Fűrészporból származó alkohol otthon. Etil-alkohol előállítása fából

A fűrészpor értékes nyersanyag különféle alkoholok előállításához, amelyek lehetnek üzemanyagként használni.

A következő bioüzemanyagok használhatók:

• autók és motorkerékpárok benzinmotorjai;
• elektromos generátorok;
• háztartási benzines berendezések.

Fő probléma A bioüzemanyag fűrészporból történő előállítása során megoldandó probléma a hidrolízis, vagyis a cellulóz glükózzá történő átalakulása.

A cellulóznak és a glükóznak ugyanaz az alapja - a szénhidrogének. De ahhoz, hogy egyik anyagot egy másikká alakítsuk, különféle fizikai és kémiai folyamatokra van szükség.

A fűrészpor glükózzá való átalakításának fő technológiái két típusra oszthatók:

• ipari, bonyolult felszerelést és drága összetevőket igényel;
• házi, amelyek nem igényelnek bonyolult felszerelést.

A hidrolízis módszerétől függetlenül a fűrészport a lehető legnagyobb mértékben össze kell törni. Ehhez különféle zúzógépeket használnak.

Hogyan kisebb méret fűrészpor, a hatékonyabb a fa cukorra és egyéb összetevőkre bomlik.

A fűrészpor-csiszoló berendezésekről részletesebb információkat itt talál:. A fűrészpor nem igényel más előkészítést.

Ipari módszer

Ezután a fűrészport egy függőleges garatba öntik öntsünk kénsavoldatot(40%) 1:1 tömegarányban és szorosan lezárva 200-250 fokra melegítve.

A fűrészport ebben az állapotban 60-80 percig tartjuk, állandó keverés közben.

Ezalatt a hidrolízis folyamata megtörténik, és a vizet elnyelő cellulóz glükózra és egyéb összetevőkre bomlik.

A művelet eredményeként kapott anyag szűrő, így glükózoldat és kénsav keverékét kapjuk.

A megtisztított folyadékot külön edénybe öntjük és krétaoldattal keverjük össze, amely semlegesíti a savat.

Ezután mindent kiszűrünk, és ezt kapjuk:

• mérgező hulladékok;
• glükóz oldat.

Hiba ez a módszer itt:

• magas követelmények az anyaggal szemben, amelyből a berendezés készül;
• a savregeneráció magas költségei,

ezért nem alkalmazták széles körben.

Létezik olcsóbb módszer is, amelyben 0,5-1%-os erősségű kénsav oldatot használnak.

A hatékony hidrolízishez azonban szükséges:

• magas nyomás (10-15 atmoszféra);
• 160-190 fokra melegítjük.

A folyamat 70-90 percig tart.

Az ilyen eljáráshoz szükséges berendezéseket olcsóbb anyagokból is elő lehet állítani, mivel az ilyen híg savoldat kevésbé agresszív, mint a fent leírt módszernél alkalmazott.

A 15 atmoszféra nyomás nem veszélyes akár hagyományos vegyipari berendezéseknél is, mert sok folyamat nagy nyomáson is zajlik.

Mindkét módszerhez használjon acél, hermetikusan lezárt tartályokat 70 m³-ig, belülről saválló téglával vagy csempével bélelve.

Ez a bélés megvédi a fémet a savval való érintkezéstől.

A tartályok tartalmát forró gőz betáplálásával melegítik fel.

A tetejére egy leeresztő szelep van felszerelve, amely a kívánt nyomásra van beállítva. Ezért a felesleges gőz a légkörbe távozik. A maradék gőz létrehozza a szükséges nyomást.

Mindkét módszer ugyanazt a kémiai folyamatot foglalja magában. A cellulóz (C6H10O5)n kénsav hatására felszívja a vizet H2O és glükózzá nC6H12O6, azaz különféle cukrok keverékévé alakul.

Tisztítás után ezt a glükózt nem csak bioüzemanyag előállítására használják, hanem a következők előállítására is:

• ivás és műszaki alkohol;
• Szahara;
• metanol.

Mindkét módszer lehetővé teszi bármilyen fafajú fa feldolgozását, ezért egyetemes.

A fűrészpor alkohollá történő feldolgozásának melléktermékeként lignint kapnak - ragasztóanyagot:

• pellet;
• brikett

Ezért a lignint el lehet adni olyan vállalkozásoknak és vállalkozóknak, akik fahulladékból pelletet és brikettet gyártanak.

Egy másik a hidrolízis mellékterméke a furfurol. Ez egy olajos folyadék, hatékony antiszeptikum a fafeldolgozáshoz.

A furfurált a következőkre is használják:

• olaj tisztítása;
• növényi olaj tisztítása;
• műanyag gyártás;
• gombaellenes szerek létrehozása.

A fűrészpor savval történő feldolgozása során mérgező gázok szabadulnak fel, Ezért:

• minden berendezést szellőztetett műhelyben kell felszerelni;
• a dolgozóknak védőszemüveget és légzőkészüléket kell viselniük.

A glükóz tömegaránya a fűrészpor tömegének 40-60%-a, de nagy mennyiségű vizet és szennyeződéseket figyelembe véve a termék tömege többszöröse az alapanyagok eredeti tömegének.

A felesleges vizet a desztillációs folyamat során eltávolítják.

A lignin mellett mindkét folyamat melléktermékei:

• alabástrom;
• terpentin,

amelyet némi haszonért el lehet adni.

A glükóz oldat tisztítása

A tisztítás több szakaszban történik:

1. Mechanikai tisztítás Elválasztó segítségével eltávolítja a lignint az oldatból.
2. Kezelés A krétatej semlegesíti a savat.
3. Pártfogás szétválasztja a terméket glükóz és karbonátok folyékony oldatává, amelyeket azután alabástrom előállítására használnak fel.

Itt található a fafeldolgozás technológiai ciklusának leírása egy hidrolízis üzemben Tavda városában (Sverdlovsk régió).

Otthoni módszer

Ez a módszer könnyebb de átlagosan 2 évig tart. A fűrészport egy nagy halomba öntjük, és bőségesen meglocsoljuk, majd:

• betakarja valamivel;
• hagyták elrohadni.

A kupac belsejében megemelkedik a hőmérséklet és megindul a hidrolízis folyamata, melynek eredményeként cellulóz glükózzá alakul, amelyet erjesztésre használhatunk.

Ennek a módszernek a hátránya Az a tény, hogy alacsony hőmérsékleten a hidrolízis folyamat aktivitása csökken, negatív hőmérsékleten pedig teljesen leáll.

Ezért ez a módszer csak meleg régiókban hatékony.

Kívül, nagy a valószínűsége annak, hogy a hidrolízis folyamat rothadássá degenerálódik, ami miatt nem glükóz lesz, hanem iszap, és minden cellulóz a következővé alakul:

• szén-dioxid;
• kis mennyiségű metán.

Néha az ipari berendezésekhez hasonló berendezéseket építenek a házakban . Rozsdamentes acélból készülnek, amely következmények nélkül bírja a gyenge kénsavoldat hatását.

Melegítse fel a tartalmat ilyen eszközöket használnak:

• nyílt tűz (máglya);
• rozsdamentes acél tekercs, amelyen forró levegő vagy gőz kering.

Gőz vagy levegő szivattyúzásával a tartályba és a nyomásmérő állásainak figyelésével a tartályban lévő nyomás beállítható. A hidrolízis folyamata 5 atmoszféra nyomáson kezdődik, de 7-10 atmoszféra nyomáson áramlik a leghatékonyabban.

Aztán, mint az ipari termelésben:

• tisztítsa meg az oldatot a lignintől;
• krétaoldattal dolgozzák fel.

Ezt követően a glükózoldatot ülepítjük és élesztő hozzáadásával erjesztjük.

Erjesztés és lepárlás

Glükóz oldattá történő erjesztéshez adjunk hozzá rendes élesztőt amelyek aktiválják az erjedési folyamatot.

Ezt a technológiát mind a vállalkozásokban, mind az alkohol fűrészporból történő otthoni előállítása során használják.

Erjedési idő 5-15 nap, attól függően, hogy:

• levegő hőmérséklet;
• fafajták.

A fermentációs folyamatot a keletkező szén-dioxid-buborékok mennyisége szabályozza.

Az erjedés során a következő kémiai folyamat megy végbe - az nC6H12O6 glükóz a következőkre bomlik:

• szén-dioxid (2CO2);
• alkohol (2C2H5OH).

Az erjedés befejezése után az anyagot desztilláljuk– 70-80 fokos hőmérsékletre melegítés és a távozó gőz hűtése.

Ezen a hőmérsékleten elpárolog az oldatból:

• alkoholok;
• éterek,

és víz és vízoldható szennyeződések maradnak.

