Alcool dalla segatura a casa. Produzione di alcol etilico dal legno

La segatura è una preziosa materia prima per la produzione di vari alcoli che possono essere utilizzare come combustibile.

Tali biocarburanti possono funzionare:

• motori a benzina per automobili e motocicli;
• generatori di corrente;
• attrezzature domestiche a benzina.

Problema principale uno che deve essere superato nella produzione di biocarburanti dalla segatura è l'idrolisi, cioè la conversione della cellulosa in glucosio.

La cellulosa e il glucosio hanno la stessa base: gli idrocarburi. Ma per la trasformazione di una sostanza in un'altra sono necessari vari processi fisici e chimici.

Le principali tecnologie per convertire la segatura in glucosio possono essere suddivise in due tipi:

• industriale che richiedono attrezzature sofisticate e ingredienti costosi;
• fatti in casa che non richiedono attrezzature sofisticate.

Indipendentemente dal metodo di idrolisi, la segatura deve essere frantumata il più possibile. Per questo vengono utilizzati vari frantoi.

Come taglia più piccola segatura, argomenti più efficiente ci sarà una decomposizione del legno in zucchero e altri componenti.

Puoi trovare ulteriori informazioni sulle attrezzature per la macinazione della segatura qui:. Non è richiesta altra preparazione della segatura.

modo industriale

La segatura viene quindi versata in una tramoggia verticale riempito con soluzione di acido solforico(40%) in rapporto 1:1 in peso e, chiusa ermeticamente, viene riscaldata ad una temperatura di 200-250 gradi.

In questo stato, la segatura viene conservata per 60-80 minuti, mescolando costantemente.

Durante questo periodo avviene il processo di idrolisi e la cellulosa, assorbendo acqua, si scompone in glucosio e altri componenti.

La sostanza ottenuta come risultato di questa operazione filtro, ottenendo una miscela di soluzione di glucosio con acido solforico.

Il liquido purificato viene versato in un contenitore separato e mescolato con una soluzione di gesso, che neutralizza l'acido.

Quindi tutto viene filtrato e ottieni:

• rifiuto tossico;
• soluzione di glucosio.

Difetto questo metodo in:

• requisiti elevati per il materiale di cui è composta l'attrezzatura;
• costi elevati per la rigenerazione dell'acido,

quindi non è stato ampiamente utilizzato.

C'è anche un metodo meno costoso., in cui viene utilizzata una soluzione di acido solforico con una forza dello 0,5-1%.

Tuttavia, un'idrolisi efficace richiede:

• alta pressione (10-15 atmosfere);
• riscaldamento fino a 160-190 gradi.

Il tempo di elaborazione è di 70-90 minuti.

L'attrezzatura per un tale processo può essere realizzata con materiali meno costosi, poiché una tale soluzione acida diluita è meno aggressiva di quella utilizzata nel metodo sopra descritto.

UN la pressione di 15 atmosfere non è pericolosa anche per apparecchiature chimiche convenzionali, perché molti processi avvengono anche ad alta pressione.

Per entrambi i metodi utilizzare contenitori in acciaio a chiusura ermetica fino a 70 m³, rivestito internamente con mattoni o piastrelle resistenti agli acidi.

Questo rivestimento protegge il metallo dal contatto con l'acido.

Il contenuto dei contenitori viene riscaldato fornendo loro vapore caldo.

Sulla parte superiore è installata una valvola di scarico, che viene regolata sulla pressione richiesta. Pertanto, il vapore in eccesso fuoriesce nell'atmosfera. Il resto del vapore crea la pressione necessaria.

Entrambi i metodi implicano lo stesso processo chimico.. Sotto l'influenza dell'acido solforico, la cellulosa (C6H10O5)n assorbe acqua H2O e si trasforma in glucosio nC6H12O6, cioè una miscela di vari zuccheri.

Dopo la purificazione, questo glucosio viene utilizzato non solo per ottenere biocarburanti, ma anche per la produzione di:

• bere e tecnico alcool;
• Sahara;
• metanolo.

Entrambi i metodi consentono di lavorare legno di qualsiasi specie, quindi lo sono universale.

Come sottoprodotto della trasformazione della segatura in alcool, si ottiene la lignina, una sostanza che aderisce:

• pellet;
• bricchetti.

Pertanto, la lignina può essere venduta a imprese e imprenditori impegnati nella produzione di pellet e bricchette da scarti di legno.

Un altro un sottoprodotto dell'idrolisi è il furfurolo.È un liquido oleoso, un efficace preservante del legno.

Il furfurolo è anche usato per:

• raffinazione del petrolio;
• purificazione dell'olio vegetale;
• produzione di materie plastiche;
• sviluppo di farmaci antimicotici.

Nel processo di lavorazione della segatura con acido vengono rilasciati gas tossici, Ecco perché:

• tutte le apparecchiature devono essere installate in un'officina ventilata;
• i lavoratori devono indossare occhiali di sicurezza e respiratori.

La resa di glucosio in peso è del 40-60% del peso della segatura, ma tenendo conto della grande quantità di acqua e impurità il peso del prodotto è parecchie volte superiore al peso iniziale della materia prima.

L'acqua in eccesso verrà rimossa durante il processo di distillazione.

Oltre alla lignina, i sottoprodotti di entrambi i processi sono:

• alabastro;
• trementina,

che può essere venduto per un certo profitto.

Purificazione della soluzione di glucosio

La pulizia viene eseguita in più fasi:

1. Meccanico pulizia l'utilizzo di un separatore rimuove la lignina dalla soluzione.
2. Trattamento il latte gessoso neutralizza l'acido.
3. assestamento separa il prodotto in una soluzione liquida di glucosio e carbonati, che vengono poi utilizzati per ottenere l'alabastro.

Ecco una descrizione del ciclo tecnologico della lavorazione del legno in un impianto di idrolisi nella città di Tavda (regione di Sverdlovsk).

metodo casalingo

Questo metodo è più semplice ma richiede una media di 2 anni. La segatura viene versata in un grande mucchio e annaffiata abbondantemente con acqua, dopodiché:

• coprire con qualcosa
• lasciare sputare.

La temperatura all'interno del mucchio aumenta e inizia il processo di idrolisi, a seguito del quale la cellulosa viene convertita in glucosio che può essere utilizzato per la fermentazione.

Lo svantaggio di questo metodo Il fatto è che a basse temperature l'attività del processo di idrolisi diminuisce ea temperature negative si interrompe completamente.

Pertanto, questo metodo è efficace solo nelle regioni calde.

Oltretutto, c'è un'alta probabilità di degenerazione del processo di idrolisi in decadimento, per cui non risulterà glucosio, ma fango, e tutta la cellulosa si trasformerà in:

• diossido di carbonio;
• una piccola quantità di metano.

A volte nelle case costruiscono installazioni simili a quelle industriali. . Sono realizzati in acciaio inossidabile, che può resistere senza conseguenze agli effetti di una debole soluzione di acido solforico.

Riscalda il contenuto tali dispositivi con:

• fuoco aperto (falò);
• serpentina in acciaio inox con circolazione di aria calda o vapore.

Pompando vapore o aria nel contenitore e monitorando le letture del manometro, la pressione nel contenitore viene regolata. Il processo di idrolisi inizia a una pressione di 5 atmosfere, ma procede in modo più efficiente a una pressione di 7-10 atmosfere.

Quindi, proprio come nella produzione industriale:

• purificare la soluzione dalla lignina;
• lavorato con una soluzione di gesso.

Successivamente, la soluzione di glucosio viene decantata e fermentata con l'aggiunta di lievito.

Fermentazione e distillazione

Per la fermentazione in soluzione di glucosio aggiungere il lievito normale che attivano il processo di fermentazione.

Questa tecnologia viene utilizzata sia nelle imprese che nella produzione di alcol dalla segatura domestica.

Tempo di fermentazione 5-15 giorni, dipende da:

• temperatura dell'aria;
• tipi di legno.

Il processo di fermentazione è controllato dalla quantità di formazione di bolle di anidride carbonica.

Durante la fermentazione, si verifica un tale processo chimico: il glucosio nC6H12O6 si scompone in:

• anidride carbonica (2CO2);
• alcool (2C2H5OH).

Dopo la fine della fermentazione il materiale è distillato- riscaldamento a una temperatura di 70–80 gradi e raffreddamento del vapore di scarico.

A questa temperatura evaporare dalla soluzione:

• alcoli;
• eteri,

mentre l'acqua e le impurità idrosolubili rimangono.

