ОПИСАНИЕ ПРОЦЕССА

Детальный проект системы ферментации может быть разработан после того, как будет выбрано сырье. В зависимости от этого используется различное оборудование. Некоторые схемы технологического процесса представлены на рис. 1, 2 и 3 и в табл. 1.

Измельчение. Перед переработкой большая часть твердых материалов измельчается. Для измельчения зернового сырья обычно используют дисковые мельницы, вращающиеся плоские плиты с выступающими зубьями для разрыва зерен. Отделение сока сахарного тростника или тщательное измельчение целлюлозы, чтобы добиться приемлемых вы­ходов ферментирующихся материалов [4, 5], осуществляется с по­мощью шаровых мельниц или путем обработки сильными растворите­лями.

ОПИСАНИЕ ПРОЦЕССА

Рекиркулирующая

Подогреватель

Суспензии

Водяной пар

Выпуск Конденсатор газов

Зернохрани- Очиститель Молотковая Резервуар для

— Иа ферментацию

Мельница.

Суспензии

Испарительный резервуар

Охладитель

Вакуумный насос

ОПИСАНИЕ ПРОЦЕССА

Растворимые сахара

Технологическая вода

Твердые загрязнения

Водяной пар

Нагреватель (если требует-

Рб3£влешя р«*РвУаР для Стерилизатор Впускнои/т — Охладитель

Разбавления фильтр хранения освет — (если требуется) пустой тепло — сока ленного сока обменник (если

Лтребуется)

Ферментации3 технологнческого процесса подготовки хлебных злаков (а) илн растворимого сахарного сырья (б) для

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

ОПИСАНИЕ ПРОЦЕССА

Я

А б

EC Я Я"

В

А

0

1

Я о н

Х

^

А

Я П о,

И

«

О о

4 о X я н m

К

5

О §

А

О

Ц

О а х

Ill1 І Its

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

263

263

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

728

767

Масляная жидкость/жир

146

146

Прочие растворимые

Веще-

Ства

3 204

3 551

Диоксид углерода

3 579

Вода

2768

200 682

1433

195134

Итого

14566

200682

5012

199598

Отгонка

Этанола

Компоненты

5-й поток

6-й поток

7-й ноток

8-й поток

Этанол

3441

_

_

Вторичные продукты

290

Бензол

Немного

Вода

17

77

Итого

290

3458

77

Примечание. Питательные вещества прн работе с мелассой не требуются. Значення 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 целлю-

Лозы 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.

Updated: 07.12.2011 — 19:43