Tecnología para producir etanol a partir de yuca
Líquido incoloro con aroma a vino.
Punto de inflamación: 75 ℃ Punto de fusión: -114,1 ℃ Punto de ebullición (bajo presión atmosférica estándar): 78,3 ℃
Densidad relativa (agua = 1): 0,79 Densidad relativa del vapor (aire = 1): 1,59 Presión de vapor saturado (kPa): 5,33 (19 ℃).
Calor de combustión (kilojulios/mol): 1365,5
Temperatura crítica (℃): 243,1 Presión crítica (MPa): 6,38
Registro de distribución de octanol/agua valor del coeficiente: 0,32 Punto de inflamación (℃): 12.
Temperatura de ignición (℃): 363
Límite superior de explosividad (v/v): 19.0 Límite inferior de explosividad (v/v): 3.3 2.2 Categorías y principales productos Etanol industrial (productos de este plan El etanol industrial (para el etanol combustible) contiene más del 96% de etanol y también contiene una pequeña cantidad de metanol y otras sustancias. El metanol es dañino. Se evapora y es perjudicial para el sistema respiratorio. Algunas personas utilizan alcohol industrial (etanol que contiene metanol) para elaborar vino, lo que puede provocar ceguera. Etanol comestible: El etanol comestible es un producto obtenido por fermentación de granos y levadura en fermentadores, filtración y destilación. Suele ser una solución acuosa de etanol o una sustancia en la que el agua y el etanol son miscibles. El etanol comestible no contiene benceno ni metanol, que son tóxicos para los humanos. Etanol médico: etanol absoluto con un contenido de etanol de aproximadamente 75: el contenido de alcohol del etanol absoluto es muy alto y se puede dividir en pureza química y pureza analítica, el contenido de pureza química es mayor o igual a 99,5 y el contenido de pureza analítica. está por encima de 99,9. El etanol combustible se refiere al etanol anhidro que puede usarse como combustible sin desnaturalizante. El etanol como combustible puede aliviar la escasez de energía, reducir la contaminación ambiental y promover el desarrollo agrícola. 3. Proceso de producción 3.1 Proceso general Sacarificación con doble enzima diagrama de flujo de enseñanza de alcohol intermitente (o continuo) enzima de sacarificación a-amilasa papa seca → pulverizador → tanque de mezcla → cocina continua → puré de cocción → tanque de sacarificación. Tanque de residuos ↖↓ Alcohol ← Deshidratación por tamiz molecular ← Destilación ← Puré de fermentación maduro ← Puré de fermentación ← Puré sacarificado aceite de fusel ↙ ↙ ↓ Semillas de levadura → Pendiente. Tubo de ensayo → Cultivo en matraz agitado → Tanque de koji pequeño → Tanque de koji grande → Compresor de aire → Filtro → Aire estéril koji 3.2 Materias primas y pretratamiento de materias primas 3.2.1 Patatas crudas: contienen 68% de almidón y 13% de humedad, compradas directamente en el mercado . Agua: incluyendo agua sacarificada licuada en polvo, agua de fermentación, agua de taller de destilación, agua de limpieza, etc. Todos utilizan agua del grifo de la ciudad o agua esterilizada que ha sido sometida a una serie de esterilizaciones y desinfección. Amilasa y glucoamilasa: la dosis de a-amilasa es de 8u/g de materia prima, la de glucoamilasa es de 100u/g de materia prima y la de glucoamilasa es de 200u/g de materia prima de pasta de levadura. Ácido sulfúrico y sulfato de amonio, etc. : La dosis de sulfato de amonio es de 8 kg/t (alcohol) y la dosis de ácido sulfúrico (utilizado para ajustar el pH) es de 5,5 kg/t (alcohol). Levadura de etanol: cepa utilizada para la fermentación, que produce etanol, CO2 y otros subproductos al fermentar puré sacarificado.