• raffreddamento a vapore;
• condensazione alcolica

usa una bobina immerso in acqua fredda o raffreddato da aria fredda.

Per aumento di forza il prodotto finito viene distillato altre 2-4 volte, abbassando gradualmente la temperatura fino ad un valore di 50-55 gradi.

La forza del prodotto risultante determinato con un alcolometro che stima il peso specifico di una sostanza.

Il prodotto della distillazione può essere utilizzato come biocarburante con una forza di almeno l'80%. Un prodotto meno forte ha troppa acqua, quindi la tecnica funzionerà in modo inefficiente su di esso.

Sebbene l'alcool ottenuto dalla segatura sia molto simile al chiaro di luna, il suo non può essere utilizzato per bere a causa dell'alto contenuto di metanolo, che è un forte veleno. Inoltre, una grande quantità di oli di fusel rovina il gusto del prodotto finito.

Per pulire dal metanolo, è necessario:

• la prima distillazione viene effettuata ad una temperatura di 60 gradi;
• drenare il primo 10% del prodotto risultante.

Dopo la distillazione rimangono:

• pesante frazioni di trementina;
• massa di lievito, che può essere utilizzato sia per la fermentazione del successivo lotto di glucosio, sia per la produzione di lievito alimentare.

Sono più nutrienti e salutari del grano di qualsiasi coltura di cereali, quindi vengono prontamente acquistati da aziende agricole che allevano bestiame grande e piccolo.

Applicazione di biocarburanti

Rispetto alla benzina, i biocarburanti (alcool ricavato da rifiuti riciclati) presentano sia vantaggi che svantaggi.

Qui Principali vantaggi:

• numero di ottano alto (105-113);
• minore temperatura di combustione;
• mancanza di zolfo;
• prezzo più basso.

A causa dell'elevato numero di ottani, aumentare il rapporto di compressione, aumentando la potenza e l'efficienza del motore.

Temperatura di combustione inferiore:

• aumenta la durata valvole e pistoni;
• riduce il calore del motore in modalità massima potenza.

A causa dell'assenza di zolfo, biocarburanti non inquina l'aria E non riduce la durata dell'olio motore, perché l'ossido di zolfo ossida l'olio, peggiorandone le caratteristiche e riducendone la risorsa.

A causa del prezzo notevolmente inferiore (ad eccezione delle accise), il biocarburante consente di risparmiare il budget familiare.

I biocarburanti hanno screpolatura:

• aggressività nei confronti delle parti in gomma;
• basso rapporto massa carburante/aria (1:9);
• debole evaporazione.

biocarburante danneggiare le guarnizioni in gomma, pertanto, durante la conversione del motore per funzionare con alcol, tutte le guarnizioni in gomma vengono sostituite con parti in poliuretano.

A causa del rapporto carburante-aria inferiore, il normale funzionamento dei biocarburanti richiede riconfigurazione del sistema di alimentazione, cioè installando getti più grandi nel carburatore o facendo lampeggiare il controller dell'iniettore.

A causa della bassa evaporazione Difficoltà ad avviare un motore freddo a temperature inferiori a più 10 gradi.

Per risolvere questo problema, i biocarburanti vengono diluiti con benzina in un rapporto di 7:1 o 8:1.

Per funzionare con una miscela di benzina e biocarburante in un rapporto di 1: 1, non è necessaria alcuna modifica del motore.

Se c'è più alcol, allora è desiderabile:

• sostituire tutte le guarnizioni in gomma con poliuretano;
• macinare la testata del cilindro.

La rettifica è necessaria per aumentare il rapporto di compressione, che consentirà realizzare più ottano. Senza tale alterazione, il motore perderà potenza quando l'alcool viene aggiunto alla benzina.

Se i biocarburanti vengono utilizzati per generatori elettrici o elettrodomestici a benzina, è consigliabile sostituire le parti in gomma con quelle in poliuretano.

In tali dispositivi, è possibile fare a meno della molatura della testa, poiché una piccola perdita di potenza è compensata da un aumento della fornitura di carburante. Oltretutto, è necessario riconfigurare il carburatore o l'iniettore, qualsiasi specialista in sistemi di alimentazione può farlo.

Per ulteriori informazioni sull'uso del biocarburante e sull'alterazione dei motori per lavorarci, leggi questo articolo (Applicazione del biocarburante).

Video collegati

Puoi vedere come produrre alcol dalla segatura in questo video:

conclusioni

Produzione di alcol da segatura - processo difficile, che include molte operazioni.

Se c'è segatura economica o gratuita, versando biocarburante nel serbatoio della tua auto, risparmierai molto, perché la sua produzione è molto più economica della benzina.

Ora sai come ottenere alcol dalla segatura usata come biocarburante e come puoi farlo a casa.

Inoltre, sapevi di sottoprodotti che sorgono durante la trasformazione della segatura in biocarburanti. Questi prodotti possono anche essere venduti per un piccolo ma comunque profitto.

Grazie a ciò, sta diventando il business dei biocarburanti dalla segatura altamente vantaggioso, soprattutto se usi carburante per il tuo trasporto e non paghi accise sulla vendita di alcolici.

In contatto con

Sei nella foresta... Tronchi d'albero spessi e sottili si affollano intorno. Per un chimico, sono tutti costituiti dallo stesso materiale - legno, la cui parte principale è materia organica - fibra (C 6 H 10 O 5) x. La fibra forma le pareti delle cellule vegetali, cioè il loro scheletro meccanico; purissimo lo abbiamo nelle fibre della carta cotone e del lino; negli alberi si trova sempre insieme ad altre sostanze, il più delle volte con la lignina, quasi della stessa composizione chimica, ma con proprietà diverse. La formula elementare della fibra C 6 H 10 O 5 coincide con la formula dell'amido, lo zucchero di barbabietola ha la formula C 12 H 2 2O 11. Il rapporto tra il numero di atomi di idrogeno e il numero di atomi di ossigeno in queste formule è lo stesso dell'acqua: 2:1. Pertanto, queste e simili sostanze nel 1844 furono chiamate "carboidrati", cioè sostanze, come se (ma non di fatto) fossero costituite da carbonio e acqua.

La fibra di carboidrati ha un grande peso molecolare. Le sue molecole sono lunghe catene costituite da singoli collegamenti. A differenza dei grani bianchi di amido, la fibra rappresenta fili e fibre forti. Ciò è dovuto alla diversa struttura strutturale, ormai accertata con precisione, delle molecole di amido e fibra. La fibra pura è tecnicamente chiamata cellulosa.

Nel 1811 l'accademico Kirchhoff fece un'importante scoperta. Prese l'amido ordinario, ottenuto dalle patate, e agì su di esso con acido solforico diluito. Sotto l'azione di H 2 SO 4 si è verificato idrolisi amido e si trasformò in zucchero:

Questa reazione fu di grande importanza pratica. La produzione di melassa di amido si basa su di essa.

Ma la fibra ha la stessa formula empirica dell'amido! Quindi, anche lo zucchero può essere ottenuto da esso.

Nel 1819, infatti, fu effettuata per la prima volta anche la saccarificazione della cellulosa con acido solforico diluito. Per questi scopi può essere utilizzato anche acido concentrato; Il chimico russo Vogel nel 1822 ottenne lo zucchero dalla carta comune, agendo su di essa con una soluzione all'87% di H 2 SO 4 .

Alla fine del XIX secolo. ottenere zucchero e alcol dal legno è già diventato di interesse per gli ingegneri pratici. Attualmente, l'alcol dalla cellulosa viene ottenuto su scala industriale. Il metodo, scoperto nella provetta di uno scienziato, viene eseguito in grandi apparati d'acciaio di un ingegnere.

Visiteremo l'impianto di idrolisi... Enormi digestori (percolatori) vengono caricati con segatura, trucioli o trucioli di legno. Questo è lo spreco delle segherie o delle imprese di lavorazione del legno. In precedenza, questi preziosi rifiuti venivano inceneriti o semplicemente gettati in una discarica. Una soluzione debole (0,2-0,6%) di acido minerale (il più delle volte solforico) passa attraverso i percolatori con una corrente continua. È impossibile mantenere a lungo lo stesso acido nell'apparecchio: lo zucchero in esso contenuto, ottenuto dal legno, si distrugge facilmente. Nei percolatori la pressione è di 8-10 atm e la temperatura è di 170-185°. In queste condizioni l'idrolisi della cellulosa procede molto meglio che in condizioni ordinarie, quando il processo è molto difficoltoso. I percolatori producono una soluzione contenente circa il 4% di zucchero. La resa delle sostanze zuccherine durante l'idrolisi raggiunge l'85% del teoricamente possibile (secondo l'equazione di reazione).

