Quy trình công nghệ sản xuất cồn ethanol

TCCTTrong số các nguyên liệu thế hệ thứ nhất chứa tinh bột và đường, sắn là sản phẩm có tỷ suất thu hồi etanol vào loại cao nhất. Chính vì vậy, sắn được sử dụng cho sản xuất ethanol trong nước và xuất khẩ

Vì vậy, bài viết này thuần túy giới thiệu quy trình công nghệ sản xuất
cồn ethanol từ sắn mà các nhà máy Việt Nam hiện đang sử dụng.

Sơ đồ công nghệ sản xuất cồn ethanol
Sơ đồ công nghệ tiên tiến sản xuất cồn ethanolMô tả quy trình công nghệ tiên tiến sản xuất ethanol từ sắn như sau :
Nguyên liệu sắn khô
Nguyên liệu sắn lát trước khi đem đi sản xuất phải được làm sạch và nghiền nhỏ nhằm mục đích vô hiệu những tạp chất và phá vỡ cấu trúc màng tế bào thực vật của nguyên vật liệu, giải phóng những hạt tinh bột khỏi những mô, giúp cho nước thẩm thấu vào tinh bột tốt hơn để quy trình hồ hóa diễn ra nhanh hơn .
Tuy nhiên, việc lựa chọn công nghệ tiên tiến nghiền phải được đo lường và thống kê xem xét kỹ và phong cách thiết kế tương thích với trong thực tiễn nguyên vật liệu để tránh hư hỏng thiết bị làm gián đoạn sản xuất .
Hiện nay, với công nghệ tiên tiến sản xuất ethanol từ nguyên vật liệu chứa tinh bột thường sử dụng 02 công nghệ tiên tiến nghiền chính là nghiền ướt và nghiền khô .
Hồ hóa – đường hóa ( so với nguyên vật liệu sắn khô )
Mặc dù sống sót song song 02 công nghệ tiên tiến hồ hóa – đường hóa bằng axít và bằng chế phẩm enzyme amylaza. Tuy nhiên, hầu hết những nhà sản xuất công nghệ tiên tiến sản xuất ethanol lúc bấy giờ đều lựa chọn công nghệ tiên tiến hồ hóa – đường hóa bằng chế phẩm enzyme amylaza .
Tinh bột có màng tế bào bảo vệ nên enzyme amylaza không hề tác động ảnh hưởng trực tiếp được. Khi nghiền nguyên vật liệu, chỉ một phần rất ít tế bào tinh bột bị phá vỡ. Mặt khác ở nhiệt độ môi trường tự nhiên tinh bột không hòa tan trong nước, khi đường hóa, enzyme amylaza tính năng rất chậm .
Quá trình hồ hóa liên tục phá vỡ tế bào tinh bột, biến tinh bột ở trạng thái không hòa tan trong nước thành trạng thái hoà tan, giúp cho quy trình đường hóa thuận tiện hơn .
Quá trình đường hóa sử dụng enzyme amylaza chuyển hóa tinh bột hòa tan thành đường hoàn toàn có thể lên men được. Trên cơ sở tăng trưởng của công nghệ tiên tiến enzyme đa phần do những đơn vị sản xuất enzyme số 1 quốc tế như NOVO ENZYME ( Đan Mạch ), GENENCOR ( Mỹ ) …
Lên men
Quá trình lên men là quy trình chuyển đường đơn thành ethanol, khí CO2 và những loại sản phẩm trung gian khác .
Sau khi lên men, hỗn hợp giữa ethanol và những mẫu sản phẩm khác được gọi là dấm chín có nồng độ ethanol thường thì khoảng chừng 8-10 % ( v / v ). Quá trình lên men là quy trình sinh nhiệt, một lượng lớn nhiệt được tạo ra gây ức chế quy trình lên men, do vậy dịch lên men cần được duy trì nhiệt độ không thay đổi bằng cách làm nguội dịch cưỡng bức ở thiết bị trao đổi nhiệt bên ngoài bồn. Thời gian lên men so với dịch đường hóa từ 48-72 giờ, so với nước mía từ 10-48 giờ tùy công nghệ tiên tiến lên men, pH của khối dịch lên men từ 4,2 – 4,5 ; nhiệt độ lên men tối ưu là 320 oC. Dấm chín thu được sau quy trình lên men được chuyển đến quy trình chưng cất để tách ethanol ra khỏi dấm chín .
Nhân giống men
Công đoạn nhân giống men là bộ phận phân phối men cho bồn lên men. Men được tăng trưởng theo ba quy trình. Hai quy trình đầu được phong cách thiết kế cho men tăng trưởng trong điều kiện kèm theo vô trùng ngặt nghèo. Trong bồn nhân giống, dung dịch lên men đã được thanh trùng được sử dụng để làm dịch chủng men. Quá trình nhân giống men chỉ thiết yếu thực thi ở thời gian khởi đầu, khi khởi động xí nghiệp sản xuất, hoặc khi dừng nhà máy sản xuất rất lâu và những bồn lên men được tháo khô .

Công
nghệ lên men

Hiện nay có 02 qui trình lên men được dùng thông dụng : Lên men liên tục và lên men gián đoạn. Công suất nhà máy sản xuất và loại nguyên vật liệu là tác nhân quyết định hành động để lựa chọn quy trình tiến độ lên men .

