7.3 b, Miten Maissi on Käsitelty, jotta Etanoli

7.3 b, Miten Maissi on Käsitelty, jotta Etanoli

prosessi tehdä maissista etanolia on monivaiheinen prosessi. Ensimmäinen askel on jyrsintä maissi. Se voidaan tehdä kuivajyrsimällä tai märkäjyrsimällä. Kuvissa 7.10 A ja 7.10 b esitetään kunkin märän ja kuivan jauhatuksen prosessivaiheet. Märkä-jyrsintä, maissi-ytimet ovat jaoteltu tärkkelystä, kuitua, maissi alkio, ja proteiinin lämmitys sulfurous acid ratkaisu 2 päivää., Tärkkelys erotetaan toisistaan ja siitä voidaan valmistaa etanolia, maissisiirappia tai elintarvikekelpoista tärkkelystä. On huomattava, Kuvassa 7.10 on, märkä-jyrsintä prosessi tuottaa myös muita tuotteita, kuten rehun, maissi öljy, gluteeniton ateria, ja maissigluteenirehua. Kuivajyrsintä on märkäjyrsintää yksinkertaisempi prosessi, mutta se tuottaa myös vähemmän tuotteita. Kuivajyrsinnän tärkeimmät tuotteet ovat etanoli, CO2 ja kuivattu tislaajan vilja liukoineen (DDGS). Let ” s käydä läpi kunkin vaiheet kuiva jauhaa prosessi. Viisi vaihetta ovat: 1) hionta, 2) ruoanlaitto-ja nesteytyslaitokset, 3) sokeroinnin, 4) käyminen, ja 5) tislaus.,

Kuva 7.10 a: Märkä-Jyrsintä Prosessi.

Klikkaa tästä-tekstiä vaihtoehto kuva 7.10 a

Kaavio Märkä-Jyrsintä Prosessi,

• Ensimmäinen Maissi on täynnä. Alkaen liotettu maissi tuotteet on jaettu:
  • Tärkkelys/Gluteeni

    • Tärkkelys/Gluteeni menee läpi askel erottaminen ja tärkkelys on yhdistetty kaikki muut tärkkelystä.,l>

    • Kuivaus, jotta tärkkelys

    • Käyminen, jotta etanolin kemialliset

    • Siirappi jalostus tehdä maissi siirappi, dekstroosi, ja korkea fruktoosi maissi siirappi

• Maissi Alkio/Kuitu mennä läpi hionta seulonta tuottaa

  • Alkio

    • käy läpi öljynjalostus tulla maissi öljy

  • Kuitua,

    • Tulee ruokkia tuote, märkä rehu

Luotto: Uusiutuvien Polttoaineiden Yhdistys

Kuva 7.,10B: dry grind etanoliprosessi.

Klikkaa tästä-tekstiä vaihtoehto kuva 7.10 b

Ensimmäinen maissi on, maahan, keitetyt, nesteytetyt ja saccharified. Sakaroitumisesta se käy läpi käymisen, joka tuottaa CO2: ta. Käymisen jälkeen se menee tislaukseen, joka tuottaa etanolia. Sen jälkeen se sentrifugoidaan ja haihdutetaan, jolloin tislaajat saavat jyviä liukoista.

Luotto: Caroline Clifford

Hionta

kuiva hionta maissi, on hammermill tai roller mill on tapana tehdä hionta. Kuva 7.,11 on hammermillin kaava, jonka läpi maissia laitetaan. Vasarat on kiinnitetty sauvoihin, jotka käynnistävät roottorin. Roottorin kääntyessä syöttö (maissi tässä tapauksessa) vasaroidaan seinää vasten. Näytön alareunassa avulla hiukkasia, jotka ovat tarpeeksi pieniä jätä laitetta ja pitää suurempia hiukkasia edelleen kädenvääntöä, kunnes kaikki materiaali on oikea koko alue. Hionta auttaa rikkomaan maissinytimen kovat ulkopinnoitteet, mikä lisää tärkkelyksen pinta-alaa., Kun maissi on hajonnut, se sekoitetaan / slurried lämmitetyllä vedellä muodostaen mäskiä tai lietettä.

Kuva 7.11: Hammermill kuiva hionta maissi.