3.2.2 Diagrama esquemático del tratamiento de intervención de papa para pretratamiento de materia prima: papas secas → cribado → flotación → separación magnética → trituración → batido → licuefacción (gelatinización) ↓ ↓ ↓ ↓ Sacarificación de impurezas de fibra, sedimento, grava, ladrillo e hierro ← enfriamiento ↑ Glucoamilasa 3.2.2.1 Eliminación y trituración de materias primas (1) Las materias primas de almidón se mezclarán con arena, escombros e incluso inclusiones metálicas durante la recolección. Generalmente, se utiliza una criba vibratoria para cribar y luego se utiliza un removedor de hierro magnético para separar y eliminar las impurezas. (2) Los gránulos de almidón en las materias primas amiláceas a menudo se almacenan en celdas en estado granular y no son adecuados para uso directo. Después de la trituración, es beneficioso aumentar la superficie de las materias primas, acelerar la velocidad de absorción de agua y acortar el tiempo de tratamiento hidrotermal, es beneficioso para la acción de la amilasa, mejora la tasa de conversión del almidón y es beneficioso. beneficioso para el transporte de materias primas durante el proceso de producción. Hay dos métodos de trituración: trituración en seco y trituración en húmedo. Esta vez, para la producción se utiliza trituración húmeda. (3) La tasa de pérdida de almidón causada por la pérdida de polvo es aproximadamente 0,40. 3.2.2.2 Tratamiento hidrotermal (licuefacción) y sacarificación por cocción continua (1) Licuefacción del almidón: la viscosidad del almidón gelatinizado se reduce mediante la enzima de licuefacción del almidón y se hidroliza en dextrina y oligómeros. proceso del azúcar. Utilice α-amilasa resistente a altas temperaturas, la temperatura de procesamiento es de 95 ℃, use α-amilasa ordinaria, la temperatura de procesamiento es de 85 ℃. Actualmente, para licuar almidón se utilizan licuadores de chorro a baja presión. La temperatura de mezcla es de 50 °C. La suspensión se calienta rápidamente a 65438 ± 005 °C mediante el licuador de chorro y luego ingresa al tubo aislante para aislarla y licuarla durante 5 a 8 minutos. Después del enfriamiento instantáneo al vacío a 95°C, se introduce en el tanque de licuefacción durante aproximadamente 60 minutos, luego se enfría a 63°C en un enfriador al vacío y se sacarifica durante 30 minutos. Polvo del proceso de licuefacción por chorro a baja presión → agregar agua a la pulpa → licuefacción por chorro → licuefacción con preservación del calor → sacarificación por enfriamiento vapor de α-amilasa. (2) Sacarificación del almidón: es un proceso en el que el producto licuado del almidón se hidroliza aún más en glucosa mediante la glucoamilasa para proporcionar un puré estéril o con menos impurezas con un contenido de azúcar adecuado y cierta actividad enzimática para la fermentación. La temperatura de sacarificación generalmente se controla en función de la temperatura óptima de la glucoamilasa, es decir, 58 ~ 60 °C es apropiada y el pH óptimo de la glucoamilasa es 4,2 ~ 5,0. Si el valor del pH del puré es demasiado alto o demasiado bajo, destruirá la actividad de la enzima y será perjudicial para la sacarificación. La dosis de glucoamilasa es generalmente de 80 a 150 U por gramo de almidón, según el tipo de materia prima y el método de sacarificación. El tiempo de sacarificación no debe ser demasiado largo, generalmente está dentro del rango de 15 a 25 minutos, también se puede ajustar según el macerado, es decir, el tiempo para producir de 25 a 35 azúcares reductores es el adecuado. La pérdida de almidón causada por la destrucción de los residuos de almidón y el azúcar durante la cocción y la sacarificación es de aproximadamente 0,40. 