• gőzhűtés;
• alkohol kondenzáció

használjon tekercset hideg vízbe merítve vagy hideg levegővel lehűtve.

Mert növekvő erő A készterméket további 2-4 alkalommal desztilláljuk, fokozatosan csökkentve a hőmérsékletet 50-55 fokra.

A kapott termék szilárdsága alkoholmérővel meghatározva, amely egy anyag fajlagos sűrűségét becsüli meg.

A desztillációs termék felhasználható bioüzemanyagként legalább 80%-os szilárdsággal. Egy gyengébb termék túl sok vizet tartalmaz, ezért a berendezés nem fog hatékonyan dolgozni rajta.

Bár a fűrészporból nyert alkohol nagyon hasonlít a holdfényhez, az ivásra nem használható a magas metanol tartalma miatt, ami erős méreg. Ezenkívül a nagy mennyiségű fusselolaj rontja a késztermék ízét.

A metanol tisztításához a következőket kell tennie:

• Az első desztillációt 60 fokos hőmérsékleten végezzük;
• ürítse le a kapott termék első 10%-át.

A desztilláció után a következő marad:

• nehéz terpentin frakciók;
• élesztő massza, amely a következő adag glükóz fermentálására és takarmányélesztő előállítására egyaránt használható.

Táplálóbbak és egészségesebbek, mint bármely gabonafélék gabonája, így a kis- és nagyállatokat nevelő gazdálkodók könnyen megvásárolhatják őket.

Bioüzemanyagok alkalmazása

A benzinhez képest a bioüzemanyagoknak (újrahasznosított hulladékból készült alkohol) vannak előnyei és hátrányai is.

Itt Fő előnyei:

• magas (105–113) oktánszám;
• alacsonyabb égési hőmérséklet;
• kénhiány;
• alacsonyabb ár.

A magas oktánszámnak köszönhetően megteheti növelje a tömörítési arányt, növeli a motor teljesítményét és hatékonyságát.

Alacsonyabb égési hőmérséklet:

• növeli az élettartamot szelepek és dugattyúk;
• csökkenti a motor fűtését maximális teljesítményű üzemmódban.

A kén hiánya miatt bioüzemanyag nem szennyezi a levegőtÉs nem csökkenti a motorolaj élettartamát, mert a kén-oxid oxidálja az olajat, rontja annak tulajdonságait és csökkenti az élettartamát.

A bioüzemanyag lényegesen alacsonyabb ára miatt (a jövedéki adót nem számítva) komolyan megtakarítja a családi költségvetést.

A bioüzemanyagoknak van hibák:

• agresszivitás a gumi alkatrészekkel szemben;
• alacsony üzemanyag/levegő tömegarány (1:9);
• alacsony volatilitás.

Bioüzemanyag károsítja a gumitömítéseket, ezért amikor a motort alkoholos üzemre állítják át, az összes gumitömítést poliuretán alkatrészekre cserélik.

Az alacsonyabb üzemanyag-levegő arány miatt a bioüzemanyagokkal való normál működés megköveteli az üzemanyagrendszer újrakonfigurálása, vagyis nagyobb fúvókák beszerelése a karburátorba vagy a befecskendező vezérlőjének újratöltése.

Az alacsony párolgás miatt Hideg motor indítási nehézségei plusz 10 fok alatti hőmérsékleten.

A probléma megoldására a bioüzemanyagot benzinnel hígítják 7:1 vagy 8:1 arányban.

A benzin és bioüzemanyag 1:1 arányú keverékével történő üzemeltetéshez nincs szükség a motor módosítására.

Ha több alkohol van, akkor tanácsos:

• cserélje ki az összes gumitömítést poliuretánra;
• csiszolja meg a hengerfejet.

Köszörülés szükséges a tömörítési arány növeléséhez, ami lehetővé teszi magasabb oktánszámot realizálni. Ilyen módosítások nélkül a motor elveszti teljesítményét, ha alkoholt adnak a benzinhez.

Ha bioüzemanyagot használnak elektromos generátorokhoz vagy háztartási benzines készülékekhez, akkor kívánatos a gumi alkatrészeket poliuretánra cserélni.

Az ilyen eszközökben megteheti a fej köszörülése nélkül, mert az enyhe teljesítményvesztést az üzemanyag-ellátás növekedése kompenzálja. Kívül, a karburátort vagy az injektort újra kell konfigurálni, ezt bármelyik üzemanyagrendszer-specialista meg tudja tenni.

További információért a bioüzemanyag használatáról és a motorok átalakításáról, olvassa el ezt a cikket (A bioüzemanyag használata).

Videó a témáról

Ebben a videóban láthatja, hogyan készítsünk alkoholt fűrészporból:

következtetéseket

Alkohol előállítása fűrészporból – nehéz folyamat, amely sok műveletet tartalmaz.

Ha van olcsó vagy ingyenes fűrészpor, akkor ha bioüzemanyagot önt az autó tartályába, sokat spórol, mert az előállítása sokkal kevesebbe kerül, mint a benzin.

Most már tudja, hogyan lehet alkoholt előállítani a bioüzemanyagként használt fűrészporból, és hogyan lehet ezt otthon megtenni.

Ezen kívül megtudtad kb melléktermékek, amelyek a fűrészpor bioüzemanyaggá történő feldolgozása során keletkeznek. Ezeket a termékeket is el lehet adni, kapva, bár csekély, de mégis nyereséget.

Ennek köszönhetően a fűrészpor bioüzemanyag üzletág válik nagyon jövedelmező, különösen, ha saját közlekedésre használ üzemanyagot, és nem fizet jövedéki adót az alkohol értékesítése után.

Kapcsolatban áll

Az erdőben vagy... Vastag és vékony fatörzsek tolonganak körülötte. Egy vegyész számára mindegyik ugyanabból az anyagból áll - fából, amelynek fő része szerves anyag - rost (C 6 H 10 O 5) x. A rostok alkotják a növényi sejtek falát, azaz mechanikai vázukat; Meglehetősen tiszta a pamutpapír és a len rostja; a fákban mindig más anyagokkal, leggyakrabban ligninnel együtt található, közel azonos kémiai összetételű, de eltérő tulajdonságokkal. A C 6 H 10 O 5 rost elemi képlete egybeesik a keményítő képletével, a répacukor képlete C 12 H 2 2O 11. A hidrogénatomok számának az oxigénatomok számához viszonyított aránya ezekben a képletekben ugyanaz, mint a vízben: 2:1. Ezért ezeket és hasonló anyagokat 1844-ben „szénhidrátoknak” nevezték, vagyis olyan anyagoknak, amelyek látszólag (de valójában nem) szénből és vízből állnak.

A szénhidrát rost nagy molekulatömegű. Molekulái hosszú láncok, amelyek egyedi láncszemekből állnak. A fehér keményítőszemekkel ellentétben a rost erős szálak és rostok. Ezt a keményítő és rostmolekulák eltérő, mára pontosan megállapított szerkezeti felépítése magyarázza. A tiszta szálat technikailag cellulóznak nevezik.

1811-ben Kirchhoff akadémikus fontos felfedezést tett. Elvette a burgonyából nyert közönséges keményítőt, és híg kénsavval kezelte. H 2 SO 4 hatása alatt volt hidrolízis keményítő és cukorrá alakult:

Ennek a reakciónak nagy gyakorlati jelentősége volt. A keményítő- és szirupgyártás ezen alapul.

De a rostnak ugyanaz az empirikus képlete, mint a keményítőnek! Ez azt jelenti, hogy cukrot is kaphatsz belőle.

Valójában 1819-ben végezték el először a rostok cukrosítását híg kénsavval. Ezekre a célokra tömény sav is használható; Vogel orosz kémikus 1822-ben közönséges papírból 87%-os H 2 SO 4 oldattal hatott rá cukrot.

A 19. század végén. A gyakorló mérnökök már érdeklődtek a cukor és az alkohol fából történő előállítása iránt. Jelenleg az alkoholt cellulózból állítják elő gyári méretben. A tudós által egy kémcsőben felfedezett módszert ezután egy mérnök nagy acélkészülékében hajtják végre.

Látogassuk meg a hidrolízis üzemet... Hatalmas rothasztókba (perkolátorokba) rakják a fűrészport, forgácsot vagy faforgácsot. Ez fűrészüzemekből vagy fafeldolgozó vállalkozásokból származó hulladék. Korábban ezt az értékes hulladékot elégették vagy egyszerűen szemétlerakóba dobták. Az ásványi sav (leggyakrabban kénsav) gyenge (0,2-0,6%) oldata folyamatos árammal halad át a perkolátorokon. Lehetetlen ugyanazt a savat hosszú ideig a készülékben tartani: a benne lévő, fából nyert cukor könnyen megsemmisül. A perkolátorokban a nyomás 8-10 atm, a hőmérséklet 170-185°. Ilyen körülmények között a cellulóz hidrolízise sokkal jobban megy végbe, mint normál körülmények között, amikor a folyamat nagyon nehéz. A perkolátorok körülbelül 4% cukrot tartalmazó oldatot állítanak elő. A cukros anyagok hozama a hidrolízis során eléri az elméletileg lehetséges 85%-át (a reakcióegyenlet szerint).

