CZ2015772A3

CZ2015772A3 - Způsob zpracování obilního a/nebo kukuřičného zrna při výrobě biolihu a palivo a zařízení pro provádění tohoto způsobu

Info

Publication number: CZ2015772A3
Application number: CZ2015-772A
Authority: CZ
Inventors: Milan Ptáček
Original assignee: Milan Ptáček
Priority date: 2015-11-03
Filing date: 2015-11-03
Publication date: 2017-05-10
Also published as: WO2017076380A1

Abstract

Způsob zpracování obilního a/nebo kukuřičného zrna při výrobě biolihu, ve kterém se obilní a/nebo kukuřičné zrno nejdříve zbaví oplodí a osemení a /nebo klíčků a endosperm, vzniklý zbavením obilního a/nebo kukuřičného zrna oplodí a osemení a/nebo klíčků, se po předchozím zcukernatění a fermentaci destiluje za vzniku biolihu a biologicky dostupné suroviny, která se odvodní, zatímco separované oplodí a osemení a/nebo klíčky se spálí v kotli lihovaru. Biologicky dostupná surovina je alespoň částečně odvodněná hmota, která po destilaci vsazeného endospermu zbude v destilační koloně. Palivo pro spalování v kotli lihovaru pro výrobu biolihu z obilního a/nebo kukuřičného zrna obsahuje separované oplodí a osemení a/nebo klíčky a další nadrcené látky. Zařízení pro provádění uvedeného způsobu je tvořené alespoň jednou destilační kolonou (1), kde destilační kolona (1) je spojena svým výstupem lihových par se vstupem kondenzátoru/chladiče (2) opatřeného výstupem biolihu, vstup páry destilační kolony (1) je spojen s výstupem páry kotle (7) a vstup zápary destilační kolony (1) je spojen s výstupem zápary kvasné nádoby (20). Destilační kolona (1) je výstupem výpalků spojena s odvodňovací jednotkou (3) a /nebo s bioplynovou stanicí (10). Kvasná nádoba (20) je svým vstupem spojena s výstupem endospermu oddělovače (12) oplodí a osemení, případně klíčků, jehož výstup oplodí a osemení, případně klíčků je spojen se vstupem oplodí a osemení, případně klíčků míchárny (6) oplodí a osemení, případně klíčků, jejíž vstup nadrcených látek je spojen s výstupem zásobníku (21) nadrcených látek, a výstup míchárny (6) oplodí a osemení, případně klíčků je spojen se vstupem paliva kotle (7).

Description

Způsob zpracování obilního a/nebo kukuřičného zrna při výrobě biolíhu a palivo a zařízení pro provádění tohoto způsobů

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu zpracování obilního a/nebo kukuřičného zrna při výrobě biolíhu, u kterého se obilní a/nebo kukuřičné zrno nejdříve zbaví oplodí a osemení a/nebo klíčků, a takto vzniklý endosperm se použije pro výrobu biolíhu. Dále se týká paliva pro spalování v kotli lihovaru pro výrobu biolíhu z obilního a/nebo kukuřičného zrna podle tohoto způsobu a zařízení pro provádění tohoto způsobu, kde toto zařízení je tvořené alespoň jednou destilační kolonou, spojenou svým výstupem lihových par se vstupem kondenzátoru/chladiče, opatřeného výstupem biolíhu, přičemž vstup páry destilační kolony je spojen s výstupem páry kotle a vstup zápary destilační kolony je spojen s výstupem zápary kvasné nádoby.

Dosavadní stav techniky

V současné době v souvislosti se snahou zbavit se závislosti na dovozu fosilních paliv, zejména ropy, vzrůstá zájem o energetické využití doposud nevyužívaných organických materiálů, zejména z vlastní zemědělské produkce. Zvláště je zájem o produkci biolíhu, který by mohl být vyráběn v každé zemi z tamních zemědělských plodin a mohl by ropu z větší části nahradit. Pro výrobu biolíhu lze využít cukernaté a škrobnaté plodiny, zejména cukrovku a obiloviny.

Vyrobený biolíh se může přímo používat ve spalovacích motorech jako pohonná hmota, avšak zpravidla se dnes používá jako přísada, která se v množstvích 5 % až 10 % přimíchává do konvenčních minerálních paliv. Pomocí ethanolu se zvyšuje oktanové číslo a snižuje se množství emisí CO2.

