Schema generală de primire alcool etilic din „melasă neagră” hidrolitică este după cum urmează. Materia primă zdrobită este încărcată într-o coloană de hidroliză din oțel multimetru, căptușită din interior cu ceramică rezistentă chimic. O soluție fierbinte de acid clorhidric este furnizată acolo sub presiune. Ca rezultat al unei reacții chimice, celuloza produce un produs care conține zahăr, așa-numita „melasă neagră”. Acest produs este neutralizat cu var și se adaugă drojdie pentru a fermenta melasa. După care se încălzește din nou, iar vaporii eliberați se condensează sub formă de alcool etilic (nu vreau să-i spun „vin”).
Metoda hidrolizei este cea mai economică metodă de producere a alcoolului etilic. Dacă metoda tradițională de fermentație biochimică poate produce 50 de litri de alcool dintr-o tonă de cereale, atunci 200 de litri de alcool sunt distilați dintr-o tonă de rumeguș, transformat hidrolitic în „melasă neagră”. După cum se spune: „Simte beneficiul!” Întreaga întrebare este dacă „melasa neagră” ca celuloză zaharificată poate fi numită „produs alimentar”, împreună cu cereale, cartofi și sfeclă. Oamenii interesați de producția de alcool etilic ieftin gândesc astfel: „De ce nu? La urma urmei, restul de „melasă neagră”, după distilare, este folosit pentru hrănirea animalelor, ceea ce înseamnă că și el. produs alimentar" Cum să nu-ți amintești cuvintele lui F.M. „O persoană educată, atunci când are nevoie, poate justifica verbal orice urâciune.”
În anii 30 ai secolului trecut, în satul osetic Beslan a fost construită cea mai mare fabrică de precizie a amidonului din Europa, care de atunci a produs milioane de litri de alcool etilic. Apoi au fost construite fabrici puternice pentru producția de alcool etilic în toată țara, inclusiv la fabricile de celuloză și hârtie din Solikamsk și Arhangelsk. I.V. Stalin, felicitându-i pe constructorii centralelor de hidroliză, care în timpul războiului, în ciuda dificultăților din timpul războiului, le-au pus în funcțiune înainte de termen, a remarcat că acest lucru „Face posibilă salvarea statului a milioane de câini de pâine”(ziarul Pravda, 27 mai 1944).
Alcoolul etilic obținut din „melasă neagră”, și, de fapt, din lemn (celuloză) zaharificat prin hidroliză, dacă, bineînțeles, este bine purificat, nu poate fi distins de alcoolul obținut din cereale sau cartofi. Conform standardelor actuale, un astfel de alcool poate fi „foarte purificat”, „extra” și „de lux”, acesta din urmă fiind cel mai bun, adică are cel mai înalt grad de purificare. Nu vei fi otrăvit cu vodcă făcută cu acest alcool. Gustul unui astfel de alcool este neutru, adică „nu” - fără gust, conține doar „grade”, arde doar membrana mucoasă a gurii. În exterior, este destul de dificil să recunoașteți vodca făcută din alcool etilic de origine hidrolitică, iar diferitele arome adăugate la astfel de „vodcă” le oferă o oarecare diferență între ele.
Cu toate acestea, nu totul este atât de bun pe cât pare la prima vedere. Geneticienii au efectuat cercetări: un lot de șoareci experimentali a adăugat vodcă reală (cereale) în dieta lor, celălalt – a hidrolizat unul din lemn. Șoarecii care au consumat „nodul” au murit mult mai repede, iar puii lor au degenerat. Dar rezultatele acestor studii nu au oprit producția de vodcă pseudo-ruse. Este ca în cântecul popular: „La urma urmei, dacă votca nu este distilată din rumeguș, atunci ce am obține din cinci sticle...”

Rumegul este o materie primă valoroasă pentru producerea diferiților alcooli, care pot fi folosi ca combustibil.

Pot fi utilizați următorii biocombustibili:

• Motoare pe benzină pentru automobile și motociclete;
• generatoare electrice;
• echipamente de uz casnic pe benzină.

Problema principala Problema care trebuie depășită atunci când se produce biocombustibil din rumeguș este hidroliza, adică conversia celulozei în glucoză.

Celuloza și glucoza au aceeași bază – hidrocarburile. Dar pentru a transforma o substanță în alta, sunt necesare diverse procese fizice și chimice.

Principalele tehnologii pentru transformarea rumegușului în glucoză pot fi împărțite în două tipuri:

• industrial, solicitând echipamente complexeși ingrediente scumpe;
• de casă, care nu necesită nici un echipament complex.

Indiferent de metoda de hidroliză, rumegușul trebuie zdrobit cât mai mult posibil. Pentru aceasta se folosesc diverse concasoare.

Cum dimensiune mai mică rumeguș, deci mai eficient va avea loc o descompunere a lemnului în zahăr și alte componente.

Puteți găsi informații mai detaliate despre echipamentele de șlefuit rumeguș aici:. Rumegul nu necesită nicio altă pregătire.

Metoda industriala

Apoi, rumegușul se toarnă într-un buncăr vertical se toarnă soluție de acid sulfuric(40%) într-un raport de 1:1 în greutate și, etanșat, încălzit la o temperatură de 200-250 de grade.

Rumegul se menține în această stare timp de 60-80 de minute, amestecând constant.

În acest timp, are loc procesul de hidroliză, iar celuloza, absorbind apa, se descompune în glucoză și alte componente.

Substanța obținută în urma acestei operațiuni filtra, obținându-se un amestec de soluție de glucoză și acid sulfuric.

Lichidul purificat este turnat într-un recipient separat și amestecat cu o soluție de cretă, care neutralizează acidul.

Apoi totul este filtrat și obținem:

• deșeuri toxice;
• soluție de glucoză.

Defect această metodă în:

• cerințe ridicate pentru materialul din care este fabricat echipamentul;
• costuri ridicate pentru regenerarea acidului,

prin urmare, nu a fost utilizat pe scară largă.

Există și o metodă mai puțin costisitoare, în care se folosește o soluție de acid sulfuric cu o tărie de 0,5–1%.

Cu toate acestea, pentru o hidroliză eficientă este necesar:

• presiune mare (10–15 atmosfere);
• încălzire la 160-190 de grade.

Procesul durează 70-90 de minute.

Echipamentul pentru un astfel de proces poate fi realizat din materiale mai puțin costisitoare, deoarece o astfel de soluție acidă diluată este mai puțin agresivă decât cea utilizată în metoda descrisă mai sus.

O o presiune de 15 atmosfere nu este periculoasă chiar și pentru echipamente chimice convenționale, deoarece multe procese au loc și la presiune ridicată.

Pentru ambele metode utilizați recipiente din oțel, închise ermetic volum de până la 70 m³, căptușit din interior cu cărămizi sau plăci rezistente la acid.

Această căptușeală protejează metalul de contactul cu acidul.

Conținutul recipientelor este încălzit prin introducerea aburului fierbinte în ele.

Deasupra este instalată o supapă de scurgere, care este reglată la presiunea necesară. Prin urmare, excesul de abur scapă în atmosferă. Restul aburului creează presiunea necesară.

Ambele metode implică același proces chimic. Sub influența acidului sulfuric, celuloza (C6H10O5)n absoarbe apa H2O și se transformă în glucoză nC6H12O6, adică un amestec de diferite zaharuri.

După purificare, această glucoză este folosită nu numai pentru a produce biocombustibil, ci și pentru a produce:

• băutură și tehnică alcool;
• Sahara;
• metanol.

Ambele metode permit prelucrarea lemnului de orice specie, prin urmare sunt universal.

Ca produs secundar al procesării rumegușului în alcool, se obține lignina - o substanță de lipire:

• pelete;
• brichete

Prin urmare, lignina poate fi vândută întreprinderilor și antreprenorilor care produc peleți și brichete din deșeuri de lemn.

Altul un produs secundar al hidrolizei este furfuralul. Acesta este un lichid uleios, un antiseptic eficient pentru prelucrarea lemnului.

Furfuralul este, de asemenea, utilizat pentru:

• purificarea uleiului;
• purificarea uleiurilor vegetale;
• producția de plastic;
• crearea de medicamente antifungice.

În timpul prelucrării rumegușului cu acid se eliberează gaze otrăvitoare, De aceea:

• toate echipamentele trebuie instalate într-un atelier ventilat;
• lucrătorii trebuie să poarte ochelari de protecție și aparate respiratorii.

Randamentul de glucoză în greutate este de 40–60% din greutatea rumegușului, dar ținând cont de o cantitate mare de apă și impurități greutatea produsului este de câteva ori mai mare decât greutatea inițială a materiilor prime.

