'octane élevé, augmenter le taux de compression, augmentant la puissance et l'efficacité du moteur.

Basse température de combustion :

• augmente la durée de vie soupapes et pistons;
• réduit la chaleur du moteur en mode puissance maximale.

En raison de l'absence de soufre, les biocarburants ne pollue pas l'air et ne raccourcit pas la durée de vie de l'huile moteur, car l'oxyde de soufre oxyde le pétrole, aggravant ses caractéristiques et réduisant la ressource.

En raison du prix nettement inférieur (hors accises), le biocarburant permet d'économiser le budget familial.

Les biocarburants ont limites:

• agressivité envers les pièces en caoutchouc;
• faible rapport massique carburant/air (1:9);
• faible évaporation.

biocarburant endommager les joints en caoutchouc, par conséquent, lors de la conversion du moteur pour fonctionner à l'alcool, tous les joints en caoutchouc sont remplacés par des pièces en polyuréthane.

En raison du rapport carburant-air inférieur, le fonctionnement normal du biocarburant nécessite reconfiguration du système de carburant, c'est-à-dire installer des jets plus gros dans le carburateur ou faire clignoter le contrôleur d'injecteur.

En raison de la faible évaporation Difficulté à démarrer un moteur froidà des températures inférieures à plus 10 degrés.

Pour résoudre ce problème, les biocarburants sont dilués avec de l'essence dans un rapport de 7:1 ou 8:1.

Pour fonctionner avec un mélange d'essence et de biocarburant dans un rapport de 1: 1, aucune modification du moteur n'est nécessaire.

S'il y a plus d'alcool, alors il est souhaitable:

• remplacer tous les joints en caoutchouc par du polyuréthane ;
• rectifier la culasse.

Le broyage est nécessaire pour augmenter le taux de compression, ce qui permettra réaliser un indice d'octane plus élevé. Sans une telle modification, le moteur perdra de la puissance lorsque de l'alcool sera ajouté à l'essence.

Si des biocarburants sont utilisés pour les générateurs électriques ou les appareils électroménagers à essence, il est souhaitable de remplacer les pièces en caoutchouc par des pièces en polyuréthane.

Dans de tels dispositifs, le meulage de la tête peut être supprimé, car une petite perte de puissance est compensée par une augmentation de l'alimentation en carburant. Outre, besoin de reconfigurer le carburateur ou l'injecteur, n'importe quel spécialiste des systèmes à carburant peut le faire.

Pour plus d'informations sur l'utilisation du biocarburant et la modification des moteurs pour y travailler, lisez cet article (Application du biocarburant).

Vidéos connexes

Vous pouvez voir comment faire de l'alcool à partir de sciure de bois dans cette vidéo :

conclusion

Production d'alcool à partir de sciure de bois - processus difficile, qui comprend de nombreuses opérations.

S'il y a de la sciure de bois bon marché ou gratuite, alors en versant du biocarburant dans le réservoir de votre voiture, vous économiserez beaucoup, car sa production est beaucoup moins chère que l'essence.

Vous savez maintenant comment obtenir de l'alcool à partir de sciure de bois utilisée comme biocarburant et comment vous pouvez le faire à la maison.

Aussi, saviez-vous sous-produits qui surviennent lors de la transformation de la sciure de bois en biocarburants. Ces produits peuvent également être vendus pour un petit profit.

Grâce à cela, le commerce des biocarburants à partir de sciure de bois devient très bénéfique, surtout si vous utilisez du carburant pour votre propre transport et que vous ne payez pas de droits d'accise sur la vente d'alcool.

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Vous êtes dans la forêt... Des troncs d'arbres épais et fins se pressent. Pour un chimiste, ils sont tous constitués du même matériau - le bois, dont la majeure partie est constituée de matière organique - la fibre (C 6 H 10 O 5) x. Les fibres forment les parois des cellules végétales, c'est-à-dire leur squelette mécanique ; tout à fait pur nous l'avons dans les fibres du papier de coton et du lin ; dans les arbres, on le trouve toujours avec d'autres substances, le plus souvent avec de la lignine, de composition chimique presque identique, mais avec des propriétés différentes. La formule élémentaire de la fibre C 6 H 10 O 5 coïncide avec la formule de l'amidon, le sucre de betterave a la formule C 12 H 2 2O 11. Le rapport du nombre d'atomes d'hydrogène au nombre d'atomes d'oxygène dans ces formules est le même que dans l'eau : 2:1. Par conséquent, ces substances et des substances similaires en 1844 étaient appelées "glucides", c'est-à-dire des substances, comme si (mais pas en fait) constituées de carbone et d'eau.

La fibre glucidique a un poids moléculaire élevé. Ses molécules sont de longues chaînes constituées de maillons individuels. Contrairement aux grains blancs d'amidon, la fibre représente des fils et des fibres solides. Cela est dû à la structure structurelle différente, désormais établie avec précision, des molécules d'amidon et de fibres. La fibre pure est techniquement appelée cellulose.

En 1811, l'académicien Kirchhoff fit une importante découverte. Il a pris de l'amidon ordinaire, obtenu à partir de pommes de terre, et a agi dessus avec de l'acide sulfurique dilué. Sous l'action de H 2 SO 4 s'est produit hydrolyse amidon et il s'est transformé en sucre:

Cette réaction avait une grande importance pratique. La production d'amidon et de mélasse en est basée.

Mais la fibre a la même formule empirique que l'amidon ! Ainsi, le sucre peut également être obtenu à partir de celui-ci.

En effet, en 1819, la saccharification de la cellulose avec de l'acide sulfurique dilué est également réalisée pour la première fois. A ces fins, l'acide concentré peut également être utilisé; Le chimiste russe Vogel en 1822 a obtenu du sucre à partir de papier ordinaire, en agissant dessus avec une solution à 87% de H 2 SO 4 .

A la fin du XIXème siècle. l'obtention de sucre et d'alcool à partir du bois intéresse déjà les ingénieurs praticiens. Actuellement, l'alcool de cellulose est obtenu à l'échelle industrielle. La méthode, découverte dans l'éprouvette d'un scientifique, est réalisée dans les gros appareils en acier d'un ingénieur.

Nous visiterons l'usine d'hydrolyse... D'énormes digesteurs (percolateurs) sont chargés de sciure, de copeaux ou de copeaux de bois. Ce sont les déchets des scieries ou des entreprises de menuiserie. Auparavant, ces précieux déchets étaient incinérés ou simplement jetés dans une décharge. Une solution faible (0,2-0,6%) d'acide minéral (le plus souvent sulfurique) traverse les percolateurs avec un courant continu. Il est impossible de conserver longtemps le même acide dans l'appareil : le sucre qu'il contient, obtenu à partir du bois, se détruit facilement. Dans les percolateurs, la pression est de 8-10 atm et la température de 170-185°. Dans ces conditions, l'hydrolyse de la cellulose se déroule bien mieux que dans les conditions ordinaires, où le procédé est très difficile. Les percolateurs produisent une solution contenant environ 4 % de sucre. Le rendement en substances sucrées lors de l'hydrolyse atteint 85% du théoriquement possible (selon l'équation de réaction).

Riz. 8. Schéma visuel pour obtenir de l'alcool hydrolytique à partir de bois.