Široké uplatnění má zejména třtinový biolíh v Brazílii, kde se používá jako automobilové palivo. V osmdesátých letech byly zhruba dvě třetiny automobilů v Brazílii vybaveny speciální úpravou motoru, která jim umožňovala jezdit na čistý biolíh. Dnes se nové automobily již takto neupravují, zato veškerý automobilový benzín v Brazílii obsahuje 26% třtinového biolíhu. S touto směsí mohou pracovat běžné spalovací motory.

Biolíh vyrobený z kukuřice se rovněž používá jako aditivum do většiny automobilových benzínů v USA, zpravidla jako 10% příměs.

21. lO.aOHí

-2Obilná a kukuřičná zrna • ·

• ·

obsahují kromě látek obsahujících škrob á/nebo cukry i látky balastní, jako jsou oplodí, osemení a klíčky, které jsou při výrobě biolíhu nevyužitelným odpadem. Zpravidla jsou součástí zbytků po fermentaci, ze kterých se vyrábějí krmivá pro zvířata.

Z AU 2013200519B je znám způsob výroby biologicky dostupné suroviny, u kterého se nejdříve odstraní oplodí z kukuřičných zrn a klíčky z kukuřičných zrn, čímž se získá škrob a protein. Pak se oddělí protein od škrobu a tento škrob se zkapalní, zcukematí a fermentuje, čímž vzniká fermentovaný škrobový vývar. Odstraní se pevné fermentační látky od fermentováného škrobového vývaru, předupraví se biomasové vlákniny obsahující jeden nebo více lignocelulózových materiálů odvozených od rostlin, zbytků nebo vedlejších produktů ze zemědělského zpracování, a jejich kombinace, aby se zvýšila stravitelnost biomasové vlákniny pro přežvýkavce. Předupravené lignocelulózové materiály, zbytky nebo vedlejší produkty ze zemědělského zpracování se smíchají s pevnými fermentačními látkami a s touto směsí se smíchají odstraněná oplodí a odstraněné klíčky, čímž vznikne biologicky dostupná surovina.

Z US 2008/0089996 nebo z EP 1 944 085 je znám způsob zpracování a zařízení pro výrobu ethanolu, který redukuje počet kroků separace v nejvyšším možném rozsahu a zjednodušuje výrobní uspořádání, přičemž umožňuje, aby se snadno extrahoval šrot, oplodí a klíčky. Způsob zahrnuje zvlhčovači krok smáčení kukuřičných zrn určitým množstvím vody, krok odstranění slupek z kukuřičných zrn, přičemž se zachová jejich tvar, aniž by se namočená zrna rozbila, krok rozdrcení oloupaných kukuřičných zrn na kousky, krok separace otrub od rozbitých kousků, a krok dalšího mletí separovaných otrub.

Z WO 2006/113683 i z US 2009/0130257 je znám způsob výroby ethanolu a modifikovaného krmivá pro zvířata. Způsob nahrazuje škrob ve známých krmivech na bázi kukuřice vlákninou z biomasy upravenou tak, aby byla pro zvířata stravitelnější. Oplodí a klíčky se odstraní od kukuřičných zrn a zpracují se na vedlejší produkty. Škrob a protein se také odstraní a separují. Škrob je poté fermentován a destilován na ethanol a lihové výpalky. Biologicky dostupné modifikované krmivo obsahuje oplodí a klíčky odstraněné z kukuřičných zrn a případně vedlejší produkty ze zpracování oplodí a klíčků, a lignocelulózové materiály. Modifikované krmivo může případně obsahovat energetické materiály, například rostlinné tuky, rostlinné mýdlové suroviny nebo glycerin nebo jejich kombinace.

U všech těchto známých postupů se kukuřičná zrna zbavují oplodí a osemení, případně klíčků, ale oplodí a osemení, případně klíčky, se pak přidávají do zbytků po fermentaci,

Ή. 11). 2UM

-3• · · zpravidla pro namíchání krmivá pro zvířata. Tím se do krmivá dostává balast a oplodí a osemení, případně klíčky, nejsou využity tak, jak to umožňuje jejich potenciál.