Luotto: Rehun Koneet

Ruoanlaitto ja Nesteytys

Kun maissi liete (mash) on tehty, se menee läpi ruoanlaitto ja nesteytys. Keittovaihetta kutsutaan myös gelatinisaatioksi. Vesi on vuorovaikutuksessa tärkkelys rouheet maissi, kun lämpötila on >60°C ja muodostaa viskoosi suspensio. Oletko koskaan keittänyt maissitärkkelyksen kanssa paksua kastiketta?, Kuvassa 7.12 on kuva tärkkelyksestä, joka sekoitetaan veteen ja kaadetaan kuumennettuun kastikkeeseen sen kypsyessä. Se paksuuntuu lämmöllä.

Kuva 7.12: maissitärkkelys sekoitetaan vesi on kaadetaan kastike seos, koska se lämmittää, se paksuuntua ja muodostaa kastike tai gravy.

Credit: I Want to Cook Blog

nesteytysvaihe on todellisuudessa osittaista hydrolyysiä, joka alentaa viskositeettia. Se hajottaa käytännössä pidemmät tärkkelysketjut pienemmiksi ketjuiksi., Yksi tapa arvioida tätä on tarkastella, dekstroosi vastineet (DE), tai mitata määrä vähentää sokereita läsnä sokeria tuote, suhteessa glukoosia, ilmaistuna prosentteina kuiva-aineesta. Dekstroosi tunnetaan myös glukoosina, ja dekstroseekvivalenttina on halkaistujen sidosten määrä alkuperäiseen sidosten määrään verrattuna., Yhtälö on:

Yhtälö 1: 100× numero joukkovelkakirjoja halkaistut määrä alkuperäinen obligaatioihin

Puhdas glukoosi (dekstroosi): DE = 100

Maltoosi: DE = 50,

Tärkkelystä: DE = 0,

Dekstriini: DE = 1 läpi 13

Dekstriini ovat ryhmä alhaisen molekyylipainon omaavia hiilihydraatteja valmistettu hydrolysoimalla tärkkelystä tai glykogeenin. Dekstriinit ovat α (1,4) tai α (1,6) glykosidisidoksilla yhdistettyjen d-glukoosiyksiköiden polymeerien seoksia. Dekstriiniä käytetään liimoissa, ja se voi olla rapeuden tehostajana elintarviketeollisuudessa.

maltodekstriini: DE = 3-20

maltodekstriini lisätään olueen.,

muistuttaa, että tärkkelyshydrolyysissä vesi reagoi sokerin kanssa hajottaakseen sokerin ja muodostaen glukoosia. Vesi hajoaa h + – ja OH-ioneiksi vuorovaikutuksessa tärkkelyksen kanssa, kun se hajoaa.

nesteytyksen aikaansaamiseksi reaktion on tapahduttava tietyissä olosuhteissa. Mashin pH säilyy alueella 5,9-6,2, ja säiliöön lisätään ammoniakkia ja rikkihappoa pH: n ylläpitämiseksi., Noin kolmasosa vaadittu tyyppi entsyymi, alfa-amylaasi, voi olla lisätään mash, ennen kuin jet ruoanlaitto (2-7 minuuttia 105-120°C) parantaa juoksevuutta mash. Suihkukomennus toimii sterilointivaiheena, jotta bakteerikontaminaatio vältetään käymisen aikana myöhemmin. Tässä vaiheessa syntyy lyhyempiä dekstriinejä, mutta ne eivät ole vielä glukoosia.

nesteytykseen voidaan käyttää kolmenlaisia prosesseja. Kuvassa 7.13 esitetään kolme vaihtoehtoa. Prosessissa 1 α-amylaasi lisätään ja materiaalia inkuboidaan 85-95°C: ssa., Prosessi 2 on mash jet liesi 105-120ºC 2-7 minuuttia, sitten virtaa flash-säiliö 90°C. α-Amylaasi on lisätty kolme tuntia myöhemmin. Kolmas vaihtoehto, Prosessi 3, lisää α-amylaasi, lämmittää jet liesi 150°C, jonka jälkeen virtaus flash-säiliö 90°C ja lisäämällä enemmän α-amylaasi.

