نگاهی به یک کارخانه تولید اتانول صنعتی؛
اتانول از گندمهای دارای نشاسته بالا ، هم بهار و هم در زمستان تولید می شود. کشاورزان این دانه ها را در آنجا تهیه می کنند و ابتدا برای حذف مواد بزرگ و سپس به سه سطل ذخیره سازی ، به آسیاب خوراک می روند.
غلات به سایت الکل سازی منتقل می شود و از روی نوارنقاله وزنی عبور می کند. سپس دانه در آسیاب ریخته می شود و به ذرات کوچکتر آسیاب می شود تا سطح بیشتری در معرض آب و آنزیم ها قرار گیرد.
دانه آسیاب شده در مخزن اختلاط خمیر مخلوط شده با آب داغ است که در آن آنزیم ها برای کنترل ویسکوزیته اضافه شده اند. سپس مخلوط به درون یک گرم کننده مداوم پمپ می شود که با افزودن بخار درجه حرارت بالا دما افزایش می یابد. این مایه برای استریل کردن دانه و هیدرولیز کردن نشاسته در قندهای تخمیر شده پخته می شود. سپس این ماش به مخزن روان سازی می رود و در آنجا آنزیم های بیشتری برای تکمیل تبدیل نشاسته به قند اضافه می شوند. سپس از طریق کولرهای مش که در آن درجه حرارت قبل از تخمیر کاهش می یابد ، پمپ میشود.
آنزیم ها (آلفا آمیلاز) اضافه می شوند تا نشاسته زنجیره کوتاه به قند تبدیل شود. سپس به کمک مخمر ، قندها به اتانول و دی اکسید کربن تبدیل می شوند.
Starch + Enzyme —› Sugar
Sugar + Yeast —› Ethanol + Carbon Dioxide
در این کارخانه 4 مخزن تخمیر وجود دارد که هر کدام 283 مترمکعب محصول دارند. تقریباً 20 ساعت طول می کشد تا یک تخمیر کننده و 48 ساعت دیگر برای تکمیل تخمیر پر شود. در حالی که یکی مخزن تخمیر پر می شود ، سه مخزن دیگر در مراحل مختلف تخمیر قرار دارند. مخمر به همراه آنزیم ها به خمیر اضافه می شود. تخمیر کننده ها به طور مداوم از طریق مبدل صفحه گردش و سرد می شوند تا دمای ثابت حفظ شود. مخمر از تولید قند برای تولید مثل استفاده می کند و این منجر به تولید دی اکسید کربن و الکل می شود.
داشتن تصفیه و تمیزکاری بهداشتی مناسب در مخازن تخمیر برای کاهش رشد باکتریها بسیار مهم است. پس از هر بار تخلیه مواد تخمیر شدهمخازن توسط کاستیک (NaOH) پاک می شود و هر ماده آلی موجود را از بین می برد.
هنگامی که تمام قند مصرف می شود ، به دلیل خاصیت شیمیایی این محصول اکنون به آن آبجو (ماءالشعیر) گفته می شود. در این زمان ، محصول از 10 تا 12 درصد الکل در هر حجم است. محتویات تخمیرکننده اکنون به یک حوضچه منتقل شده است.
مخلوط الکل غلات در یک ستون تقطیر قرار می گیرد که الکل در آن جوش می آید. اتانول به بالای ستون تبخیر می شود و دانه و آب به پایین می ریزند. اتانولی که در قسمت بالای ستون قرار دارد 94٪ الکل است.
اتانول با از بین بردن 6٪ آخر آب بیشتر خالص می شود. توسط یک غربال مولکولی (مولکولار سیو) که اتانول را تا 99.5٪ الکل تصفیه می کند ، کم آبی بدن می شود. غربال مولکولی از چهار رگ حاوی ماده خشک کن تشکیل شده است که یک ماده مانند مهره است. مهره ها اجازه می دهند اتانول در اطراف آنها عبور کند و آب درون مهره ها جذب شود. پمپ خلاء هر چند دقیقه یکبار بسترهای اشباع را بازسازی می کند ، به این معنی که آب جمع آوری شده حذف و بازیافت می شود. قبل از اینکه اتانول گیاه را ترک کند با بنزین دناتوراسیون می شود تا از عدم ورود آن به بازار آشامیدنی اطمینان حاصل شود.
محصول نهایی به دو مخزن بزرگ ذخیره سازی هرکدام با ظرفیت نگه داشتن 500 مترمکعب منتقل می شود.
کامیون های تانکر اتانول را جمع می کنند و آن را به ایستگاه اختلاط میبرند که در آن مخلوط بنزین تا 10٪ اتانول است.
این کارخانه دو محصول جانبی نیز دارد؛ WDG و Thin Stillage، که هر دو کاملاً در خوراک کارخانه مجددا مورد استفاده قرار می گیرد. دانه و آب که در قسمت انتهایی ستون تقطیر قرار دارد که Whole Stillage نامیده می شود که برای جدا کردن مواد جامد معلق از مایع روی صفحه های مرتعش منتقل می شود. سپس برای حذف بیشتر آب و حلالها از فیلترپرس استفاده میگردد. سپس Thin Stillage در یک مخزن نگهدارنده بزرگ ذخیره می شود که البته حاوی حدود 9٪ مواد جامد محلول است که بیشتر از پروتئین تشکیل شده است. سپس به درون کاسه های آب در منبع تغذیه پمپ می شود.
دومین محصول جانبی تولید شده ، دانه های مرطوب زیر برج تقطیر (WDG) است. تمام نشاسته موجود در دانه در فرآیند تخمیر برای تولید اتانول مورد استفاده قرار می گیرد. آنچه باقی مانده است یک ماده سرشار از پروتئین است. WDG تولید شده بسیار مرطوب است – بین 75 تا 78 درصد رطوبت. به دلیل این رطوبت ، WDG در طی چند روز باید مورد استفاده قرار گیرد.
روزانه حدود 110 تن گندم آسیاب شده در کارخانه تولید می شود که 40،000 لیتر اتانول تولید می کند. یک دسته گندم 28 کیلویی حدود 10 لیتر اتانول تولید می کند.
کارخانه اتانول آب خود را از 2 چاه عمیق (300 فوت) بیرون می کشد و روزانه بیش از 400 مترمکعب مصرف می کند. بویلر فشار بالای کارخانه به آب بسیار خالص احتیاج دارد و این توسط یک واحد شیرینسازی اسمز معکوس صنعتی که آب را تصفیه میکند حاصل می شود.