V současné době se vyrábí biolíh, jenž se zejména přidává k benzínu jako doplňková složka benzínu, nebo slouží pro výrobu pohonné látky, jejímž základem je biolíh, především ze zemědělských produktů na bázi obilovin, zejména z obilí, to jest obilního zrna, zrna kukuřice, ale i šťávy z cukrové řepy. Tento biolíh se v současnosti přidává do automobilových benzinů v množství do 5 %, přičemž se uvažuje o zvýšení podílu na 10%, nebo se dodává jako bioetanol E 85, který obsahuje 85% biolihu. Každý lihovar, vyrábějící biolíh z obilovin, jej získává destilací lihové zápary, která vzniká zcukřením škrobu obsaženého v zrnu obilí a kukuřice. Každá výroba v lihovaru je energeticky velmi náročná. Jako palivo pro kotle vyrábějící páru pro technologii lihovaru se u převážné většiny lihovarů používají fosilní paliva, a to zemní plyn nebo uhlí. Objevily se případy, kdy pohonným palivem pro kotle byl bioplyn získaný v bioplynových stanicích z odpadních produktů lihovaru nebo z výpalků z výroby biolihu. Objevily se i možnosti energeticky využít výpalky z výroby biolihu podle patentu 300 196 nebo způsobem dle patentu 301 071. Základním produktem biolihovaru je biolíh. Nej častějším druhým, tedy vedlejším nebo druhotným, produktem lihovaru jsou sušené výpalky neboli DDGS, sloužící jako krmivo pro skot a prasata. Bez ekonomického přínosu z prodeje DDGS je biolihovar ekonomicky neefektivní. Výrobní proces v lihovaru probíhá takto: Zrna obilí či kukuřice se sešrotují, smíchají se s vodou za vzniku tzv. zápary, která se dále zcukematí, to jest škrob se přemění pomocí enzymů a případně i tepla na cukry, zcukematělá zápara se zkvasí na lihovou záparu, případně se před zkvašením ochladí, po předchozím ohřátí, a lihová zápara se dále destiluje v záparové koloně. Destilát ze záparové kolony se dále destiluje v rektifikační komoře. Líh se pak upravuje na stupeň čistoty potřebný pro použití v pohonných hmotách. Zbytky ze záparové komory opouštějí destilační komoru ve formě tekutých výpalků, které se zpravidla dále odstředí na odstředivce, přičemž tuhá složka, nazývaná koláč, se vysuší v parní nebo bubnové sušárně. Topným mediem sušárny je opět fosilní palivo nebo pára vyráběná v kotli na fosilní palivo. Tekutá složka, zvaná fugát, se zahušťuje na vícestupňových parních odparkách na sirup, který se přidává do tuhé složky, koláče, a s ním se společně suší v parní nebo bubnové sušárně. Vzniká tak vedlejší výrobní produkt, kterým je krmná látka ve formě sušených granulí, zvaných nej častěji DDGS. Tyto granule se používají jako krmivo pro skot, omezeně i pro prasata. Příjem lihovaru v podobě příjmu z DDGS je poměrně veliký a lihovary jej proto nechtějí opustit. DDGS jako krmivo lze použít jen pro vybraná hospodářská zvířata, zejména přežvýkavce, a na omezeném

-2<ΓΤΓ2015 •03357 • · · ·

-4prostoru, a to zejména z ekonomických důvodů, neboť na větší dopravní vzdálenosti se již nevyplatí jej prodávat.

Popsané způsoby výroby však představují neudržitelný rozvoj, neboť palivo spotřebovávané v lihovarech bývá nejčastěji zemní plyn, nebo uhlí. Dle kritérií o udržitelnosti biopaliv, která jsou platná v celé EU, představuje tento obvyklý způsob výroby biolihu dle směrnic EU (v ČR nařízení vlády 351/2012 Sb.) neudržitelný rozvoj, a to z toho důvodů, že představuje malou úsporu CO₂ ve výrobním procesu a tak se stává jen málo obnovitelným zdrojem. V případě obilí a zemního plynu jako procesního paliva použitého v klasických kotlích představuje biolíh úsporu jen 34 % CO₂, při palivu uhlí je úspora CO₂ jen 16 % , při použití kukuřice se úspora zvedne o cca 2-3%. Při použití zemního plynu v kogenerační výrobě elektrické energie je úspora u kukuřice cca 49%. Ve většině biolihovarů s palivem zemní plyn nebývají umístěné ani parní turbíny, který by poháněly generátory elektrické energie.