Riso. 8. Schema visivo per ottenere alcool idrolitico dal legno.

Per l'Unione Sovietica, che ha foreste sconfinate e sviluppa costantemente l'industria della gomma sintetica, la produzione di alcol dal legno è di particolare interesse. Già nel 1934, il 17 ° Congresso del Partito Comunista All-Union dei Bolscevichi decise di sviluppare in ogni modo possibile la produzione di alcol dalla segatura e dai rifiuti dell'industria della carta. I primi impianti sovietici di idrolisi-alcol iniziarono a funzionare regolarmente nel 1938. Durante gli anni del secondo e terzo piano quinquennale, costruimmo e lanciammo impianti per la produzione di alcol idrolitico - alcol dal legno. Questo alcol viene ora sempre più trasformato in gomma sintetica in grandi quantità. Questo è alcol da materie prime non alimentari. Ogni milione di litri di alcool etilico idrolizzato libera circa 3mila tonnellate di pane o 10mila tonnellate di patate ad uso alimentare e, di conseguenza, circa 600 ettari di superficie seminata. Per ottenere questa quantità di alcol idrolitico sono necessarie 10.000 tonnellate di segatura con il 45% di umidità, che possono produrre una segheria di produttività media in un anno.

Come ottenere alcol o altro combustibile liquido dalla segatura?

1. in Germania alla fine della seconda guerra mondiale, tutti i carri armati passarono al sintetico. combustibile di segatura. e le auto in Brasile guidano molto con l'alcol, il 20% delle auto è con l'alcol. quindi è vero, puoi usare la fermentazione, sorpassare e prendere l'alcol e avrai una macchina
   forse puoi ottenere metano con l'aiuto di batteri? ancora meglio allora
2. Condividerò la mia esperienza, così sia! In generale, prendi 1 kg. si asciuga la segatura di legno o altre cose con molta attenzione, quindi si aggiunge l'elettrolita (acido solforico) 1/3 del volume al pallone o qualcos'altro attraverso il frigorifero (ci sarà la sublimazione). lo riscaldi fino a una temperatura di 150 gradi e ottieni alcol metilico, e nello stesso punto i suoi esteri, ecc. Prodotti di reazione COMBUSTIBILI. il liquido può essere di diversi colori. ma di solito bluastro, volatile. Sì, quando cucini, non dimenticare di aggiungere pezzi di corindone (ossido di alluminio): questo è un catalizzatore. appena il liquido nel recipiente o nel fiasco diventa nero, al punto da essere irriconoscibile, cambiate e riempite con la porzione successiva. con 1 kg otterrai da qualche parte 470 ml. alcol, ma solo 700 qualcosa. Fallo in un'area aperta, ben ventilata e lontano dal cibo Sì, non dimenticare la maschera e il respiratore. Filtrare il liquido nero (esaurito) e lo strato superiore brucia molto bene dopo l'asciugatura. aggiungerlo anche al carburante.
3. Dalle conifere - cattive. Tipicamente, l'alcool di idrolisi è ottenuto da legni duri. Qui, infatti, ci sono due opzioni, ed entrambe non sono praticamente implementate in casa. E le feci di vodka sono in generale uno scherzo, poiché la produzione è inefficiente e l'uso del prodotto finale può essere pericoloso per la salute. Prima opzione. Occorre mettere la segatura in un mucchio abbastanza grande per strada, bagnarla con acqua e lasciarla per un paio di anni (precisamente due anni o più). I microrganismi anaerobici si stabiliranno al centro del mucchio, che effettuerà gradualmente la scomposizione della cellulosa in monomeri (zuccheri), che possono già essere fermentati. Inoltre, come un normale chiaro di luna. O la seconda opzione, che è implementata nell'industria. La segatura viene bollita con una soluzione debole di acido solforico a pressione elevata. In questo caso l'idrolisi della cellulosa viene effettuata in poche ore. Avanti: distillazione come al solito.
   Se consideriamo non solo l'alcol etilico, allora possiamo andare in un modo diverso, ma, ancora una volta, non è praticamente realizzato a casa. Questa è la distillazione secca della segatura. La materia prima deve essere riscaldata in un contenitore sigillato a 800-900 gradi. e raccogliere i gas che fuoriescono. Quando questi gas vengono raffreddati, il creosoto (il prodotto principale), il metanolo e l'acido acetico si condensano. I gas sono una miscela di vari idrocarburi. Il resto è carbone. È questo tipo di carbone nell'industria che si chiama carbone e non da un incendio. Era usato nella metallurgia al posto del coke. Dopo la sua ulteriore elaborazione, si ottiene carbone attivo. Il creosoto è la resina usata per incatramare le traversine e i pali del telegrafo. Il gas può essere utilizzato come normale gas naturale. Ora liquidi. L'alcool metilico o legnoso viene distillato dal liquido a temperature fino a 75 gradi. Può passare per combustibile, ma la resa è scarsa ed è molto velenosa. Il prossimo è l'acido acetico. Quando neutralizzato con calce, si ottiene acetato di calcio o, come si chiamava in precedenza, polvere acetica di legno grigio. Quando viene calcinato, si ottiene l'acetone: perché non il carburante? È vero, ora l'acetone si ottiene in modo completamente sintetico.
   Sembra che non ho dimenticato nulla. Bene, quando apriamo un negozio di creosoto?
4. "E se la vodka non fosse guidata dalla segatura, allora cosa avremmo, da cinque bottiglie?" (VS Vysotsky)
5. fermentazione delle sostanze zuccherine. come la cellulosa. solo per l'accelerazione hai bisogno di un lievito enzimatico. e sull'alcol metilico ... beh, in generale, a basse dosi, è mortale.
6. Sublimazione.
7. È necessario fermentare la cellulosa, quindi superare

L'idrolisi dei polisaccaridi del tessuto vegetale in acqua fredda non è praticamente osservata. Quando la temperatura dell'acqua supera i 100°C, l'idrolisi dei polisaccaridi procede, ma così lentamente che tale processo non ha alcuna importanza pratica. Risultati soddisfacenti si ottengono solo con l'uso di catalizzatori, di cui solo gli acidi minerali forti hanno importanza industriale: solforico e, più raramente, cloridrico. Maggiore è la concentrazione di un acido forte nella soluzione e la temperatura di reazione, più rapida è l'idrolisi dei polisaccaridi a monosaccaridi. Tuttavia, la presenza di tali catalizzatori ha anche un lato negativo, poiché essi, contemporaneamente alla reazione di idrolisi dei polisaccaridi, accelerano anche le reazioni di decomposizione dei monosaccaridi, riducendone così la resa.

Durante la decomposizione degli esosi in queste condizioni si forma dapprima l'ossi-metilfurfurale, che si decompone rapidamente ulteriormente con la formazione dei prodotti finali: gli acidi levulinico e formico. In queste condizioni, i pentosi vengono convertiti in furfurolo.

A questo proposito, per ottenere monosaccaridi dai polisaccaridi del tessuto vegetale, è necessario fornire le condizioni più favorevoli per la reazione di idrolisi e ridurre al minimo la possibilità di ulteriore decomposizione dei monosaccaridi formati.

Questo è il problema che i ricercatori e gli addetti alla produzione risolvono quando scelgono i regimi di idrolisi ottimali.

Del gran numero di opzioni possibili per la concentrazione dell'acido e la temperatura di reazione, solo due sono attualmente utilizzate nella pratica: l'idrolisi con acidi diluiti e l'idrolisi con acidi concentrati. Durante l'idrolisi con acidi diluiti, la temperatura di reazione è solitamente di 160-190°C e la concentrazione del catalizzatore in soluzione acquosa varia dallo 0,3 allo 0,7% (H2SO4, HC1).

La reazione viene condotta in autoclavi alla pressione di 10-15 ATM. Durante l'idrolisi con acidi concentrati, la concentrazione di acido solforico è solitamente del 70-80% e quella cloridrica del 37-42%. La temperatura di reazione in queste condizioni è di 15-40°.

È più facile ridurre la perdita di monosaccaridi durante l'idrolisi con acidi concentrati, per cui la resa di zucchero con questo metodo può raggiungere quasi teoricamente possibile, cioè 650-750 kg da 1 T materie prime vegetali assolutamente secche.

