El efecto de la fermentación en la separación.
La palabra china "fermentación" como sustantivo representa un proceso y como verbo representa una acción.
(1) La "fermentación" está estrictamente definida por la fisiología microbiana;
El proceso en el que la materia orgánica se degrada por oxidación biológica en productos de oxidación y libera energía se denomina colectivamente oxidación biológica.
La fisiología microbiana divide la oxidación biológica en respiración y fermentación, y la respiración se puede dividir a su vez en respiración aeróbica y respiración anaeróbica. Por tanto, la fermentación es una forma de oxidación biológica.
La fermentación es un modo de oxidación biológica: en ausencia de aceptores externos de electrones finales, las células microbianas heterótrofas oxidan los compuestos orgánicos energéticos y reducen los compuestos orgánicos endógenos (que han sido metabolizados por las células) acoplados, generalmente con energía metabólica. El ATP se obtiene mediante la fosforilación horizontal de sustratos (sustratos de quinasas) en lugar de la transferencia de electrones y la fosforilación por transferencia de electrones en la cadena de transferencia de electrones, incluidos los citocromos. El NAD, el principal portador de electrones que libera electrones de compuestos orgánicos energéticos, dona electrones directamente a aceptores de electrones orgánicos endógenos en forma de NADH, regenerando el NAD y reduciendo este último a productos de fermentación (productos de oxidación incompleta).
El NAD en las células es limitado. Si el NAD, como portador de electrones primario, no se puede regenerar, no se puede reciclar, habrá cada vez menos portadores de electrones efectivos y la reacción de deshidrogenación no podrá continuar. Por tanto, la regeneración de la coenzima NAD es una condición necesaria para la continuación de la oxidación biológica (incluida la fermentación).
(2) Fermentación definida en la producción industrial: "fermentación industrial"
En la producción industrial, cualquier producción industrial lograda a través de actividades de vida microbiana generalmente se denomina "fermentación". La fermentación así definida es "fermentación industrial". La fermentación industrial se basa en las actividades vitales de los microorganismos, que se sustentan en la energía metabólica proporcionada por la oxidación biológica, por lo que la fermentación industrial debe cubrir todas las vías de oxidación biológica en la fisiología microbiana: respiración aeróbica, respiración anaeróbica y fermentación.
En el siglo pasado, con el avance de la ciencia y la tecnología, la tecnología de fermentación ha experimentado cambios trascendentales, desde la etapa de uso de los microorganismos originales en la naturaleza para la producción de fermentación hasta su transformación según los deseos humanos. Una nueva etapa en la formación de microorganismos con propiedades especiales para producir productos de fermentación que necesita el ser humano.
(3) Término técnico "fermentación"
En la vida, la palabra "fermentación" a menudo se asocia con el uso de masa para hacer pasteles, palitos de masa fritos, bollos al vapor y bollos al vapor. , o Asociado con alimentos mohosos y podridos.
Como término profesional, "fermentación" no sólo cubre la producción de pasteles, palitos de masa fritos, bollos al vapor y bollos al vapor, sino que, lo que es más importante, se refiere al vino y las bebidas alcohólicas, los alimentos y los aditivos alimentarios. , Producción industrial de piensos y aditivos para piensos, productos farmacéuticos y materias primas químicas.
Nuevo proceso de fermentación alcohólica de levadura granular autofloculante
El bioetanol es un eslabón clave en los recursos de biomasa y la industria petroquímica moderna. El desarrollo de tecnologías innovadoras, especialmente tecnología de ingeniería, es de gran importancia para el objetivo estratégico del país de reemplazar los recursos petroleros. Al mismo tiempo, puede ampliar los canales para procesar y transformar productos agrícolas, estabilizar la estructura de plantación agrícola y ampliar la cadena industrial de procesamiento de productos agrícolas. En la industria de fermentación de alcohol existente en mi país, existen problemas comunes pendientes, como la utilización irrazonable de los recursos de materias primas y el alto costo del tratamiento de contaminantes. Existe una necesidad urgente de desarrollar tecnologías innovadoras y mejorar el nivel de fabricación de esta industria tradicional.
1. Tareas clave de investigación y estado de finalización
En vista de los numerosos problemas que existen en la tecnología de fermentación del alcohol, se desarrolló una nueva tecnología de fermentación del alcohol: la autofloculación basada en la biotecnología moderna. La tecnología de fermentación de alcohol de levadura granular sustituirá a la tecnología importada y proporcionará apoyo técnico a la planta de alcohol combustible planificada y construida durante el período del "Décimo Plan Quinquenal". La tarea de este proyecto es construir un conjunto de equipos de prueba industriales de 10.000 toneladas para resolver el problema de ampliación de ingeniería del nuevo proceso de fermentación continua de etanol de levadura granular autofloculante.
(1) Basado en la utilización integral del pretratamiento de la materia prima, se realiza una fermentación de líquido claro, la escala de volumen de una sola etapa del tanque de fermentación continua de alcohol de levadura granular autofloculante se expande a 100 m3 y Se realizan operaciones en serie de varias etapas para establecer un dispositivo de prueba industrial de 10.000 toneladas.
(2) Bajo la condición de que se garantice que la concentración de azúcar sea del 25% (p/v) en la sección anterior de licuefacción y sacarificación, la concentración de alcohol al final de la fermentación alcanza el 12,0% (v /v), superando el alcohol combustible de Jilin. La fábrica introdujo el índice del 11,5% (v/v) de la empresa austriaca VOGELBUSCH.