Stávající biolihovar první generace vyrobí zpravidla cca 100 000 tun biolihu za rok. Spotřeba kukuřice o obsahu škrobu 70% je cca 40,21 t/h, což dává při provozní době 8100 hod 325 701 tun. Tento biolihovar vyprodukuje 12,5 tun biolihu za hodinu, tj. 101 250 tun lihu/rok. Toto množství biolihu představuje cca 2 733 750 GJ tepla. Dále tento biolihovar vyprodukuje cca 12,5 tuny DDGS za hodinu, tj. 101 250 tun DDGS za rok. Na technologické potřeby tepla spotřebuje lihovar cca 45 836 470 m zemního plynu. To činí dohromady 1 402 596 GJ tepla, což znamená, že biolihovar potřebuje více než polovinu tepla z neobnovitelného zdroje, z toho množství energie, které přinese vyrobený biolíh jako obnovitelný zdroj. K tomu však biolihovar ještě spotřebuje cca 6 až 7 MWe energie za hod, tj. spotřebuje dalších cca 56 700 MWhe, což představuje obsah tepla v palivu elektrárny cca 583 000 GJ. Toto teplo pochází z drtivé většiny z fosilních paliv. Celková bilance je tak taková, že na produkci 2,74 mil GJ obnovitelného zdroje se potřebuje asi 1,90 GJ tepla z fosilních paliv, což představuje cca 73 % energie. Toto je neudržitelný stav.

Tento obvyklý způsob výroby představuje neudržitelný rozvoj. A proto se uvažuje o zániku tohoto způsobu výroby biolihu. Při použití výpalků jako biopalivo dle patentu 300 196 představuje použitelná technologie velikou investicí bez rychlé návratnosti a to v horizontu 10-15 let. V době vysokých podpor či dotací do výroby elektrické energie z biomasy by mohla být návratnost lepší, dotace v tomto ohledu však ztrácí smysl, nebot dotace přichází z výroby elektrické energie z fosilních paliv, lihovary navíc ztratí výnos • · · ·

-5z DDGS, který je pro ně zásadní. Při použití jiných obnovitelných zdrojů jako paliva se zjistilo, že je všeobecný nedostatek obnovitelných zdrojů, jako dřevní štěpka a podobně, které by se zde mohly použít jako palivo. Návratnost investice při změně palivové základny na biomasu jako např. štěpky představuje 10 až 15 let, a to ještě vyžaduje podporu na výrobu elektrické energie, což je také neúnosné. Podstatné však je, že toto palivo v potřebném množství ani není k dispozici. Pro lihovar s produkcí 100 000 tun biolihu za rok,což je běžná velikost lihovaru, je potřebné množství paliva cca 112 tis tun slámy, nebo cca 192 000 tun štěpky. Potřeba takového množství biomasy by vyvolala spirálovou eskalaci cen, přičemž vyrobený biolíh je již v současných podmínkách na hranici rentability. Při zvýšení cen těchto paliv v důsledku další poptávky ztratí biolihovar ekonomický smysl a zbankrotuje. Pokud však nenaplní kritéria o udržitelnosti biopaliv za rozumných ekonomických podmínek, jsou tyto biolihovary první generace odsouzené k uzavření a následnému bankrotu, nebot jejich paliva se ze zákona nebudou moci přidávat k fosilním palivům, nebo budou na ně uvaleny spotřební daně a líh se stane neprodejným a lihovar zbankrotuje.

Biolihovary druhé generace jsou v plenkách, navíc jsou energeticky náročnější než biolihovary první generace. U těchto lihovaru navíc vznikne i problém, že nebude k dispozicí surovina, ze které by se biolíh druhé generace mohl vyrábět. Předpokládá se, že se bude mimo jiné vyrábět např. ze slámy. Slámy na výrobu biolihu bude potřeba mnohem více než obilí, v tomto ohledu se budou muset zasít podstatně, a to násobně, větší plochy obilí než dosud a vznikne přebytek nepotřebného obilního zrna, které bude tak neprodejné. Nebude pro ně uplatnění, neboť v Evropě se nebude moci zkrmit ani prodat.