Durante l'idrolisi con acidi diluiti, è molto più difficile ridurre la perdita di monosaccaridi dovuta alla loro decomposizione, e quindi, in pratica, la resa di monosaccaridi in questo caso di solito non supera i 450-500 kg per 1 g di materia prima secca .

A causa della piccola perdita di zucchero durante l'idrolisi con acidi concentrati, le risultanti soluzioni acquose di monosaccaridi - idrolizzati si distinguono per una maggiore purezza, che è di grande importanza nella loro successiva lavorazione.

Fino a poco tempo fa, una grave lacuna dei metodi di idrolisi con acidi concentrati era l'elevato consumo di acido minerale per tonnellata di zucchero prodotto, che comportava la necessità di rigenerare parte dell'acido o di utilizzarlo in altre industrie; ciò ha complicato e aumentato i costi di costruzione e gestione di tali impianti.

Grandi difficoltà sono sorte anche nella scelta dei materiali per le apparecchiature resistenti agli agenti aggressivi. Per questo motivo la maggior parte degli impianti di idrolisi attualmente in funzione sono stati realizzati con il metodo dell'idrolisi dell'acido solforico diluito.

Il primo impianto sperimentale di idrolisi-alcool nell'URSS fu lanciato nel gennaio 1934 nella città di Cherepovets. Gli indicatori iniziali e il progetto tecnico di questo impianto furono sviluppati dal Dipartimento di produzione di idrolisi dell'Accademia forestale di Leningrado nel 1931-1933. Sulla base dei dati del funzionamento di un impianto pilota, nell'URSS è iniziata la costruzione di impianti di idrolisi industriale e di alcol. Il primo impianto di idrolisi industriale - alcol fu lanciato a Leningrado nel dicembre 1935. Seguendo questo impianto nel periodo 1936-1938. Furono messi in funzione gli impianti di idrolisi-alcol di Bobruisk, Khorsky e Arkhangelsk. Durante la seconda guerra mondiale e dopo di essa, furono costruite molte grandi fabbriche in Siberia e negli Urali. Attualmente, la capacità di progettazione di questi impianti è stata superata di 1,5-2 volte grazie al miglioramento della tecnologia.

La principale materia prima per questi impianti è il legno tenero sotto forma di segatura e trucioli proveniente da segherie limitrofe, dove viene ottenuto macinando scarti di segheria - lastre e listelli - in cippatrici. In alcuni casi, anche la legna da ardere di conifere viene frantumata.

Lo schema per ottenere monosaccaridi in tali impianti è mostrato in fig. 76.

Il legno di conifere tagliato dal magazzino delle materie prime attraverso il trasportatore 1 entra nell'imbuto di guida 2 e più in basso nella gola

La colpa dell'apparato di idrolisi 3. Questo è un cilindro d'acciaio verticale con coni e colli superiori e inferiori. La superficie interna di tale apparato di idrolisi copertura con tegole o laterizi in ceramica o grafite antiacida, armata su uno strato di cemento di spessore 80-100 mm. Le giunture tra le piastrelle sono riempite con mastice resistente agli acidi. I colli superiore e inferiore dell'apparato di idrolisi sono protetti dall'azione dell'acido solforico diluito caldo da uno strato di bronzo resistente agli acidi dall'interno. Il volume utile di tali apparecchi di idrolisi è solitamente 30-37 At3, ma a volte apparecchi di idrolisi con un volume di 18, 50 e 70 m3. Il diametro interno di tale apparato di idrolisi è di circa 1,5 e l'altezza è di 7-13 m Nel cono superiore dell'apparato di idrolisi durante l'idrolisi attraverso il tubo 5 riscaldato a 160-200 ° viene fornito acido solforico diluito.

Un filtro è installato nel cono inferiore 4 per la selezione dell'idrolizzato risultante. L'idrolisi in tali dispositivi viene effettuata periodicamente.

Come accennato in precedenza, l'apparato di idrolisi viene caricato con materie prime frantumate attraverso un imbuto di guida. Quando si caricano materie prime attraverso un tubo 5 viene fornito acido solforico diluito riscaldato a 70-90°, che bagna la materia prima contribuendo alla sua compattazione. Con questo metodo di caricamento in 1 m3 l'apparato di idrolisi è posizionato a circa 135 kg segatura o 145-155 kg Trucioli, in termini di legno assolutamente secco. Al termine del caricamento, il contenuto dell'apparato di idrolisi viene riscaldato dal vapore vivo che entra nel suo cono inferiore. Non appena viene raggiunta la temperatura di 150-170°C, l'acido solforico allo 0,5-0,7%, riscaldato a 170-200°C, inizia a fluire nell'apparato di idrolisi attraverso il tubo 5. Idrolizzato formato simultaneamente attraverso il filtro 4 comincia ad essere scaricato nell'evaporatore b. La reazione di idrolisi nell'apparato di idrolisi dura da 1 a 3 ore. Minore è il tempo di idrolisi, maggiore è la temperatura e la pressione nell'apparato di idrolisi.

Nel processo di idrolisi, i polisaccaridi del legno vengono convertiti nei corrispondenti monosaccaridi, che si dissolvono in acido diluito caldo. Per proteggere questi monosaccaridi dalla decomposizione ad alte temperature, l'idrolizzato che li contiene viene continuamente rimosso attraverso il filtro durante tutta la cottura. 4 E rapidamente raffreddato nell'evaporatore 6. Poiché, a seconda delle condizioni di processo, materiali vegetali idrolizzabili. nell'apparato di idrolisi" deve essere sempre riempito di liquido, il livello impostato e viene mantenuto dall'acido caldo che scorre attraverso il tubo 5,

Questo metodo di funzionamento è chiamato percolazione. Quanto più velocemente avviene la percolazione, cioè quanto più velocemente l'acido caldo scorre attraverso l'apparato di idrolisi, tanto più velocemente lo zucchero risultante viene rimosso dallo spazio di reazione e tanto meno si decompone. D'altra parte, quanto più velocemente procede la percolazione, tanto più acido caldo viene consumato per la cottura e tanto minore si ottiene la concentrazione di zucchero nell'idrolizzato e, di conseguenza, maggiore è il consumo di vapore e acido per la cottura.

In pratica, per ottenere rese di zucchero sufficientemente elevate (ad una concentrazione economicamente accettabile nell'idrolizzato), si devono scegliere delle condizioni medie di percolazione. Solitamente si fermano ad una resa zuccherina del 45-50% del peso del legno assolutamente secco con una concentrazione zuccherina nell'idrolizzato del 3,5-3,7% - Queste condizioni ottimali di reazione corrispondono alla selezione attraverso il filtro inferiore dall'idrolizzatore - che 12 -15 m3 idrolizzato per 1 T legno assolutamente secco caricato nell'apparato di idrolisi. La quantità di idrolizzato prelevato per infusione per ogni tonnellata di materia prima idrolizzabile è detta idromodulo di efflusso ed è uno dei principali indicatori del regime di idrolisi applicato all'impianto.

Durante la percolazione si crea una certa differenza di pressione tra il collo superiore e quello inferiore dell'apparato di idrolisi, che contribuisce alla compressione della materia prima man mano che i polisaccaridi in essa contenuti si dissolvono.

La compressione della materia prima porta al fatto che, al termine della cottura, la rimanente lignina non disciolta occupa un volume pari a circa il 25% del volume iniziale della materia prima. Poiché, a seconda delle condizioni di reazione, il liquido dovrebbe ricoprire la materia prima, il suo livello diminuisce di conseguenza durante il processo di cottura. Il controllo del livello del liquido durante il processo di cottura viene effettuato utilizzando una bilancia 30, mostrando la variazione del peso totale delle materie prime e del liquido nell'apparato di idrolisi.

Al termine della cottura, la lignina rimane nell'apparecchio, contenente 1 kg materia secca 3 kg acido solforico diluito, riscaldato a 180-190 °.

La lignina viene scaricata dall'apparato di idrolisi in un ciclone 22 secondo il tubo 21. A tale scopo, la valvola viene aperta rapidamente 20, collegando l'interno dell'apparato di idrolisi con il ciclone 22. A causa della rapida diminuzione della pressione tra i pezzi di lignina, l'acqua surriscaldata in essa contenuta bolle all'istante formando grandi volumi di vapore. Quest'ultimo strappa la lignina e la porta via sotto forma di sospensione attraverso il tubo 21 in un ciclone 22. Tubo 21 si avvicina tangenzialmente al ciclone, per cui il getto di vapore con lignina, irrompendo nel ciclone, si sposta lungo le pareti compiendo un movimento rotatorio. La lignina viene lanciata sulle pareti laterali per forza centrifuga e, perdendo velocità, cade sul fondo del ciclone. Vapore privo di lignina attraverso il tubo centrale 23 viene rilasciato nell'atmosfera.