Pour l'Union soviétique, qui possède des forêts illimitées et développe régulièrement l'industrie du caoutchouc synthétique, la production d'alcool à partir de bois présente un intérêt particulier. Dès 1934, le 17e Congrès du Parti communiste des bolcheviks de toute l'Union décide de développer par tous les moyens la production d'alcool à partir de sciure et de déchets de l'industrie papetière. Les premières usines d'hydrolyse-alcool soviétiques ont commencé à fonctionner régulièrement en 1938. Au cours des années des deuxième et troisième plans quinquennaux, nous avons construit et lancé des usines de production d'alcool d'hydrolyse - alcool de bois. Cet alcool est maintenant de plus en plus transformé en caoutchouc synthétique en grandes quantités. Il s'agit d'alcool provenant de matières premières non alimentaires. Chaque million de litres d'alcool éthylique hydrolysé libère environ 3 000 tonnes de pain ou 10 000 tonnes de pommes de terre pour l'alimentation et, par conséquent, environ 600 hectares de superficie ensemencée. Pour obtenir cette quantité d'alcool hydrolytique, 10 000 tonnes de sciure de bois à 45% d'humidité sont nécessaires, ce qui peut produire une scierie de productivité moyenne en un an.

Comment obtenir de l'alcool ou un autre combustible liquide à partir de sciure de bois?

1. en Allemagne à la fin de la Seconde Guerre mondiale, tous les chars sont passés au synthétique. combustible à sciure de bois. et les voitures au Brésil roulent beaucoup à l'alcool, 20% des voitures y sont à l'alcool. donc c'est vrai, vous pouvez utiliser la fermentation, dépasser et obtenir de l'alcool et vous aurez une voiture
   Peut-être pouvez-vous obtenir du méthane à l'aide de bactéries ? encore mieux alors
2. Je partage mon expérience, tant pis ! En général, vous prenez 1KG. vous séchez très soigneusement la sciure de bois ou d'autres choses, puis ajoutez de l'électrolyte (acide sulfurique) 1/3 du volume dans le flacon ou autre chose à travers le réfrigérateur (il y aura sublimation). vous le chauffez à une température de 150 degrés, et vous obtenez de l'alcool méthylique, et au même endroit ses esters, etc. Produits de réaction COMBUSTIBLES. le liquide peut être de différentes couleurs. mais généralement bleuâtre, volatile. Oui, lorsque vous cuisinez, n'oubliez pas d'ajouter des morceaux de corindon (oxyde d'aluminium) - c'est un catalyseur. dès que le liquide dans le récipient ou le flacon devient noir, au point d'être méconnaissable, changez et remplissez la portion suivante. avec 1 kg, vous obtiendrez quelque 470 ml. l'alcool, mais seulement 700 quelque chose. Faites-le dans un endroit ouvert, bien ventilé et à l'écart de la nourriture.Oui, n'oubliez pas votre masque et votre respirateur. Filtrez le liquide noir (usé) et la couche supérieure brûle très bien après séchage. ajoutez-le aussi au carburant.
3. De conifères - mauvais. En règle générale, l'alcool d'hydrolyse est obtenu à partir de bois durs. Ici, en fait, il y a deux options, et les deux ne sont pratiquement pas mises en œuvre à la maison. Et la vodka-stool est en gros une blague, car la production est inefficace et l'utilisation du produit final peut être dangereuse pour la santé. Première possibilité. Il est nécessaire de mettre la sciure de bois dans un tas assez gros dans la rue, de la mouiller avec de l'eau et de la laisser pendant quelques années (précisément deux ans ou plus). Des micro-organismes anaérobies vont s'installer au centre du tas, ce qui va progressivement procéder à la décomposition de la cellulose en monomères (sucres), qui peuvent déjà être fermentés. Plus loin - comme un clair de lune ordinaire. Ou la deuxième option, qui est mise en œuvre dans l'industrie. La sciure de bois est bouillie avec une faible solution d'acide sulfurique à pression élevée. Dans ce cas, l'hydrolyse de la cellulose s'effectue en quelques heures. Ensuite - distillation comme d'habitude.
   Si nous considérons non seulement l'alcool éthylique, nous pouvons emprunter une autre voie, mais, encore une fois, cela n'est pratiquement pas réalisé à la maison. C'est la distillation sèche de la sciure de bois. La matière première doit être chauffée dans un récipient scellé à 800-900 degrés. et récupérer les gaz qui s'échappent. Lorsque ces gaz sont refroidis, la créosote (le produit principal), le méthanol et l'acide acétique se condensent. Les gaz sont un mélange de divers hydrocarbures. Le reste est du charbon de bois. C'est ce type de charbon dans l'industrie qui s'appelle charbon de bois, et non d'un feu. Il était utilisé en métallurgie à la place du coke. Après son traitement supplémentaire, le charbon actif est obtenu. La créosote est la résine utilisée pour goudronner les traverses et les poteaux télégraphiques. Le gaz peut être utilisé comme gaz naturel ordinaire. Maintenant liquides. L'alcool méthylique ou de bois est distillé du liquide à des températures allant jusqu'à 75 degrés. Il peut passer pour du carburant, mais le rendement est faible et il est très toxique. Vient ensuite l'acide acétique. Lorsqu'il est neutralisé avec de la chaux, on obtient de l'acétate de calcium ou, comme on l'appelait auparavant, de la poudre acétique de bois gris. Lorsqu'il est calciné, on obtient de l'acétone - pourquoi pas du carburant ? Certes, l'acétone est désormais obtenue de manière entièrement synthétique.
   On dirait que je n'ai rien oublié. Eh bien, quand ouvrons-nous un magasin de créosote ?
4. "Et si la vodka n'était pas chassée de la sciure de bois, alors qu'aurions-nous, à partir de cinq bouteilles?" (V.S. Vysotsky)
5. fermentation des substances sucrées. comme la cellulose. seulement pour l'accélération, vous avez besoin d'une levure enzymatique. et à propos de l'alcool méthylique .... eh bien, en général, à faible dose, c'est mortel.
6. Sublimation.
7. Il faut faire fermenter la cellulose, puis dépasser

L'hydrolyse des polysaccharides des tissus végétaux dans l'eau froide n'est pratiquement pas observée. Lorsque la température de l'eau s'élève au-dessus de 100°C, l'hydrolyse des polysaccharides se poursuit, mais si lentement qu'un tel processus n'a aucune importance pratique. Des résultats satisfaisants ne sont obtenus qu'avec l'utilisation de catalyseurs, dont seuls les acides minéraux forts ont une importance industrielle : sulfurique et, plus rarement, chlorhydrique. Plus la concentration d'un acide fort dans la solution et la température de réaction sont élevées, plus l'hydrolyse des polysaccharides en monosaccharides est rapide. Cependant, la présence de tels catalyseurs a également un côté négatif, car ils, simultanément à la réaction d'hydrolyse des polysaccharides, accélèrent également les réactions de décomposition des monosaccharides, réduisant ainsi leur rendement.

Lors de la décomposition des hexoses dans ces conditions, l'oxy-méthylfurfural se forme d'abord, qui se décompose rapidement pour former les produits finaux : les acides lévulinique et formique. Dans ces conditions, les pentoses sont convertis en furfural.

À cet égard, afin d'obtenir des monosaccharides à partir de polysaccharides de tissus végétaux, il est nécessaire de fournir les conditions les plus favorables pour la réaction d'hydrolyse et de minimiser la possibilité d'une décomposition supplémentaire des monosaccharides formés.

