Электрогидравлическая обработка отходов мукомольного производства в технологии получения биоэтанола

• Автор: Головинов, Николай Валентинович
• Шифр специальности: 05.20.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Зерноград
• Количество страниц: 182 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Сырьевая база растительных материалов и отходов сельскохозяйственного производства в технологиях

получения биоэтанола.

1.2 Технологические линии получения биоэтанола из

крахмалистого сырья

1.3 Технологии предварительной обработки крахмало и целлюлозосодержащего сырья при производстве биоэтанола.
1.4 Анализ существующих электрофизических способов и технических средств предварительной обработки сырья.

1.5 Выводы. Цель и задачи исследования.

2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ КРАХМАЛО И ЦЕЛЛЮЛОЗОСОДЕРЖАЩЕГО СЫРЬЯ.

2.1 Обоснование способа предварительной элскгрогидравлической обработки

2.2 Электрическая цепь элскгрогидравлической установки. Параметры
и возможные режимы работы
2.3 Энергетический баланс разрядного импульса и предпробойные
потери энергии.
2.4 КПД элекгрогидравлического разряда.
2.5 Выводы.
3 ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЛАБОРАТОРНЫХ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ
В ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ БИОЭТАНОЛА
з
3.1 Программа экспериментальных исследований
3.2 Использование ферментных препаратов в экспериментальных
исследованиях для биоконверсии крахмало и целлюлозосодержащего сырья в биоэтанол.
3.3 Электротехнические средства для определения энергетических параметров электрогидравлического воздействия.
3.3.1 Датчик импульсного давления.
3.3.2 Датчик импульсов тока на основе пояса Роговского
3.3.3 Кондуктометрическая ячейка для измерения электропроводности жидких сред.
3.4 Методика определения гранулометрического состава отходов мельничного производства
3.5 Методика определения содержания глюкозы в осахареином заторе после элекгрогидравлической обработки.
3.6 Лабораторная база для проведения исследований по электрогидравлической обработке крахмало и
целлюлозосодержащего сырья
3.7 Планирование экспериментов.
3.8 Программа производственного эксперимента.
3.9 Выводы.
4 РЕЗУЛЬТАТЫ ЛАБОРАТОРНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
И ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ИСПЫТАНИЙ.
4.1 Гранулометрический состав продуктов и отходов
мельничного производства.
4.2 Экспериментальные исследования электрической проводимости растворов крахмало и целлюлозосодержащего сырья.
4.3 Результаты и анализ экспериментальных исследований зависимости
амплитуды давления от межэлектродного промежутка.
4.4 Результаты и анализ экспериментальных исследований по электрогидравлической обработке отходов мельничного производства
4.4.1 Результаты и анализ электрогидравлической обработки
пшеничных отрубей
4.4.2 Результаты и анализ электрогидравлической обработки вентиляционных относов.
4.5 Результаты производственного эксперимента
4.6 Выводы.
5 ТЕХНИКОЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ КРАХМАЛО И ЦЕЛЛЮЛОЗОСОДЕРЖАЩЕГО СЫРЬЯ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ БИОЭТАНОЛА.
5.1 Расчт требуемых инвестиций
5.2 Определение годовых эксплуатационных затрат
5.3 Техникоэкономическая оценка эффективности предлагаемого технического решения.
5.4 Расчт чистого дисконтированного дохода
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


По результатам исследований получено в соавторстве 3 патента на изобретение и 2 свидетельства на полезную модель, опубликовано 7 статей, в том числе 2 в изданиях из перечня ВАК. Доля сырьевой составляющей в себестоимости производства биоэтанола значительна и на сегодняшний день составляет до . Для осуществления полноценного технологического спиртового брожения требуется КЦС растительного происхождения. Использование возобновляемого растительного сырья и постоянно образующихся углеводсодержащих отходов перерабатывающих отраслей агропромышленного комплекса позволяет считать, что сырьевая база для обеспечения существующего уровня и дальнейшего расширения производства биотоплива достаточна надежна. Однако задача снижения себестоимости получения этанола биотехнологическим методом требует анализа и выбора различных видов наиболее дешевого и доступного сырья. При этом важно, чтобы сырье ежегодно воспроизводилось в необходимых количествах, собиралось концентрированно с наименьшими транспортными расходами, имело высокое содержание гидролизуемых углеводов и хорошо сохранялось. Номенклатура углеводсодержащего сырья в производстве этанола широка и технологически отработано использование зерна пшеницы, ржи, кукурузы, древесных отходов, сахарных свеклы и тростника, газетной массы и т. В таблице 1. Южном Федеральном округе источников возобновляемого углеводсодержащего сырья субстраты, которые могут быть превращены в этанол ,,,,,,. Каждый из приводимых субстратов в своем составе содержит полисахариды целлюлозу, гемицеллюлозу и крахмал, из которых биохимическим путем возможно синтезирование этанола. В таблице 1 1 сырье разделено на пять характерных групп. Эти группы отличаются друг от друга видом сырья в зависимости от особенностей или сложности используемой технологической схемы производства биоэтанола, а также видом отходов первичного производства и содержанием в них легко и трудногидролизуемых полисахаридов. Га. Стебли сах. Разработаны технологии по переработке субстратов с разным соотношением целлюлозы, гемицеллюлозы, лигнина и крахмала. В течение последнего десятилетия интенсивно велись научноисследовательские работы в лабораторных условиях по совершенствованию технологии производства этанола из биомассы, что позволило увеличить его выход при использовании различных крахмало и целлюлозосодержащих сырьевых материалов таблица 1. Это стало возможным также и за счет разработки новых ферментных препаратов, облегчающих гидролиз целлюлозных компонентов, а также в связи с применением электрофизических способов подготовки сырья к гидролизу. Таблица 1. Источник сырья Содержание гидролизуемой части крахмал, целлюлоза, гемицеллюлоза, сахар и др. При выборе субстрата важное значение имеет возможность постоянного его воспроизводства в необходимых объмах, относительно длительное время хранения и отсутствие больших транспортных издержек для подвоза к месту переработки. В этом отношении наиболее перспективным выглядит применение в качестве субстрата отходов переработки зерновых культур на мукомольных производствах. В мукомольном производстве из 1 тонны зерна пшеницы выход отходов составляет около 0. Распределение этих отходов по виду в мельничном производстве различно и зависит от производительности технологического оборудования или его мощности, а также от качества зерна. Основные биотехнические характеристики отходов представлены в таблице 1. ОАО Ростовремагропром в г. Зсрпограде крупного перерабатывающего комплекса Ростовской области. Из этой таблицы видно, что основную долю составляют отруби. Причем, их особенностью как потенциальной сырьевой составляющей в производстве биоэтанола является то, что они уже были подвергнуты значительному механическому воздействию, в результате которого произошло частичное, хотя и незначительное, нарушение внутриклеточных связей целлюлозы. В таблице 1. ВНИИСЗК им. И.Г. Калиненко г. Зерноград. Основным ценным компонентом отходов для производства биоэтанола является крахмал. Проведенный биохимический анализ показал, что наиболее высокое содержание крахмала имеется в вентиляционных относах более , причем размер частиц в этих относах может быть соизмерим с размерами зерен крахмала.