Excesul de apă va fi îndepărtat în timpul procesului de distilare.

Pe lângă lignină, produsele secundare ale ambelor procese sunt:

• alabastru;
• terebentină,

care pot fi vândute pentru un anumit profit.

Purificarea soluției de glucoză

Curățarea se realizează în mai multe etape:

1. Mecanic curatenie Folosind un separator, elimină lignina din soluție.
2. Prelucrare laptele de cretă neutralizează acidul.
3. Advocacy separă produsul într-o soluție lichidă de glucoză și carbonați, care sunt apoi folosite pentru a obține alabastru.

Iată o descriere a ciclului tehnologic de prelucrare a lemnului la o fabrică de hidroliză din orașul Tavda (regiunea Sverdlovsk).

Metoda acasă

Această metodă este mai ușoară dar durează în medie 2 ani. Rumegul se toarnă într-o grămadă mare și se udă cu generozitate, după care:

• acoperi cu ceva;
• lăsat să putrezească.

Temperatura din interiorul mormanei crește și începe procesul de hidroliză, drept urmare celuloza este transformată în glucoză, care poate fi folosit pentru fermentare.

Dezavantajul acestei metode Cert este că la temperaturi scăzute activitatea procesului de hidroliză scade, iar la temperaturi negative se oprește complet.

Prin urmare, această metodă este eficientă numai în regiunile calde.

In plus, există o mare probabilitate de degenerare a procesului de hidroliză în putrezire, din cauza căruia nu va fi glucoză, ci nămol și toată celuloza se va transforma în:

• dioxid de carbon;
• o cantitate mică de metan.

Uneori se construiesc instalatii asemanatoare celor industriale in case . Sunt realizate din oţel inoxidabil, care poate rezista la efectele unei soluții slabe de acid sulfuric fără consecințe.

Încălziți conținutul astfel de dispozitive care folosesc:

• foc deschis (foc);
• o serpentină din oțel inoxidabil prin care circulă aer cald sau abur.

Pompând abur sau aer în recipient și monitorizând citirile manometrului, presiunea din recipient este reglată. Procesul de hidroliză începe la o presiune de 5 atmosfere, dar curge cel mai eficient la o presiune de 7-10 atmosfere.

Apoi, la fel ca în producția industrială:

• curățați soluția de lignină;
• prelucrate folosind o soluție de cretă.

După aceasta, soluția de glucoză este decantată și fermentată cu adăugarea de drojdie.

Fermentare și distilare

Pentru fermentare în soluție de glucoză adăugați drojdie obișnuită care activează procesul de fermentare.

Această tehnologie este utilizată atât în ​​întreprinderi, cât și la producerea de alcool din rumeguș acasă.

Timp de fermentare 5-15 zile, în funcție de:

• temperatura aerului;
• specii de lemn.

Procesul de fermentație este controlat de cantitatea de bule de dioxid de carbon formată.

În timpul fermentației, are loc următorul proces chimic - glucoza nC6H12O6 se descompune în:

• dioxid de carbon (2CO2);
• alcool (2C2H5OH).

După ce fermentația este completă materialul este distilat– încălzirea la o temperatură de 70–80 de grade și răcirea aburului de evacuare.

La această temperatură se evaporă din soluție:

• alcooli;
• eteri,

iar apa si impuritatile solubile in apa raman.

• răcire cu abur;
• condensarea alcoolului

utilizați o bobină scufundat în apă rece sau răcit cu aer rece.

Pentru crescând puterea Produsul finit este distilat încă de 2-4 ori, scăzând treptat temperatura la 50-55 de grade.

Puterea produsului rezultat determinat cu ajutorul unui alcoolmetru, care estimează densitatea specifică a unei substanţe.

Produsul de distilare poate fi folosit ca biocombustibil cu o rezistență de cel puțin 80%. Un produs mai slab conține prea multă apă, astfel încât echipamentul nu va funcționa eficient pe el.

Deși alcoolul obținut din rumeguș este foarte asemănător cu lumina lunii, acesta nu poate fi folosit pentru băut datorită conținutului ridicat de metanol, care este o otravă puternică. În plus, o cantitate mare de uleiuri de fusel strică gustul produsului finit.

Pentru a curăța metanolul, trebuie să:

• Prima distilare se efectuează la o temperatură de 60 de grade;
• scurgeți primii 10% din produsul rezultat.

După distilare, rămâne:

• grele fracțiuni de terebentină;
• masa de drojdie, care poate fi folosit atât pentru fermentarea următorului lot de glucoză, cât și pentru producerea drojdiei furajere.

Sunt mai hrănitoare și mai sănătoase decât boabele oricărei culturi de cereale, așa că sunt ușor achiziționate de fermierii care cresc animale mari și mici.

Aplicarea biocombustibilului

Comparativ cu benzina, biocombustibilii (alcool obținut din deșeuri reciclate) au atât avantaje, cât și dezavantaje.

Aici principalele avantaje:

• număr octanic ridicat (105–113);
• temperatură de ardere mai scăzută;
• lipsa de sulf;
• Preț mai mic scăzut.

Datorită numărului octanic ridicat, puteți crește raportul de compresie, crescând puterea și eficiența motorului.

Temperatura de ardere mai scăzută:

• crește durata de viață supape și pistoane;
• reduce încălzirea motoruluiîn modul de putere maximă.

Datorită absenței sulfului, biocombustibil nu poluează aerulŞi nu scurtează durata de viață a uleiului de motor, deoarece oxidul de sulf oxidează uleiul, înrăutățindu-i caracteristicile și reducându-i durata de viață.

Datorită prețului său semnificativ mai mic (fără a lua în calcul accizele), biocombustibilul economisește serios bugetul familiei.

Biocombustibilii au defecte:

• agresivitate față de părțile din cauciuc;
• raport scăzut combustibil/masă aer (1:9);
• volatilitate scăzută.

Biocombustibil deteriora garniturile de cauciuc Prin urmare, la transformarea motorului pentru a funcționa cu alcool, toate garniturile de cauciuc sunt înlocuite cu piese din poliuretan.

Datorită raportului combustibil-aer mai scăzut, funcționarea normală cu biocombustibili necesită reconfigurarea sistemului de combustibil, adică instalarea jeturilor cu secțiune transversală mai mare în carburator sau reîncărcarea controlerului injectorului.

Datorită evaporării scăzute Dificultate la pornirea unui motor rece la temperaturi sub plus 10 grade.

Pentru a rezolva această problemă, biocombustibilul este diluat cu benzină într-un raport de 7:1 sau 8:1.

Pentru a funcționa cu un amestec de benzină și biocombustibil într-un raport de 1:1, nu sunt necesare modificări ale motorului.

Dacă există mai mult alcool, atunci este recomandabil:

• înlocuiți toate garniturile de cauciuc cu cele din poliuretan;
• macinati chiulasa.

Măcinarea este necesară pentru a crește raportul de compresie, ceea ce va permite realizează un număr octanic mai mare. Fără astfel de modificări, motorul va pierde putere atunci când se adaugă alcool la benzină.

Dacă biocombustibilul este utilizat pentru generatoare electrice sau aparate de uz casnic pe benzină, atunci este de dorit să înlocuiți piesele din cauciuc cu cele din poliuretan.

În astfel de dispozitive, puteți face fără șlefuirea capului, deoarece pierderea ușoară de putere este compensată de o creștere a alimentării cu combustibil. In plus, carburatorul sau injectorul va trebui reconfigurat, orice specialist în sisteme de combustibil poate face acest lucru.

Pentru mai multe informații despre utilizarea biocombustibilului și conversia motoarelor pentru a rula pe acesta, citiți acest articol (Utilizarea biocombustibilului).

Video pe tema

Puteți vedea cum să faceți alcool din rumeguș în acest videoclip:

Concluzii

Producția de alcool din rumeguș - proces complex, care include o mulțime de operațiuni.

Dacă există rumeguș ieftin sau gratuit, atunci turnând biocombustibil în rezervorul mașinii dvs., veți economisi mult, deoarece producția acestuia costă mult mai puțin decât benzina.

Acum știți cum să obțineți alcool din rumegușul folosit ca biocombustibil și cum se poate face acest lucru acasă.

În plus, ați aflat despre produse secundare, care apar în timpul procesării rumegușului în biocombustibil. Aceste produse pot fi și vândute, primind, deși mici, dar totuși un profit.

Datorită acestui fapt, afacerea cu biocombustibili de rumeguș devine foarte profitabil, mai ales dacă folosești combustibil pentru transportul propriu și nu plătești accize la vânzarea alcoolului.