C'est le problème que les chercheurs et les ouvriers de production résolvent lors du choix des régimes d'hydrolyse optimaux.

Parmi le grand nombre d'options possibles pour la concentration d'acide et la température de réaction, seules deux sont actuellement utilisées dans la pratique : l'hydrolyse avec des acides dilués et l'hydrolyse avec des acides concentrés. Au cours de l'hydrolyse avec des acides dilués, la température de réaction est généralement de 160 à 190 °C et la concentration du catalyseur en solution aqueuse varie de 0,3 à 0,7 % (H2SO4, HC1).

La réaction est effectuée dans des autoclaves à une pression de 10-15 au m. Lors de l'hydrolyse avec des acides concentrés, la concentration d'acide sulfurique est généralement de 70 à 80% et de 37 à 42% d'acide chlorhydrique. La température de réaction dans ces conditions est de 15-40°.

Il est plus facile de réduire la perte de monosaccharides lors de l'hydrolyse avec des acides concentrés, grâce à quoi le rendement en sucre avec cette méthode peut atteindre presque théoriquement possible, c'est-à-dire 650-750 kgÀ partir de 1 t matières premières végétales absolument sèches.

Lors de l'hydrolyse avec des acides dilués, il est beaucoup plus difficile de réduire la perte de monosaccharides due à leur décomposition et, par conséquent, dans la pratique, le rendement en monosaccharides dans ce cas ne dépasse généralement pas 450 à 500 kg pour 1 g de matière première sèche. .

En raison de la faible perte de sucre lors de l'hydrolyse avec des acides concentrés, les solutions aqueuses résultantes de monosaccharides - hydrolysats se distinguent par une pureté accrue, ce qui est d'une grande importance dans leur traitement ultérieur.

Jusqu'à récemment, une grave lacune des méthodes d'hydrolyse avec des acides concentrés était la forte consommation d'acide minéral par tonne de sucre produite, qui entraînait la nécessité de régénérer une partie de l'acide ou de l'utiliser dans d'autres industries ; cela a compliqué et augmenté le coût de construction et d'exploitation de telles usines.

De grandes difficultés ont également surgi dans la sélection de matériaux pour l'équipement qui résistent aux milieux agressifs. Pour cette raison, la plupart des usines d'hydrolyse actuellement en service ont été construites selon la méthode d'hydrolyse à l'acide sulfurique dilué.

La première usine expérimentale d'hydrolyse-alcool en URSS a été lancée en janvier 1934 dans la ville de Cherepovets. Les indicateurs initiaux et la conception technique de cette usine ont été développés par le Département de production d'hydrolyse de l'Académie forestière de Leningrad en 1931-1933. Sur la base des données de l'exploitation d'une usine pilote, la construction d'usines industrielles d'hydrolyse et d'alcool a commencé en URSS. La première hydrolyse industrielle - usine d'alcool a été lancée à Leningrad en décembre 1935. Cette usine a suivi dans la période 1936-1938. Les usines d'hydrolyse-alcool de Bobruisk, Khorsky et Arkhangelsk ont ​​été mises en service. Pendant la Seconde Guerre mondiale et après, de nombreuses grandes usines ont été construites en Sibérie et dans l'Oural. À l'heure actuelle, la capacité nominale de ces usines a été dépassée de 1,5 à 2 fois grâce à l'amélioration de la technologie.

La principale matière première de ces usines est le bois résineux sous forme de sciure et de copeaux provenant des scieries voisines, où il est obtenu par broyage des déchets de scierie - dalles et lattes - dans des déchiqueteuses. Dans certains cas, le bois de chauffage de conifères est également broyé.

Le schéma d'obtention des monosaccharides dans ces plantes est illustré à la fig. 76.

Le bois de conifères coupé de l'entrepôt de matières premières par le convoyeur 1 entre dans l'entonnoir de guidage 2 et plus loin dans la gorge

La faute de l'appareil d'hydrolyse 3. Il s'agit d'un cylindre en acier vertical avec des cônes et des cols supérieurs et inférieurs. La surface intérieure de tels appareil d'hydrolyse recouvrir de carreaux ou de briques en céramique ou en graphite résistant aux acides, renforcés sur une couche de béton d'une épaisseur de 80 à 100 mm. Les joints entre les carreaux sont remplis de mastic résistant aux acides. Les cols supérieur et inférieur de l'appareil d'hydrolyse sont protégés de l'action de l'acide sulfurique dilué chaud par une couche de bronze résistant aux acides de l'intérieur. Le volume utile de tels appareils d'hydrolyse est généralement de 30-37 At3, mais parfois des appareils d'hydrolyse avec un volume de 18, 50 et 70 m3. Le diamètre intérieur d'un tel appareil d'hydrolyse est d'environ 1,5 et la hauteur est de 7 à 13 m. Dans le cône supérieur de l'appareil d'hydrolyse pendant l'hydrolyse à travers le tuyau 5 chauffé à 160-200° de l'acide sulfurique dilué est fourni.

Un filtre est installé dans le cône inférieur 4 pour la sélection de l'hydrolysat obtenu. L'hydrolyse dans de tels dispositifs est effectuée périodiquement.

Comme mentionné ci-dessus, l'appareil d'hydrolyse est chargé avec des matières premières broyées à travers un entonnoir de guidage. Lors du chargement de matières premières à travers un tuyau 5 de l'acide sulfurique dilué chauffé à 70-90 ° est fourni, ce qui mouille la matière première, contribuant à son compactage. Avec cette méthode de chargement en 1 m3 l'appareil d'hydrolyse est placé à environ 135 kg sciure de bois ou 145-155 kg Copeaux, en termes de bois absolument sec. A la fin du chargement, le contenu de l'appareil d'hydrolyse est chauffé par de la vapeur vive pénétrant dans son cône inférieur. Dès que la température de 150-170°C est atteinte, de l'acide sulfurique à 0,5-0,7%, chauffé à 170-200°C, commence à s'écouler dans l'appareil d'hydrolyse par la conduite 5. Hydrolysat formé simultanément à travers le filtre 4 commence à être évacué vers l'évaporateur b. La réaction d'hydrolyse dans l'appareil d'hydrolyse dure de 1 à 3 heures. Plus le temps d'hydrolyse est court, plus la température et la pression dans l'appareil d'hydrolyse sont élevées.

Dans le processus d'hydrolyse, les polysaccharides du bois sont convertis en monosaccharides correspondants, qui se dissolvent dans un acide dilué chaud. Pour protéger ces monosaccharides de la décomposition à haute température, l'hydrolysat les contenant est éliminé en continu à travers le filtre tout au long de la cuisson. 4 Et rapidement refroidi dans l'évaporateur 6. Puisque, selon les conditions du procédé, les matières végétales hydrolysables. dans l'appareil d'hydrolyse" doit être rempli de liquide en permanence, le niveau de consigne e est maintenu par de l'acide chaud circulant dans la conduite 5,

Ce mode de fonctionnement s'appelle la percolation. Plus la percolation se produit rapidement, c'est-à-dire plus l'acide chaud s'écoule rapidement à travers l'appareil d'hydrolyse, plus le sucre résultant est rapidement éliminé de l'espace de réaction et moins il se décompose. D'autre part, plus la percolation est rapide, plus on consomme d'acide chaud pour la cuisson et plus la concentration en sucre dans l'hydrolysat est faible et, par conséquent, la consommation de vapeur et d'acide pour la cuisson est plus importante.