Việc lựa chọn công nghệ tiên tiến lên men liên tục hay gián đoạn tùy thuộc vào nguồn nguyên vật liệu và công nghệ tiên tiến sản xuất. Đối với lên men nguyên vật liệu gốc tinh bột, quy trình tiến độ lên men gián đoạn thường được lựa chọn. Ngược lại lên men từ nguyên vật liệu chứa đường, tiến trình lên men liên tục lại thường được sử dụng hơn vì nó giúp giảm được vốn góp vốn đầu tư, giảm thời hạn lên men nhưng vẫn bảo vệ được hiệu suất lên men .
Chưng cất và khử / tách nước
Đối với xí nghiệp sản xuất sản xuất ethanol nguyên vật liệu, quy trình chưng cất và tách nước được phong cách thiết kế liên hoàn thành một dây chuyền đồng điệu nhằm mục đích giảm ngân sách góp vốn đầu tư và để tiết kiệm chi phí nguồn năng lượng .
Chưng cất
Công đoạn này nằm tách ethanol ra khỏi dấm chín, vô hiệu những tạp chất và nâng nồng độ ethanol lên > 95 % ( v / v ). Dịch sau lên men có nồng độ ethanol thấp cần được chưng cất nhằm mục đích vô hiệu tối đa lượng nước và những tạp chất khác để thu được ethanol có nồng độ và chất lượng tương thích với nhu yếu .
02 quy trình tiến độ công nghệ tiên tiến chưng cất được dùng phổ cập lúc bấy giờ là chưng cất áp suất dư và chưng cất áp suất chân không. Tuy nhiên, so với những nước tiên tiến và phát triển thường vận dụng mạng lưới hệ thống chưng cất chân không do những ưu điểm tiêu biểu vượt trội như : Đạt được cồn có chất lượng cao với tiêu tốn nguồn năng lượng tối thiểu và có hiệu suất cao ; Hệ thống chưng cất quản lý và vận hành liên tục, không cần dừng để vệ sinh tháp ; Công suất chưng cất không thay đổi, không có sự giảm hiệu suất do hiện tượng kỳ lạ bám cáo cặn ; Điểm sôi của dung dịch thấp hơn nên tiêu tốn hơi thấp hơn và giảm năng lực hình thành cặn canxi .
Công đoạn tách nước
Do hiện tượng kỳ lạ “ điểm đẳng phí ” của hỗn hợp ethanol-nước, nên sau quy trình chưng cất thường thì, ethanol thu được chỉ đạt nồng độ tối đa 96,5 % ( v / v ). Để sử dụng làm nguyên vật liệu, ethanol thô được đưa qua quy trình tách nước để đạt nồng độ đến 99,7 % ( v / v ) .
Có 03 giải pháp công nghệ tiên tiến được sử dụng để tách nước trong sản xuất ethanol nguyên vật liệu là : công nghệ tiên tiến chưng cất sử dụng hỗn hợp 3 cấu tử ( như benzen ) để phá “ điểm đẳng phí ”, công nghệ tiên tiến hấp phụ nước bằng rây phân tử, công nghệ tiên tiến tách nước bằng mạng lưới hệ thống lọc màng .
Trong ba chiêu thức trên, giải pháp công nghệ tiên tiến hấp phụ nước bằng rây phân tử được sử dụng thoáng đãng vì có nhiều ưu điểm hơn so với giải pháp dùng hỗn hợp 3 cấu tử và ngân sách quản lý và vận hành thấp hơn so với giải pháp lọc màng .
Phương án hấp phụ nước bằng rây phân tử có những ưu điểm : Sử dụng ít nhân công ; Vận hành không thay đổi ; Hiệu suất trong thực tiễn gần với phong cách thiết kế ; Tiêu hao hơi thấp ; Hệ thống thao tác trọn vẹn tự động hóa .
Tồn trữ và làm biến tính
Ethanol nguyên vật liệu thu được từ quy trình sản xuất có đặc thù dễ bốc cháy, nên quy trình tồn trữ phải tuân theo những lao lý khắt khe. Mặt khác, do mục tiêu sản xuất ethanol để làm nguyên vật liệu nên ethanol còn lẫn nhiều tạp chất không sử dụng cho những mục tiêu khác được. Do vậy, trước khi xuất xưởng ethanol nguyên vật liệu cần phải được làm biến tính bằng cách pha chất biến tính vào để phân biệt và tránh dùng sai mục tiêu .

Ethanol nhiên liệu cần phải được
chứa trong những thiết bị được làm bằng thép carbon, hoặc thép không gỉ, bồn chứa phải được trang bị hệ
thống đảo bồn và thu hồi hơi bốc để tránh hiện tượng giảm nồng độ ethanol.

Xử lý nước thải
Nước thải xí nghiệp sản xuất có lưu lượng lớn và có nhiều chất hữu cơ, thành phần BOD / COD cao, nên công nghệ tiên tiến giải quyết và xử lý phải qua nhiều quy trình như giải quyết và xử lý vi sinh, giải quyết và xử lý hóa học, hóa lý và cơ học .
Quá trình giải quyết và xử lý gồm có những quy trình chính sau : Xử lý kỵ khí 2 bậc ( SAR, UASB ) ; Xử lý hiếu khí 1 bậc ( vi sinh hiếu khí ) ; Xử lý làm sạch ( hóa lý ) ; Xử lý bùn : nén ép và tách nước làm giảm nhiệt độ của bùn bằng thiết bị Decanter. Do vậy, cần rất nhiều loại hóa chất như H2SO4, FeCl3, NaOH, Ure, Polymer, H2O2, PAC với tiêu tốn rất lớn .

Source: https://laodongdongnai.vn
Category: Doanh Nghiệp