Podstata vynálezu

Uvedené nedostatky dosavadního stavu techniky do značné míry odstraňuje způsob zpracování obilního a/nebo kukuřičného zrna při výrobě biolihu, u kterého se obilní a/nebo kukuřičné zrno nejdříve zbaví oplodí a osemení a/nebo klíčků, přičemž podstatou vynálezu je, že endosperm vzniklý zbavením obilního a/nebo kukuřičného zrna oplodí a osemení a/nebo klíčků, se po zcukematění a fermentaci destiluje za vzniku biolihu a biologicky dostupné suroviny, která se odvodní, zatímco separované oplodí a osemení a/nebo klíčky se spálí v kotli lihovaru. Biologicky dostupná surovina je přitom alespoň částečně odvodněná hmota, která po destilaci vsazeného endospermu zbude v destilační koloně. Tato biologicky dostupná surovina se dalším odvodněním může zpracovat na tekutý a/nebo tuhý bílkovinový

24. 10.201*5

-6• · : .i..........

koncentrát. V případě, že se endosperm před destilací zbaví proteinu, biologicky dostupná surovina neobsahuje protein, obsahuje pouze látky zbylé v odvodněných výpalcích po destilaci endospermu, který byl předtím zbaven proteinu.

Ve výhodném provedení tohoto vynálezu se separované oplodí a osemení a/nebo klíčky smíchají s nadrcenou látkou, vybranou ze skupiny zahrnující vápenec, hydrát vápenatý, vápno, kámen, písek, popel po spalování, produkty po odsiřování, odprašky z výroby a úpravy rud, kameniva, fosilní pevná paliva jako uhlí, lignit, rašelina, pevná paliva vyrobená z kalů z čistíren odpadních vod, uměle vyrobených paliv ze skupiny petrolkoksů, biomasových paliv s vysokou teplotou tavení popele, jako štěpka, řepková sláma, seno, tráva, ořezy stromů, energetických plodin jako šťovík, křídlatka. Poměr oplodí a osemení, případně i klíčků, a nadrcených látek se přitom nastaví pro dosažení poměru součtu hmotnosti sodíku a draslíku v popelu ku hmotnosti ostatních nespalitelných složek v popelu na hodnotu menší než 1 :

5,85 a/nebo je nastaven pro dosažení výsledné teploty tání popele směsi nad 760 °C, a tato směs se použije jako palivo pro kotel lihovaru.

V dalším výhodném provedení tohoto vynálezu se poměr biomasy s nízkou teplotou tavení popele a nadrcených látek nastaví pro dosažení poměru součtu hmotnosti sodíku a draslíku v popelu ku hmotnosti ostatních nespalitelných složek v popelu na hodnotu menší než 1 : 6,50 a/nebo je nastaven pro dosažení výsledné teploty tání popele směsi nad 1200 C, případně ještě lépe se nastaví pro dosažení poměru součtu hmotnosti sodíku a draslíku v popelu ku hmotnosti ostatních nespalitelných složek v popelu na hodnotu menší než 1 . 15 a/nebo je nastaven pro dosažení výsledné teploty tání popele směsi nad 1300 C.

V ještě dalším výhodném provedení se bílkovino vy koncentrát odvodní na obsah vody pod 50 % nebo pod 40 %, nebo případně sušením pod 20 % nebo 14 %.

Uvedené nedostatky dosavadního stavu techniky do značné míry odstraňuje i palivo pro spalování v kotli lihovaru pro výrobu biolíhu z obilního a/nebo kukuřičného zrna, kde podstatou vynálezu je, že obsahuje separované oplodí a osemení a/nebo klíčky.

Výhodně je toto palivo tvořeno separovaným oplodím a osemením a/nebo klíčky smíchanými s nadrcenou látkou, vybranou ze skupiny zahrnující vápenec, hydrát vápenatý, vápno, kámen, písek, popel po spalování, produkty po odsiřování, odprašky z výroby a úpravy rud, kameniva, fosilní pevná paliva jako uhlí, lignit, rašelina, pevná paliva vyrobená z kalů z čistíren odpadních vod, uměle vyrobených paliv ze skupiny petrolkoksů, biomasových paliv s vysokou teplotou tavení popele, jako štěpka, řepková sláma, seno, tráva, ořezy stromů, energetických plodin jako šťovík, křídlatka, přičemž poměr oplodí a osemení, případně i klíčků a nadrcených látek je nastaven pro dosažení poměru součtu hmotnosti sodíku a draslíku •84. 10. 20*5

- / - ··· ; · · · ····. · ·· · ······· t . ·

·..· : ..........

v popelu ku hmotnosti ostatních nespalitelných složek v popelu na hodnotu menší než 1 :

5,85 a/nebo je nastaven pro dosažení výsledné teploty tání popele směsi nad 760 °C.