En pratique, pour obtenir des rendements en sucre suffisamment élevés (à une concentration économiquement acceptable dans l'hydrolysat), il faut choisir des conditions moyennes de percolation. Habituellement, ils s'arrêtent à un rendement en sucre de 45-50% du poids de bois absolument sec avec une concentration en sucre dans l'hydrolysat de 3,5-3,7% - Ces conditions de réaction optimales correspondent à la sélection à travers le filtre inférieur de l'hydrolyseur - que 12 -15 m3 hydrolysat pour 1 t bois absolument sec chargé dans l'appareil d'hydrolyse. La quantité d'hydrolysat retirée par infusion pour chaque tonne de matière première hydrolysable est appelée le module hydroélectrique de sortie, et c'est l'un des principaux indicateurs du régime d'hydrolyse appliqué à l'usine.

Lors de la percolation, une certaine différence de pression apparaît entre les cols supérieur et inférieur de l'appareil d'hydrolyse, ce qui contribue à la compression de la matière première lorsque les polysaccharides qu'elle contient se dissolvent.

La compression de la matière première conduit au fait qu'en fin de cuisson, la lignine non dissoute restante occupe un volume d'environ 25% du volume initial de la matière première. Étant donné que, selon les conditions de réaction, le liquide doit recouvrir la matière première, son niveau diminue d'autant au cours du processus de cuisson. Le contrôle du niveau de liquide pendant le processus de cuisson est effectué à l'aide d'un peseur 30, montrant l'évolution du poids total des matières premières et du liquide dans l'appareil d'hydrolyse.

En fin de cuisson, il reste de la lignine dans l'appareil, contenant 1 kg matière sèche 3 kg acide sulfurique dilué, chauffé à 180-190 °.

La lignine est déchargée de l'appareil d'hydrolyse dans un cyclone 22 selon le tuyau 21. A cet effet, la vanne est rapidement ouverte 20, reliant l'intérieur de l'appareil d'hydrolyse au cyclone 22. En raison de la diminution rapide de la pression entre les morceaux de lignine, l'eau surchauffée qu'elle contient bout instantanément, formant de grands volumes de vapeur. Ce dernier arrache la lignine et l'emporte sous forme de suspension à travers le tuyau 21 dans un cyclone 22. Tuyau 21 s'approche tangentiellement du cyclone, grâce à quoi le jet de vapeur avec de la lignine, pénétrant dans le cyclone, se déplace le long des parois en effectuant un mouvement de rotation. La lignine est projetée sur les parois latérales par la force centrifuge et, perdant de la vitesse, tombe au fond du cyclone. Vapeur sans lignine à travers le tube central 23 est rejeté dans l'atmosphère.

Cyclone 22 généralement un cylindre vertical en acier d'un volume d'environ 100 m3, avec porte latérale 31 et agitateur rotatif 25, qui aide à décharger la lignine du bas du cyclone sur un convoyeur à bande ou à raclettes 24.

Pour se protéger contre la corrosion, la surface interne des cyclones est parfois protégée par une couche de béton résistant aux acides.Comme déjà mentionné ci-dessus, lors du processus de percolation, de l'acide sulfurique dilué chauffé est introduit dans le cône supérieur de l'appareil d'hydrolyse. Il est préparé par mélange dans un mélangeur résistant aux acides. 17 eau surchauffée fournie par un tuyau 28, avec de l'acide sulfurique concentré à froid provenant d'un réservoir de mesure 19 à travers une pompe à acide à piston 18.

Étant donné que l'acide sulfurique concentré à froid corrode légèrement le fer et la fonte, ces métaux sont largement utilisés pour la fabrication de réservoirs, de pompes et de canalisations destinés à son stockage et à son transport vers le mélangeur. Des matériaux similaires sont également utilisés pour fournir de l'iode surchauffé au mélangeur. Pour protéger les parois du mélangeur de la corrosion, appliquez du bronze phosphoreux, du graphite ou une masse plastique - fluoroplast 4. Les deux derniers sont utilisés pour le revêtement interne des mélangeurs et donnent les meilleurs résultats.

L'hydrolysat fini de l'appareil d'hydrolyse entre dans l'évaporateur 6 haute pression. C'est une cuve en acier, travaillant sous pression et revêtue à l'intérieur de carreaux de céramique, comme l'hydrolyseur. Dans la partie supérieure de l'évaporateur d'une capacité de 6-8 l3 se trouve un couvercle. L'évaporateur est pressurisé à 4-5 au m inférieur à celui de l'appareil d'hydrolyse. De ce fait, l'hydrolysat qui y pénètre bout instantanément, s'évapore partiellement et se refroidit à 130-140 °. La vapeur résultante est séparée des gouttes de l'hydrolysat et à travers le tuyau 10 pénètre dans le reshofer (échangeur de chaleur) 11, où il se condense. Hydrolysat partiellement refroidi de l'évaporateur 6 par le tuyau 7 entre dans l'évaporateur 8 basse pression, où il est refroidi à 105-110 ° à la suite d'une ébullition à une pression inférieure, ne dépassant généralement pas une atmosphère. La vapeur formée dans cet évaporateur à travers le tuyau 14 introduit dans le deuxième reshofer 13, où il se condense également. Condensats de reshefers 11 et 13 contiennent 0,2-0,3% de furfural et sont utilisés pour son isolement dans des installations spéciales, qui seront discutées ci-dessous.

La chaleur contenue dans la vapeur qui sort des évaporateurs 6 et 8, utilisé pour chauffer l'eau entrant dans le mélangeur 17. A cet effet, à partir du réservoir 16 pompe à eau de circulation 1b L'eau chaude obtenue du service de distillation de l'usine d'hydrolyse est introduite dans le sécheur basse pression 13, où il chauffe de 60-80° à 100-110°. Puis dans le tuyau 12 l'eau chauffée passe à travers un séchoir à haute pression 11, où la vapeur à une température de 130-140° est chauffée à 120-130°. De plus, la température de l'eau est augmentée à 180-200 ° dans la colonne d'eau chaude 27. Ce dernier est un cylindre vertical en acier avec un couvercle inférieur et supérieur conçu pour une pression de travail de 13-15 au m.

La vapeur est fournie à la colonne d'eau chaude par un tuyau vertical 26, au bout desquels 30 disques horizontaux sont fixés 2b. Vapeur d'un tuyau 26 passe à travers les interstices entre les disques individuels dans une colonne remplie d'eau. Ce dernier est alimenté en continu dans la colonne par le raccord inférieur, mélangé à de la vapeur, chauffé à une température prédéterminée et à travers le tuyau 28 entre dans le mélangeur 17.

Les hydrolyseurs sont installés sur une fondation spéciale dans une rangée de 5 à 8 pièces. Dans les grandes usines, ils doublent le nombre et les installent sur deux rangées. Les canalisations pour l'hydrolysat sont en cuivre rouge ou en laiton. Les raccords, composés de vannes et de vannes, sont en bronze phosphoreux ou en bronze certifié.

