БИОМАССА Как источник энергии

ОПИСАНИЕ ПРОЦЕССА

Детальный проект системы ферментации может быть разработан после того, как будет выбрано сырье. В зависимости от этого используется различное оборудование. Некоторые схемы технологического процесса представлены на рис. 1, 2 и 3 и в табл. 1.

Измельчение. Перед переработкой большая часть твердых материалов измельчается. Для измельчения зернового сырья обычно используют дисковые мельницы, вращающиеся плоские плиты с выступающими зубьями для разрыва зерен. Отделение сока сахарного тростника или тщательное измельчение целлюлозы, чтобы добиться приемлемых вы­ходов ферментирующихся материалов [4, 5], осуществляется с по­мощью шаровых мельниц или путем обработки сильными растворите­лями.

Ферментации3 технологнческого процесса подготовки хлебных злаков (а) илн растворимого сахарного сырья (б) для

Числа и буквы в шестиугольниках соответствуют материальным потокам, приведенным в табл. 1.

Гидролиз субстрата. После измельчения субстрат подвергается гидроли­зу для образования ферментирующихся Сахаров из углеводных полиме­ров. Наиболее ферментирующейся частью зерен злаков является крах­мал, который после обработки высокотемпературными ферментами на этапе «варки» полностью сжижается. Гидролиз завершается образова­нием глюкозы с помощью второго фермента. При ферментации целлю-

Лозы также образуются стойкие к разложению твердые остатки [6]. В современных условиях целлюлоза может быть гидролизована с по­мощью ферментов или кислот в процессах, более сложных, чем гидро­лиз крахмала. При получении сока сахарного тростника или мелассы нет необходимости в гидролизе, поскольку образующийся твердый остаток является ферментирующимся.

Стерилизация сырья. После измельчения и суспендирования или раство­рения субстрат должен быть освобожден от конкурирующих микроор­ганизмов. В тех случаях, когда для стерилизации субстрата недостаточ­но высокотемпературного гидролиза, проводят самостоятельную стери­лизацию. Эта операция может быть осуществлена в ферментерах периодического действия с подводом жидкой среды перед фермента­цией после нагревания. Однако при этом сокращается рабочая емкость ферментера. В случае непрерывной ферментации необходима предвари­тельная стерилизация субстрата; для растворимых субстратов могут ис­пользоваться стандартные теплообменники и емкости с надлежащим временем удержания. Для стерилизации твердых субстратов, образую­щих суспензии, требуется более сложное оборудование, поскольку дол­жен обеспечиваться прогрев всей массы.

Концентрация ферментирующихся твердых веществ. Конечная стадия подготовки сырья состоит в его разбавлении для получения определен­ной концентрации твердых веществ, способных к ферментации. Концен­трация определяется способностью микроорганизмов выдерживать дей­ствие образующегося этанола при эксплуатационных условиях фермен­тации. Такие условия устанавливаются на основании баланса между большой производительностью при высокой концентрации и большими выходами при низкой концентрации сырья.