V dalším výhodném provedení tohoto vynálezu je palivo sestaveno tak, že poměr biomasy s nízkou teplotou tavení popele a nadrcených látek je nastaven pro dosažení poměru součtu hmotnosti sodíku a draslíku v popelu ku hmotnosti ostatních nespalitelných složek v popelu na hodnotu menší než 1 : 6,50 a/nebo je nastaven pro dosažení výsledné teploty tání popele směsi nad 1200 °C případně ještě lépe je palivo sestaveno tak, že poměr biomasy s nízkou teplotou tavení popele a nadrcených látek je nastaven pro dosažení poměru součtu hmotnosti sodíku a draslíku v popelu ku hmotnosti ostatních nespalitelných složek v popelu na hodnotu menší než 1 : 15 a/nebo je nastaven pro dosažení výsledné teploty tání popele směsi nad 1300 °C.

Uvedené nedostatky dosavadního stavu techniky do značné míry odstraňuje i zařízení pro zpracování obilního a/nebo kukuřičného zrna při výrobě biolíhu, tvořené alespoň jednou destilační kolonou, kde alespoň jedna destilační kolona je spojena svým výstupem lihových par se vstupem kondenzátoru/chladiče, opatřeného výstupem biolíhu, vstup páry destilační kolony je spojen s výstupem páry kotle a vstup zápary destilační kolony je spojen s výstupem zápary kvasné nádoby. Podstatou vynálezu přitom je, že destilační kolona je výstupem výpalků spojena s odvodňovací jednotkou a/nebo s bioplynovou stanicí, kvasná nádoba je svým vstupem spojena s výstupem endospermu oddělovače oplodí a osemení, případně klíčků, jehož výstup oplodí a osemení, případně klíčků je spojen se vstupem oplodí a osemení, případně klíčků míchámy oplodí a osemení, případně klíčků, jejíž vstup nadrcených látek je spojen s výstupem zásobníku nadrcených látek, a výstup míchámy oplodí a osemení, případně klíčků, je spojen se vstupem paliva kotle.

Nedostatky dosavadního stavu techniky přitom do značné míry odstraňuje i zařízení pro zpracování obilního a/nebo kukuřičného zrna při výrobě biolíhu, tvořené alespoň jednou destilační kolonou, kde alespoň jedna destilační kolona je spojena svým výstupem lihových par se vstupem kondenzátoru/chladiče, opatřeného výstupem biolíhu, vstup páry destilační kolony je spojen s výstupem páry kotle a vstup zápary destilační kolony je spojen s výstupem zápary kvasné nádoby. Podstatou vynálezu přitom je, že destilační kolona je výstupem výpalků spojena s odvodňovací jednotkou a/nebo s bioplynovou stanicí, kvasná nádoba je svým vstupem spojena s výstupem endospermu oddělovače oplodí a osemení, případně klíčků, jehož výstup oplodí a osemení, případně klíčků je spojen se vstupem paliva kotle.

Výhodně jev tomto zařízení v topeništi kotle uspořádána mí cháma oplodí a osemení, případně klíčků, a k ní je připojen výstup zásobníku nadrcených látek.

21. lO.iáie»»

-84 · * • ·· • · ·· • ·· • · ·

Kvasná nádoba je v dalším výhodném provedení svým vstupem endospermu spojena s výstupem endospermu oddělovače oplodí a osemení, případně klíčků, přes drtič endospermu. V jiném výhodném provedení je mezi výstup mí chámy oplodí a osemení, případně klíčků, a vstupem paliva kotle zapojen granulátor paliva.

Odvodňovací jednotka výpalků je v dalších výhodných provedeních tvořena jednonebo vícestupňovou odparkou pro vytvoření tekutého bílkovinného koncentrátu nebo sušárnou bílkovinového koncentrátu pro vytvoření sušeného bílkovinového koncentrátu nebo odstředivkou nebo lisem. Za odvodňovací jednotkou výpalků přitom může být umístěna sušárna bílkovinového koncentrátu.

V ještě jiném výhodném provedení je bioplynový výstup bioplynové stanice spojen s kotlem a/nebo spalovací turbínou a/nebo s generátorem elektrické energie a/nebo s plynovým motorem s generátorem elektrické energie a/nebo s odvodňovací jednotkou výpalků vytvořenou jako sušárna bílkovinového koncentrátu.