Ciclone 22 di solito un cilindro verticale in acciaio con un volume di circa 100 m3, con porta laterale 31 e agitatore rotante 25, che aiuta a scaricare la lignina dal fondo del ciclone su un nastro trasportatore o raschietto 24.

Per proteggersi dalla corrosione, la superficie interna dei cicloni è talvolta protetta da uno strato di cemento resistente agli acidi Come già accennato in precedenza, durante il processo di percolazione, l'acido solforico diluito riscaldato viene immesso nel cono superiore dell'apparato di idrolisi. Si prepara miscelando in un mixer resistente agli acidi. 17 acqua surriscaldata fornita attraverso un tubo 28, con acido solforico concentrato a freddo proveniente da un serbatoio di misura 19 attraverso una pompa a pistone acido 18.

Poiché l'acido solforico concentrato a freddo corrode leggermente il ferro e la ghisa, questi metalli sono ampiamente utilizzati per la fabbricazione di serbatoi, pompe e tubazioni destinate allo stoccaggio e al trasporto al miscelatore. Materiali simili vengono utilizzati anche per fornire iodio surriscaldato al miscelatore. Per proteggere le pareti del miscelatore dalla corrosione Applicare bronzo fosforoso, grafite o massa plastica - fluoroplasto 4. Gli ultimi due sono utilizzati per il rivestimento interno dei miscelatori e danno i migliori risultati.

L'idrolizzato finito dall'apparato di idrolisi entra nell'evaporatore 6 alta pressione. Si tratta di un recipiente in acciaio, che lavora sotto pressione e rivestito all'interno di piastrelle di ceramica, come l'idrolizzatore. Nella parte superiore dell'evaporatore con una capacità di 6-8 l3 è presente un coperchio. L'evaporatore è pressurizzato a 4-5 ATM inferiore rispetto all'apparato di idrolisi. A causa di ciò, l'idrolizzato che vi entra bolle istantaneamente, evaporando parzialmente e raffreddandosi fino a 130-140 °. Il vapore risultante viene separato dalle gocce dell'idrolizzato e attraverso il tubo 10 entra nel reshofer (scambiatore di calore) 11, dove si condensa. Idrolizzato parzialmente raffreddato dall'evaporatore 6 attraverso il tubo 7 entra nell'evaporatore 8 bassa pressione, dove viene raffreddato a 105-110 ° a seguito dell'ebollizione a una pressione inferiore, solitamente non superiore a un'atmosfera. Il vapore formato in questo evaporatore attraverso il tubo 14 alimentato nel secondo reshofer 13, dove si condensa anche. Condensati da reshefer 11 e 13 contengono lo 0,2-0,3% di furfurolo e sono utilizzati per il suo isolamento in installazioni speciali, che saranno discusse di seguito.

Il calore contenuto nel vapore che esce dagli evaporatori 6 E 8, utilizzato per riscaldare l'acqua che entra nel miscelatore 17. A tale scopo, dal serbatoio 16 pompa di circolazione dell'acqua 1b L'acqua calda ottenuta dal reparto di distillazione dell'impianto di idrolisi viene immessa nell'essiccatore a bassa pressione 13, dove si riscalda da 60-80° a 100-110°. Poi giù per il tubo 12 l'acqua riscaldata passa attraverso un essiccatore ad alta pressione 11, dove il vapore alla temperatura di 130-140° viene riscaldato a 120-130°. Inoltre, la temperatura dell'acqua viene aumentata a 180-200 ° nella colonna dell'acqua calda 27. Quest'ultimo è un cilindro verticale in acciaio con coperchio inferiore e superiore progettato per una pressione di esercizio di 13-15 ATM.

Il vapore viene fornito alla colonna dell'acqua calda attraverso un tubo verticale 26, al termine del quale sono fissati 30 dischi orizzontali 2b. Vapore da un tubo 26 passa attraverso gli spazi tra i singoli dischi in una colonna piena d'acqua. Quest'ultimo viene immesso in continuo nella colonna attraverso il raccordo inferiore, miscelato con vapore, riscaldato ad una temperatura prefissata e attraverso il tubo 28 entra nel mixer 17.

Gli idrolizzatori sono installati su una base speciale in una fila di 5-8 pezzi. Nelle grandi fabbriche raddoppiano il numero e li installano su due file. Le tubazioni per l'idrolizzato sono realizzate in rame rosso o ottone. I raccordi, costituiti da valvole e valvole, sono realizzati in bronzo fosforoso o bronzo certificato.

Il processo di idrolisi sopra descritto è discontinuo. Attualmente vengono testati nuovi progetti di hydrolpz: dispositivi a funzionamento continuo, nei quali, con l'ausilio di speciali alimentatori, viene continuamente alimentata la legna tritata, la lignina e l'idrolizzato vengono continuamente rimossi.

Sono inoltre in corso lavori per automatizzare gli apparati di idrolisi discontinua. Questo evento consente di osservare più accuratamente la modalità di cottura specificata e allo stesso tempo facilita il lavoro dei cuochi.

Idrolizzato acido dall'evaporatore a bassa pressione 8 (fig. 76) lungo il tubo 9 immesso nell'apparecchiatura per la sua successiva lavorazione. La temperatura di tale idrolizzato è di 95-98°. Contiene (in%):

Acido solforico. . . ……………………………………………………………………………………………….. 0,5 -0,7:

Esoso (glucosio, mannosio, galattosio)…………………………………………………………….. 2,5 -2,8;

Pentoso (xilosio, arabinosio)……………………………………………………………………………. 0,8 -1,0;

Acidi organici volatili (formico, acetico) …………………………….. 0,24-0,30;

Acidi organici non volatili (levulinico). . 0,2-0,3;

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

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

metanolo. ……………………………………………………………………………………………………….. 0.02-0.03

Gli idrolizzati contengono anche sostanze colloidali (lignina, destrine), sostanze di cenere, terpeni, resine, ecc. Il contenuto di monosaccaridi negli idrolizzati vegetali è determinato mediante cromatografia su carta quantitativa in precisi studi chimici.

Nei laboratori di fabbrica, per le determinazioni espresse di massa degli zuccheri, viene utilizzata la loro capacità in un mezzo alcalino di ripristinare composti complessi di ossido di rame con formazione di ossido di rame:

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

In base alla quantità di ossido di rame formatosi viene calcolata la co-alimentazione di monosaccaridi in soluzione.

Questo metodo per determinare gli zuccheri è condizionale, quindi Oltre che contemporaneamente ai monosaccaridi, l'ossido di rame viene ridotto ad ossido anche furfurale, idrossimetilfurfurale, destrine, lignina colloidale. Queste impurità interferiscono con la determinazione del vero contenuto di zucchero degli idrolizzati. L'errore totale qui raggiunge il 5-8%. Poiché la correzione di queste impurità richiede molto lavoro, di solito non viene eseguita e gli zuccheri risultanti, a differenza dei monosaccaridi, sono chiamati sostanze riducenti o RV in breve. In fabbrica, la quantità di zucchero prodotta nell'idrolizzato viene presa in considerazione in tonnellate di RS.

Per ottenere alcol etilico, gli esosi (glucosio, mannosio e galattosio) vengono fermentati da lieviti che formano alcol - saccaromiceti o schizosaccaromiceti.

Equazione riassuntiva della fermentazione alcolica degli esosi

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

Dimostra che in questo processo, teoricamente, per ogni 100 kg lo zucchero dovrebbe essere 51.14 kg, o circa 64 l 100% alcool etilico e circa 49 kg diossido di carbonio.

Pertanto, durante la fermentazione alcolica dell'esoso, si ottengono due prodotti principali in quantità quasi uguali: etanolo e anidride carbonica. Per eseguire questo processo, l'idrolizzato acido caldo deve essere sottoposto al seguente trattamento:

1) neutralizzazione; 2) rilascio da solidi sospesi; 3) raffreddamento fino a 30°; 4) arricchimento dell'idrolizzato con sostanze nutritive necessarie per l'attività vitale del lievito.