Le procédé d'hydrolyse décrit ci-dessus est discontinu. À l'heure actuelle, de nouvelles conceptions d'hydrolpz sont testées - des dispositifs à fonctionnement continu dans lesquels, à l'aide d'alimentateurs spéciaux, le bois coupé est alimenté en continu, la lignine et l'hydrolysat sont éliminés en continu.

Des travaux sont également en cours pour automatiser les appareils d'hydrolyse discontinue. Cet événement vous permet d'observer plus précisément le mode de cuisson spécifié et facilite en même temps le travail des cuisiniers.

Hydrolysat acide de l'évaporateur basse pression 8 (fig. 76) le long du tuyau 9 introduit dans l'équipement pour son traitement ultérieur. La température d'un tel hydrolysat est de 95-98°. Il contient (en %) :

Acide sulfurique. . . ……………………………………………………………………………………………….. 0,5 -0,7 :

Hexose (glucose, mannose, galactose)…………………………………………………………………….. 2,5 -2,8 ;

Pentose (xylose, arabinose)……………………………………………………………………………………. 0,8 -1,0 ;

Acides organiques volatils (formique, acétique) …………………………….. 0,24-0,30 ;

Acides organiques non volatils (lévuliniques). . 0,2 -0,3 ;

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

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

méthanol. ……………………………………………………………………………………………………….. 0.02-0.03

Les hydrolysats contiennent également des substances colloïdales (lignine, dextrines), des substances de cendre, des terpènes, des résines, etc. La teneur en monosaccharides des hydrolysats végétaux est déterminée par chromatographie quantitative sur papier dans des études chimiques précises.

Dans les laboratoires d'usine, pour les dosages express en masse des sucres, on utilise leur capacité en milieu alcalin à restituer les composés complexes de l'oxyde de cuivre avec formation d'oxyde de cuivre :

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

En fonction de la quantité d'oxyde de cuivre formée, on calcule la co-alimentation en monosaccharides en solution.

Cette méthode de détermination des sucres est conditionnel, donc Ainsi que simultanément avec les monosaccharides, l'oxyde de cuivre est réduit en oxyde également furfural, hydroxyméthylfurfural, dextrines, lignine colloïdale. Ces impuretés interfèrent avec la détermination de la véritable teneur en sucre des hydrolysats. L'erreur totale atteint ici 5-8%. Étant donné que la correction de ces impuretés nécessite beaucoup de travail, elle n'est généralement pas effectuée et les sucres résultants, contrairement aux monosaccharides, sont appelés substances réductrices ou RV en abrégé. En usine, la quantité de sucre produite dans l'hydrolysat est prise en compte en tonnes de RS.

Pour obtenir de l'alcool éthylique, les hexoses (glucose, mannose et galactose) sont fermentés par des levures alcoologènes - saccharomycètes ou schizosaccharomycètes.

Équation récapitulative de la fermentation alcoolique des hexoses

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

Montre que dans ce processus, théoriquement, pour 100 kg le sucre devrait être 51,14 kg, ou environ 64 je 100% d'alcool éthylique et environ 49 kg gaz carbonique.

Ainsi, lors de la fermentation alcoolique de l'hexose, deux produits principaux sont obtenus en quantités presque égales : l'éthanol et le gaz carbonique. Pour réaliser ce procédé, l'hydrolysat acide chaud doit être soumis au traitement suivant :

1) neutralisation ; 2) libération des solides en suspension ; 3) refroidissement à 30° ; 4) enrichissement de l'hydrolysat en nutriments nécessaires à l'activité vitale de la levure.

L'hydrolysat acide a un pH = 1-1,2. Un environnement adapté à la fermentation doit avoir un pH de 4,6 à 5,2. Pour donner à l'hydrolysat l'acidité nécessaire, il faut neutraliser les acides sulfuriques libres et une partie importante des acides organiques qu'il contient. Si tous les acides contenus dans l'hydrolysat sont exprimés conditionnellement en acide sulfurique, alors sa concentration sera d'environ 1%. L'acidité résiduelle de l'hydrolysat à pH = 4,6-5,2 est d'environ 0,15 %.

Par conséquent, pour obtenir la concentration requise d'ions hydrogène dans l'hydrolysat, 0,85% des acides doivent y être neutralisés. Dans ce cas, le sulfurique libre, le formique et une partie de l'acétique sont complètement neutralisés. L'acide lévulinique et une petite partie de l'acide acétique restent libres.

L'hydrolysat est neutralisé avec du lait de chaux, c'est-à-dire avec une suspension d'oxyde de calcium hydraté dans de l'eau à une concentration de 150-200 g de CaO par litre.

Le schéma de préparation du lait de chaux est illustré à la fig. 77.

La chaux vive CaO est alimentée en continu dans l'entonnoir d'alimentation du tambour rotatif de déversement de chaux. 34. En même temps, la quantité d'eau requise est introduite dans le tambour. Lorsque le tambour tourne, la chaux vive, liant l'eau, passe dans l'oxyde de calcium hydraté. Ce dernier est dispersé dans l'eau, formant une suspension. Les morceaux de chaux n'ayant pas réagi sont séparés à l'extrémité du tambour du lait de chaux et déversés dans le chariot. Le lait de chaux et le sable s'écoulent à travers le tuyau vers le séparateur de sable 35. Ce dernier est une auge en fer située horizontalement avec des cloisons transversales et un arbre longitudinal avec des pales.

Le lait de chaux dans cet appareil coule lentement de droite à gauche et plus loin le long du tuyau 36 fusionne dans la collection 2.

Le sable se dépose lentement entre les cloisons du séparateur de sable et est retiré de l'appareil à l'aide de lames tournant lentement. Avant que le lait de chaux n'entre dans le neutraliseur, il est mélangé avec une quantité donnée de sulfate d'ammonium, dont la solution provient du réservoir 37. Lorsque le lait de chaux est mélangé avec du sulfate d'ammonium, la réaction se déroule

Ca (OH) 3 + (NH4) 2 S04 -> CaS04 + 2 NH, OH, à la suite de quoi une partie de la chaux est liée par l'acide sulfurique du sulfate d'ammonium et des cristaux de sulfate de calcium dihydraté peu soluble CaS04-2H20 se forment . Dans le même temps, de l'ammoniac se forme, qui reste dans le lait de chaux à l'état dissous.

Les petits cristaux de gypse présents dans le lait de chaux lors de la neutralisation ultérieure sont les centres de cristallisation du gypse résultant et empêchent la formation de solutions sursaturées de celui-ci dans l'hydrolysat neutralisé. Cet événement est important dans la distillation ultérieure de l'alcool du moût, car les solutions sursaturées de gypse dans le moût provoquent le gypse des colonnes de moût et les mettent rapidement hors service. Cette méthode de travail est appelée neutralisation avec cristallisation dirigée du gypse.

Simultanément avec du lait de chaux dans le neutralisant 5 L'extrait aqueux légèrement acide de superphosphate est fourni à partir d'un réservoir de mesure 38.

Les sels sont donnés au neutralisant à raison de 0,3 kg sulfate d'ammonium et 0,3 kg superphosphate pour 1 m3 hydrolysat.