Kuva 7.13: kolme vaihtoehtoa tyypit nesteyttämiseen käsittely maissi mash.

klikkaa tästä tekstivaihtoehtoa kuvioon 7.,13

Kolme prosessia,

Prosessi Tyypin 1

α-amylaasi lisätty; inkuboitiin 85-95ºC

Prosessi Tyypin 2

Jet liesi 105-120ºC 2-7 minuuttia

Flash-Säiliö 90 ºc; lisää α-amylaasi 3 tuntia

Prosessi Tyyppi 3

α-amylaasi-lisätty

Lämmitys/Jet ruoanlaitto @ 150ºC

Flash-säiliö 90 ºc ; lisää α-amylaasi

Luotto: BEEMS Moduuli B5

α-amylaasi nesteyttämiseen toimii sisäisen α – (1,4) glykosidisidoksella joukkovelkakirjojen tuotto dekstriini ja maltoosi (glukoosi-dimeerit)., Ihmisen syljessä on eräänlainen α-amylaasi; haima käyttää erilaista α-amylaasia. Kuvassa 7.14 A on yksi α-amylaasi. Α-amylaasi toimii hieman nopeammin kuin β-amylaasia, ja β-amylaasi toimii toinen α – (1,4) glykosidisidos niin, että maltoosi on muodostunut (ks. Kuva 7.14 b). β-amylaasi on osa hedelmien kypsymisprosessia, joka lisää hedelmien makeutta kypsyessään.

Kuva 7.14 a: Kaaviokuva on α-amylaasi.

klikkaa tästä tekstivaihtoehtoa kuvioon 7.,14 a

tulossa

Luotto: Amylaasi: alkaen Wikipedia.org

Kuva 7.14 b: Kaavio β-amylaasi.

Luotto: Amylaasi: alkaen Wikipedia.org

Sokeroinnin

seuraava askel prosessissa tehdä etanoli on sokeroinnin. Sokeroinnin on prosessi edelleen hydrolyysillä glukoosiksi monomeerit. Käytetään eri entsyymiä, jota kutsutaan glukoamylaasiksi (tunnetaan myös pidemmällä nimellä amyloglukosidaasi). Se pilkkoo dekstriinipäistä sekä α (1,4) että α (1,6) glykosidisidoksia muodostaen glukoosia., Optimaaliset olosuhteet ovat erilaisia kuin edellisessä vaiheessa ja ovat pH 4,5 ja lämpötila on 55-65°C. Kuva 7.14 c näyttää kaavamaisen glucoamylase, jota kutsutaan myös ϒ-amylaasi. Saatavilla on monenlaisia amylaasientsyymejä, jotka ovat peräisin bakteereista ja sienistä. Taulukossa 7.2 esitetään eri entsyymit, niiden lähde ja kunkin vaikutus.

Kuva 7.14 c: Kaavamaisesti glucoamylase (alias ϒ-amylaasi).

Luotto: Global Healing Center

Joitakin uudempia kehitetty entsyymejä (rakeinen hydrolysoimaan tärkkelystä entsyymejä – GSHE) salli ohita nesteyttäminen vaiheessa hydrolysoimaan tärkkelystä alhaisissa lämpötiloissa kypsennettäessä. Etuja ovat: 1) lämmön/energian väheneminen, 2) yksikkökäytön väheneminen (pääoman ja käyttökustannusten väheneminen), 3) päästöjen väheneminen ja 4) korkeampien talletussuojajärjestelmien määrä. Ne toimivat ”coring” tärkkelysrakeet suoraan ilman veden turvotusta/infuusio., Haittoja ovat: 1) entsyymit maksavat enemmän ja 2) kontaminaatioriskit.

käyminen

viimeinen kemiallinen vaihe etanolin tuottamisessa tärkkelyksestä on käyminen. Kemiallinen reaktio käyminen on, jos 1 mooli glukoosia tuottaa 2 moolia etanolia ja 2 moolia hiilidioksidia. Reaktio on esitetty Yhtälössä 2 alla:

C 6 H 12 O 6 →2 C 2 H 6 OH + 2 CO 2

aiheuttaa käyminen tapahtuu, hiiva on lisätty. Yhteinen hiiva on saccharomyces cerevisiae, joka on yksisoluinen sieni. Reaktio tapahtuu 30-32°C: ssa 2-3 päivän ajan eräprosessissa., Lisätyppi lisätään ammoniumsulfaattina ((NH4)2so4) tai ureana. Proteaasia voidaan käyttää proteiinien muuntamiseen aminohapoiksi lisäaineena hiivan ravintoaineena. Virginiamysiiniä ja penisilliiniä käytetään usein bakteerikontaminaation ehkäisemiseen. Tuotettu hiilidioksidi alentaa myös pH: ta, mikä voi vähentää saastumisriskiä. Lähes 90-95% glukoosista muuttuu etanoliksi.