3.2.2.3 Cultivo de levadura en etanol, agar macerado de mosto → ↓↓ Levadura → Tubo de ensayo inclinado → Tubo de ensayo líquido → Cultivo en matraz Erlenmeyer → Cultivo en frasco Cassegrain → Cultivo en tanque de koji pequeño → Cultivo en tanque de koji grande → Tanque de fermentación. Cultivo de puré sacarificado de levadura alcohólica (levadura de destilería 1: 10 cultivo expandido) (cepa original 1 cultivo inclinado: agar de mosto, cultivo a 25 ~ 30 ℃ durante 3 ~ 5 días (almacenado en un refrigerador a 4 ℃ para uso posterior). (2 ) Tubo de ensayo líquido: 10 Bx de jugo de trigo, esterilizar y enfriar a 25~30 ℃, inocular asépticamente y cultivar a 25 ~ 30 ℃ durante 20 h (3) Agitar el cultivo en matraz: 1/3 de mosto y 2/3 de puré, 12. ~14h, 25~30℃ 4 ~ 6 (4) Cultivo en tanque: puré, 12 ~ 25 ~ 30℃ Medio: puré de patatas seco → puré fermentado; pH: 4,2 ~ 4,5; La densidad de levadura en el puré es baja y el efecto de fermentación de la levadura no es fuerte. En la producción real, la dosis de koji es de aproximadamente 10 y el período de prefermentación es de 6 a 8 horas. El período básicamente no existe (2) La levadura ya no prolifera en grandes cantidades, pero realiza principalmente la fermentación de etanol, que tiene un fuerte efecto de fermentación y un rápido consumo de azúcar. La temperatura de fermentación principal debe controlarse a 30 ~ 34 ℃ y no más. a 34 ~ 35 ℃, y el tiempo de fermentación es generalmente de 12 a 15 horas). Período posterior a la fermentación: la mayoría de los azúcares en el puré se han fermentado, pero los componentes polisacáridos restantes, como la dextrina, en el puré continúan convirtiéndose en. Azúcares fermentables La velocidad de post-sacarificación por parte de la levadura es mucho más lenta que la de la fermentación del azúcar. La producción de etanol y CO2 se reduce. Evidentemente, se sigue generando espuma, pero el mosto ya no rota. generalmente tarda unas 40 horas en completarse y la temperatura del puré debe mantenerse a 30 ℃ ± 65438 ± 0 ℃.
(4) Tasa de pérdida de almidón durante la fermentación: azúcar residual de la fermentación -1,3 Efecto Pasteur -4,0 Evaporación natural del gas alcohol y eliminación por CO2 -0,30 (si hay una trampa de alcohol, la pérdida es 0,30) 3,4 Separación, purificación y destilación refinación Diagrama de flujo del proceso de separación y purificación Tanque de fermentación → Bomba → Torre de maceración → Torre de concentración → Alcohol crudo → Torre de tamiz molecular a, B → Concentración ↖↗↗ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑ Tasa de pérdida de almidón durante el proceso
(2) Pérdida por deshidratación -1,0 3,5 Aprovechamiento de subproductos y tratamiento de aguas residuales y residuos tanque de alcohol → separación sólido-líquido → filtrado → tratamiento → líquido clarificado → reutilización y tratamiento biológico → residuo de filtrado → alimentar ← barro 4. Balance de materiales (1) Método de producción: sacarificación con doble enzima, fermentación intermitente y destilación en torre. (2) Días de producción: 300 días al año. (3) Producción diaria de alcohol carburante: 344 toneladas. (4) Producción anual de alcohol carburante: 100.200 toneladas. (5) Calidad del producto: alcohol combustible internacional, el contenido de etanol es superior a 99,5 (fracción de volumen). (6) Materias primas principales: Las materias primas de patata seca contienen un 68% de almidón y un 13% de humedad. (7) Dosis de enzima: la dosis de α-amilasa es de 8 u/g de materia prima, la dosis de glucoamilasa es de 100 u/g de materia prima y la dosis de glucoamilasa es de 200 u/g de materia prima. (8) La dosis de sulfato de amonio es de 8 kg/t (alcohol) y la dosis de ácido sulfúrico (utilizado para ajustar el pH) es de 5,5 kg/t (alcohol). 