Convertisseur 5 (capacité 35-40 m 3) est un réservoir en acier revêtu de carreaux de céramique résistant aux acides et équipé d'agitateurs verticaux et d'aubes de freinage fixées aux parois du réservoir. La neutralisation dans les usines d'hydrolyse était auparavant effectuée périodiquement. Actuellement, elle est supplantée par une neutralisation continue plus parfaite. Sur la fig. 77 montre le dernier diagramme. Le processus est réalisé dans deux neutraliseurs connectés en série 5 et 6, ayant le même dispositif. L'hydrolysat acide par le tuyau 1 est alimenté en continu dans le premier neutraliseur, où le lait de chaux et les sels nutritifs entrent simultanément. Le contrôle de l'intégralité de la neutralisation est effectué en mesurant la concentration d'ions hydrogène à l'aide d'un potentiomètre 3 avec une électrode d'antimoine ou de verre 4. Le potentiomètre enregistre en continu le pH de l'hydrolysat et l'ajuste automatiquement dans les limites spécifiées en envoyant des impulsions électriques à un moteur réversible relié à une vanne d'arrêt sur la conduite d'alimentation en lait de chaux du premier neutraliseur. Dans les neutralisants, la réaction de neutralisation se déroule relativement rapidement et le processus de cristallisation du gypse à partir d'une solution sursaturée se déroule relativement lentement.

Par conséquent, le débit de liquide à travers l'usine de neutralisation est dû au deuxième processus, qui nécessite 30 à 40 min.

Passé ce temps, l'hydrolysat neutralisé, appelé « neutralisat », pénètre dans le puisard 7 à action semi-continue ou continue.

Le processus semi-continu consiste dans le fait que le neutralisat s'écoule en continu à travers le puisard et que le gypse qui se dépose au fond de celui-ci est retiré périodiquement, au fur et à mesure qu'il s'accumule.

Avec le fonctionnement continu du puisard, toutes les opérations sont effectuées en continu. Avant de descendre à l'égout, les boues 8 dans le récepteur est en outre lavé avec de l'eau. Cette dernière méthode, en raison de certaines difficultés de production, ne s'est pas encore généralisée.

Les boues de gypse provenant du bassin de décantation sont généralement constituées pour moitié de sulfate de calcium dihydraté et pour moitié de lignine et de substances humiques décantées à partir de l'hydrolysat. Dans certaines usines d'hydrolyse, les boues de gypse sont déshydratées, séchées et cuites, ce qui les transforme en albâtre de construction. Ils sont déshydratés sur des filtres à tambour sous vide, puis séchés et cuits dans des fours à tambour rotatifs chauffés par les gaz de combustion.

Le neutralisat, débarrassé des particules en suspension, est refroidi au réfrigérateur avant fermentation 10 (Fig. 77) de 85 à 30°. À cette fin, on utilise généralement des échangeurs de chaleur à spirale ou à plaques, qui se caractérisent par un coefficient de transfert de chaleur élevé et de petites dimensions. Lors du refroidissement, des substances résineuses sont libérées du neutralisat, qui se déposent sur les parois des échangeurs de chaleur et les polluent progressivement. Pour le nettoyage, les échangeurs de chaleur sont périodiquement éteints et lavés avec une solution aqueuse chaude à 2-4% de soude caustique, qui dissout les substances résineuses et humiques.

Hydrolysat neutralisé, purifié et réfrigéré.

Le moût de bois est fermenté avec une levure spéciale de formation de filature acclimatée dans cet environnement. La fermentation se déroule selon une méthode continue dans une batterie de cuves de fermentation connectées en série 11 et 12.

La bouillie de levure contenant environ 80 à 100 g de levure pressée par litre est alimentée en continu par un tuyau 15 dans la levure 44 puis au sommet de la première cuve de fermentation ou tête 11. Le moût de bois refroidi est introduit dans la levure en même temps que la suspension de levure. Pour chaque mètre cube de suspension de levure, 8 à 10 m3 de moût entrent dans la cuve de fermentation.

Levure contenue dans le milieu d'hexose Sakharov,à l'aide d'un système d'enzymes, ils décomposent les sucres, formant de l'alcool éthylique et du dioxyde de carbone. L'alcool éthylique passe dans le liquide environnant, et le gaz carbonique est libéré à la surface de la levure sous forme de petites bulles, qui augmentent progressivement de volume, puis flottent progressivement à la surface de la cuve, entraînant la levure qui s'y est collée .

Au contact de la surface, les bulles de dioxyde de carbone éclatent et la levure, ayant une densité de 1,1, c'est-à-dire supérieure à celle du moût (1,025), s'enfonce jusqu'à ce qu'elle soit à nouveau remontée par le dioxyde de carbone à la surface. Le mouvement continu de haut en bas de la levure favorise le mouvement des flux de liquide dans la cuve de fermentation, créant une agitation ou "fermentation" du liquide. Dioxyde de carbone libéré à la surface du liquide des cuves de fermentation à travers le tuyau 13 entre dans l'usine de production de dioxyde de carbone liquide ou solide, est utilisé pour obtenir des produits chimiques (par exemple, l'urée) ou est rejeté dans l'atmosphère.

Le moût de bois partiellement fermenté, avec la levure, est transféré de la cuve de fermentation de tête à la cuve de queue 12, Où la fermentation se termine. La concentration en sucres dans la cuve de queue étant faible, la fermentation y est moins intense et une partie de la levure, n'ayant pas le temps de former des bulles de gaz carbonique, se dépose au fond de la cuve. Pour éviter cela, un mélange forcé du liquide est souvent disposé dans le réservoir de queue avec des agitateurs ou des pompes centrifuges.

Le liquide fermenté ou fermenté est appelé purée. A la fin de la fermentation, le moût est transféré au séparateur 14, fonctionnant sur le principe d'une centrifugeuse. La purée qui y pénètre, ainsi que la levure en suspension, commencent à tourner à une vitesse de 4 500 à 6 000 tr/min. La force centrifuge due à la différence de poids spécifique de la purée et de la levure les sépare. Le séparateur divise le liquide en deux flux : le plus gros, ne contenant pas de levure, entre dans l'entonnoir 16 et le plus petit, contenant de la levure, entre par l'entonnoir dans le tuyau 15. Habituellement, le premier flux est 8 à 10 fois plus important que le second. Par tuyau 15 la bouillie de levure est renvoyée au fermenteur de tête 11 Grâce à la levure 44. Le moût rejeté et débarrassé de la levure est recueilli dans une collection intermédiaire de purée 17.

A l'aide de séparateurs, la levure est constamment mise en circulation dans un système de fermentation fermé. Productivité des séparateurs 10- 35 m3/heure.

Lors de la fermentation et surtout lors de la séparation, une partie des colloïdes humiques contenus dans le bois doit coaguler, formant des flocons lourds qui se déposent lentement au fond des cuves de fermentation. Des raccords sont disposés dans les fonds des cuves, à travers lesquels les sédiments descendent périodiquement dans les égouts.

Comme mentionné ci-dessus, le rendement théorique en alcool de 100 kg hexoses fermentés est de 64 l. Cependant, pratiquement grâce à l'éducation par Sakharov sous-produits (glycérine, acétaldéhyde, acide succinique, etc.), et également en raison de la présence d'impuretés nocives pour la levure dans le moût, le rendement en alcool est de 54-56 l.

Pour obtenir de bons rendements en alcool, il est nécessaire de maintenir la levure active en permanence. Pour ce faire, il est nécessaire de maintenir soigneusement la température de fermentation définie, la concentration d'ions hydrogène, la pureté nécessaire du moût et de laisser une petite quantité d'hexoses, le soi-disant «non-ferment» dans le moût avant qu'il n'entre le séparateur (généralement pas plus de 0,1 % de sucre en solution). En raison de la présence de non-fermentation, la levure reste sous une forme active tout le temps.