Astăzi, destul de mulți oameni fac lichior de casă, dar unele băuturi necesită prezența unui element alcoolic. Producerea de alcool la domiciliu nu necesită foarte multă muncă. Pentru a face acest lucru, trebuie să cunoașteți și să țineți cont de unele aspecte și principii ale producerii alcoolului metilic.

În primul rând, producția de metanol necesită prezența cerealelor. Rolul culturilor de cereale în acest caz poate fi porumbul și grâul. De asemenea, puteți folosi cartofi și amidon. Dar, după cum se știe, atunci când interacționează cu o substanță, amidonul nu dă nicio reacție. Pentru a produce un element chimic se folosește metoda zahărării. Și pentru a-l zahăr sunt necesare anumite enzime care sunt prezente în malț. Făcând etanol din cereale fără impurități chimice, se observă randamentul unui produs natural.

Tehnologia de producere a metanolului

Tehnologia de producere a substanțelor chimice alcoolice acasă poate consta în mai multe etape.

Mai jos sunt cele mai importante:

1. Producția de metanol folosind malț. Boabele plantelor cultivate trebuie să fie germinate în recipiente mici și sunt împrăștiate într-un singur strat, până la aproximativ trei centimetri. Amintiți-vă că boabele preîncolțite trebuie tratate cu o soluție de permanganat de potasiu. După procesare, semințele sunt puse într-un recipient și umezite cu apă. Trebuie avut în vedere faptul că prezența luminii solare, sau suficienta lumină, depinde direct de rata de germinare a cerealelor. Recipientul trebuie acoperit cu material de polietilenă sau sticlă subțire, adică trebuie să fie suficient de transparent. Dacă există o scădere a cantității de apă, aceasta trebuie adăugată.
2. Următoarea etapă: prelucrarea amidonului. În primul rând, extragem amidonul din produsul care este selectat pentru producerea de etanol. În acest caz este vorba de cartofi. Cartofii putin stricati trebuie fierti pana cand din apa incepe sa se formeze o pasta. In continuare asteptam pana se raceste produsul, intre timp macinam maltul. Apoi, amestecați cele două produse. În continuare, are loc procedura de despicare a amidonului, aceasta trebuie făcută la o temperatură de cel puțin 60˚ C. Acum amestecul se pune într-un vas cu apă fierbinte și se lasă timp de 1 oră. După ce timpul a trecut, produsul este complet răcit.
3. Etapa de fermentare. După cum se știe, fermentația se caracterizează prin prezența elementelor care conțin în alcool. Cu toate acestea, chemați piureul băutură alcoolică imposibil. După ce amestecul s-a răcit, se adaugă drojdie, care poate reacționa chiar și la temperatura camerei. Cu toate acestea, dacă temperatura crește, produsul va fermenta în mod natural mai repede. În caz de căldură semnificativă, procedura de fermentare se va încheia după trei zile. În același timp, puteți simți mirosul ușor de cereale din produs.
4. Următoarea etapă este distilarea. Cum se produce? Pentru aceasta, se folosește un aparat special pentru a produce alcool acasă.
5. Etapa finală este tehnologia de curățare. Se poate spune că alcool metilic gata, dar observați că lichidul nu este transparent. Acesta este motivul pentru care se face curățarea. Se realizează prin adăugarea unei soluții de permanganat de potasiu. Lăsați alcoolul metilic în această formă timp de o zi, apoi filtrați - produsul este gata.

După cum puteți vedea, tehnologia de a face alcool de casă este destul de simplă și nu necesită efort suplimentar.

Producția de etanol din rumeguș

În ultimii ani, materiile prime fosile care pot fi folosite pentru a face alcool etilic au scăzut semnificativ. Există o lipsă de cereale. Cu toate acestea, producerea de alcool din rumeguș nu este cea mai proastă opțiune, deoarece această materie primă este reînnoită constant de-a lungul anilor.

Cu toate acestea, fabricarea substanței din rumeguș necesită anumite abilități și, în plus, producătorul trebuie să dispună de echipamente speciale, fără de care producția de etanol va fi laborioasă. Producerea de alcool din rumeguș acasă este foarte populară și nu necesită costuri mari.

După cum știți, etanolul produs propriu nu este comparat cu versiunea din fabrică. Produsele realizate in conditii comerciale sunt de calitate superioara, deoarece fiecare ingredient este unic. Este mult mai ușor să produci alcool din rumeguș!

Cum să faci un produs alcoolic acasă?

Producția de alcool etilic la domiciliu se realizează folosind un aparat special. Acest dispozitiv este capabil să efectueze procedura de scindare a anumitor elemente, precum și să conducă reacții chimice între ele. Echipamentele convenționale pentru producția de băuturi alcoolice pot arăta ca mini fabrici. Puteți prepara orice fel de băuturi alcoolice în ele.

Este destul de simplu să studiezi tehnologia de preparare a substanței etil, iar produsul se dovedește a fi de înaltă calitate. Ce poți obține din asta? În primul rând, acestea sunt produse alcoolice de înaltă calitate, iar în al doilea rând, propriile costuri sunt recuperate în totalitate, acest lucru necesită un aparat special.

De exemplu, dacă se folosesc 20 kg de zahăr, se produc până la 12 litri de alcool. În acest caz, procentul de metanol ajunge până la 96%. Din acest calcul rezultă 25 de sticle de vodcă de jumătate de litru. În plus, energia electrică consumată de dispozitiv va fi cheltuită în jur de 25 kW.

Un astfel de echipament este capabil să utilizeze toate produsele încărcate în scopul propus. Produsul imbavabil produs prin primul tratament poate fi folosit ca agent de curatare a suprafetelor de sticla si a geamurilor. De asemenea, puteți instala singur un astfel de dispozitiv, folosind diagramele și desenele necesare. Un astfel de echipament poate face față cu ușurință producției de alcool metilic.

Echipamentele pentru producerea produselor alcoolice au câteva principii de funcționare. Aparatul are un gât special care umple rezervorul cu lichidul necesar. Sub forma unui astfel de lichid, piureul poate acționa. Folosind arzătoare de încălzire, produsul este încălzit până la punctul de fierbere. După care dispozitivul și echipamentul trebuie să fie transferate în modul normal.

Apoi, răcirea are loc prin compartimentul frigorific cu purificare suplimentară a aburului de impuritățile inutile. Substanța purificată intră în rezervor, iar vaporii intră în frigider, unde sunt răciți la stare lichidă. Aparatul pentru producerea alcoolului este capabil să producă standardul stabilit. Rezultatul acestei proceduri este alcool de înaltă calitate.

Hidroliza polizaharidelor din țesutul vegetal în apă rece practic nu este observată. Când temperatura apei crește peste 100°, are loc hidroliza polizaharidelor, dar atât de lent încât un astfel de proces nu are semnificație practică. Rezultate satisfăcătoare se obțin numai la utilizarea catalizatorilor, dintre care doar acizii minerali puternici au importanță industrială: sulfuric și, mai rar, clorhidric. Cu cât este mai mare concentrația de acid puternic în soluție și temperatura de reacție, cu atât mai rapid are loc hidroliza polizaharidelor în monozaharide. Cu toate acestea, prezența unor astfel de catalizatori are și o latură negativă, deoarece, simultan cu reacția de hidroliză a polizaharidelor, accelerează și reacțiile de descompunere a monozaharidelor, reducând astfel randamentul acestora.

Când hexozele se descompun în aceste condiții, se formează mai întâi hidroxi-metilfurfural, care se descompune rapid în continuare pentru a forma produșii finali: acizi levulinic și formic. Pentozele în aceste condiții sunt transformate în furfural.

În acest sens, pentru a obține monozaharide din polizaharide ale țesutului vegetal, este necesar să se asigure cele mai favorabile condiții pentru reacția de hidroliză și să se minimizeze posibilitatea de descompunere ulterioară a monozaharidelor rezultate.

Aceasta este problema pe care cercetătorii și producătorii o rezolvă atunci când aleg regimurile optime de hidroliză.

Din numărul mare de opțiuni posibile pentru concentrarea acidului și temperatura de reacție, doar două sunt utilizate în practică în prezent: hidroliza cu acizi diluați și hidroliza cu acizi concentrați. În timpul hidrolizei cu acizi diluați, temperatura de reacție este de obicei 160-190° și concentrația catalizatorului într-o soluție apoasă variază de la 0,3 la 0,7% (H2S04, HC1).

Reacția se efectuează în autoclave la o presiune de 10-15 ATM. La hidroliza cu acizi concentrați, concentrația de acid sulfuric este de obicei de 70-80%, iar acidul clorhidric de 37-42%. Temperatura de reacție în aceste condiții este de 15-40°.