L'idrolizzato acido ha pH=1-1,2. Un ambiente adatto alla fermentazione dovrebbe avere un pH di 4,6-5,2. Per conferire all'idrolisato la necessaria acidità, è necessario neutralizzare il solforico libero e una parte significativa degli acidi organici in esso contenuti. Se tutti gli acidi contenuti nell'idrolizzato sono espressi condizionatamente in acido solforico, la sua concentrazione sarà di circa l'1%. L'acidità residua dell'idrolizzato a pH = 4,6-5,2 è di circa 0,15%.

Pertanto, per ottenere la concentrazione richiesta di ioni idrogeno nell'idrolizzato, è necessario neutralizzare lo 0,85% degli acidi in esso. In questo caso il solforico libero, il formico e parte dell'acetico vengono completamente neutralizzati. L'acido levulinico e una piccola parte di acido acetico rimangono liberi.

L'idrolizzato viene neutralizzato con latte di calce, cioè con una sospensione di ossido di calcio idrato in acqua alla concentrazione di 150-200 g di CaO per litro.

Lo schema per la preparazione del latte di calce è riportato in fig. 77.

La calce viva CaO viene continuamente alimentata nella tramoggia del tamburo rotante di abbattimento della calce. 34. Allo stesso tempo, la quantità d'acqua richiesta viene immessa nel tamburo. Quando il tamburo ruota, la calce viva, legando l'acqua, passa nell'ossido di calcio idrato. Quest'ultimo viene disperso in acqua, formando una sospensione. I pezzi di calce non reagiti vengono separati all'estremità del fusto dal latte di calce e scaricati nel carrello. Il latte di calce insieme alla sabbia scorre attraverso il tubo fino al separatore di sabbia 35. Quest'ultimo è un trogolo di ferro posizionato orizzontalmente con partizioni trasversali e un pozzo longitudinale con lame.

Il latte di calce in questo apparecchio scorre lentamente da destra a sinistra e più avanti lungo il tubo 36 si fonde nella raccolta 2.

La sabbia si deposita lentamente tra le partizioni del separatore di sabbia e viene rimossa dall'apparecchio con l'ausilio di lame che ruotano lentamente. Prima che il latte di calce entri nel neutralizzatore, viene miscelato con una determinata quantità di solfato di ammonio, la cui soluzione proviene dal serbatoio 37. Quando il latte di calce viene mescolato con il solfato di ammonio, la reazione procede

Ca (OH) 3 + (NH4) 2 S04 -> CaS04 + 2 NH, OH, a seguito del quale parte della calce è legata dall'acido solforico del solfato di ammonio e si formano cristalli di solfato di calcio diidrato scarsamente solubile CaS04-2H20 . Allo stesso tempo si forma l'ammoniaca, che rimane nel latte di calce allo stato disciolto.

Piccoli cristalli di gesso presenti nel latte di calce durante la successiva neutralizzazione sono i centri di cristallizzazione del gesso risultante e ne impediscono la formazione di soluzioni sovrasature nell'idrolizzato neutralizzato. Questo evento è importante nella successiva distillazione dell'alcool dal mosto, poiché le soluzioni sovrasature di gesso nel mosto causano il gesso delle colonne del mosto e le mettono rapidamente fuori uso. Questo metodo di lavoro è chiamato neutralizzazione con cristallizzazione diretta del gesso.

Contemporaneamente con il latte di lime nel neutralizzatore 5 L'estratto acquoso leggermente acido di superfosfato viene fornito da un serbatoio di misurazione 38.

I sali vengono dati al neutralizzatore al tasso di 0,3 kg solfato di ammonio e 0,3 kg superfosfato per 1 m3 idrolizzato.

Convertitore 5 (capacità 35-40 M 3) è un serbatoio in acciaio rivestito con piastrelle in ceramica resistente agli acidi e dotato di agitatori verticali e palette freno fissate alle pareti del serbatoio. La neutralizzazione negli impianti di idrolisi veniva precedentemente effettuata periodicamente. Al momento, viene soppiantato da una neutralizzazione continua più perfetta. Sulla fig. 77 mostra l'ultimo diagramma. Il processo viene eseguito in due neutralizzatori collegati in serie 5 e 6, aventi lo stesso dispositivo. L'idrolizzato acido attraverso il tubo 1 viene continuamente immesso nel primo neutralizzatore, dove entrano contemporaneamente latte di calce e sali nutritivi. Il controllo sulla completezza della neutralizzazione viene effettuato misurando la concentrazione di ioni idrogeno utilizzando un potenziometro 3 con un elettrodo di antimonio o vetro 4. Il potenziometro registra continuamente il pH dell'idrolizzato e lo regola automaticamente entro i limiti specificati inviando impulsi elettrici ad un motore reversibile collegato ad una valvola di intercettazione sulla tubazione di alimentazione del latte di calce al primo neutralizzatore. Nei neutralizzatori, la reazione di neutralizzazione procede in modo relativamente rapido e il processo di cristallizzazione del gesso da una soluzione sovrasatura procede in modo relativamente lento.

Pertanto, la velocità del flusso di liquido attraverso l'impianto di neutralizzazione è dovuta al secondo processo, che richiede 30-40 min.

Trascorso questo tempo, l'idrolizzato neutralizzato, detto "neutralizzato", entra nel pozzetto 7 in funzionamento semicontinuo o continuo.

Il processo semicontinuo consiste nel fatto che il neutralizzato scorre continuamente attraverso il pozzetto e il gesso che si deposita sul fondo di esso viene periodicamente rimosso, man mano che si accumula.

Con il funzionamento continuo del pozzetto, tutte le operazioni vengono eseguite continuamente. Prima di scendere nelle fogne, i fanghi 8 nel ricevitore viene inoltre lavato con acqua. Quest'ultimo metodo, a causa di alcune difficoltà produttive, non si è ancora diffuso.

I fanghi di gesso provenienti dalla vasca di decantazione sono generalmente costituiti per metà da solfato di calcio biidrato e per metà da lignina e sostanze umiche depositate dall'idrolizzato. In alcuni impianti di idrolisi, i fanghi di gesso vengono disidratati, essiccati e cotti, trasformandoli in alabastro da costruzione. Vengono disidratati su filtri sottovuoto a tamburo, essiccati e cotti in forni a tamburo rotante riscaldati dai fumi.

Il neutralizzato, liberato dalle particelle in sospensione, viene raffreddato in frigorifero prima della fermentazione 10 (Fig. 77) da 85 a 30°. A tale scopo vengono solitamente utilizzati scambiatori di calore a spirale oa piastre, caratterizzati da un elevato coefficiente di scambio termico e da dimensioni ridotte. Durante il raffreddamento, dal neutralizzato vengono liberate sostanze resinose che si depositano sulle pareti degli scambiatori di calore inquinandole progressivamente. Per la pulizia gli scambiatori di calore vengono periodicamente spenti e lavati con una soluzione acquosa calda al 2-4% di soda caustica, che scioglie le sostanze resinose e umiche.

Idrolizzato neutralizzato, purificato e refrigerato.

Il mosto di legno viene fatto fermentare con speciali lieviti filatori acclimatati in questo ambiente. La fermentazione procede secondo un metodo continuo in una batteria di fermentini collegati in serie 11 E 12.

L'impasto di lievito contenente circa 80-100 g di lievito pressato per litro viene alimentato in continuo attraverso un tubo 15 nel lievito 44 e poi alla sommità del primo, o testa, vasca di fermentazione 11. Il mosto di legno raffreddato viene introdotto nel lievito contemporaneamente alla sospensione di lievito. Per ogni metro cubo di sospensione di lievito, 8-10 m3 di mosto entrano nel serbatoio di fermentazione.

Lievito contenuto nel mezzo di esoso Sacharov, utilizzando un sistema di enzimi, scompongono gli zuccheri, formando alcol etilico e anidride carbonica. L'alcool etilico passa nel liquido circostante e l'anidride carbonica viene rilasciata sulla superficie del lievito sotto forma di piccole bolle, che aumentano gradualmente di volume, quindi galleggiano gradualmente sulla superficie della vasca, trascinando il lievito che vi si è attaccato .

Al contatto con la superficie, le bolle di anidride carbonica scoppiano e il lievito, avendo un peso specifico di 1,1, cioè maggiore di quello del mosto (1,025), sprofonda fino a essere nuovamente sollevato dall'anidride carbonica in superficie. Il continuo movimento su e giù del lievito favorisce il movimento dei flussi di liquido nella vasca di fermentazione, creando agitazione o "fermentazione" del liquido. Anidride carbonica rilasciata sulla superficie del liquido dalle vasche di fermentazione attraverso il tubo 13 entra nell'impianto per la produzione di anidride carbonica liquida o solida, viene utilizzato per ottenere prodotti chimici (ad esempio urea) o viene rilasciato nell'atmosfera.