Rizs. 8. A hidrolitikus alkohol fából történő előállításának vizuális diagramja.

A hatalmas erdőkkel rendelkező Szovjetunió számára, amely folyamatosan fejleszti a szintetikus gumiipart, különösen érdekes az alkohol fából történő előállítása. Még 1934-ben az Összszövetségi Kommunista Párt (bolsevikok) XVII. Kongresszusa úgy döntött, hogy teljes mértékben kifejleszti a fűrészporból és a papíripar hulladékából származó alkohol előállítását. Az első szovjet hidrolízis-szesz gyárak 1938-ban kezdtek meg rendszeresen működni. A második és harmadik ötéves terv éveiben gyárakat építettünk és indítottunk hidrolízisszesz - fából készült alkohol - gyártására. Ezt az alkoholt manapság egyre inkább szintetikus gumivá dolgozzák fel. Ez a nem élelmiszer jellegű nyersanyagokból származó alkohol. Minden millió liter hidrolitikus etil-alkohol mintegy 3 ezer tonna kenyeret vagy 10 ezer tonna burgonyát és így mintegy 600 hektár megművelt területet szabadít fel élelmiszerre. Ennyi hidrolitikus alkohol előállításához 10 ezer tonna 45 százalékos nedvességtartalmú fűrészporra van szükség, amely működési évenként egy átlagos termelékenységű fűrésztelepet tud produkálni.

Hogyan lehet alkoholt vagy más folyékony üzemanyagot nyerni fűrészporból?

1. világháború végén Németországban minden tank szintetikusan működött. fűrészpor üzemanyag. és Brazíliában az autók alkohollal működnek, az ottani autók 20%-a alkohollal működik. szóval igaz, használhatod az erjesztést, lepárolhatod és szerezhetsz alkoholt, és lesz autód
   Esetleg baktériumok segítségével lehet metánhoz jutni? akkor még jobb
2. Megosztom a tapasztalataimat, hát legyen! Általában 1 kg-ot veszel. Nagyon óvatosan megszárítod a fűrészport vagy egyebeket, majd a hűtőn keresztül a lombikba a térfogat 1/3-át elektrolit (kénsavat) vagy valami mást (ott lesz szublimáció)... Azt tanácsolom, vegyél hűtőt 450 a Labtechtől, és ne izzad meg. felmelegíted 150 fokra, és metilalkoholt kapsz, és ott vannak az észterei és egyéb GYÚLÉKONY reakciótermékei. a folyadék különböző színű lehet. de általában kékes, erősen illékony. Igen, amikor főz, ne felejtsen el hozzáadni korund (alumínium-oxid) darabokat, ez katalizátor. Amint a folyadék az edényben vagy a lombikban olyan mértékben feketévé válik, hogy felismerhetetlenné válik, cserélje ki, és töltse be a következő adaggal. 1 kg-tól kb 470 ml-t kapsz. alkohol, de csak 700 valami. Tegye ezt nyílt helyen, jól szellőző helyen, élelmiszerektől távol. Igen, ne felejtsen el maszkot és légzőkészüléket. Szűrjük le a fekete (használt) folyadékot, és a felső réteg száradás után nagyon jól megég. ezt is adjuk az üzemanyaghoz.
3. A tűlevelű fák rosszak. A hidrolízis-alkoholt általában lombhullató fákból nyerik. Itt valójában két lehetőség van, és mindkettőt gyakorlatilag lehetetlen otthon megvalósítani. A vodka széklet pedig nagyjából egy vicc, mivel a termelés nem hatékony, és a végtermék fogyasztása egészségkárosító lehet. Első lehetőség. A fűrészport egy meglehetősen nagy halomba kell helyezni az utcán, meg kell nedvesíteni vízzel, és hagyni kell néhány évig (pontosan két évig vagy tovább). A kupac közepén anaerob mikroorganizmusok telepednek meg, amelyek a cellulózt fokozatosan monomerekre (cukrokra) bontják, amelyek már fermentálhatók. Következő - mint a szokásos holdfény. Vagy a második lehetőség, amelyet az iparban valósítanak meg. A fűrészport gyenge kénsavoldattal nagy nyomáson forralják. Ebben az esetben a cellulóz hidrolízise néhány órán belül megtörténik. Következő - a szokásos módon lepárlás.
   Ha nem csak az etil-alkoholt vesszük figyelembe, akkor más utat is megtehetünk, de itthon gyakorlatilag nem értékesítik. Ez a fűrészpor száraz desztillációja. Az alapanyagot zárt edényben 800-900 fokra kell melegíteni. és összegyűjti a kiáramló gázokat. Amikor ezek a gázok lehűlnek, a kreozot (a fő termék), a metanol és az ecetsav kondenzálódik. A gázok különféle szénhidrogének keverékei. A maradék faszén. Ezt a fajta szenet nevezik az iparban faszénnek, nem pedig tűzből. Korábban a kohászatban használták koksz helyett. További feldolgozása után aktív szenet kapnak. A kreozot egy olyan gyanta, amelyet vasúti kötelékek és távíróoszlopok kátrányozására használnak. A gáz a közönséges földgázhoz hasonlóan használható. Most folyadékok. A metil- vagy fa-alkoholt legfeljebb 75 fokos hőmérsékleten desztillálják a folyadékból. Tüzelőanyagnak átmegy, de kicsi a hozama és nagyon mérgező. A következő az ecetsav. Mésszel semlegesítve kalcium-acetátot vagy, ahogy korábban nevezték, szürke faecetport kapunk. Kalcináláskor acetont kapnak – miért nem üzemanyagot? Igaz, most az acetont teljesen szintetikusan nyerik.
   Úgy tűnik, nem felejtettem el semmit. Szóval, mikor nyitunk kreozotboltot?
4. – És ha nem fűrészporból desztillálnánk le a vodkát, akkor mit csinálnánk öt üveggel? (V.S. Viszockij)
5. cukros anyagok erjesztése. például cellulóz. Csak a gyorsításhoz kell enzim-élesztő. és a metil-alkoholról... nos, kis adagokban halálos.
6. Szublimáció.
7. A cellulózt fermentálni, majd desztillálni kell

A növényi szövetek poliszacharidjainak hidrolízise hideg vízben gyakorlatilag nem figyelhető meg. Amikor a víz hőmérséklete 100° fölé emelkedik, poliszacharidok hidrolízise megy végbe, de olyan lassan, hogy ennek a folyamatnak nincs gyakorlati jelentősége. Kielégítő eredményt csak olyan katalizátorok alkalmazásával érünk el, amelyek közül csak az erős ásványi savaknak van ipari jelentősége: kénsavnak és ritkábban sósavnak. Minél magasabb az erős sav koncentrációja az oldatban és a reakció hőmérséklete, annál gyorsabban megy végbe a poliszacharidok monoszacharidokká történő hidrolízise. Az ilyen katalizátorok jelenlétének azonban van egy negatív oldala is, mivel a poliszacharidok hidrolízisreakciójával egyidejűleg a monoszacharidok bomlási reakcióit is felgyorsítják, ezáltal a hozamukat is csökkentik.

Amikor a hexózok ilyen körülmények között lebomlanak, először hidroxi-metil-furfurol képződik, amely gyorsan tovább bomlik, így végtermékek keletkeznek: levulinsav és hangyasav. A pentózok ilyen körülmények között furfurollá alakulnak.

Ebben a tekintetben a növényi szövetek poliszacharidjaiból monoszacharidok kinyeréséhez a hidrolízisreakció legkedvezőbb feltételeit kell biztosítani, és minimálisra kell csökkenteni a keletkező monoszacharidok további bomlásának lehetőségét.

Ez az a probléma, amelyet a kutatók és a gyártók megoldanak az optimális hidrolízisi módok kiválasztásakor.

A savkoncentráció és a reakcióhőmérséklet nagyszámú lehetséges lehetőségéből jelenleg csak kettőt alkalmaznak a gyakorlatban: a hidrolízist híg savakkal és a hidrolízist tömény savakkal. Híg savakkal végzett hidrolízis során a reakcióhőmérséklet általában 160-190°, és a katalizátor koncentrációja vizes oldatban 0,3-0,7% (H2S04, HC1).

A reakciót autoklávokban, 10-15 °C nyomáson hajtjuk végre atm. Tömény savakkal végzett hidrolízis esetén a kénsav koncentrációja általában 70-80%, a sósav pedig 37-42%. A reakcióhőmérséklet ilyen körülmények között 15-40 °C.