Este mai ușor să se reducă pierderea de monozaharide în timpul hidrolizei cu acizi concentrați, drept urmare randamentul de zahăr cu această metodă poate ajunge aproape teoretic posibil, adică 650-750. kg de la 1 T materiale vegetale absolut uscate.

În timpul hidrolizei cu acizi diluați, este mult mai dificil să se reducă pierderea de monozaharide din cauza descompunerii lor și, prin urmare, randamentul practic de monozaharide în acest caz nu depășește de obicei 450-500 kg de la 1 g de materie primă uscată.

Datorită pierderilor mici de zahăr în timpul hidrolizei cu acizi concentrați, soluțiile apoase rezultate de monozaharide - hidrolizate - se disting printr-o puritate crescută, ceea ce este de mare importanță pentru prelucrarea lor ulterioară.

Până de curând, un dezavantaj serios al metodelor de hidroliză cu acizi concentrați a fost consumul mare de acid mineral pe tonă de zahăr produsă, ceea ce a dus la necesitatea regenerării unei părți din acid sau a acestuia în alte industrii; acest lucru a făcut construirea și exploatarea unor astfel de centrale mai dificile și mai costisitoare.

Mari dificultăți au apărut și la selectarea materialelor pentru echipamente rezistente la medii agresive. Din acest motiv, cea mai mare parte a instalațiilor de hidroliză aflate în funcțiune în prezent au fost construite folosind metoda hidrolizei acidului sulfuric diluat.

Prima instalație experimentală de hidroliză-alcool din URSS a fost lansată în ianuarie 1934 la Cherepovets. Indicatorii inițiali și proiectarea tehnică a acestei uzine au fost elaborate de Departamentul de producție de hidroliză al Academiei Silvice din Leningrad în 1931 -1933. Pe baza datelor din exploatarea uzinei pilot, a început construcția de instalații industriale de hidroliză și alcool în URSS. Prima instalație industrială de hidroliză-alcool a fost lansată la Leningrad în decembrie 1935. În urma acestei uzine, în perioada 1936-1938. Au intrat în funcțiune uzinele de hidroliză-alcool Bobruisk, Khorsky și Arkhangelsk. În timpul și după cel de-al Doilea Război Mondial, multe fabrici mari au fost construite în Siberia și Urali. În prezent, capacitatea de proiectare a acestor centrale, ca urmare a îmbunătățirii tehnologiei, este depășită de 1,5-2 ori.

Principala materie primă pentru aceste plante este lemnul de conifere sub formă de rumeguș și așchii, provenit de la gaterele învecinate, de unde se obține prin măcinarea deșeurilor de gater - plăci și șipci - în tocatoare. În unele cazuri, se toacă și lemnul de foc de conifere.

Schema de obținere a monozaharidelor la astfel de plante este prezentată în Fig. 76.

Lemnul de conifere mărunțit din depozitul de materii prime intră în pâlnia de ghidare prin intermediul transportorului 1 2 și mai departe în gât

Hidrolizator de vin 3. Acesta este un cilindru vertical de oțel cu conuri și gâturi superioare și inferioare. Suprafața interioară a unui astfel de aparat de hidroliză acoperit cu plăci sau cărămizi ceramice sau grafit rezistente la acizi, fixate pe un strat de beton gros 80-100 mm. Cusăturile dintre plăci sunt umplute cu chit rezistent la acid. Gâturile superioare și inferioare ale hidrolizatorului sunt protejate din interior de acțiunea acidului sulfuric diluat fierbinte printr-un strat de bronz rezistent la acid. Volumul util al unor astfel de hidrolizate este de obicei de 30-37 At3, dar uneori se folosesc și hidrolizate cu un volum de 18, 50 și 70. m3. Diametrul intern al unor astfel de dispozitive de hidroliză este de aproximativ 1,5, iar înălțimea este de 7-13 m în conul superior al dispozitivului de hidroliză în timpul hidrolizei prin conductă 5 este furnizat acid sulfuric diluat încălzit la 160-200°.

Un filtru este instalat în conul inferior 4 pentru a selecta hidrolizatul rezultat. Hidroliza în astfel de dispozitive se efectuează periodic.

După cum sa menționat mai sus, aparatul de hidroliză este încărcat cu materii prime zdrobite printr-o pâlnie de ghidare. La încărcarea materiilor prime printr-o conductă 5 se furnizează acid sulfuric diluat încălzit la 70-90°, care udă materia primă, favorizând compactarea acesteia. Cu această metodă de încărcare în 1 m3 aparatul de hidroliză se potrivește cu aproximativ 135 kg rumeguș sau 145-155 kg Chips, calculat ca lemn absolut uscat. La terminarea încărcării, conținutul aparatului de hidroliză este încălzit de abur viu care intră în conul său inferior. De îndată ce temperatura de 150-170° este atinsă, acid sulfuric 0,5-0,7%, încălzit la 170-200°, începe să curgă în aparatul de hidroliză prin conducta 5. Hidrolizat format simultan prin filtru 4 începe să fie descărcat în evaporator b. Reacția de hidroliză în aparatul de hidroliză durează de la 1 la 3 ore. Cu cât timpul de hidroliză este mai scurt, cu atât temperatura și presiunea în aparatul de hidroliză sunt mai mari.

În timpul procesului de hidroliză, polizaharidele din lemn sunt transformate în monozaharide corespunzătoare, care se dizolvă în acid diluat fierbinte. Pentru a proteja aceste monozaharide de descompunerea la temperaturi ridicate, hidrolizatul care le conține este îndepărtat continuu printr-un filtru pe parcursul întregului proces de gătire. 4 Și s-a răcit rapid în evaporator 6. Deoarece, în funcție de condițiile procesului, materiile prime vegetale sunt hidrolizate. aparatul de hidroliză trebuie să fie umplut tot timpul cu lichid, nivelul specificat e este menținut de acidul fierbinte care intră prin conducta 5;

Această metodă de lucru se numește percolare. Cu cât are loc mai repede percolarea, adică cu cât acidul fierbinte curge mai repede prin aparatul de hidroliză, cu atât mai repede zahărul rezultat este îndepărtat din spațiul de reacție și cu atât se descompune mai puțin. Pe de altă parte, cu cât trece mai repede percolarea, cu atât se consumă mai mult acid fierbinte pentru gătit și cu atât concentrația de zahăr din hidrolizat este mai mică și, în consecință, cu atât este mai mare consumul de abur și acid pentru gătit.

În practică, pentru a obține randamente suficient de mari de zahăr (la o concentrație acceptabilă din punct de vedere economic în hidrolizat), este necesar să se aleagă niște condiții medii de percolare. De obicei se opresc la un randament de zahăr de 45-50% din greutatea lemnului absolut uscat cu o concentrație de zahăr în hidrolizat de 3,5-3,7% - Aceste condiții optime de reacție corespund selecției prin filtrul inferior din hidrolizat - că 12- 15 m3 hidrolizat la 1 T lemn absolut uscat încărcat într-un hidrolizator. Cantitatea de hidrolizat luată în timpul gătirii pentru fiecare tonă de materie primă hidrolizată se numește hidromodul de ieșire și este unul dintre principalii indicatori ai regimului de hidroliză utilizat la uzină.

În timpul procesului de percolare, între gâturile superioare și inferioare ale aparatului de hidroliză apare o anumită diferență de presiune, care contribuie la comprimarea materiei prime pe măsură ce polizaharidele conținute în aceasta se dizolvă.

Comprimarea materiei prime duce la faptul că la sfârșitul gătirii, lignina rămasă nedizolvată ocupă un volum de aproximativ 25% din volumul inițial al materiei prime. Deoarece, în funcție de condițiile de reacție, lichidul trebuie să acopere materia primă, nivelul acesteia scade corespunzător în timpul procesului de gătire. Monitorizarea nivelului lichidului în timpul procesului de gătire se realizează cu ajutorul unui contor de greutate 30, arătând modificarea greutății totale a materiilor prime și a lichidului din aparatul de hidroliză.

La sfârșitul gătirii, lignina rămâne în aparat, care conține 1 kg substanta uscata 3 kg acid sulfuric diluat, încălzit la 180-190°.