sakarointi ja käyminen on mahdollista tehdä yhdessä vaiheessa. Sitä kutsutaan Samanaikainen Saccharification ja Käyminen (SSF), ja molemmat glucoamylase ja hiiva lisätään yhdessä., Se tapahtuu sakarointia matalammassa lämpötilassa (32-35°C), mikä hidastaa hydrolyysiä glukoosiksi. Glukoosin muodostuessa se fermentoituu, mikä vähentää entsyymituotteen inhibitiota. Se alentaa alkuperäisen glukoosipitoisuus, vähentää kontaminaation riskiä, alentaa energia vaatimukset ja tuottaa korkeamman tuoton etanolia. Koska SSF tehdään yhdessä yksikössä, se voi parantaa pääomakustannuksia ja säästää oleskeluaikaa.

Tislaus ja Lisätä Etanolin Pitoisuus

viimeinen vaihe etanolin tuotanto on käsittely etanolia etanolin pitoisuus., Alavirtaan fermenttorit, etanoli pitoisuus on 12-15% etanolia vedessä (mikä tarkoittaa, sinulla on 85-88% vettä ratkaisu!). Tislaus oli mainittu aikaisempi opetus; raakaöljyn on oltava tislattua eri kiehuvaa jakeet erottaa öljyä käyttökelpoisia tuotteita. Tislaus on prosessi komponenttien erottamiseksi lämmön avulla ja erityisesti suunnitellut tornit, joiden avulla neste saadaan virtaamaan alaspäin ja syntyvät höyryt virtaamaan ylöspäin. Vesi kiehuu 100°C: ssa, kun taas etanoli kiehuu 78°C: ssa., Kuitenkin, koska vesi ja etanoli höyrystyy alemmassa lämpötilassa kuin niiden kiehumispisteet, ja koska he molemmat ovat KYLLÄ toiminnallisia ryhmiä, jotka ovat houkutelleet toisiaan, etanoli ja vesi molekyylit ovat vahvasti sidoksissa toisiinsa ja muodostavat aseotrooppiset yhdessä. Se vain tarkoittaa, että et voi täysin erottaa etanoli-vesi – etanoli-fraktio sisältää noin 5% vettä ja 95% etanoli, kun saat loppuun tislaus prosessi. Kuvassa 7.15 esitetään tislausyksikön kaava., Bensiiniin ei halua vettä ajon aikana, koska se estää tehokkaan palamisen. Haluatko vettä etanoliisi, jos käytät sitä polttoaineena?

Kuva 7.15: Tislaus yksikkö lisätä pitoisuus etanolia.

Luotto: Newcastle

vastaus on ei, niin sinun on käytettävä lisäksi menetelmä poistaa kaikki vesi etanoli. Menetelmää kutsutaan nestehukaksi. Käytettävää yksikköä kutsutaan molekyyliseulaksi, ja siinä käytettävää materiaalia kutsutaan zeoliitiksi., Näissä olosuhteissa, zeoliitti imee vettä, mutta etanoli ei mene zeoliitti. He käyttävät niin sanottua paine-swing adsorptioyksikköä. Laite on suunniteltu toimimaan kahdessa tilassa. Suurilla paine, etanoli on kuivattu Unit 1, ja matalassa paineessa, vedetön etanoli syötetään veden poistamiseksi Yksikkö 2 (Kuva 7.16 a). Kun zeoliitti seula on imenyt kaiken veden, Yksikkö 1 on siirtynyt tullut matalapaine uudistamiseksi-vuode, ja 2-Yksikön tulee korkean paineen yksikkö (Kuva 7.16 b). Prosessin oleskeluaika on 3-10 minuuttia., Zeoliitti tämä prosessi on erittäin määräsi alumiinisilikaattia kanssa hyvin määritelty huokosten koot, jotka on muodostettu helmiä tai sisällyttää kalvo. Se zeoliitit houkutella sekä veteen ja etanoliin, mutta huokosten koot ovat liian pieniä, jotta etanoli tulla. Kuten edellä Kuvassa 7.17, huokosten koko zeoliitti kalvo on 0,30 nm, kun koko veden molekyyli on 0,28 nm ja etanoli 0.44 nm. Yksikön tyypistä riippuen kalvo tai helmet voidaan regeneroida lämmön ja tyhjiön avulla tai virtaamalla puhdasta etanolia yksikön läpi sekä edellä kuvatulla tavalla.,

Kuva 7.16 a: ensimmäinen yksikkö on dehydrator poistaa vettä, kun taas toinen yksikkö on ottaa vesi poistetaan.