(3) El tiempo de fermentación promedio de la fermentación continua de la planta de alcohol combustible Jilin alcanza las 25 ~ 30 h, que es 65,438+0 veces más corto que las 50 ~ 60 h importadas de VOGELBUSCH, Austria. El índice de intensidad de producción del tanque de fermentación. se ha mejorado en consecuencia 65,438+0 veces.
(4) Reducir la cantidad total de contaminantes en los residuos y reducir los residuos desde la fuente. El índice de DQO se reduce de (40000 ~ 60000) × 10-6 en el proceso de fermentación de alcohol existente a (20000 ~ 30000) × 10-6, y la cantidad total de contaminantes se reduce en un 50%.
(5) Basándose en el funcionamiento de un equipo de prueba industrial de 10.000 toneladas, se prevé que el coste de producción del alcohol combustible se reducirá en un 5%.
En septiembre de 2004, el equipo de investigación estableció una planta piloto de fermentación continua de etanol con levadura granular autofloculante de 10.000 toneladas en Anhui Fengyuan Biochemical Company, y logró una operación estable de junio a febrero de 2004. Todos los indicadores económicos y técnicos cumplen con los requisitos de diseño y superan el nivel de tecnología de fermentación de etanol existente en el país y en el extranjero. El 23 de junio de 2005 aprobó la evaluación de logros organizada por el Ministerio de Educación.
II.Características Técnicas
En comparación con la tecnología de fermentación alcohólica nacional y extranjera, las principales innovaciones y avances de esta tecnología son las siguientes:
(1) Elegir un autofloculante Características de 1 cepa de levadura. Las células de levadura se fijan en el tanque de fermentación en forma de partículas autofloculantes. La densidad de las células de levadura en el tanque de fermentación aumenta de 3 a 5 veces. El tiempo promedio de fermentación se reduce de 60 a 70 h a 30 h. La escala y la inversión en construcción del tanque de fermentación también se reducen.
(2) Basado en el pretratamiento y la utilización integral de las materias primas, se realiza una fermentación líquida clara, que no solo mejora la utilización integral de las materias primas, sino que también permite que la levadura subproducto se recupere fácilmente. para un procesamiento profundo y mejora la producción de alcohol. Los beneficios económicos integrales se han mejorado significativamente.
(3) La levadura autofloculante tiene un buen rendimiento de sedimentación. La recuperación de la levadura mediante la autosedimentación puede ahorrar inversión en equipos, consumo de energía operativa y mantenimiento en comparación con la ruta técnica extranjera de separación centrífuga y recuperación de levadura clara. Costo de fermentación líquida.
(4) La tecnología nacional de producción de alcohol existente (fermentación con heces) generalmente utiliza tecnología DDGS para procesar los granos de destilería gastados. No solo requiere una gran inversión en equipos y un alto consumo de energía, sino también la DQO del sobrenadante. después de la separación centrífuga de los granos de destilería usados es tan alto como 50.000 ~ 60.000 mg/L, que no se puede reciclar a gran escala en el sistema de producción en el nuevo proceso de fermentación de alcohol de levadura granular autofloculante, la DQO total promedio de. Los residuos de granos de destilería son de 27500 mg/L, lo que se reduce en más del 50%. Los granos de destilería residuales se pueden reciclar en una gran proporción, lo que ayuda a lograr una producción más limpia.
3. Situación y perspectivas de promoción y aplicación
Actualmente, esta tecnología de amplificación de unidades se ha utilizado en la nueva unidad de alcohol combustible de 200.000 toneladas/año de Fengyuan Biochemical Company y se lanzó en 2005. La operación de prueba comenzó en febrero y el volumen del biorreactor de lecho suspendido se amplió a 1000 m3.
(1) Utilizando la tecnología de fermentación de líquidos claros, cuando el residuo del filtro se separa después de licuar la materia prima, la pérdida de almidón es de aproximadamente el 5 %. Sin embargo, cuando se agrega la misma cantidad de proteína, la pérdida. El precio de los piensos proteicos es más alto que el del propio maíz, lo que no perjudica el coste total de producción.
(2) El consumo de materiales auxiliares para la producción de alcohol no cambiará.
(3) El precio de mercado de la levadura recuperada con un rendimiento de alcohol del 3% es de 3700 yuanes/t. Después de deducir el costo de procesamiento de 700 yuanes/t, el costo de producción de alcohol se puede reducir en 90 yuanes. /t.
(4) Sin utilizar la tecnología de DDGS para tratar los granos de destilería residuales, el 70% de los granos de destilería residuales se pueden reciclar directamente. Sin embargo, en la tecnología de producción de alcohol existente, la proporción de granos de destilería residuales. que se reciclan directamente es del 30%, la evaporación de los residuos de granos de destilería por tonelada de producción de alcohol se reduce en un 40%, alrededor de 4t, ahorrando el consumo de energía (convertida en vapor) alrededor de 4,5t, reduciendo el costo de producción de alcohol en 315 yuanes/t. .
(5) El tiempo de fermentación del alcohol se reduce una vez y el volumen total del tanque de fermentación se reduce correspondientemente una vez. No utiliza tecnología DDGS para procesar los residuos de granos de destilería ni centrifugadoras de alta velocidad para separar la levadura, lo que ahorra alrededor de 80 millones de yuanes en inversiones en activos fijos.
El uso de esta tecnología puede reducir el costo de producción de etanol en aproximadamente 480 yuanes/t. Actualmente, el costo total de producción de etanol de las empresas de producción de etanol como materia prima de maíz que utilizan esta tecnología es de aproximadamente 4.500 yuanes/t. El uso de nueva tecnología puede reducir el costo del etanol por tonelada en más del 10% de los costos de producción.