III. Thiết bị
4. Thiết bị nổ hơi
Quá trình nổ hơi nước là một quá trình cơ – hóa – nhiệt. Đó là phá vỡ cấu trúc các hợp phần với sự giúp đỡ của nhiệt ở dạng hơi (nhiệt), lực cắt do sự giãn nở của ẩm (cơ), và thủy phân các liên kết glycosidic (hóa).
Sự mô tả quá trình làm nổi bật tầm quan trọng của việc tối ưu hai yếu tố: thời gian lưu và nhiệt độ. Nhiệt độ có liên quan đến áp suất hơi trong thiết bị phản ứng. Nhiệt độ càng cao thì áp suất càng cao, do đó càng làm gia tăng sự khác nhau giữa áp suất trong thiết bị phản ứng so với áp suất khí quyển. Sự chênh lệch về áp suất tỷ lệ với lực cắt của ẩm hóa hơi.Thời gian càng dài càng thúc đẩy sự phân hủy cellulose và tạo thành các chất gây ức chế cho việc lên men
Hình 15:Hệ thống thiết bị nổ hơi
Cấu tạo:
Input container: thùng nhập liệu rơm Detector of material : đầu dò mức nhập liệu Weight feeder : trục vit nhập liệu
30
Main screw: trục vit chính, cấp rơm rạ cho quá trình nổ hơi Detector of water pressure: đầu dò áp suất hơi nước
Water service control valve: thiết bị điều khiển áp suất hơi nước Water supply: cung cấp nước
Inclination CV: trục vit tháo liệu Sequencer: bảng điều khiển Vật liệu chế tạo: thép CT3 Cơ chế hoạt động :
Rơm rạ sau khi cắt nhỏ được đưa đến thiết bị puffing. Rơm được cho vào thùng nạp liệu, được vận chuyển bằng vít tải đến bộ phận puffing. Bộ phận puffing có cấu tạo là một trục vít với đường kính cánh vít giảm dần, nhờ vậy rơm sẽ được nén và chà xát với nhau và với thiết bị, khi đó những sợi rơm sẽ bị xé bung ra và có cấu trúc xốp hơn. Trong bộ phận này, nước được cho vào phối trộn với rơm rạ nhằm mục đích tránh cho rơm rạ bị cháy trong quá trình nén ép và chà xát. Mặc khác, do lực nén của trục vít làm áp suất tăng nhẹ và sự chà xát với thiết bị làm nhiệt độ rơm trong bộ phận này lên đến khoảng 150oC, nước lúc này ở trạng thái hơi. Khi rơm được đẩy ra ngoài, áp suất giảm đột ngột, hơi nước có năng lượng cao nhanh chóng thoát ra khỏi khối rơm gây phá vỡ cấu trúc, phân hủy một phần hemicellulose và lignin, do đó cũng tạo ra những lỗ xốp bên trong cấu trúc rơm rạ. Qúa trình này thực hiện bởi thiết bị thay đổi áp suất tạo hơi nước.Áp suất thay đổi tạo ra quá trình nổ hơi,biến thiên trong khoảng 40-50 atm .Rơm sau khi
qua bộ phận puffing sẽ được vận chuyển lên trên bằng một vít tải và rơi vào thùng chứa đặt bên dưới.
Nhìn chung, qua thiết bị puffing, cấu trúc rơm trở nên xốp hơn nhờ 2 tác động: sự chà xát và nổ hơi nhẹ. Cuối quá trình puffing, rơm trở nên mềm và tăng khả năng thấm nước. Tốc độ puffing là 200 – 450 kg rơm/h, 15 – 17% nước.Độ ẩm rơm sau khi puffing là 37 % (w/w).
Mục đích của quá trình nổ hơi là tạo ra những lỗ xốp bên trong cấu trúc rơm rạ để quá trình thủy phân sau này diễn ra thuận lợi hơn.
31
Năng suất, hiệu suất phụ thuộc vào quá trình tiến hành thí nghiệm Nhập liệu: Detector of material
Tháo liệu: Inclination CV
Công dụng của máy: phá vỡ cấu trúc, phân hủy một phần hemicellulose và lignin, do đó cũng tạo ra những lỗ xốp bên trong cấu trúc rơm rạ, tăng độ xốp của rơm,phá vỡ cấu trúc lignin trong bó mạch cellulose.
Nơi sản xuất: Nhật Bản
Ưu điểm của thiết bị: Hệ thống trục vit nhập liệu giúp vận chuyển rơm dễ dàng đồng bộ vào bộ phận nổ hơi. Áp suất hơi nước được điều khiển tự động tạo áp suất thích hợp kích thích quá trình nổ hơi tạo sản phẩm tơi xốp
Nhược điểm: Thiết bị to, cồng kềnh, tạo nhiều bụi, tiêu tốn nhiều năng lượng do sử dụng nhiều mô tơ cho quá trình tải nhập liệu và tháo liệu, đòi hỏi nhiều kinh nghiệm vận hành trong quá trình điều khiển.