A tömény savakkal végzett hidrolízis során könnyebben csökkenthető a monoszacharidok vesztesége, aminek eredményeként ezzel a módszerrel a cukorhozam elérheti az elméletileg szinte lehetséges, azaz a 650-750-et. kg 1-től T teljesen száraz növényi anyagok.

A híg savakkal végzett hidrolízis során sokkal nehezebb csökkenteni a monoszacharidok lebomlása miatti veszteségét, ezért a monoszacharidok gyakorlati hozama ebben az esetben általában nem haladja meg a 450-500 kg-ot 1 g száraz alapanyagból.

A koncentrált savakkal végzett hidrolízis során fellépő kis cukorveszteség miatt a keletkező monoszacharidok - hidrolizátumok - vizes oldatai fokozott tisztasággal rendelkeznek, ami nagy jelentőséggel bír a későbbi feldolgozásukban.

Egészen a közelmúltig a tömény savakkal végzett hidrolízises eljárások komoly hátránya volt, hogy az előállított cukor tonnájára vetítve magas az ásványi sav fogyasztása, ami a sav egy részének regenerálását vagy más iparágakban való felhasználását eredményezte; ez megnehezítette és drágábbá tette az ilyen üzemek építését és üzemeltetését.

Nagy nehézségek adódtak az agresszív környezetnek ellenálló berendezések anyagainak kiválasztásakor is. Emiatt a jelenleg üzemelő hidrolizáló üzemek nagy része híg kénsavas hidrolízis módszerrel épült.

A Szovjetunió első kísérleti hidrolízis-alkohol üzemét 1934 januárjában indították el Cserepovecben. Ennek az üzemnek a kezdeti mutatóit és műszaki tervét a Leningrádi Erdészeti Akadémia Hidrolízis Termelési Tanszéke dolgozta ki 1931-1933 között. A kísérleti üzem működéséből származó adatok alapján megkezdődött az ipari hidrolízis- és alkoholgyárak építése a Szovjetunióban. Az első ipari hidrolízis-alkohol üzem 1935 decemberében indult Leningrádban. Ezt követően az 1936-1938 közötti időszakban. A Bobruisk, Khorsky és Arhangelsk hidrolízis-alkohol üzemek működtek. A második világháború alatt és után számos nagy gyár épült Szibériában és az Urálban. Jelenleg ezeknek az üzemeknek a tervezési kapacitását a technológiai fejlesztések eredményeként 1,5-2-szeresével lépik túl.

Ezeknek a növényeknek a fő nyersanyaga a tűlevelű fa fűrészpor és forgács formájában, amely a szomszédos fűrésztelepekről származik, ahol a fűrészüzemi hulladékok - táblák és lécek - aprítógépekben történő őrlésével nyerik. Egyes esetekben tűlevelű tűzifát is aprítanak.

A monoszacharidok ilyen növényekben történő előállításának sémája az 1. ábrán látható. 76.

A nyersanyagraktárból felaprított tűlevelű fa az 1-es szállítószalagon keresztül jut be a vezetőtölcsérbe 2 és tovább a torokban

Borhidrolizáló 3. Ez egy függőleges acélhenger felső és alsó kúpokkal és nyakakkal. Az ilyenek belső felülete hidrolízis készülék 80-100 vastag betonrétegre rögzített saválló kerámia vagy grafit csempével vagy téglával borítva mm. A csempék közötti varratok saválló gitttel vannak kitöltve. A hidrolizáló felső és alsó nyakát belülről saválló bronzréteg védi a forró híg kénsav hatásától. Az ilyen hidrolizátumok hasznos térfogata általában 30-37 At3, de néha 18, 50 és 70 térfogatú hidrolizátumokat is használnak. m3. Az ilyen hidrolizáló készülékek belső átmérője körülbelül 1,5, magassága 7-13 m. 5 160-200°-ra melegített híg kénsavat szállítjuk.

Az alsó kúpba szűrő van beépítve 4 a keletkező hidrolizátum kiválasztásához. Az ilyen eszközökben a hidrolízist időszakosan végezzük.

Amint fentebb említettük, a hidrolizáló berendezést egy vezetőtölcséren keresztül zúzott nyersanyaggal töltik fel. Nyersanyagok csövön keresztüli betöltésekor 5 70-90°-ra melegített híg kénsavat szállítanak, amely nedvesíti az alapanyagot, elősegítve annak tömörödését. Ezzel a betöltési módszerrel az 1 m3 hidrolizáló készülék kb. 135-re illeszkedik kg fűrészpor vagy 145-155 kg Forgács, abszolút száraz fának számítva. A töltés befejeztével a hidrolizáló berendezés tartalmát az alsó kúpjába belépő élő gőz melegíti fel. Amint a hőmérséklet eléri a 150-170°-ot, az 5-ös csövön keresztül 0,5-0,7%-os kénsav 170-200°-ra melegítve elkezd áramlani a hidrolizáló berendezésbe. Ezzel egyidejűleg hidrolizátum keletkezik a szűrőn keresztül 4 kezd kiürülni az elpárologtatóba b. A hidrolizáló berendezésben a hidrolízis reakció 1-3 óráig tart. Minél rövidebb a hidrolízis ideje, annál magasabb a hőmérséklet és a nyomás a hidrolizáló berendezésben.

A hidrolízis során a fa poliszacharidjai megfelelő monoszacharidokká alakulnak, amelyek forró híg savban oldódnak. Annak érdekében, hogy megvédjék ezeket a monoszacharidokat a magas hőmérsékleten történő bomlástól, az őket tartalmazó hidrolizátumot egy szűrőn keresztül folyamatosan távolítják el a főzés teljes folyamata során. 4 És gyorsan lehűtjük az elpárologtatóban 6. Mivel a folyamat körülményei szerint a növényi nyersanyagok hidrolizálódnak. a hidrolizáló berendezést folyamatosan folyadékkal kell tölteni, a meghatározott e szintet az 5-ös csövön keresztül belépő forró sav tartja fenn,

Ezt a munkamódszert perkolációnak nevezik. Minél gyorsabban megy végbe a szivárgás, azaz minél gyorsabban áramlik át a forró sav a hidrolizáló berendezésen, annál gyorsabban távozik a keletkező cukor a reakciótérből, és annál kevésbé bomlik le. Másrészt, minél gyorsabban megy végbe a szivárgás, annál több forró savat fordítanak a főzésre, és annál alacsonyabb a cukor koncentrációja a hidrolizátumban, és ennek megfelelően annál nagyobb a főzéshez szükséges gőz és sav fogyasztása.

A gyakorlatban ahhoz, hogy kellően magas cukorhozamot érjünk el (a hidrolizátumban gazdaságilag elfogadható koncentrációban), bizonyos átlagos perkolációs körülményeket kell választani. Általában az abszolút száraz fa tömegének 45-50%-a cukorhozamnál megállnak, 3,5-3,7% cukorkoncentrációval a hidrolizátumban - Ezek az optimális reakciókörülmények megfelelnek a hidrolizátumból az alsó szűrőn keresztül történő szelekciónak - hogy 12- 15 m3 hidrolizátum per 1 T teljesen száraz fa hidrolizátorba töltve. A főzés során felvett hidrolizátum mennyiségét minden tonna hidrolizált nyersanyagra kifolyó hidromodulnak nevezzük, és ez az üzemben alkalmazott hidrolízis rendszer egyik fő mutatója.

Az átszivárgás során a hidrolizáló berendezés felső és alsó nyaka között bizonyos nyomáskülönbség keletkezik, ami hozzájárul a nyersanyag összenyomódásához, ahogy a benne lévő poliszacharidok feloldódnak.

A nyersanyag összenyomása azt a tényt eredményezi, hogy a főzés végén a maradék fel nem oldott lignin a nyersanyag kezdeti térfogatának körülbelül 25% -át foglalja el. Mivel a reakciókörülményeknek megfelelően a folyadéknak el kell fednie az alapanyagot, szintje a főzés során ennek megfelelően csökken. A főzési folyamat során a folyadékszint ellenőrzése súlymérővel történik 30, bemutatja a nyersanyagok és a folyadék össztömegének változását a hidrolizáló berendezésben.

A főzés végén a lignin a készülékben marad, és 1-et tartalmaz kg szárazanyag 3 kg híg kénsav, 180-190 °C-ra melegítjük.