Klikkaa tästä-tekstiä vaihtoehto kuva 7.16 a

kaavio osoittaa, 95% EtOH höyryn tislaus menee Yksikkö 1: korkea paine kuivatukseen sänky. Tuosta 60-85%: sta EtOH menee lopputuotteeseen, kun taas 15-40% EtOH: sta siirtyy yksikköön 2, matalapaineisen tyhjiön regeneroivaan sänkyyn. Tästä märkä EtOH-höyry palaa tislaukseen.,

Luotto: BEEMS Moduuli B5

Kuva 7.16 b: yksiköt vaihtaa paikkaa, koska toinen sänky zeoliitti oli kosteutta pois ja nyt toimii dehydrator.

Luotto: BEEMS Moduuli B5

Kuva 7.17: Miten seula toimii pitää veden ja etanolin pois.

Luotto: BEEMS Moduuli B5

Joten kun meillä on käynyt materiaalin etanolia, se menee läpi useita prosesseja, jotta saadaan tuotteiden muodossa, että haluamme niitä. Kuva 7.,18a on kaavamainen tuotteen hyödyntämistä, ja kuva 7.18 b osoittaa määritelmät joidenkin terminologian.

Kuva 7.18 a: elvytys kaavio etanolia ja muita tuotteita.

Klikkaa tästä-tekstiä vaihtoehto kuva 7.18 a

Tuote recovery kaavio etanolia ja muita tuotteita. Käymisestä saadaan talteen CO2 oluen ohella: 12-13-prosenttista etanolia. Sieltä tislaus tapahtuu. Tämä palauttaa 95% etanoli, joka menee läpi molekyyli-seulan tullut 100% etanolia ja menee denaturoitu etanoli varastointi bensiinillä., Tislauksesta otetaan myös talteen koko jäännös. Tämä menee erottaminen/sentrifugointi ja saadaan ohut stillage ja WDG. Ohut laikku joko kierrätetään tai se menee höyrystimeen ja muuttuu siirapiksi. WDG ja siirappi yhdistetään WDGS. WDGS menee kuiviin ja muuttuu DDGS.

Luotto: BEEMS Moduuli B5

Kuva 7.18 b: Tuotteen erottaminen/recovery terminologiaa.

Klikkaa tästä-tekstiä vaihtoehto kuva 7.18 b

kuva määritellään terminologia.,

koko jäännös (tislausjäte) menee sentrifugi-tai suodatinpuristimiin.

Ohut Stillage (neste sentrifugoidaan) on kierrätettyä tai haihtunut tehdä

Siirappi (liukoiset aineet), joka lisätään

WDG (Märkä distillers grains), jotka ovat sitten kuivataan tehdä

DDGS (Distiller Kuivatut Jyvät liukoiset aineet)

Luotto: BEEMS Moduuli B5

tiivistää, maissi on 62% tärkkelystä, 19% proteiinia, 4% öljyä, ja 15% vettä., Jos tuotteita katsoo kuivapohjaisesti (vettä ei katso kuin tuotetta), 73 prosenttia maissista on tärkkelystä ja 27 prosenttia proteiinia, kuitua ja öljyä. Jokaista bushel maissi, realistisesti voit tuottaa 2,8 gallonaa etanolia, ~17 lbs CO2, ja ~17 lbs DDGS. Tarkastelemme tämän prosessin taloustiedettä ja muutamaa muuta prosessia myöhemmin.

niin, tässä vaiheessa, näet, miten tuottaa etanolia maissista., Jos haluat tuottaa etanolia selluloosasta kasveja, sinun on tietoa Oppitunti 6 tuottaa glukoosia selluloosa (se on enemmän mukana prosessi), mutta kun sinulla on glukoosi, voit käyttää samaa end vaiheet etanolin tuotannon käymisen glukoosia. Seuraavassa jaksossa tarkastellaan toisen alkoholin, butanolin, tuotantoa.