Lignina este descărcată din aparatul de hidroliză într-un ciclon 22 prin conductă 21. În acest scop, deschideți rapid supapa 20, legând spaţiul intern al aparatului de hidroliză cu ciclonul 22. Datorită scăderii rapide a presiunii dintre bucățile de lignină, apa supraîncălzită conținută în ea fierbe instantaneu, producând volume mari de abur. Acesta din urmă sparge lignina și o poartă sub formă de suspensie prin conductă 21 într-un ciclon 22. țeavă 21 se apropie tangențial de ciclon, datorită căruia jetul de abur cu lignină, care se repezi în ciclon, se deplasează de-a lungul pereților, efectuând o mișcare de rotație. Lignina este aruncată pe pereții laterali prin forța centrifugă și, pierzând viteza, cade pe fundul ciclonului. Aburul eliberat de lignină prin conducta centrală 23 eliberat în atmosferă.

Ciclon 22 de obicei un cilindru vertical de oțel cu un volum de aproximativ 100 m3, prevazut cu usa laterala 31 și agitator rotativ 25, care ajută la descărcarea ligninei din partea de jos a ciclonului pe un transportor cu bandă sau racletă 24.

Pentru a proteja împotriva coroziunii, suprafața interioară a ciclonilor este uneori protejată cu un strat de beton rezistent la acid. După cum sa menționat mai sus, în timpul procesului de percolare, acid sulfuric diluat încălzit este furnizat la conul superior al aparatului de hidroliză. Se prepară prin amestecare într-un mixer rezistent la acizi 17 apă supraîncălzită furnizată printr-o conductă 28, cu acid sulfuric concentrat la rece provenit dintr-o cană de măsurare 19 prin pompa de acid cu piston 18.

Deoarece acidul sulfuric concentrat la rece corodează ușor fierul și fonta, aceste metale sunt utilizate pe scară largă pentru fabricarea rezervoarelor, pompelor și conductelor destinate depozitării și transportului acestuia la malaxor. Materiale similare sunt folosite pentru a furniza iod supraîncălzit mixerului. Pentru a proteja pereții mixerului de coroziune, se utilizează bronz fosfor, grafit sau material plastic - fluoroplastic 4. Ultimele două sunt folosite pentru căptușeala internă a mixerelor și dau cele mai bune rezultate.

Hidrolizatul finit din hidrolizat intră în evaporator 6 presiune mare. Acesta este un vas de oțel care funcționează sub presiune și este căptușit în interior cu plăci ceramice, la fel ca un aparat de hidroliză. Există un capac în partea de sus a evaporatorului cu o capacitate de 6-8 l3. Presiunea din evaporator se menține la 4-5 ATM mai mic decât în ​​aparatul de hidroliză. Datorită acestui fapt, hidrolizatul care intră în el fierbe instantaneu, se evaporă parțial și se răcește la 130-140°. Aburul rezultat este separat de picăturile de hidrolizat și prin conductă 10 intră în reshofer (schimbător de căldură) 11, unde se condenseaza. Hidrolizat parțial răcit din evaporator 6 conducta 7 intră în evaporator 8 presiune joasă, unde se răcește la 105-110° ca urmare a fierberii la o presiune mai mică, de obicei nu depășește o atmosferă. Aburul generat în acest evaporator prin conductă 14 furnizat celui de-al doilea revânzător 13, unde se condenseaza si el. Condens de la reagrupări 11 și 13 contin 0,2-0,3% furfural si se folosesc pentru izolarea acestuia in instalatii speciale, despre care se vor discuta mai jos.

Căldura conținută în aburul care părăsește evaporatoarele 6 Şi 8, folosit pentru a încălzi apa care intră în mixer 17. În acest scop din rezervor 16 pompa de circulatie a apei 1b Apa caldă obținută din departamentul de distilare a instalației de hidroliză este furnizată revânzătorului de joasă presiune 13, unde se încălzește de la 60-80° la 100-110°. Apoi de-a lungul țevii 12 apa încălzită trece printr-un distribuitor de înaltă presiune 11, unde aburul la o temperatură de 130-140° este încălzit la 120-130°. Apoi temperatura apei este crescută la 180-200° în coloana de încălzire a apei 27. Acesta din urmă este un cilindru vertical de oțel cu un capac inferior și superior proiectat pentru o presiune de lucru de 13-15 ATM.

Aburul este furnizat coloanei de apă caldă printr-o conductă verticală 26, la capătul cărora sunt fixate 30 de discuri orizontale 2b. Abur din conductă 26 trece prin fisurile dintre discurile individuale într-o coloană plină cu apă. Acesta din urmă este alimentat continuu în coloană prin fitingul inferior, amestecat cu abur, încălzit la o temperatură dată și prin conductă. 28 intră în mixer 17.

Dispozitivele de hidroliză sunt instalate pe o fundație specială într-un rând de 5-8 bucăți. În fabricile mari, numărul acestora este dublat și sunt instalate pe două rânduri. Conductele pentru hidrolizat sunt realizate din cupru roșu sau alamă. Fitingurile, formate din porți și amortizoare, sunt realizate din fosfor sau bronz pașaport.

Metoda de hidroliză descrisă mai sus este discontinuă. În prezent, sunt testate noi modele de hidrolpi – dispozitive continue în care, folosind alimentatoare speciale, lemnul zdrobit este alimentat continuu și lignina și hidrolizatul sunt îndepărtate în mod continuu.

De asemenea, se lucrează la automatizarea hidrolizatoarelor discontinue. Acest eveniment vă permite să urmați cu mai multă acuratețe regimul de gătit specificat și, în același timp, ușurează munca bucătarilor.

Hidrolizat acid de la evaporator de joasă presiune 8 (Fig. 76) prin conductă 9 introduse în echipamente pentru prelucrarea sa ulterioară. Temperatura unui astfel de hidrolizat este de 95-98°. Conține (în %):

Acid sulfuric. . . ………………………………………………………………………………………………………….. 0,5 -0,7:

Hexoze (glucoză, manoză, galactoză)………………………………………………………………….. 2,5 -2,8;

Pentoză (xiloză, arabinoză)…………………………………………………………………………………………………………. 0,8 -1,0;

Acizi organici volatili (formic, acetic) …………………………….. 0,24-0,30;

Acizi organici nevolatili (acid levulinic). . 0,2 -0,3;

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

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

metanol. ………………………………………………………………………………………………………………………….. 0,02-0,03

Hidrolizatele mai conțin substanțe coloidale (lignină, dextrine), substanțe cenușă, terpene, rășini etc. Conținutul de monozaharide din hidrolizate de plante în timpul unor studii chimice precise este determinat prin cromatografie cantitativă pe hârtie.

În laboratoarele din fabrică pentru determinări rapide în masă ale zaharurilor, capacitatea lor de a mediu alcalin reduce compușii complecși ai oxidului de cupru pentru a forma oxid cupros:

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

Pe baza cantității de oxid cupros format, se calculează co-fiziunea monozaharidelor în soluție.

Această metodă de determinare a zaharurilor este condiționată, deci Alături de monozaharide, oxidul de cupru este, de asemenea, redus în oxid de furfural, hidroximetilfurfural, dextrine și lignină coloidală. Aceste impurități interferează cu determinarea conținutului real de zahăr al hidrolizatelor. Eroarea generală aici ajunge la 5-8%. Deoarece corectarea acestor impurități necesită multă muncă, de obicei nu se face, iar zaharurile rezultate, spre deosebire de monozaharide, sunt numite substanțe reducătoare sau prescurtate ca RS. În condiții de fabrică, cantitatea de zahăr produsă în hidrolizat este luată în considerare în tone de substanțe radioactive.

Pentru a produce alcool etilic, hexozele (glucoza, manoza si galactoza) sunt fermentate cu drojdii producatoare de alcool - Saccharomyces sau Schizosaccharomycetes.

Ecuație sumară pentru fermentația alcoolică a hexozelor

C(i Hf, 06-2C2NG) OH + 2CO2 Hexose etanol

Arată că, cu acest proces, teoretic pentru fiecare 100 kg zahărul ar trebui să fie 51,14 kg, sau aproximativ 64 l 100% alcool etilic și aproximativ 49 kg dioxid de carbon.

Astfel, în timpul fermentației alcoolice a hexozelor se obțin două produse principale în cantități aproape egale: etanol și dioxid de carbon. Pentru a efectua acest proces, hidrolizatul acid fierbinte trebuie supus următoarei procesări:

1) neutralizare; 2) eliberare din solidele în suspensie; 3) răcire la 30°; 4) îmbogățirea hidrolizatului cu substanțe nutritive necesare vieții drojdiei.

Hidrolizatul acid are un pH=1 -1,2. Un mediu adecvat pentru fermentare trebuie să aibă un pH = 4,6-5,2. Pentru a conferi aciditatea necesară hidrolizatului, acidul sulfuric liber conținut în acesta și o parte semnificativă a acizilor organici trebuie neutralizate. Dacă toți acizii conținuti în hidrolizat sunt exprimați în mod convențional în acid sulfuric, atunci concentrația acestuia va fi de aproximativ 1%. Aciditatea reziduală a hidrolizatului la pH = 4,6-5,2 este de aproximativ 0,15%.