A lignin a hidrolizáló berendezésből egy ciklonba távozik 22 a csövön keresztül 21. Ehhez gyorsan nyissa ki a szelepet 20, összeköti a hidrolizáló berendezés belső terét a ciklonnal 22. A lignindarabok közötti nyomás gyors csökkenése miatt a benne lévő túlhevített víz azonnal felforr, és nagy mennyiségű gőzt termel. Ez utóbbi megtöri a lignint, és szuszpenzió formájában átviszi a csövön 21 ciklonba 22. Cső 21 érintőlegesen közelíti meg a ciklont, aminek következtében a ciklonba rohanó lignint tartalmazó gőzsugár a falak mentén mozog, forgó mozgást végezve. A lignin centrifugális erő hatására az oldalfalak felé lökődik, és sebességét veszítve a ciklon aljára esik. A központi csövön keresztül a ligninből megszabadított gőz 23 kikerül a légkörbe.

Ciklon 22 általában függőleges acélhenger, körülbelül 100 térfogattal m3, oldalajtóval felszerelt 31 és forgó keverővel 25, amely segít a lignin kiürítésében a ciklon aljáról egy szalagra vagy kaparó szállítószalagra 24.

A korrózió elleni védelem érdekében a ciklonok belső felületét időnként saválló betonréteggel védik.Amint fentebb említettük, a perkolációs folyamat során felmelegített híg kénsavat juttatnak a hidrolizáló berendezés felső kúpjába. Saválló keverőben történő keveréssel készül 17 túlhevített víz, amelyet csövön keresztül szállítanak 28, mérőpohárból érkező hideg tömény kénsavval 19 dugattyús savszivattyún keresztül 18.

Mivel a hideg tömény kénsav enyhén korrodálja a vasat és az öntöttvasat, ezeket a fémeket széles körben használják tartályok, szivattyúk és csővezetékek gyártásához, amelyek tárolására és a keverőbe szállítására szolgálnak. Hasonló anyagokat használnak a túlhevített jód keverőbe való ellátására. A keverő falainak korrózió elleni védelmére foszforbronz, grafit vagy műanyag masszát használnak - fluoroplast 4. Az utolsó kettőt a keverők belső burkolatára használják, és a legjobb eredményt adják.

A hidrolizátumból a kész hidrolizátum az elpárologtatóba kerül 6 magas nyomású. Ez egy acéltartály, amely nyomás alatt működik, és belül kerámialapokkal van bélelve, akárcsak egy hidrolizáló berendezés. Az elpárologtató tetején 6-8 l3 kapacitású fedél található. Az elpárologtatóban a nyomást 4-5 °C-on tartjuk atm alacsonyabb, mint a hidrolizáló készülékben. Ennek köszönhetően a bekerülő hidrolizátum azonnal felforr, részben elpárolog, és 130-140°-ra hűl. A keletkező gőzt elválasztják a hidrolizátumcseppektől és a csövön keresztül 10 belép a reshoferbe (hőcserélő) 11, ahol lecsapódik. Részlegesen lehűtött hidrolizátum az elpárologtatóból 6 a 7. cső belép az elpárologtatóba 8 alacsony nyomású, ahol alacsonyabb, általában egy atmoszférát meg nem haladó nyomáson történő forralás hatására 105-110°-ra hűl le. Ebben a párologtatóban a csövön keresztül keletkező gőz 14 megetetni a második sofőrrel 13, ahol az is lecsapódik. Kondenzátumok az újrakeverőkből 11 és 13 0,2-0,3% furfurolt tartalmaznak, és elkülönítésére használják speciális berendezésekben, amelyekről az alábbiakban lesz szó.

Az elpárologtatókat elhagyó gőzben lévő hő 6 És 8, a keverőbe belépő víz felmelegítésére szolgál 17. Erre a célra a tartályból 16 keringető vízszivattyú 1b A hidrolizáló üzem desztillációs részlegéből nyert meleg vizet a kisnyomású viszonteladóhoz szállítják 13, ahol 60-80°-ról 100-110°-ra melegszik fel. Aztán a cső mentén 12 a felmelegített víz egy nagynyomású viszonteladón halad át 11, ahol a 130-140°-os gőzt 120-130°-ra melegítik. Ezután a víz hőmérsékletét 180-200°-ra emeljük a vízmelegítő oszlopban 27. Ez utóbbi egy függőleges acélhenger alsó és felső burkolattal, 13-15 °C üzemi nyomásra tervezve. atm.

A gőz egy függőleges csövön keresztül jut a melegvíz-oszlopba 26, melynek végén 30 vízszintes korong van rögzítve 2b. Gőz a csőből 26 áthalad az egyes korongok közötti repedéseken egy vízzel teli oszlopba. Ez utóbbit az alsó szerelvényen keresztül folyamatosan betápláljuk az oszlopba, gőzzel keverve, adott hőmérsékletre melegítjük és a csövön keresztül. 28 belép a keverőbe 17.

A hidrolízis eszközöket speciális alapra szerelik fel, 5-8 darabos sorban. A nagy gyárakban számukat megduplázzák, és két sorban szerelik be. A hidrolizátum csővezetékei vörösrézből vagy sárgarézből készülnek. A kapukból és szelepekből álló szerelvények foszforból vagy útlevél bronzból készülnek.

A fent leírt hidrolízis módszer szakaszos. Jelenleg a hidrolpok új konstrukcióinak tesztelése folyik – olyan folyamatos berendezéseket, amelyekbe speciális adagolók segítségével folyamatosan adagolják a zúzott fát, és folyamatosan távolítják el a lignint és a hidrolizátumot.

Folyamatban van a szakaszos hidrolizátorok automatizálása is. Ez az esemény lehetővé teszi a megadott főzési mód pontosabb követését, és egyben megkönnyíti a szakácsok munkáját.

Sav hidrolizátum alacsony nyomású bepárlóból 8 (76. ábra) a csövön keresztül 9 berendezésbe kell betáplálni a későbbi feldolgozáshoz. Az ilyen hidrolizátum hőmérséklete 95-98 °C. Tartalmaz (%-ban):

Kénsav. . . ……………………………………………………………………………………………………………….. 0,5 -0,7:

Hexózok (glükóz, mannóz, galaktóz)…………………………………………………………….. 2,5 -2,8;

Pentóz (xilóz, arabinóz)……………………………………………………………………………………………. 0,8-1,0;

Illékony szerves savak (hangyasav, ecetsav) ……………………………….. 0,24-0,30;

Nem illékony szerves savak (levulinsav). . 0,2-0,3;

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

Oxi-metil-furfurol…………………………………………………………………………………. 0,13-0,16;

Metanol. ……………………………………………………………………………………………………………………….. 0,02-0,03

A hidrolizátumok kolloid anyagokat (lignint, dextrineket), hamuanyagokat, terpéneket, gyantákat stb. is tartalmaznak. A növényi hidrolizátumok monoszacharidtartalmát a pontos kémiai vizsgálatok során kvantitatív papírkromatográfiával határozzuk meg.

A gyári laboratóriumokban a cukrok tömeges gyors meghatározásához használják fel lúgos környezetben a réz-oxid komplex vegyületeinek redukálását réz-oxid képződésével:

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

A képződött réz-oxid mennyisége alapján kiszámítjuk a monoszacharidok ko-i hasadását az oldatban.

Ez a módszer a cukrok meghatározására feltételes, tehát A monoszacharidokkal együtt a réz-oxidot is oxiddá redukálja furfurol, hidroxi-metil-furfurol, dextrinek és kolloid lignin. Ezek a szennyeződések zavarják a hidrolizátumok valódi cukortartalmának meghatározását. A teljes hiba itt eléri az 5-8%-ot. Mivel ezeknek a szennyeződéseknek a korrekciója sok munkát igényel, általában nem történik meg, és a keletkező cukrokat a monoszacharidokkal ellentétben redukáló anyagoknak vagy RS-nek nevezik. Gyári körülmények között a hidrolizátumban keletkező cukor mennyiségét radioaktív anyagok tonnában veszik figyelembe.

Az etil-alkohol előállításához a hexózokat (glükóz, mannóz és galaktóz) alkoholtermelő élesztőgombákkal - Saccharomyces vagy Schizosaccharomycetes - erjesztik.

Összefoglaló egyenlet a hexózok alkoholos erjesztésére

C(i Hf, 06 - 2 C2 NG) OH + 2 C02 Hexóz etanol

Azt mutatja, hogy ezzel az eljárással elméletileg minden 100-ra kg a cukornak 51,14-nek kell lennie kg, vagy 64 körül l 100% etil-alkohol és körülbelül 49 kg szén-dioxid.

Így a hexózok alkoholos fermentációja során két fő terméket kapnak majdnem egyenlő mennyiségben: etanolt és szén-dioxidot. Ennek az eljárásnak a végrehajtásához a forró savas hidrolizátumot a következő feldolgozásnak kell alávetni:

1) semlegesítés; 2) kibocsátás lebegő szilárd anyagokból; 3) hűtés 30°-ra; 4) a hidrolizátum dúsítása az élesztő életéhez szükséges tápanyagokkal.