Périodiquement, l'usine d'hydrolyse est arrêtée pour des réparations préventives ou majeures planifiées. À ce stade, la levure doit être maintenue en vie. Pour ce faire, la suspension de levure est épaissie à l'aide de séparateurs et versée avec du moût de bois froid. À basse température, la fermentation ralentit considérablement et la levure consomme beaucoup moins de sucre.

Les cuves de fermentation d'une capacité de 100 à 200 m3 sont généralement en tôle d'acier ou, plus rarement, en béton armé. La durée de la fermentation dépend de la concentration en levure et varie de 6 à 10 heures. Il est nécessaire de surveiller la pureté de la culture de production de levure et de la protéger contre l'infection par des micro-organismes nuisibles étrangers. À cette fin, tout le matériel doit être maintenu propre et stérilisé périodiquement. La méthode de stérilisation la plus simple consiste à vaporiser tous les équipements et en particulier les canalisations et les pompes avec de la vapeur vive.

A la fin de la fermentation et de la séparation des levures, la purée alcoolique contient de 1,2 à 1,6% d'alcool éthylique et environ 1% de pentose Sakharov.

L'alcool est isolé de l'infusion, purifié et renforcé dans un appareil de distillation d'infusion à trois colonnes, composé d'une infusion 18, distillation 22 et méthanol 28 colonnes (fig. 77).

Brajka de la collection 17 pompé à travers un échangeur de chaleur 41 sur la plaque d'alimentation de la colonne de bière 18. S'écoulant sur les plaques de la partie exhaustive de la colonne de brassage, le breuvage rencontre la vapeur montante sur son chemin. Ce dernier, progressivement enrichi en alcool, passe dans la partie supérieure et renforçante de la colonne. La purée qui coule est progressivement débarrassée de l'alcool, puis du bas de la colonne 18 le long du tuyau 21 va à l'échangeur de chaleur 41, où il chauffe la purée entrant dans la colonne à 60-70s. Ensuite, le moût est chauffé à 105 ° dans la colonne avec de la vapeur vive passant par le tuyau 20. Le breuvage débarrassé de l'alcool est appelé "vinasse". Par tuyau 42 Barda sort de l'échangeur de chaleur bardy 41 et envoyé à l'atelier de levure pour obtenir de la levure fourragère à partir de pentose. Ce processus sera discuté en détail plus tard.

La colonne de purée dans la partie de renforcement supérieure se termine par un condenseur à reflux 19, dans lequel les vapeurs du mélange iode - alcool provenant du plateau supérieur de la colonne sont condensées.

Environ 1 m3 de dioxyde de carbone formé lors de la fermentation se dissout dans 1 m3 de moût à une température de 30°. Lors du chauffage de la purée dans l'échangeur de chaleur 41 et avec de la vapeur vive dans la partie inférieure de la colonne de bière, le dioxyde de carbone dissous est libéré et, avec la vapeur d'alcool, monte vers la partie de renforcement de la colonne et ensuite vers le condenseur à reflux 19. Les gaz non condensables sont séparés par des bouches d'aération installées sur les conduites de condensat d'alcool après les réfrigérateurs. Les fractions à bas point d'ébullition, composées d'alcool, d'aldéhydes et d'éthers, traversent le déphlegmateur 19 et enfin condensé au réfrigérateur 39a D'où, sous forme de flegme, ils retournent dans la colonne à travers un joint d'eau 40. Gaz non condensables constitués de dioxyde de carbone avant de quitter le réfrigérateur 39 passent un condenseur supplémentaire ou sont lavés dans un laveur à l'eau pour piéger les dernières traces de vapeur d'alcool.

Sur les plateaux supérieurs de la colonne de bière, la phase liquide contient 20 à 40% d'alcool.

Condensat à travers le tuyau 25 entre dans le bac d'alimentation de la colonne de distillation 22. Cette colonne fonctionne de la même manière que la colonne de bière, mais à des concentrations d'alcool plus élevées. Au bas de cette colonne à travers un tuyau 24 de la vapeur vive est fournie, ce qui fait progressivement bouillir l'alcool du condensat d'alcool qui coule vers le bas de la colonne. Un liquide sans alcool appelé luther à travers un tuyau 23 va à l'égout. La teneur en alcool dans la vinasse et le luther ne dépasse pas 0,02%.

Un déflegmateur est installé au-dessus du plateau supérieur de la colonne de distillation. 26. Les vapeurs qui ne s'y sont pas condensées sont finalement condensées dans le condenseur 26a et refluer dans la colonne. Une partie des fractions à bas point d'ébullition est acheminée par le tuyau 43 sous forme d'une fraction étheraldéhyde, qui est renvoyée dans les cuves de fermentation si elle n'a pas d'utilité.

Pour la libération d'alcool éthylique à partir d'acides organiques volatils, la colonne est alimentée à partir d'un réservoir 45 Solution d'hydroxyde de sodium à 10%, qui neutralise les acides sur les plaques médianes de la partie de renforcement de la colonne. Dans la partie médiane de la colonne de distillation, où le titre alcoométrique est de 45 à 50%, les huiles de fusel s'accumulent, qui sont acheminées par un tuyau 46. Les huiles de fusel sont un mélange d'alcools supérieurs (butyle, propyle, amyle) formés à partir d'acides aminés.

L'alcool éthylique, débarrassé des esters et des aldéhydes, ainsi que des huiles de fusel, est prélevé avec un peigne des plaques supérieures de la partie de renforcement de la colonne de distillation et à travers le tuyau 27 pénètre dans le plateau d'alimentation de la colonne de méthanol 28. L'alcool brut provenant de la colonne de distillation contient environ 0,7% d'alcool méthylique, qui s'est formé lors de l'hydrolyse des matières végétales et, avec les monosaccharides, est entré dans le moût de bois.

Lors de la fermentation de l'hexose, l'alcool méthylique ne se forme pas. Selon les spécifications de l'alcool éthylique produit par les usines d'hydrolyse, celui-ci ne doit pas contenir plus de 0,1 % d'alcool méthylique. Des études ont montré que l'alcool méthylique est plus facilement séparé de l'alcool brut avec une teneur minimale en eau. Pour cette raison, l'alcool brut avec une concentration maximale (94-96% d'éthanol) est introduit dans la colonne de méthanol. Au-dessus de 96% 'l'alcool éthylique ne peut pas être obtenu sur des colonnes de distillation conventionnelles, car cette concentration correspond à la composition d'un mélange eau-alcool ne bouillant pas séparément.

Dans la colonne de méthanol, la fraction à faible point d'ébullition est le méthanol, qui monte au sommet de la colonne, se renforce dans le déphlegmateur 29 et à travers le tuyau 30 fusionne dans les collecteurs la fraction de méthanol contenant environ 80 % de méthanol. Pour la production de méthanol commercial à 100 %, une deuxième colonne de méthanol est installée, non représentée sur la figure. 77.