Prin urmare, pentru a obține concentrația necesară de ioni de hidrogen în hidrolizat, 0,85% din acizi trebuie neutralizați. În acest caz, sulful liber, formicul și o parte din acidul acetic sunt complet neutralizate. Acidul levulinic și o mică parte de acid acetic rămân libere.

Neutralizează hidrolizatul cu lapte de var, adică o suspensie de oxid de calciu hidrat în apă cu o concentrație de 150-200 g de CaO pe litru.

Schema de preparare a laptelui de var este prezentată în Fig. 77.

Varul neted CaO este alimentat continuu în buncărul de alimentare al unui tambur rotativ de stingere a varului 34. În același timp, cantitatea necesară de apă este furnizată tamburului. Când tamburul se rotește, varul nestins leagă apa și se transformă în oxid de calciu hidrat. Acesta din urmă este dispersat în apă, formând o suspensie. Bucățile de var nereacționate sunt separate de laptele de var la capătul tamburului și aruncate într-un cărucior. Laptele de var împreună cu nisipul curge prin conductă în separatorul de nisip 35. Acesta din urmă este un jgheab de fier situat orizontal, cu despărțitori transversale și un arbore longitudinal cu lame.

Laptele de var în acest aparat curge încet de la dreapta la stânga și mai departe de-a lungul conductei 36 se îmbină într-o colecție 2.

Nisipul se depune încet între peretele separatorului de nisip și este îndepărtat din aparat folosind lame care se rotesc încet. Înainte ca laptele de var să intre în neutralizator, acesta este amestecat cu o anumită cantitate de sulfat de amoniu, a cărei soluție provine din rezervor. 37. Când laptele de var este amestecat cu sulfat de amoniu, are loc reacția

Ca (OH)3 + (NH4)2 S04-> CaS04 + 2 NH, OH, ca urmare a căreia o parte din var este legată de acidul sulfuric al sulfatului de amoniu și cristalele de sulfat de calciu dihidrat slab solubil CaS04-2H20 sunt format. În același timp, se formează amoniac, rămânând în laptele de var în stare dizolvată.

Micile cristale de gips prezente în laptele de var în timpul neutralizării ulterioare sunt centre de cristalizare a gipsului rezultat și protejează împotriva formării de soluții suprasaturate ale acestuia în hidrolizatul neutralizat. Acest eveniment este important în timpul distilării ulterioare a alcoolului din piure, deoarece soluțiile suprasaturate de gips din piure provoacă gipsul coloanelor de piure și le dezactivează rapid. Această metodă de lucru se numește neutralizare cu cristalizare direcțională a gipsului.

Simultan cu lapte de lămâie în neutralizator 5 Un extract apos ușor acid de superfosfat este servit dintr-un ulcior dozator. 38.

Sărurile sunt adăugate la neutralizator cu o rată de 0,3 kg sulfat de amoniu și 0,3 kg superfosfat la 1 m3 hidrolizat.

Neutralizator 5 (capacitate 35-40 m 3) este un rezervor din oțel căptușit cu plăci ceramice rezistente la acizi și dotat cu malaxoare verticale și lame de frână montate fix pe pereții rezervorului. Neutralizarea la instalațiile de hidroliză a fost efectuată anterior periodic. În prezent, acesta este înlocuit de o neutralizare continuă mai avansată. În fig. 77 arată ultima diagramă. Procesul se desfășoară în două neutralizatoare 5 și 6 conectate în serie, care au același dispozitiv. Hidrolizatul acid este alimentat continuu prin conducta 1 în primul neutralizator, unde sunt furnizate simultan lapte de var și săruri nutritive. Completitudinea neutralizării este monitorizată prin măsurarea concentrației de ioni de hidrogen folosind potențiometrul 3 cu un electrod de antimoniu sau de sticlă 4. Potențiometrul înregistrează continuu pH-ul hidrolizatului și îl reglează automat în limitele specificate, trimițând impulsuri electrice către un motor reversibil conectat la o supapă de închidere de pe conducta de alimentare cu lapte de var la primul neutralizator. La neutralizatori, reacția de neutralizare are loc relativ rapid, iar procesul de cristalizare a gipsului dintr-o soluție suprasaturată are loc relativ lent.

Prin urmare, viteza de curgere a lichidului prin instalația de neutralizare este determinată de al doilea proces, care necesită 30-40 min.

După acest timp, hidrolizatul neutralizat, numit „neutralizat”, intră în rezervorul de decantare semi-continuu sau continuu 7.

Procesul semi-continuu constă în faptul că neutralizatorul curge continuu prin rezervorul de decantare, iar ghipsul care se depune pe fund este îndepărtat periodic pe măsură ce se acumulează.

În timpul funcționării continue a rezervorului de decantare, toate operațiunile sunt efectuate continuu. Înainte de scurgerea nămolului în canalizare 8 în receptor se spală suplimentar cu apă. Această din urmă metodă nu a devenit încă răspândită din cauza unor dificultăți de producție.

Nămolul de gips dintr-un rezervor de decantare constă de obicei din jumătate sulfat de calciu dihidrat și jumătate lignină și substanțe humice decantate din hidrolizat. În unele instalații de hidroliză, nămolul de gips este deshidratat, uscat și ars în alabastru de construcție. Acestea sunt deshidratate pe filtre de vid cu tambur și sunt uscate și arse în cuptoare cu tambur rotativ încălzite cu gazele de ardere.

Produsul neutralizat, eliberat de particulele în suspensie, este răcit în frigider înainte de fermentare 10 (Fig. 77) de la 85 la 30°. În acest scop, se folosesc de obicei schimbătoare de căldură în spirală sau cu plăci, caracterizate printr-un coeficient ridicat de transfer termic și dimensiuni reduse. În timpul răcirii, din neutralizator sunt eliberate substanțe asemănătoare gudronului, care se depun pe pereții schimbătorilor de căldură și îi contaminează treptat. Pentru curățare, schimbătoarele de căldură sunt oprite periodic și spălate cu o soluție apoasă fierbinte 2-4% de sodă caustică, care dizolvă substanțele rășinoase și umede.

Hidrolizat neutralizat, purificat și răcit.

Mustul de lemn este fermentat cu drojdii speciale formatoare de spnrt aclimatizate in acest mediu. Fermentarea are loc după o metodă continuă într-o baterie de rezervoare de fermentare conectate în serie 11 Şi 12.

Suspensia de drojdie, care conține aproximativ 80-100 g de drojdie comprimată pe litru, este furnizată în flux continuu printr-o țeavă. 15 în drojdie 44 și apoi în partea superioară a primului, sau a capului, rezervor de fermentație 11. Mustul de lemn răcit este introdus în drojdie simultan cu suspensia de drojdie. Pentru fiecare metru cub de suspensie de drojdie, în rezervorul de fermentație intră 8-10 m3 de must.

Drojdii conținute într-un mediu de hexoză Saharov, Folosind un sistem de enzime, ele descompun zaharurile, formând alcool etilic și dioxid de carbon. Alcoolul etilic trece în lichidul din jur, iar dioxidul de carbon este eliberat pe suprafața drojdiei sub formă de bule mici, care cresc treptat în volum, apoi plutesc treptat la suprafața cuvei, ducând drojdia care a aderat. ei.

Când vin în contact cu suprafața, bulele de dioxid de carbon izbucnesc, iar drojdia, având o greutate specifică de 1,1, adică mai mare decât cea a mustului (1,025), se scufundă până când sunt ridicate din nou la suprafață de carbon. dioxid. Mișcarea continuă în sus și în jos a drojdiei favorizează mișcarea curenților de lichid în rezervorul de fermentație, creând agitație sau „fermentarea” lichidului. Dioxid de carbon eliberat pe suprafața lichidului din rezervoarele de fermentație printr-o țeavă 13 intră în instalaţia de producere a dioxidului de carbon lichid sau solid, se foloseşte pentru obţinerea produse chimice(de exemplu, uree) sau eliberat în atmosferă.

Mustul de lemn parțial fermentat împreună cu drojdia este transferat din rezervorul de fermentare din cap în rezervorul de coadă 12, Unde se termină fermentația. Deoarece concentrația de zaharuri în cuva de coadă este mică, fermentația în acesta este mai puțin intensă, iar o parte din drojdie, fără a avea timp să formeze bule de dioxid de carbon, se depune pe fundul cuvei. Pentru a preveni acest lucru, amestecarea forțată a lichidului cu agitatoare sau pompe centrifuge este adesea aranjată în rezervorul de decantare.