A savas hidrolizátum pH-ja 1-1,2. Az erjesztésre alkalmas tápközeg pH-ja 4,6-5,2 legyen. Ahhoz, hogy a hidrolizátum megfelelő savasságot adjon, a benne lévő szabad kénsavat és a szerves savak jelentős részét semlegesíteni kell. Ha a hidrolizátumban lévő összes savat hagyományosan kénsavban fejezzük ki, akkor annak koncentrációja körülbelül 1%. A hidrolizátum maradék savassága pH = 4,6-5,2 mellett körülbelül 0,15%.

Ezért a hidrogénionok szükséges koncentrációjának eléréséhez a hidrolizátumban a savak 0,85%-át semlegesíteni kell. Ebben az esetben a szabad kén, hangyasav és az ecetsav egy része teljesen semlegesíthető. A levulinsav és az ecetsav kis része szabadon marad.

A hidrolizátumot mésztejjel, azaz kalcium-oxid-hidrát vizes szuszpenziójával közömbösítjük, literenként 150-200 g CaO koncentrációban.

A mésztej elkészítésének sémája az ábrán látható. 77.

Az égetett mész CaO-t folyamatosan adagolják egy forgó mész oltódob adagológaratába 34. Ezzel egyidejűleg a szükséges mennyiségű víz kerül a dobba. Amikor a dob forog, az égetett mész megköti a vizet, és kalcium-oxid-hidráttá alakul. Ez utóbbi vízben diszpergálva szuszpenziót képez. Az el nem reagált mészdarabokat a dob végén elválasztják a mésztejtől, és egy kocsiba dobják. A mésztej a homokkal együtt a csövön keresztül a homokleválasztóba folyik 35. Ez utóbbi egy vízszintesen elhelyezkedő vasvályú keresztirányú válaszfalakkal és egy hossztengelyű, pengékkel.

A mésztej ebben a készülékben lassan folyik jobbról balra és tovább a cső mentén 36 gyűjteménybe olvad össze 2.

A homok lassan leülepszik a homokleválasztó válaszfalai közé, és lassan forgó pengék segítségével eltávolítják a berendezésből. Mielőtt a mésztej a semlegesítőbe kerül, adott mennyiségű ammónium-szulfáttal keverik össze, amelynek oldata a tartályból származik 37. Ha a mésztejet ammónium-szulfáttal keverjük össze, a reakció megtörténik

Ca (OH)3 + (NH4)2 S04-> CaS04 + 2 NH, OH, melynek eredményeként a mész egy részét ammónium-szulfát kénsav köti meg, és rosszul oldódó kalcium-szulfát-dihidrát CaS04-2H20 kristályai képződnek. . Ugyanakkor ammónia képződik, amely oldott állapotban marad a mésztejben.

A mésztejben a későbbi semlegesítés során jelen lévő kis gipszkristályok a keletkező gipsz kristályosodási központjai, és védenek a semlegesített hidrolizátumban túltelített oldatok képződésétől. Ez az esemény fontos az alkohol cefréből történő ezt követő desztillációja során, mivel a cefrében lévő túltelített gipszoldatok gipszet okoznak a cefreoszlopokban, és gyorsan letiltják azokat. Ezt a munkamódszert semlegesítésnek nevezik a gipsz irányított kristályosításával.

Egyidejűleg mésztejjel a semlegesítőbe 5 A szuperfoszfát enyhén savas vizes kivonatát mérőkancsóból szolgálják fel. 38.

Sókat adunk a semlegesítőhöz 0,3 arányban kg ammónium-szulfát és 0,3 kg szuperfoszfát per 1 m3 hidrolizátum.

Semlegesítő 5 (kapacitás 35-40 m 3) egy saválló kerámialappal bélelt acéltartály, amely függőleges keverőkkel és a tartály falára rögzített féklapátokkal van felszerelve. A hidrolízisüzemekben korábban időszakonként semlegesítést végeztek. Jelenleg a fejlettebb folyamatos semlegesítés váltja fel. ábrán. A 77. ábra az utolsó diagramot mutatja. Az eljárást két sorba kapcsolt 5 és 6 semlegesítőben hajtják végre, amelyeknek ugyanaz az eszköze. A savas hidrolizátumot az 1. csövön keresztül folyamatosan vezetik be az első semlegesítőbe, ahol a mésztejet és a tápsókat egyidejűleg szállítják. A semlegesítés teljességét a hidrogénionok koncentrációjának mérésével ellenőrzik a 3-as potenciométerrel antimon vagy üvegelektróddal 4. A potenciométer folyamatosan rögzíti a hidrolizátum pH-értékét, és automatikusan beállítja azt meghatározott határokon belül azáltal, hogy elektromos impulzusokat küld egy, a mésztejet az első semlegesítőt ellátó cső elzárószelepéhez csatlakoztatott reverzibilis motorhoz. A semlegesítőkben a semlegesítési reakció viszonylag gyorsan megy végbe, és a gipsz túltelített oldatból való kristályosodása viszonylag lassan megy végbe.

Ezért a közömbösítő berendezésen keresztüli folyadékáramlás sebességét a második eljárás határozza meg, amelyhez 30-40 min.

Ezen idő elteltével a semlegesített hidrolizátum, az úgynevezett „semlegesítés”, belép a 7. félig folyamatos vagy folyamatos ülepítő tartályba.

A félfolyamatos folyamat abból áll, hogy a semlegesítő folyamatosan átfolyik az ülepítő tartályon, és a fenékre ülepedő gipszet felhalmozódása során időszakonként eltávolítják.

Az ülepítő tartály folyamatos működése során minden művelet folyamatosan történik. Mielőtt az iszapot a csatornába engedné 8 a vevőben ezenkívül vízzel mossák. Ez utóbbi módszer egyes gyártási nehézségek miatt még nem terjedt el.

Az ülepítő tartályból származó gipsziszap általában felerészben kalcium-szulfát-dihidrátból, felerészben a hidrolizátumból ülepített ligninből és humuszanyagokból áll. Egyes hidrolízisüzemekben a gipsziszapot víztelenítik, szárítják és épületalabástromba égetik. Dobvákuumszűrőn szárítják, majd füstgázokkal fűtött forgó dobkemencékben szárítják és égetik.

A semlegesített, szuszpendált részecskéktől megszabadított terméket fermentáció előtt hűtőszekrényben lehűtik 10 (77. ábra) 85°-ról 30°-ra. Erre a célra általában spirál- vagy lemezes hőcserélőket használnak, amelyeket nagy hőátbocsátási tényező és kis méretek jellemeznek. A hűtés során a semlegesítőből kátrányszerű anyagok szabadulnak fel, amelyek a hőcserélők falára telepednek és fokozatosan szennyezik azokat. A tisztításhoz a hőcserélőket időnként le kell kapcsolni, és 2-4%-os forró vizes marónátron-oldattal lemosni, amely feloldja a gyantás és humuszos anyagokat.

Semlegesített, tisztított és hűtött hidrolizátum.

A fasörcet speciális, ebben a környezetben akklimatizált spnrt-képző élesztőkkel erjesztik. Az erjesztés folyamatos módszerrel, sorba kapcsolt fermentációs tartályokból álló akkumulátorban történik 11 És 12.

Az élesztőszuszpenziót, amely literenként körülbelül 80-100 g préselt élesztőt tartalmaz, folyamatos áramlásban adagolják egy csövön keresztül. 15 élesztőbe 44 majd az első, vagyis fejes fermentációs tartály felső részébe 11. A lehűtött fasörcet az élesztőszuszpenzióval egyidejűleg adagolják az élesztőbe. Minden köbméter élesztő-szuszpenzió után 8-10 m3 sörlé kerül az erjesztőtartályba.

Hexóz közegben lévő élesztők Szaharov, Egy enzimrendszer segítségével lebontják a cukrokat, etil-alkoholt és szén-dioxidot képezve. Az etil-alkohol átjut a környező folyadékba, és az élesztő felületén kis buborékok formájában szén-dioxid szabadul fel, amelyek térfogata fokozatosan növekszik, majd fokozatosan felúszik a kád felszínére, és magával viszi a rátapadt élesztőt. őket.

Amikor érintkezésbe kerülnek a felülettel, a szén-dioxid-buborékok felrobbannak, és az élesztő, amelynek fajsúlya 1,1, azaz nagyobb, mint a sörlé (1,025), lesüllyed, amíg a szén ismét a felszínre nem emeli őket. dioxid. Az élesztő folyamatos fel-le mozgása elősegíti a folyadékáramok mozgását a fermentációs tartályban, ami a folyadék felkavarását vagy "erjesztését" hozza létre. A fermentációs tartályokból csövön keresztül a folyadék felszínére felszabaduló szén-dioxid 13 folyékony vagy szilárd szén-dioxid előállítására szolgáló üzembe szállítják, vegyi termékek (például karbamid) előállítására használják, vagy a légkörbe engedik.