1. Cálculo de materias primas ①Sacarificación: (c6h 12o 5)n NH2O→nc6h 12o 6(1-1)162180 Fermentación: c6h 12o 6→2c 2 H5 oh 2co 2(1-2)18046×244×2 ②Consumo teórico de almidón es 0000×99,18 ×162÷92 = 1746,5 (kg) La fracción en volumen del alcohol combustible es 99,18. ③ Tabla de consumo real de almidón para la producción de 65.438 0,000 kg de alcohol combustible (3-65.438 0) Tasa de pérdida de almidón en cada etapa del proceso de producción Razones de la tasa de pérdida de almidón durante el proceso de producción Nota: Pérdida de polvo durante el procesamiento de la materia prima 0,40 Cocido almidón sacarificado Residuo y deterioro del azúcar 0,40 Azúcar residual en la fermentación 65, 438 0,3 Fermentación Efecto Pasteur 4,0 Fermentación Evaporación natural del alcohol y captura de CO2 0,30 Adición de alcohol. 0,30 retiro del tanque de líquido residual de destilación 1,60 pérdida por deshidratación 1,0 pérdida total 9,01746,5÷(100-9,0)= 1919,2(kg)④Producción 60. Contenido de humedad 13 1919,2÷68 = 2822,4 (kg) ⑤ Consumo de α-amilasa: 2822,4× 1000×8÷α-amilasa enzima de licuefacción, actividad enzimática 20000 U/g La dosis es 100u/g de materia prima 2822,4×1000. , vinificación La dosis de levadura es de 200u/g (materia prima) y la dosis de Saccharomyces cerevisiae es de 200u/g (materia prima). El resto es agua de dilución y agente sacarificante. La dosis total de glucoamilasa es de 3.215 kg. ⑦La dosis de sulfato de amonio como fuente suplementaria de nitrógeno es 0,1 de la dosis de levadura de destilería. 2. Cálculo de la cantidad de puré elaborado. El polvo de materia prima de almidón es 1:2, por lo que la cantidad de suspensión en polvo es 2822,4 × (1 2) = 8467,2 (kg). Después de la cocción continua mediante licuación por chorro, el volumen final del puré de cocción es de 8597,4 kg 3. Cálculo del puré machacado y del puré fermentado suponiendo que el contenido de puré maduro después de la fermentación es 10 (fracción de volumen), lo que equivale a 8,01 (fracción de masa). La eficiencia de destilación es 98,4, y el agua de lavado con alcohol y el agua de lavado del tanque recuperadas por la trampa de alcohol en el tanque de fermentación son 5 y 1 del puré maduro, respectivamente. Entonces, el cálculo para producir 1000kg99,18 (fracción de masa) de producto terminado de alcohol es el siguiente: ①La cantidad de puré fermentado maduro que se va a destilar es: f = 1000×99,18÷98,4÷8,01. (2) Si no se incluyen la trampa de alcohol ni el agua de lavado del tanque, la cantidad de puré de fermentación maduro es: 13338,4 ÷ 106 = 12583,4 (kg ③ La concentración de etanol del puré maduro que ingresa a la torre de destilación es: 1000 ÷ 98,4 ÷); 1338.
4.1 (kg) ⑤ Si la cantidad de inoculación es 10, la cantidad de levadura es m: (2583.4 964.1)÷(100 10)÷65438 La cantidad de puré sacarificado es: (2583.4 964.1)÷(100 65438a Materia prima de papa seca alcohol planta total Balance de materia ① Alcohol El contenido diario de alcohol combustible del producto es: 10000÷300=33,3(t) Cuando el número entero es 34t/d, la producción anual total real de alcohol combustible es 34×300 = 10020(t/a). ② Consumo diario utilizando patatas secas como materia prima principal La cantidad es 2822,4×34=95961,6 (kg/d), y el consumo anual es 95961 a) Tabla (4-1) 10000t/a materia prima de patata seca material vegetal; balance - cantidad producida 1000kg alcohol combustible cantidad de material/kg cantidad diaria /t cantidad anual/T alcohol combustible 10003410020 materia prima de papa seca 2822. 495. 438 06788.48 a-amilasa 1.6438