Lichidul fermentat sau fermentat se numește piure. La sfârșitul fermentației, piureul este transferat în separator 14, lucrând pe principiul unei centrifuge. Piureul care cade în el, împreună cu drojdia suspendată în el, începe să se rotească cu o viteză de 4500-6000 rpm. Forța centrifugă datorată diferenței de greutate specifică a piureului și a drojdiei le separă. Separatorul împarte lichidul în două fluxuri: cel mai mare, care nu conține drojdie, intră în pâlnie. 16 iar cea mai mică, care conține drojdia, curge prin pâlnie în țeavă 15. De obicei, primul flux este de 8-10 ori mai mare decât al doilea. Prin conductă 15 suspensia de drojdie este returnată în rezervorul de fermentare a capului 11 Prin drojdie 44. Mustul, aruncat și eliberat de drojdie, este colectat într-o colecție intermediară de piure 17.

Cu ajutorul separatoarelor, drojdia circulă constant într-un sistem închis al instalației de fermentație. Productivitatea separatorului 10- 35 mc/oră.

În timpul fermentației și mai ales în timpul separării, o parte din coloizii humici conținuti în mustul de lemn se coagulează, formând fulgi grei care se depun încet pe fundul rezervoarelor de fermentație. În fundul cuvelor există fitinguri prin care sedimentele sunt evacuate periodic în canalizare.

După cum sa menționat mai sus, randamentul teoretic de alcool la 100 kg hexozele fermentate sunt 64 l. Cu toate acestea, practic datorita educatiei datorita Saharov produse secundare (glicerină, acetaldehidă, acid succinic etc.), precum și datorită prezenței impurităților dăunătoare drojdiei în must, randamentul alcoolic este de 54-56 l.

Pentru a obține randamente bune în alcool, este necesar să păstrați drojdia activă în orice moment. Pentru a face acest lucru, ar trebui să mențineți cu atenție temperatura de fermentație dată, concentrația de ioni de hidrogen, puritatea necesară a mustului și să lăsați o cantitate mică de hexoze, așa-numita „grad scăzut” (de obicei nu mai mult de 0,1% zahăr în soluție), în piure înainte de a o introduce în separator. Datorită prezenței drojdiei nefermentate, drojdia rămâne tot timpul într-o formă activă.

Periodic, instalația de hidroliză este oprită pentru întreținere programată sau reparații majore. În acest timp, drojdia trebuie păstrată în viață. Pentru a face acest lucru, suspensia de drojdie este îngroșată folosind separatoare și turnată cu must de lemn rece. La temperaturi scăzute, fermentația încetinește brusc, iar drojdia consumă mult mai puțin zahăr.

Rezervoarele de fermentare cu o capacitate de 100-200 mc sunt de obicei realizate din tablă de oțel sau, mai rar, din beton armat. Durata fermentației depinde de concentrația de drojdie și variază de la 6 la 10 ore. Este necesar să se monitorizeze puritatea culturii de drojdie de producție și să o protejeze de infecția cu microorganisme străine dăunătoare. În acest scop, toate echipamentele trebuie păstrate curate și sterilizate periodic. Cele mai multe într-un mod simplu sterilizarea este aburirea tuturor echipamentelor și în special a conductelor și pompelor cu abur viu.

La sfârșitul fermentației și separării drojdiei, piureul cu alcool conține de la 1,2 până la 1,6% alcool etilic și aproximativ 1% pentoză. Saharov.

Alcoolul se separă din piure, se purifică și se întărește într-un aparat de rectificare a piureului cu trei coloane constând din piure. 18, rectificare 22 și metanol 28 coloane (Fig. 77).

Piure din colecție 17 pompat printr-un schimbător de căldură 41 pe placa de alimentare a coloanei de piure 18. Curgând în jos pe plăcile părții exhaustive a coloanei de piure, piureul întâlnește abur în creștere pe drum. Acesta din urmă, îmbogățit treptat cu alcool, trece în partea superioară, întărind a coloanei. Masa care curge în jos este eliberată treptat de alcool și apoi din partea nemișcată a coloanei 18 prin conductă 21 merge la schimbătorul de căldură 41, unde încălzește piureul care intră în coloană la 60-70C. Apoi, piureul este încălzit la 105° în coloană cu abur viu care vine printr-o țeavă 20. Piureul eliberat de alcool se numește piure. Prin conductă 42 Stilurile părăsesc schimbătorul de căldură 41 și este trimis la atelierul de drojdie pentru a obține drojdie furajeră din pentoze. Acest proces va fi discutat în detaliu mai târziu.

Coloana de piure din partea superioară de armare se termină cu un condensator de reflux 19, în care se condensează vaporii amestecului de iod-alcool proveniţi din placa superioară a coloanei.

În 1 m3 de piure la o temperatură de 30°, se dizolvă aproximativ 1 m3 de dioxid de carbon format în timpul fermentației. La încălzirea infurii într-un schimbător de căldură 41 și abur viu în partea inferioară a coloanei de piure, dioxidul de carbon dizolvat este eliberat și, împreună cu vaporii de alcool, se ridică în partea de întărire a coloanei și apoi în condensatorul de reflux 19. Gazele necondensabile sunt separate prin fantele de aer instalate pe conductele de condens de alcool după frigidere. Fracțiile cu punct de fierbere scăzut constând din alcool, aldehide și eteri trec printr-un condensator de reflux 19 si in final se condenseaza la frigider 39u De unde curg înapoi în coloană sub formă de reflux printr-un sigiliu de apă 40. Gaze necondensabile constând din dioxid de carbon înainte de a părăsi frigiderul 39 trec printr-un condensator suplimentar sau se spală într-un scruber cu apă pentru a capta ultimele resturi de vapori de alcool.

Pe plăcile superioare ale coloanei de piure, faza lichidă conține 20-40% alcool.

Condens prin conductă 25 intră în placa de alimentare a coloanei de distilare 22. Această coloană funcționează similar cu coloana de piure, dar la concentrații mai mari de alcool. Până la baza acestei coloane printr-o țeavă 24 Este furnizat abur viu, care fierbe treptat alcoolul din condensatul de alcool care curge în partea de jos a coloanei. Lichid eliberat de alcool, numit luther, printr-o țeavă 23 se duce la scurgere. Conținutul de alcool în piatră și luther nu este mai mare de 0,02%.

Un condensator de reflux este instalat deasupra plăcii superioare a coloanei de distilare 26. Vaporii care nu s-au condensat în ea sunt în cele din urmă condensați în condensator 26ași curge înapoi în coloană. O parte din fracțiile cu punct de fierbere scăzut este preluată printr-o țeavă 43 sub formă de fracție eter-aldehidă, care este returnată în rezervoarele de fermentație dacă nu este utilizată.

Pentru a elibera alcoolul etilic de acizi organici volatili, acesta este introdus în coloana din rezervor. 45 Soluție de hidroxid de sodiu 10%, care neutralizează acizii de pe plăcile de mijloc ale părții de întărire a coloanei. În partea din mijloc a coloanei de distilare, unde tăria alcoolului este de 45-50%, uleiurile de fuel se acumulează și sunt preluate printr-o țeavă. 46. Uleiurile Fusel sunt un amestec de alcooli superiori (butil, propil, amil) format din aminoacizi.

Alcoolul etilic, eliberat de esteri și aldehide, precum și de uleiuri de fusel, este selectat folosind un pieptene din plăcile superioare ale părții de întărire a coloanei de distilare și printr-o țeavă. 27 intră în placa de alimentare a coloanei de metanol 28. Alcoolul brut provenit din coloana de distilare conține circa 0,7% alcool metilic, care s-a format în timpul hidrolizei materialelor vegetale și, împreună cu monozaharidele, a ajuns în mustul de lemn.

În timpul fermentației hexozelor, nu se formează alcool metilic. De specificatii tehnice pentru alcoolul etilic produs de instalațiile de hidroliză, acesta nu trebuie să conțină mai mult de 0,1% alcool metilic. Studiile au arătat că alcoolul metilic este cel mai ușor separat de alcoolul brut atunci când conținutul său de apă este minim. Din acest motiv, în coloana de metanol este introdus alcool brut cu tărie maximă (94-96% etanol). Este imposibil să se obțină alcool etilic peste 96% în coloanele de distilare convenționale, deoarece această concentrație corespunde compoziției amestecului apă-alcool care nu fierbe separat.