A részlegesen erjesztett fasörce az élesztővel együtt a fej fermentációs tartályból a faroktartályba kerül. 12, Ahol az erjedés véget ér. Mivel a cukrok koncentrációja a farokkádban kicsi, az erjedés kevésbé intenzív, és az élesztő egy része anélkül, hogy szén-dioxid-buborékokat képezne, leülepszik a tartály aljára. Ennek megelőzése érdekében a folyadékot gyakran keverővel vagy centrifugálszivattyúval kényszerkeverik a zagytartályban.

Az erjesztett vagy fermentált folyadékot cefrenek nevezik. Az erjedés végén a cefre átkerül a szeparátorba 14, centrifuga elvén működik. A belekerülő cefre a benne szuszpendált élesztővel együtt 4500-6000 fordulat/perc sebességgel forogni kezd. A cefre és az élesztő fajsúlyának különbségéből adódó centrifugális erő elválasztja őket. Az elválasztó két áramra osztja a folyadékot: a nagyobbik, amely nem tartalmaz élesztőt, belép a tölcsérbe. 16 az élesztőt tartalmazó kisebbik pedig a tölcséren keresztül a csőbe folyik 15. Az első áramlás általában 8-10-szer nagyobb, mint a második. A csövön keresztül 15 az élesztőszuszpenziót visszavezetjük a fej fermentációs tartályba 11 Az élesztőn keresztül 44. Az eldobott és az élesztőtől megszabadított sörcefrét egy közbenső cefre-gyűjtőben gyűjtik össze 17.

A szeparátorok segítségével az élesztő folyamatosan kering a fermentáló üzem zárt rendszerében. Az elválasztó termelékenysége 10- 35 m3/óra.

Az erjedés és különösen az elválasztás során a fasörlében található humuszkolloidok egy része megalvad, nehéz pelyheket képezve, amelyek lassan leülepednek a fermentációs tartályok alján. A kádak fenekén szerelvények vannak, amelyeken keresztül az üledéket időszakosan a csatornába engedik.

Mint fentebb említettük, az elméleti alkoholhozam 100-ra vonatkoztatva kg fermentált hexózok 64 l. Gyakorlatilag azonban az oktatás miatt Szaharov melléktermékek (glicerin, acetaldehid, borostyánkősav stb.), valamint az élesztőre káros szennyeződések miatt a sörlében az alkoholhozam 54-56 l.

A jó alkoholhozam eléréséhez az élesztőt folyamatosan aktívan kell tartani. Ehhez gondosan be kell tartani az adott fermentációs hőmérsékletet, a hidrogénionok koncentrációját, a sörlé szükséges tisztaságát, és hagyni kell kis mennyiségű hexózt, az úgynevezett „alacsony minőségű” (általában legfeljebb 0,1%). cukor oldatban), a cefrében, mielőtt az elválasztóba helyezné. A nem erjesztett élesztő jelenléte miatt az élesztő folyamatosan aktív formában marad.

A hidrolizáló üzemet időnként leállítják ütemezett karbantartás vagy nagyobb javítások miatt. Ez idő alatt az élesztőt életben kell tartani. Ehhez az élesztőszuszpenziót szeparátorokkal sűrítik, és hideg fasörrel öntik. Alacsony hőmérsékleten az erjedés erősen lelassul, és az élesztő lényegesen kevesebb cukrot fogyaszt.

A 100-200 m3 űrtartalmú fermentációs tartályok általában acéllemezből vagy ritkábban vasbetonból készülnek. Az erjesztés időtartama az élesztő koncentrációjától függ, és 6-10 óra. Figyelemmel kell kísérni a termelt élesztőkultúra tisztaságát, és meg kell védeni az idegen káros mikroorganizmusok általi fertőzéstől. Ebből a célból minden berendezést tisztán kell tartani és rendszeresen sterilizálni kell. A sterilizálás legegyszerűbb módja az összes berendezés, különösen a csővezetékek és szivattyúk élőgőzzel történő gőzölése.

Az erjesztés és az élesztő szétválás végén az alkohol cefre 1,2-1,6% etil-alkoholt és körülbelül 1% pentózt tartalmaz Szaharov.

Az alkoholt a cefréből izolálják, megtisztítják és megerősítik egy háromoszlopos cefre-rektifikáló berendezésben, amely cefréből áll. 18, helyesbítés 22 és metanol 28 oszlopok (77. ábra).

Cefre a gyűjteményből 17 hőcserélőn keresztül szivattyúzzák 41 a cefreoszlop adagolólapjára 18. A cefreoszlop kimerítő részének tányérjain lefolyva a cefre útjában emelkedő gőzzel találkozik. Ez utóbbi fokozatosan alkohollal dúsítva az oszlop felső, erősítő részébe kerül. A lefolyó cefrét fokozatosan megszabadítjuk az alkoholtól, majd az oszlop állóoldaláról 18 a csövön keresztül 21 megy a hőcserélőhöz 41, ahol 60-70C-ra melegíti fel az oszlopba kerülő cefrét. Ezután a cefrét 105°-ra melegítik az oszlopban élő gőzzel egy csövön keresztül 20. Az alkoholtól megszabadított cefrét stillage-nek nevezik. A csövön keresztül 42 Csészehagyma hagyja el a forgácsolt hőcserélőt 41 és elküldik az élesztőműhelybe, hogy pentózokból takarmányélesztőt nyerjenek. Ezt a folyamatot később részletesen tárgyaljuk.

A felső megerősítő részben lévő cefreoszlop visszafolyókondenzátorral végződik 19, amelyben az oszlop felső lemezéről érkező jód-alkohol keverék gőzei lecsapódnak.

1 m3 cefrében 30°-os hőmérsékleten körülbelül 1 m3 erjesztés során keletkező szén-dioxid oldódik fel. Amikor a főzetet hőcserélőben melegítjük 41 és a cefreoszlop alsó részében élő gőzzel oldott szén-dioxid szabadul fel és az alkoholgőzzel együtt felszáll az oszlop erősítő részébe, majd tovább a visszafolyó hűtőbe. 19. A nem kondenzálható gázokat a hűtőszekrények után az alkohol kondenzvízvezetékekre szerelt szellőzőnyílásokon keresztül választják le. Az alkoholból, aldehidekből és éterekből álló alacsony forráspontú frakciók visszafolyó hűtőn mennek keresztül 19 végül a hűtőben sűrítjük 39u Ahonnan vízzáron keresztül visszafolyó formájában visszafolynak az oszlopba 40. Nem kondenzálható gázok, amelyek szén-dioxidot tartalmaznak, mielőtt elhagyják a hűtőszekrényt 39 átmennek egy további kondenzátoron, vagy mosógépben vízzel mossák, hogy felfogják az alkoholgőz utolsó maradványait.

A cefreoszlop felső lapjain a folyékony fázis 20-40% alkoholt tartalmaz.

Kondenzvíz a csövön keresztül 25 belép a desztillálóoszlop betápláló lemezébe 22. Ez az oszlop hasonlóan működik, mint a cefre oszlop, de magasabb alkoholkoncentráció mellett. Ennek az oszlopnak az aljára egy csövön keresztül 24 Élőgőzt vezetnek be, amely az oszlop aljára áramló alkoholkondenzátumból fokozatosan felforralja az alkoholt. Alkoholtól mentesített folyadék, amelyet luthernek hívnak, egy csövön keresztül 23 lemegy a lefolyóba. A csésze- és lutheri alkoholtartalom nem haladja meg a 0,02%-ot.

A desztillálóoszlop felső lemeze fölé visszafolyató hűtő van felszerelve 26. A benne nem lecsapódott gőzök végül a kondenzátorban kondenzálódnak 26aés visszafolyik az oszlopba. Az alacsony forráspontú frakciók egy részét csövön keresztül veszik át 43 éter-aldehid frakció formájában, amely visszakerül a fermentációs tartályokba, ha nem használják fel.

Az etil-alkoholt az illékony szerves savaktól való megszabadítására a tartályból az oszlopba táplálják. 45 10%-os nátrium-hidroxid oldat, mely semlegesíti a savakat az oszlop erősítő részének középső lemezein. A desztillálóoszlop középső részében, ahol az alkoholtartalom 45-50%, a fuselolajok felhalmozódnak és egy csövön keresztül jutnak el. 46. A fûzelõolajok aminosavakból képzõdõ magasabb rendû alkoholok (butil, propil, amil) keveréke.

Az észterektől és aldehidektől, valamint a fuselolajoktól mentesített etil-alkoholt fésűvel választják ki a desztillációs oszlop erősítő részének felső lemezeiből és egy csövön keresztül. 27 belép a metanolos oszlop táplemezébe 28. A desztillációs oszlopról érkező nyers alkohol körülbelül 0,7% metil-alkoholt tartalmaz, amely a növényi anyagok hidrolízise során keletkezett, és a monoszacharidokkal együtt a sörlébe került.