Il mosto di legno parzialmente fermentato, insieme al lievito, viene trasferito dalla vasca di fermentazione di testa alla vasca di coda 12, Dove finisce la fermentazione. Poiché la concentrazione di zuccheri nel tino di coda è bassa, la fermentazione al suo interno è meno intensa e parte del lievito, non avendo il tempo di formare bolle di anidride carbonica, si deposita sul fondo del tino. Per evitare ciò, nella vasca di coda viene spesso predisposta la miscelazione forzata del liquido con agitatori o pompe centrifughe.

Il liquido fermentato o fermentato si chiama poltiglia. Al termine della fermentazione, il mosto viene trasferito al separatore 14, funziona secondo il principio di una centrifuga. Il mosto che vi entra, insieme al lievito in esso sospeso, inizia a ruotare ad una velocità di 4500-6000 giri al minuto. La forza centrifuga dovuta alla differenza di peso specifico del mosto e del lievito li separa. Il separatore divide il liquido in due flussi: quello più grande, che non contiene lievito, entra nell'imbuto 16 e quello più piccolo, contenente lievito, entra attraverso l'imbuto nel tubo 15. Di solito il primo flusso è 8-10 volte più grande del secondo. Per pipa 15 la sospensione di lievito viene restituita al fermentatore di testa 11 Attraverso il lievito 44. Il mosto scartato e liberato dai lieviti viene raccolto in una raccolta intermedia di mosto 17.

Con l'ausilio di separatori, il lievito viene costantemente fatto circolare in un sistema di fermentazione chiuso. Produttività dei separatori 10- 35 m3/ora.

Durante la fermentazione e soprattutto durante la separazione, una parte dei colloidi umici contenuti nel legno deve coagulare, formando pesanti scaglie che si depositano lentamente sul fondo delle vasche di fermentazione. Sul fondo dei tini sono disposti dei raccordi, attraverso i quali il sedimento periodicamente scende nella fogna.

Come accennato in precedenza, la resa teorica di alcol da 100 kg esosi fermentati è 64 l. Tuttavia, praticamente a causa dell'educazione attraverso Sacharov sottoprodotti (glicerina, acetaldeide, acido succinico, ecc.), e anche per la presenza nel mosto di impurità dannose ai lieviti, la resa alcolica è di 54-56 l.

Per ottenere buone rese alcoliche è necessario mantenere sempre attivo il lievito. Per fare questo, è necessario mantenere attentamente la temperatura di fermentazione impostata, la concentrazione di ioni idrogeno, la necessaria purezza del mosto e lasciare una piccola quantità di esosi, la cosiddetta "non fermentazione" nel mosto prima che entri il separatore (di solito non più dello 0,1% di zucchero in soluzione). A causa della presenza di non fermentazione, il lievito rimane sempre in una forma attiva.

Periodicamente, l'impianto di idrolisi viene fermato per riparazioni preventive o importanti pianificate. In questo momento, il lievito dovrebbe essere mantenuto in vita. Per fare questo, la sospensione di lievito viene addensata con l'ausilio di separatori e versata con mosto di legno freddo. A basse temperature, la fermentazione rallenta drasticamente e il lievito consuma molto meno zucchero.

I tini di fermentazione con capacità di 100-200 m3 sono generalmente realizzati in lamiera d'acciaio o, più raramente, in cemento armato. La durata della fermentazione dipende dalla concentrazione di lievito e va dalle 6 alle 10 ore. È necessario monitorare la purezza della coltura di produzione del lievito e proteggerla dall'infezione da parte di microrganismi nocivi estranei. A tale scopo, tutte le attrezzature devono essere mantenute pulite e sterilizzate periodicamente. Il metodo di sterilizzazione più semplice è la cottura a vapore di tutte le apparecchiature e in particolare di tubazioni e pompe con vapore vivo.

Al termine della fermentazione e della separazione del lievito, il mosto alcolico contiene dall'1,2 all'1,6% di alcol etilico e circa l'1% di pentoso Sakharov.

L'alcol viene isolato dalla birra, purificato e rafforzato in un apparecchio di distillazione della birra a tre colonne, costituito da una birra 18, distillazione 22 e metanolo 28 colonne (Fig. 77).

Brazhka dalla collezione 17 pompato attraverso uno scambiatore di calore 41 sulla piastra di alimentazione della colonna della birra 18. Scendendo sui piatti della parte esauriente della colonna di mosto, la birra incontra il vapore che sale lungo il suo cammino. Quest'ultimo, gradualmente arricchito di alcol, passa nella parte superiore e rinforzante della colonna. Il mosto che scorre verso il basso viene gradualmente liberato dall'alcol, quindi dal lato inferiore della colonna 18 lungo il tubo 21 va allo scambiatore di calore 41, dove riscalda il mosto entrando in colonna a 60-70s. Successivamente, il mosto viene riscaldato a 105 ° nella colonna con vapore vivo che passa attraverso il tubo 20. La birra liberata dall'alcool si chiama "vinaccia". Per pipa 42 Barda esce dallo scambiatore di calore bardy 41 e inviato al laboratorio di lievito per ottenere lievito foraggio da pentoso. Questo processo sarà discusso in dettaglio più avanti.

La colonna di ammostamento nella parte superiore di rinforzo termina con un condensatore a ricadere 19, in cui si condensano i vapori della miscela iodio-alcool proveniente dal piatto superiore della colonna.

Circa 1 m3 di anidride carbonica formatasi durante la fermentazione si scioglie in 1 m3 di mosto alla temperatura di 30°. Quando si riscalda il mosto nello scambiatore di calore 41 e con il vapore vivo nella parte inferiore della colonna della birra, l'anidride carbonica disciolta viene rilasciata e, insieme al vapore dell'alcool, sale alla parte di rinforzo della colonna e successivamente al condensatore a riflusso 19. I gas non condensabili vengono separati attraverso prese d'aria installate sulle tubazioni della condensa dell'alcool dopo i frigoriferi. Le frazioni bassobollenti, costituite da alcol, aldeidi ed eteri, passano attraverso il deflemmatore 19 e infine condensato in frigorifero 39 anni Da dove, sotto forma di catarro, rifluiscono nella colonna attraverso un sigillo d'acqua 40. Gas incondensabili costituiti da anidride carbonica prima di lasciare il frigorifero 39 passare un ulteriore condensatore o vengono lavati in uno scrubber con acqua per intrappolare le ultime tracce di vapore alcolico.

Sui piatti superiori della colonna di birra nella fase liquida contiene il 20-40% di alcol.

Condensa attraverso il tubo 25 entra nel vassoio di alimentazione della colonna di distillazione 22. Questa colonna funziona in modo simile alla colonna della birra, ma a concentrazioni di alcol più elevate. In fondo a questa colonna attraverso un tubo 24 viene fornito vapore vivo, che fa bollire gradualmente l'alcol dalla condensa di alcol che scorre verso il fondo della colonna. Un liquido senza alcool chiamato lutero attraverso una pipa 23 va in malora. La gradazione alcolica in stillage e luther non è superiore allo 0,02%.

Un deflemmatore è installato sopra la piastra superiore della colonna di distillazione. 26. I vapori non condensati in esso vengono infine condensati nel condensatore 26a e rifluire nella colonna. Parte delle frazioni bassobollenti viene prelevata attraverso il tubo 43 sotto forma di frazione eteraldeide, che viene restituita ai serbatoi di fermentazione se non utilizzata.

Per il rilascio di alcool etilico da acidi organici volatili, la colonna è alimentata da un serbatoio 45 Soluzione di idrossido di sodio al 10%, che neutralizza gli acidi sulle piastre centrali della parte rinforzante della colonna. Nella parte centrale della colonna di distillazione, dove la gradazione alcolica è del 45-50%, si accumulano gli oli di flemma, che vengono prelevati attraverso un tubo 46. Gli oli di fusoliera sono una miscela di alcoli superiori (butile, propile, amile) formati da amminoacidi.