L'alcool éthylique, qui coule dans les plaques, descend au fond de la colonne de méthanol 28 et à travers le tuyau 33 fusionne dans les récepteurs de produits finis. La colonne de méthanol est chauffée à la vapeur sourde dans un réchauffeur externe 31, qui est installé de telle manière que, selon le principe des vases communicants, son anneau est rempli d'alcool. La vapeur d'eau entrant dans le réchauffeur chauffe l'alcool à ébullition et les vapeurs d'alcool résultantes sont utilisées pour chauffer la colonne. Vapeur entrant dans le radiateur 31, s'y condense et sous forme de condensat est acheminé vers des collecteurs d'eau propre ou évacué dans les égouts.

La quantité et la force de l'alcool éthylique résultant sont mesurées dans un équipement spécial (lanterne, projectile de contrôle, bâton de mesure d'alcool). L'alcool éthylique est fourni à partir du réservoir de mesure avec une pompe à vapeur à l'extérieur du bâtiment principal - dans des réservoirs fixes situés dans l'entrepôt d'alcool. De ces réservoirs, selon les besoins, l'alcool éthylique commercial est versé dans des réservoirs ferroviaires, dans lesquels il est transporté vers les lieux de consommation.

Le procédé technologique décrit ci-dessus permet d'obtenir à partir de 1 t résineux absolument sec 150-180 je 100% alcool éthylique. En même temps, pour 1 dcl consommation d'alcool

Bois absolument sec en kg. . . . . 55-66 ;

TOC o "1-3" h z acide sulfurique - moaoidrate in kg … . 4,5;

Chaux vive, 85% en kg…………………………………………………. 4,3;

Une paire de technologies 3 et 16 atmosphériques

en mégacalories. ………………………………………………………………………….. 0,17-0,26 ;

Eau en m3…………………………………………………………………………………………. 3,6 ;

Grossner électrique dans kWh…………………………………………………………………….. 4,18

La capacité annuelle de l'usine d'hydrolyse-alcool de capacité moyenne pour l'alcool est de 1 à 1,5 million de tonnes. a donné. Dans ces usines, le principal produit est l'alcool éthylique. Comme déjà mentionné, dans le même temps, des produits solides ou liquides de traitement du dioxyde de carbone, du furfural, de la levure fourragère et de la lignine sont produits à partir des principaux déchets de production de l'usine d'hydrolyse-alcool. Ces productions seront discutées plus loin.

Dans certaines usines d'hydrolyse qui reçoivent le furfural ou le xylitol comme produit principal, après l'hydrolyse des hémicelluloses riches en pentoses, il reste un résidu difficilement hydrolysable constitué de cellulose et de lignine et appelé cellolignine.

La cellolignine peut être hydrolysée par la méthode de percolation décrite ci-dessus, et l'hydrolysat d'hexose résultant, contenant généralement 2 à 2,5 % de sucres, peut être transformé selon la méthode décrite ci-dessus en alcool éthylique technique ou en levure fourragère. Selon ce schéma, on transforme des cosses de coton, des épis de maïs, des cosses de chêne, des cosses de tournesol, etc.. Un tel processus de production n'est économiquement rentable qu'avec des matières premières et du carburant bon marché.

Dans les usines d'hydrolyse-alcool, on obtient généralement de l'alcool éthylique technique, qui est utilisé pour un traitement chimique ultérieur. Cependant, si nécessaire, cet alcool
relativement facile à nettoyer par distillation supplémentaire et oxydation avec une solution alcaline de permanganate. Après une telle purification, l'alcool éthylique convient tout à fait à des fins alimentaires.

Le schéma général d'obtention d'alcool éthylique à partir d'hydrolyse de "mélasse noire" est le suivant. La matière première broyée est chargée dans une colonne d'hydrolyse en acier de plusieurs mètres doublée de céramique chimiquement résistante de l'intérieur. Une solution chaude d'acide chlorhydrique y est amenée sous pression. À la suite d'une réaction chimique à partir de la cellulose, un produit contenant du sucre, appelé "mélasse noire", est obtenu. Ce produit est neutralisé avec de la chaux et de la levure y est ajoutée - la mélasse est fermentée. Ensuite, il est à nouveau chauffé et les vapeurs dégagées se condensent sous forme d'alcool éthylique (je ne veux pas l'appeler "alcool de vin").
La méthode d'hydrolyse est le moyen le plus économique de produire de l'alcool éthylique. Si 50 litres d'alcool peuvent être obtenus à partir d'une tonne de grain par la méthode biochimique traditionnelle de fermentation, alors 200 litres d'alcool sont expulsés d'une tonne de sciure de bois, hydrolysée en « mélasse noire ». Comme le dit le proverbe : "Ressentez les bienfaits !" Toute la question est de savoir si la "mélasse noire" en tant que cellulose saccharifiée peut être qualifiée de "produit alimentaire", au même titre que les céréales, les pommes de terre et les betteraves. Les personnes intéressées par la production d'alcool éthylique bon marché le pensent : « Eh bien, pourquoi pas ? Après tout, le barde, comme le reste de la «mélasse noire», après sa distillation sert à nourrir le bétail, ce qui signifie qu'il s'agit également d'un produit alimentaire. Comment ne pas se souvenir des paroles de F.M. Dostoïevski : "Une personne instruite, quand elle en a besoin, peut justifier verbalement n'importe quelle abomination."
Dans les années 1930, la plus grande amidonnerie d'Europe a été construite dans le village ossète de Beslan, qui produit depuis des millions de litres d'alcool éthylique. Ensuite, de puissantes usines de production d'alcool éthylique ont été construites dans tout le pays, y compris dans les usines de pâtes et papiers de Solikamsk et d'Arkhangelsk. I.V. Staline, félicitant les constructeurs d'usines d'hydrolyse qui, pendant la guerre, malgré les difficultés du temps de guerre, les ont mises en service plus tôt que prévu, a noté que ce "permet à l'État d'économiser des millions de pouds de céréales"(Journal "Pravda" du 27 mai 1944).
L'alcool éthylique obtenu à partir de "mélasse noire", mais, en fait, à partir de bois (cellulose), saccharifié par la méthode d'hydrolyse, si, bien sûr, il est bien purifié, ne peut être distingué de l'alcool obtenu à partir de céréales ou de pommes de terre. Selon les normes en vigueur, cet alcool est de «la plus haute pureté», «extra» et «de luxe», ce dernier est le meilleur, c'est-à-dire qu'il a le plus haut degré de purification. La vodka préparée à base d'un tel alcool ne vous empoisonnera pas. Le goût d'un tel alcool est neutre, c'est-à-dire «aucun» - insipide, il n'a qu'un «degré», il ne brûle que la muqueuse de la bouche. Extérieurement, il est assez difficile de reconnaître la vodka à base d'alcool éthylique d'origine hydrolytique, et diverses saveurs ajoutées à ces «vodkas» leur confèrent une certaine différence les unes par rapport aux autres.
Cependant, tout n'est pas aussi bon qu'il n'y paraît à première vue. Les généticiens ont mené des recherches: un lot de souris expérimentales a été ajouté au régime alimentaire de la vraie vodka (céréale), l'autre - hydrolytique, du bois. Les souris qui ont utilisé la "chienne" sont mortes beaucoup plus rapidement et leur progéniture a dégénéré. Mais les résultats de ces études n'ont pas arrêté la production de vodkas pseudo-russes. C'est comme une chanson populaire : "Après tout, si la vodka n'est pas chassée de la sciure de bois, alors qu'aurions-nous de cinq bouteilles ..."