Биомасса как источник энергии стр.178

ферментацта3 технологнческого процесса подготовки хлебных злаков (а) или растворимого сахарного сырья (б) для

Числа и оуквы в шестиугольниках соответствуют материальным потокам, приведенным в табл. 1.

Рис. 2. Схемы технологических процессов получения этанола путем периодической (а) и непрерывной (б) ферментации биомассы.

Числа и буквы в шестиугольникак соответствуют материальным потокам, приведенным в табл. 1.

Рис. 3. Схема технологического процесса дистилляции этанолсодержащих продуктов ферментации.

Числа н буквы в шестиугольниках соответствуют материальным потокам, приведенным в табл. 1.

Таблица 1. Общий материальный баланс и баланс по компонентам системы ферментации для производства этанольного топлива (38 млн. л. в год)

Периодическая ферментация зерновых злаков

Компоненты

1-й ПОТОК

2-й поток

3-й поток

4-й ноток

Крахмал

6999

-

-

-

Протеин

1669

-

1 869

Масляная жидкость/жир

Прочие твердые вещества

2096

2295

Диоксид углерода

3579

-

Вода

1 520

182266

1433

182 351

Итого

12547

182266

5012

186778

Непрерывная ферментация мелассы

Компоненты

Поток А

Поток Б

Поток В

Поток Г

Сахара

7 720

Протеин

-

Масляная жидкость/жир Прочие растворимые веще

ства

3 204

-

-

3 551

Диоксид углерода

-

-

3 579

Вода

2768

200 682

1433

195 V34

Итого

14566

Отгонка

200682

этанола

5012

199598

Компоненты

5-й поток

6-й ПОТОК

7-й ноток

8-й поток

Этанол

--

3441

_

_

Вторичные продукты

-

-

-

Бензол

Немного

Вода

Итого

3458

-

Примечание. Питательные вещества прн работе с мелассой не требуются. Значения величии приведены в кг/ч.

Гидролиз субстрата. После измельчения субстрат подвергается гидролизу для образования ферментирующихся сахаров из углеводных полимеров. Наиболее ферментирующейся частью зерен злаков является крахмал, который после обработки высокотемпературными ферментами на этапе «варки» полностью сжижается. Гидролиз завершается образованием глюкозы с помощью второго фермента. При ферментации целлюлозы также образуются стойкие к разложению твердые остатки [6]. В современных условиях целлюлоза может быть гидролизована с помощью ферментов или кислот в процессах, более сложных, чем гидролиз крахмала. При получении сока сахарного тростника или мелассы нет необходимости в гидролизе, поскольку образующийся твердый остаток является ферментирующимся.

Стерилизация сырья. После измельчения и суспендирования или растворения субстрат должен быть освобожден от конкурирующих микроорганизмов. В тех случаях, когда для стерилизации субстрата недостаточно высокотемпературного гидролиза, проводят самостоятельную стерилизацию. Эта операция может быть осуществлена в ферментерах периодического действия с подводом жидкой среды перед ферментацией после нагревания. Однако при этом сокращается рабочая емкость ферментера. В случае непрерывной ферментации необходима предварительная стерилизация субстрата; для растворимых субстратов могут использоваться стандартные теплообменники и емкости с надлежащим временем удержания. Для стерилизации твердых субстратов, образующих суспензии, требуется более сложное оборудование, поскольку должен обеспечиваться прогрев всей массы.

Концентрация ферментирующихся твердых веществ. Конечная стадия подготовки сырья состоит в его разбавлении для получения определенной концентрации твердых веществ, способных к ферментации. Концентрация определяется способностью микроорганизмов выдерживать действие образующегося этанола при эксплуатационных условиях ферментации. Такие условия устанавливаются на основании баланса между большой производительностью при высокой концентрации и большими выходами при низкой концентрации сырья.


⇐ вернуться назад | | далее ⇒