Într-o coloană cu metanol, fracția cu punct de fierbere scăzut este metanol, care se ridică în partea de sus a coloanei și este întărită în condensatorul de reflux 29 iar prin conductă 30 este descărcată în colecții ale fracțiunii de metanol care conțin aproximativ 80% metanol. Pentru a produce metanol comercial 100%, este instalată oa doua coloană de metanol, care nu este prezentată în Fig. 77.

Alcoolul etilic, care curge în jos pe plăci, cade în partea inferioară a coloanei de metanol 28 iar prin conductă 33 fuzionează în receptori produse finite. Coloana de metanol este încălzită cu abur silențios într-un încălzitor de la distanță 31, care este instalat în așa fel încât, conform principiului vaselor comunicante, spațiul său inter-tub este umplut cu alcool. Vaporii de apă care intră în încălzitor încălzește alcoolul până la fierbere, iar vaporii de alcool rezultați sunt utilizați pentru a încălzi coloana. Intră abur în încălzitor 31, se condensează în ea și sub formă de condens este furnizată colecțiilor de apă curată sau drenată în canalizare.

Cantitatea și tăria alcoolului etilic rezultat se măsoară în echipamente speciale (lanternă, proiectil de control, alcoolmetru). Din rezervorul de măsurare, alcoolul etilic este furnizat de o pompă de abur în afara clădirii principale - în rezervoare staționare situate în depozitul de alcool. Din aceste rezervoare, la nevoie, se toarnă alcool etilic comercial în rezervoare de cale ferată, în care este transportat la locurile de consum.

Descris mai sus proces face posibilă primirea de la 1 T lemn de conifere absolut uscat 150-180 l 100% alcool etilic. În același timp, până la 1 dkl consumul de alcool

Lemn uscat absolut in kg. . . . . 55-66;

TOC o "1-3" h z acid sulfuric - moaohidrat in kg … . 4,5;

Var neted, 85% in kg…………………………………………………. 4,3;

Pereche de tehnologice 3 și 16 atmosferice

În megacalorii. ……………………………………………………………………………………………….. 0,17-0,26;

Apa în m3……………………………………………………………………………………………. 3,6;

Elekgrozner în kWh…………………………………………………………………….. 4,18

Capacitatea anuală a unei instalații de hidroliză-alcool cu ​​o capacitate medie de alcool este de 1 -1,5 milioane. a dat. La aceste fabrici, principalul produs este alcoolul etilic. După cum s-a indicat deja, în același timp, din principalele deșeuri de producție la instalația de hidroliză-alcool se produc dioxid de carbon solid sau lichid, furfural, drojdie furajeră și produse de prelucrare a ligninei. Aceste producții vor fi discutate în continuare.

În unele instalații de hidroliză care produc furfural sau xilitol ca produs principal, după hidroliza hemicelulozelor bogate în pentoză, rămâne un reziduu greu de hidrolizat, format din celuloză și lignină și numit celolignină.

Celolignina poate fi hidrolizată prin metoda de percolare așa cum este descrisă mai sus, iar hidrolizatul de hexoză rezultat, care conține de obicei 2-2,5% zaharuri, poate fi procesat conform metodei descrise mai sus în alcool etilic tehnic sau drojdie furajeră. Conform acestei scheme se prelucrează coji de bumbac, coci de porumb, coji de stejar, coji de floarea soarelui etc. Acest proces de producție este rentabil din punct de vedere economic doar cu materii prime și combustibil ieftin.

Instalațiile de hidroliză-alcool produc de obicei alcool etilic tehnic, care este utilizat pentru prelucrarea chimică ulterioară. Cu toate acestea, dacă este necesar, acest alcool
Se purifică relativ ușor prin rectificare suplimentară și oxidare cu o soluție de permanganat alcalin. După o astfel de purificare, alcoolul etilic este destul de potrivit pentru scopuri alimentare.

Ești în pădure... Trunchiuri groase și subțiri de copaci sunt înghesuite în jur. Pentru un chimist, toate constau din același material - lemn, a cărui parte principală este materie organică - fibre (C 6 H 10 O 5) x. Fibrele formează pereții celulelor vegetale, adică scheletul lor mecanic; Îl avem destul de pur în fibrele hârtiei de bumbac și inului; in copaci se gaseste intotdeauna impreuna cu alte substante, cel mai adesea cu lignina, aproape la fel compozitia chimica, dar cu proprietăți diferite. Formula elementară a fibrei C 6 H 10 O 5 coincide cu formula amidonului, zahărul din sfeclă are formula C 12 H 2 2O 11. Raportul dintre numărul de atomi de hidrogen și numărul de atomi de oxigen din aceste formule este același ca în apă: 2:1. Prin urmare, aceste substanțe și substanțe similare au fost numite „carbohidrați” în 1844, adică substanțe care aparent (dar nu de fapt) constau din carbon și apă.

Fibrele de carbohidrați au o greutate moleculară mare. Moleculele sale sunt lanțuri lungi formate din legături individuale. Spre deosebire de boabele de amidon alb, fibra este fire și fibre puternice. Acest lucru se explică prin structura structurală diferită, acum stabilită cu precizie, a moleculelor de amidon și fibre. Fibra pură se numește tehnic celuloză.

În 1811, academicianul Kirchhoff a făcut o descoperire importantă. A luat amidon obișnuit obținut din cartofi și l-a tratat cu acid sulfuric diluat. Sub influența H2SO4 a existat hidroliză amidon și s-a transformat în zahăr:

Această reacție a fost de mare importanță practică. Producția de amidon și sirop se bazează pe aceasta.

Dar fibrele au aceeași formulă empirică ca și amidonul! Aceasta înseamnă că puteți obține și zahăr din el.

Într-adevăr, în 1819, a fost efectuată pentru prima dată zaharificarea fibrelor folosind acid sulfuric diluat. În aceste scopuri, se poate folosi și acid concentrat; Chimistul rus Vogel a obținut în 1822 zahăr din hârtie obișnuită, acționând asupra acesteia cu o soluție de 87% de H2SO4.

La sfârşitul secolului al XIX-lea. Inginerii practicanți au devenit deja interesați de obținerea zahărului și a alcoolului din lemn. În prezent, alcoolul este produs din celuloză la scară din fabrică. Metoda, descoperită într-o eprubetă de un om de știință, este apoi efectuată în aparatul mare de oțel al unui inginer.

Să vizităm instalația de hidroliză... Rumegușul, așchii sau așchii de lemn sunt încărcate în digestoare (percolatoare) uriașe. Acestea sunt deșeuri de la fabrici de cherestea sau întreprinderi de prelucrare a lemnului. Anterior, aceste deșeuri valoroase erau arse sau pur și simplu aruncate într-o groapă de gunoi. O soluție slabă (0,2-0,6%) de acid mineral (cel mai adesea sulfuric) trece prin percolatoare cu curent continuu. Este imposibil să păstrați același acid în aparat pentru o lungă perioadă de timp: zahărul conținut în acesta, obținut din lemn, este ușor distrus. În percolatoare, presiunea este de 8-10 atm, iar temperatura este de 170-185°. În aceste condiții, hidroliza celulozei decurge mult mai bine decât în ​​condiții normale, când procesul este foarte dificil. Percolatoarele produc o soluție care conține aproximativ 4% zahăr. Randamentul de substanțe zaharoase în timpul hidrolizei atinge 85% din cel teoretic posibil (conform ecuației reacției).

Orez. 8. O diagramă vizuală a producției de alcool hidrolitic din lemn.

Pentru Uniunea Sovietică, care are păduri vaste și dezvoltă constant industria cauciucului sintetic, obținerea alcoolului din lemn prezintă un interes deosebit. În 1934, cel de-al XVII-lea Congres al Partidului Comunist Întreaga Uniune (bolșevici) a decis să dezvolte pe deplin producția de alcool din rumeguș și deșeuri din industria hârtiei. Primele fabrici sovietice de hidroliză-alcool au început să funcționeze în mod regulat în 1938. În anii celui de-al doilea și al treilea plan cincinal, am construit și am lansat fabrici pentru producția de alcool de hidroliză - alcool din lemn. Acest alcool este în prezent all in cantitati mari prelucrat în cauciuc sintetic. Acesta este alcool din materii prime nealimentare. Fiecare milion de litri de alcool etilic hidrolitic eliberează aproximativ 3 mii de tone de pâine sau 10 mii de tone de cartofi și, prin urmare, aproximativ 600 de hectare de suprafață cultivată pentru hrană. Pentru a obține această cantitate de alcool hidrolitic, aveți nevoie de 10 mii de tone de rumeguș cu un conținut de umiditate de 45 la sută, care poate produce o fabrică de cherestea de productivitate medie pe an de funcționare.