L'alcol etilico, liberato da esteri e aldeidi, nonché oli di fusoliera, viene prelevato con un pettine dalle piastre superiori della parte di rinforzo della colonna di distillazione e attraverso il tubo 27 entra nel vassoio di alimentazione della colonna di metanolo 28. L'alcool grezzo proveniente dalla colonna di distillazione contiene circa lo 0,7% di alcol metilico, che si è formato durante l'idrolisi dei materiali vegetali e, insieme ai monosaccaridi, è entrato nel mosto legnoso.

Durante la fermentazione dell'esoso non si forma alcool metilico. Secondo le specifiche per l'alcool etilico prodotto dagli impianti di idrolisi, non dovrebbe contenere più dello 0,1% di alcol metilico. Gli studi hanno dimostrato che l'alcol metilico si separa più facilmente dall'alcol grezzo con un contenuto minimo di acqua. Per questo motivo, l'alcool grezzo con una gradazione massima (94-96% di etanolo) viene alimentato nella colonna del metanolo. Non è possibile ottenere alcol etilico superiore al 96% sulle colonne di distillazione convenzionali, poiché questa concentrazione corrisponde alla composizione di una miscela acqua-alcol non bollente separatamente.

Nella colonna del metanolo, la frazione in leggero punto di ebollizione è il metanolo, che sale verso l'alto della colonna, si rafforza nel deflemmatore 29 e attraverso il tubo 30 confluisce nei collettori della frazione metanolo contenente circa l'80% di metanolo. Per la produzione di metanolo commerciale al 100% viene installata una seconda colonna di metanolo, non mostrata in Fig. 77.

L'alcol etilico, scorrendo lungo le piastre, scende sul fondo della colonna di metanolo 28 e attraverso il tubo 33 si fonde in ricevitori di prodotti finiti. La colonna di metanolo viene riscaldata con vapore sordo in un riscaldatore esterno 31, che è installato in modo tale che, secondo il principio dei vasi comunicanti, il suo anello sia riempito di alcool. Il vapore acqueo che entra nel riscaldatore porta l'alcool a ebollizione e i vapori di alcol risultanti vengono utilizzati per riscaldare la colonna. Vapore che entra nel riscaldatore 31, condensa in esso e sotto forma di condensa viene fornita ai collettori di acqua pulita o scaricata nella fogna.

La quantità e la forza dell'alcool etilico risultante viene misurata in un'attrezzatura speciale (lanterna, proiettile di controllo, asta di misurazione dell'alcool). L'alcol etilico viene fornito dal serbatoio di misurazione con una pompa a vapore all'esterno dell'edificio principale - in serbatoi fissi situati nel magazzino dell'alcool. Da questi serbatoi, secondo necessità, l'alcool etilico commerciale viene versato nei serbatoi ferroviari, nei quali viene trasportato nei luoghi di consumo.

Il processo tecnologico sopra descritto consente di ottenere da 1 T legno tenero assolutamente secco 150-180 l Alcool etilico al 100%. Allo stesso tempo, per 1 dcl consumo di alcool

Legna assolutamente secca in kg. . . . . 55-66;

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

Calce viva, 85% in kg…………………………………………………. 4,3;

Un paio di tecnologici 3 e 16 atmosferici

in megacalorie. ………………………………………………………………………….. 0,17-0,26;

Acqua in m3……………………………………………………………………………………………. 3,6;

Grossner elettrico dentro kWh…………………………………………………………………….. 4,18

La capacità annuale dell'impianto di idrolisi-alcol a media capacità per l'alcol è di 1-1,5 milioni di tonnellate. ha dato. In questi stabilimenti, il prodotto principale è l'alcool etilico. Come già accennato, allo stesso tempo, dai principali scarti di produzione dell'impianto di idrolisi-alcool vengono prodotti prodotti di lavorazione di anidride carbonica solida o liquida, furfurolo, lievito di foraggio e lignina. Queste produzioni saranno discusse ulteriormente.

In alcuni impianti di idrolisi che ricevono come prodotto principale furfurolo o xilitolo, dopo l'idrolisi di emicellulose ricche di pentosi, rimane un residuo difficilmente idrolizzabile costituito da cellulosa e lignina e chiamato cellolignina.

La cellolignina può essere idrolizzata mediante il metodo di percolazione come sopra descritto, e l'idrolizzato di esoso risultante, solitamente contenente 2-2,5% di zuccheri, può essere trasformato secondo il metodo sopra descritto in alcol etilico tecnico o lievito da foraggio. Secondo questo schema vengono lavorati bucce di cotone, pannocchie di mais, baccelli di quercia, bucce di girasole, ecc .. Un tale processo di produzione è economicamente redditizio solo con materie prime e carburante economici.

Negli impianti di idrolisi dell'alcool si ottiene solitamente alcol etilico tecnico, che viene utilizzato per la successiva lavorazione chimica. Tuttavia, se necessario, questo alcol
relativamente facile da pulire mediante ulteriore distillazione e ossidazione con una soluzione alcalina di permanganato. Dopo tale purificazione, l'alcol etilico è abbastanza adatto a scopi alimentari.

Lo schema generale per ottenere alcol etilico dall'idrolisi "melassa nera" è il seguente. La materia prima frantumata viene caricata in una colonna di idrolisi in acciaio multimetro rivestita dall'interno con ceramiche chimicamente resistenti. Una soluzione calda di acido cloridrico viene fornita lì sotto pressione. A seguito di una reazione chimica della cellulosa si ottiene un prodotto contenente zucchero, la cosiddetta "melassa nera". Questo prodotto viene neutralizzato con calce e lì viene aggiunto il lievito - la melassa viene fermentata. Quindi viene nuovamente riscaldato e i vapori rilasciati si condensano sotto forma di alcol etilico (non voglio chiamarlo "alcool del vino").
Il metodo dell'idrolisi è il modo più economico per produrre alcol etilico. Se si possono ottenere 50 litri di alcol da una tonnellata di grano con il tradizionale metodo biochimico di fermentazione, da una tonnellata di segatura vengono espulsi 200 litri di alcol, idrolizzati in "melassa nera". Come dice il proverbio: "Senti i benefici!" L'intera questione è se la "melassa nera" come cellulosa saccarificata possa essere definita un "prodotto alimentare", insieme a grano, patate e barbabietole. Le persone interessate alla produzione di alcol etilico economico la pensano così: “Ebbene, perché no? Dopotutto, il bardo, come il resto della "melassa nera", dopo la sua distillazione va a nutrire il bestiame, il che significa che è anche un prodotto alimentare. Come non ricordare le parole di F.M. Dostoevskij: "Una persona istruita, quando ne ha bisogno, può giustificare verbalmente qualsiasi abominio."
Negli anni '30, nel villaggio osseto di Beslan, fu costruito il più grande impianto di amido d'Europa, che da allora produce milioni di litri di alcol etilico. Quindi potenti fabbriche per la produzione di alcol etilico furono costruite in tutto il paese, comprese le cartiere di Solikamsk e Arkhangelsk. IV. Stalin, congratulandosi con i costruttori di impianti di idrolisi, che durante la guerra, nonostante le difficoltà del tempo di guerra, li misero in funzione prima del previsto, notò che questo “consente allo Stato di risparmiare milioni di libbre di grano”(Giornale "Pravda" del 27 maggio 1944).
L'alcol etilico ottenuto dalla "melassa nera", ma, appunto, dal legno (cellulosa), saccarificato con il metodo dell'idrolisi, se, naturalmente, è ben purificato, non può essere distinto dall'alcol ottenuto dal grano o dalle patate. Secondo gli standard attuali, tale alcol è di "massima purezza", "extra" e "lusso", quest'ultimo è il migliore, cioè ha il più alto grado di purificazione. La vodka preparata sulla base di tale alcol non ti avvelenerà. Il gusto di tale alcol è neutro, cioè "nessuno" - insapore, contiene solo "gradi", brucia solo la mucosa della bocca. Esternamente, è abbastanza difficile riconoscere la vodka prodotta sulla base di alcol etilico di origine idrolitica, e vari aromi aggiunti a tali "vodka" danno loro una certa differenza l'una dall'altra.
Tuttavia, non tutto è buono come sembra a prima vista. I genetisti hanno condotto ricerche: un lotto di topi sperimentali è stato aggiunto alla dieta della vera vodka (grano), l'altro - idrolitico, dal legno. I topi che hanno usato la "cagna" sono morti molto più velocemente e la loro prole è degenerata. Ma i risultati di questi studi non hanno fermato la produzione di vodka pseudo-russe. È come una canzone popolare: "Dopotutto, se la vodka non viene guidata dalla segatura, allora cosa avremmo da cinque bottiglie ..."