A hexózok fermentációja során metil-alkohol nem képződik. A hidrolízisüzemek által előállított etil-alkoholra vonatkozó műszaki előírások szerint az legfeljebb 0,1% metil-alkoholt tartalmazhat. Tanulmányok kimutatták, hogy a metil-alkoholt akkor lehet legkönnyebben elválasztani a nyers alkoholtól, ha annak víztartalma minimális. Emiatt maximális erősségű nyers alkoholt (94-96% etanol) táplálnak be a metanolos oszlopba. A hagyományos desztillációs oszlopokon 96% feletti etil-alkoholt nem lehet előállítani, mivel ez a koncentráció megfelel a nem külön forrásban lévő víz-alkohol keverék összetételének.

A metanolos oszlopban az alacsony forráspontú frakció metanol, amely felemelkedik az oszlop tetejére, és a visszafolyó hűtőben megerősödik. 29 és a csövön keresztül 30 körülbelül 80% metanolt tartalmazó metanol-frakció gyűjteményébe vezetjük. A kereskedelemben kapható 100%-os metanol előállításához egy második metanoloszlopot szerelnek fel, amely nem látható az 1. ábrán. 77.

A lemezeken lefolyó etil-alkohol a metanoloszlop alsó részébe esik 28 és a csövön keresztül 33 késztermék-fogadókba ürítik. A metanolos oszlopot néma gőzzel melegítik távfűtőben 31, amely úgy van felszerelve, hogy az edények összeköttetésének elve szerint a csőközi terét alkohollal töltik ki. A fűtőtestbe belépő vízgőz az alkoholt forrásig melegíti és a keletkező alkoholgőzöket az oszlop melegítésére használják fel. Gőz belép a fűtőtestbe 31, lecsapódik benne, és kondenzátum formájában a tiszta vízgyűjtőkbe juttatják, vagy a csatornába vezetik.

A keletkező etil-alkohol mennyiségét és erősségét speciális berendezésben (zseblámpa, vezérlőlövedék, alkoholmérő) mérik. A mérőtartályból az etil-alkoholt gőzszivattyú szállítja a főépületen kívül - az alkoholraktárban elhelyezett álló tartályokba. Ezekből a tartályokból szükség szerint a kereskedelmi etil-alkoholt vasúti tartályokba öntik, amelyekben a fogyasztási helyekre szállítják.

A fent leírt technológiai eljárás lehetővé teszi, hogy 1 T abszolút száraz tűlevelű fa 150-180 l 100% etil-alkohol. Ugyanakkor az 1 dkl alkohol fogyasztás

Abszolút száraz fa kg-ban. . . . . 55-66;

TOC o "1-3" h z kénsav - moaoidrát in kg … . 4,5;

Égetett mész, 85% in kg…………………………………………………. 4,3;

Pár technológiai 3- és 16-atmoszférikus

Megakalóriában. ……………………………………………………………………………………….. 0,17-0,26;

Víz m3-ben…………………………………………………………………………………………. 3,6;

Elekgrozner in kWh…………………………………………………………………….. 4,18

Egy átlagos alkoholkapacitású hidrolízis-alkohol üzem éves kapacitása 1-1,5 millió. adott. Ezekben a gyárakban a fő termék az etil-alkohol. Mint már jeleztük, a hidrolízis-alkohol üzemben a fő termelési hulladékból ugyanakkor szilárd vagy folyékony szén-dioxidot, furfurolt, takarmányélesztőt és lignint állítanak elő. Ezekről a produkciókról még lesz szó.

Egyes hidrolízisüzemekben, amelyek fő termékként furfurolt vagy xilitet állítanak elő, a pentózban gazdag hemicellulózok hidrolízise után egy nehezen hidrolizálható, cellulózból és ligninből álló, cellolignin nevű maradék marad vissza.

A cellolignin a fent leírt perkolációs módszerrel hidrolizálható, és a keletkező, általában 2-2,5% cukrot tartalmazó hexóz-hidrolizátum a fent leírt módszerrel technikai etil-alkohollá vagy takarmányélesztővé dolgozható fel. E séma szerint feldolgozzák a gyapothéjat, kukoricacsutkát, tölgyhéjat, napraforgóhéjat stb.. Ez a gyártási folyamat csak olcsó alapanyagok és üzemanyagok felhasználásával gazdaságos.

A hidrolízis-alkohol üzemek általában technikai etil-alkoholt állítanak elő, amelyet a későbbi vegyi feldolgozáshoz használnak fel. Azonban, ha szükséges, ez az alkohol
Viszonylag könnyen tisztítható további rektifikálással és lúgos permanganát oldattal végzett oxidációval. Az ilyen tisztítás után az etil-alkohol nagyon alkalmas élelmiszeripari célokra.

Az etil-alkohol hidrolitikus „fekete melaszból” történő előállításának általános sémája a következő. A zúzott nyersanyagot egy többméteres acél hidrolízis oszlopba töltik, belülről vegyszerálló kerámiával bélelve. Nyomás alatt forró sósavoldatot vezetnek oda. Egy kémiai reakció eredményeként a cellulóz cukrot tartalmazó terméket, az úgynevezett „fekete melaszt” állítja elő. Ezt a terméket mésszel semlegesítik, és élesztőt adnak hozzá a melasz fermentálásához. Utána újra felmelegítjük, és a felszabaduló gőzök etil-alkohol formájában lecsapódnak (nem akarom „bornak” nevezni).
A hidrolízis módszer a leggazdaságosabb módszer az etil-alkohol előállítására. Ha a hagyományos biokémiai erjesztési módszerrel egy tonna gabonából 50 liter alkoholt lehet előállítani, akkor egy tonna fűrészporból 200 liter alkoholt desztillálnak le, hidrolitikusan „fekete melaszná” alakítják. Ahogy mondani szokták: „Érezd az előnyeit!” A teljes kérdés az, hogy a „fekete melaszt”, mint cukrozott cellulózt, a gabonával, a burgonyával és a céklával együtt „élelmiszernek” lehet-e nevezni. Az olcsó etil-alkohol gyártása iránt érdeklődők így gondolkodnak: „Miért ne? Hiszen a lepárlást, akárcsak a „fekete melasz” maradékát, lepárlása után állati takarmányként használják, ami azt jelenti, hogy egyben élelmiszeripari termék is. Hogy lehet nem felidézni F. M. Dosztojevszkij szavait: "Egy művelt ember, ha szüksége van rá, szóban igazolhat minden utálatosságot."
A múlt század 30-as éveiben Európa legnagyobb keményítő-precíziós üzeme épült az oszétiai Beszlan faluban, amely azóta több millió liter etil-alkoholt termelt. Ezután hatalmas gyárakat építettek etil-alkohol előállítására az egész országban, beleértve a Solikamsk és az Arkhangelsk cellulóz- és papírgyárakat is. I.V. Sztálin, gratulálva a hidrolizáló üzemek építőinek, akik a háború alatt a háborús nehézségek ellenére idő előtt üzembe helyezték azokat, megjegyezte, hogy „Lehetővé teszi az állam több millió pud kenyér megmentését”(Pravda újság, 1944. május 27.).
A „fekete melaszból”, sőt, fából (cellulózból) nyert, hidrolízissel elcukrozott etil-alkohol, ha természetesen jól tisztított, nem különböztethető meg a gabonából vagy burgonyából nyert alkoholtól. A jelenlegi szabványok szerint az ilyen alkohol lehet „nagyon tisztított”, „extra” és „luxus”, ez utóbbi a legjobb, vagyis ennek a legmagasabb a tisztítási foka. Ezzel az alkohollal készült vodkával nem fogsz mérgezni. Az ilyen alkohol íze semleges, azaz „nem” - íztelen, csak „fokokat” tartalmaz, csak a száj nyálkahártyáját égeti. Külsőleg meglehetősen nehéz felismerni a hidrolitikus eredetű etil-alkoholból készült vodkát, és az ilyen „vodkákhoz” adott különféle ízesítők némi különbséget adnak egymástól.
Azonban nem minden olyan jó, mint amilyennek első pillantásra tűnik. A genetikusok kutatást végeztek: az egyik kísérleti egér valódi (gabona)vodkát adott étrendjébe, a másik pedig fából készült hidrolizált. A „csomót” fogyasztó egerek sokkal gyorsabban pusztultak el, utódaik pedig elfajultak. De ezeknek a vizsgálatoknak az eredményei nem akadályozták meg az álorosz vodkák gyártását. Ez olyan, mint a népszerű dalban: "Végül is, ha nem fűrészporból desztillálják a vodkát, akkor mit kapnánk öt üvegből..."