- Lên men liên tụ c: Đặc điểm của quá trình lên men liên tục là dịch đường và men được cho vào thùng đầu – gọi là thùng lên men chính, luơn chứa một lượng lớn tế
b) Dây chuyền cơng nghệ Vogelbusch, Áo
Dưới đây giới thiệu dây chuyền cơng nghệ sản xuất bioethanol của Vogelbusch.
Hình 1.8: Sơ đồ quy trình cơng nghệ sản xuất bioethanol của Vogelbusch
1. Cơng đoạn nghiền.
Sắn lát về đến nhà máy bằng xe tải được đổ xuống phễu tiếp nhận. Sau đĩ sắn được tách bỏ tạp chất kim loại rồi đến kho chứa. Từ kho chứa, sắn được làm sạch sơ bộvà cấp cho thùng chứa trung gian trước khi vào máy nghiền búa. Sản phẩm sau nghiền được phân loại bằng sàng phân loại, ở đây những sản phẩm cĩ kích thước chưa đạt sẽ được quay về lại thùng chứa trung gian trước máy nghiền, bột sắn với kích thước đạt yêu cầu được chứa ở thùng chứa bột. Bụi sinh ra sẽ được xử lý bằng hệ thống lọc đặc biệt với sự hỗ trợ của máy thổi khí.
2. Cơng đoạn hồ hĩa – đường hĩa.
Bột sắn sẽ được hịa trộn với nước sạch, hơi ngưng và dịch hèm lỗng sau ly tâm. Tinh bột sẽ được chuyển hĩa/cắt mạch thành dextrin, đường đa bởi enzyme Alpha amylaza ở nhiệt độ, áp suất và pH thích hợp.
Quá trình nấu sẽ sử dụng sự phun hơi trực tiếp. Dịch sau khi hồ hĩa sẽ được làm mát bởi thiết bị làm lạnh nhanh hoạt động ở điều kiện chân khơng. Dịch sau khi làm lạnh nhanh được cấp cho thùng đường hĩa. Tại đây, một phần dịch hèm lỗng sau ly tâm cũng được bổ sung, dung dịch H2SO4 điều chỉnh pH và enzyme Gluco-amylaza chuyển hĩa dextrin, đường đa thành đường Glucơ.
3. Cơng đoạn lên men.
Vogelbusch sử dụng cơng nghệ lên men liên tục. Kết quả của việc sử dụng cơng nghệ như vậy sẽ giảm lao động, giảm lượng dung dịch CIP (kết quả là giảm hĩa chất và chi phí), cơng suất lên men tăng khoảng 130% so với hệ thống lên men theo mẻ và làm tăng sản lượng ethanol. Bản chất của phương pháp lên men liên tục là rải đều các
giai đoạn lên men mà mỗi giai đoạn đĩ được thực hiện trong một hoặc nhiều thiết bị lên men cĩ liên hệ với nhau. Dịng dịch sẽ lần lượt chảy qua các thùng lên men và giấm chín được lấy ra ở từ bồn cuối cùng.
Trong thiết kế dây chuyền này, quá trình lên men cĩ thể thực hiện gián đoạn bằng cách đĩng các van kết nối giữa các thùng lên men để cách ly các thùng với nhau. Khi đĩ từng thùng sẽ được nạp liệu và lấy giấm chín ra một cách độc lập (lên men gián đoạn từng thùng).
4. Cơng đoạn chưng cất – tách nước.
Sử dụng cơng nghệ chưng cất đa áp suất, hệ thống chưng cất hệ thống chưng cất này sử dụng nhiệt năng tối ưu hơn và do đĩ giảm lượng hơi tiêu thụ.
Hệ thống các tháp gồm: - Tháp cất I với khử khí một phần. - Tháp cất II. - Tháp khửAnđehyt. - Tháp cất tinh I. - Tháp cất tinh II.
Các tháp hoạt động ở mức áp suất khác nhau để các tháp cĩ thể được gia nhiệt bởi hơi đỉnh của tháp khác. Cồn từ khu vực chưng cất sẽ được gia nhiệt siêu tốc nhằm nâng nhiệt độ lên khoảng 115oC và hĩa hơi hồn tồn. Sau đĩ hơi cồn sẽ được tách nước bằng rây phân tử 3A. Sản phẩm cồn khan sẽ được đưa đi ngưng tụ, làm mát và tồn chứa. Sau một thời gian hấp phụ, tháp hấp phụ bị bão hịa và tháp được tái sinh bằng một phần dịng hơi cồn khan đi ra khỏi tháp hấp phụ. Dịng hơi cồn tái sinh cĩ chứa nước sẽ quay trở lại khu vực chưng cất.
5. Cơng đoạn xử lý dịch hèm
Dịch hèm thải từ tháp chưng cất được đưa đến máy ly tâm nhằm tách bỏ các thành phần rắn lơ lửng. Dịch hèm lỗng sau ly tâm, một phần sẽ hồi lưu lại quá trình cơng nghệ, phần cịn lại được đưa đi cơ đặc bốc hơi.
Bã ẩm tách ra từ máy ly tâm sẽ được trộn với phần cặn đáy từ thiết bị cơ đặc, sau đĩ được đưa đi sấy làm sức ăn gia súc.
Hơi sinh ra từ thiết bị sấy, cơ đặc sẽ được thu hồi và quay trở lại quá trình cơng nghệ.
1.5.3.2. Sản xuất bioethanol từ biomass.
Nhiên liệu sinh học thế hệ 1 bị hạn chế bởi khả năng mở rộng diện tích đất trồng trọt hiện nay để trồng các loại cây thích hợp là cĩ hạn và các cơng nghệ truyền thống sử dụng để chuyển đổi các nguồn nguyên liệu này thành NLSH cịn bị hạn chế bởi hiệu quả và phương pháp xử lý. Vì vậy người ta đã hướng tới nhiên liệu sinh học thế hệ 2. Loại NLSH này được sản xuất từ nguồn nguyên liệu sinh khối, qua nghiền sấy rồi lên men thành nhiên liệu sinh học. Các nguyên liệu này được gọi là "sinh khối xenluloza" cĩ nguồn gốc từ chất thải nơng nghiệp, chất thải rừng, chất thải rắn đơ thị, các sản phẩm phụ từ quá trình chế biến thực phẩm hoặc loại cỏ sinh trưởng nhanh như rơm, rạ, bã mía, vỏ trấu, cỏ…
Chuẩn bị Tiền xử lí Thủy phân Lên men Nguyên liệu Nấm men Nhân giống Chưng cất Ethanol
Khi sản xuất etanol từ sinh khối cellulose, việc chuyển sinh khối về dạng đường cĩ thể lên men tạo etanol phức tạp hơn nhiều so với chuyển hĩa tinh bột. Các quá trình xử lí nguyên liệu được tiến hành trên cơ sở tương tác vật lí, hĩa học, sinh học. Sau đĩ tiếp tục các quá trình chuyển hĩa thu sản phẩm.
Hình 1.9. Quy trình cơng nghệ sản xuất Bioethanol từ Biomass