Výstup páry kotle je v dalším výhodném provedení spojen se vstupem parní turbiny, opatřené generátorem elektrické energie, a může být spojen s odvodňovací jednotkou výpalků vytvořenou jako sušárna bílkovinového koncentrátu a/nebo jako odparka. Výstup páry z parní turbiny může být v dalším příkladném provedení spojen se vstupem páry destilační kolony. Parní turbína pak může být napojena na kondenzátor páry přes svůj kondenzační stupeň.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude dále podrobněji popsán podle přiložených výkresů, kde na obr. 1 je znázorněno první příkladné provedení zařízení pro zpracování obilního a/nebo kukuřičného zrna při výrobě biolíhu podle vynálezu, na obr. 2 je znázorněno druhé příkladné provedení zařízení pro zpracování obilního a/nebo kukuřičného zrna při výrobě biolíhu s granulátorem paliva podle vynálezu, na obr. 3 je znázorněno třetí příkladné provedení zařízení pro zpracování obilního a/nebo kukuřičného zrna při výrobě biolíhu se spalovací turbínou a generátorem elektrické energie podle vynálezu a na obr. 4 je znázorněno čtvrté příkladné provedení zařízení pro zpracování obilního a/nebo kukuřičného zrna při výrobě biolíhu s parní turbínou a generátorem elektrické energie podle vynálezu.

j < λ ····

-9Příklady provedení vynálezu

V příkladném provedení způsobu zpracování obilního a/nebo kukuřičného zrna při výrobě biolíhu, u kterého se obilní a/nebo kukuřičné zrno nejdříve zbaví oplodí a osemem a/nebo klíčků, a takto vzniklý endosperm se použije pro výrobu biolíhu. Po vydestilováni endospermu, tedy zfermentované zápary, se zbylé výpalky odvodní na obsah vody nejvýše 75 % na tekutý a/nebo tuhý bílkovinový koncentrát.

V jiném příkladném provedení se endosperm před destilací zbaví proteinu, zbylé výpalky pak neobsahují protein a takto vzniklá biologicky dostupná surovina obsahuje pouze látky zbylé v odvodněných výpalcích po destilaci endospermu, který byl předtím zbaven proteinu. Biologicky dostupná surovina je přitom obecný název pro alespoň částečně odvodněnou hmotu, která po destilaci vsazeného endospermu zbude v destilační koloně.

Odvodnění je možné i na nižší obsah vody, např. pod 50 %, pod 40 % nebo pod 20 %, případně i pod 14 %. Pokud se bílkovinový koncentrát suší na hodnoty obsahu vody menšího než 14 %, nejsou zapotřebí konzervanty. Tyto konzervanty jsou však zapotřebí při vyšších hodnotách vlhkosti. Odvodnění sušením na hodnoty pod 20 % vody je možno provádět v sušárně. Separované oplodí a osemení a/nebo klíčky se použije jako palivo v kotli lihovaru. Pro získání optimálního paliva, které bude schopné hořet při optimální teplotě a s minimální produkcí škodlivin ve spalinách se toto separované oplodí a osemení a/nebo klíčky smíchá s nadrcenou látkou, vybranou ze skupiny zahrnující vápenec, hydrát vápenatý, vápno, kámen, písek, popel po spalování, produkty po odsiřování, odprašky z výroby a úpravy rud, kameniva, fosilní pevná paliva jako uhlí, lignit, rašelina, pevná paliva vyrobená z kalů z čistíren odpadních vod, uměle vyrobených paliv ze skupiny petrolkoksů, biomasových paliv s vysokou teplotou tavení popele, jako štěpka, řepková sláma, seno, tráva, ořezy stromů, energetických plodin jako šťovík, křídlatka. Poměr oplodí a osemení, případně i klíčků, a nadrcených látek se přitom nastaví pro dosažení poměru součtu hmotnosti sodíku a draslíku v popelu ku hmotnosti ostatních nespalitelných složek v popelu na hodnotu menší než 1 :

5,85 a/nebo je nastaven pro dosažení výsledné teploty tání popele směsi nad 760 C, a tato směs se použije jako palivo pro kotel lihovaru. Lepších výsledku se dosáhne, pokud se poměr biomasy s nízkou teplotou tavení popele a nadrcených látek nastaví pro dosažení poměru součtu hmotnosti sodíku a draslíku v popelu ku hmotnosti ostatních nespalitelných složek v popelu na hodnotu menší než 1 : 6,50 a/nebo je nastaven pro dosažení výsledné teploty tání popele směsi nad 1200 °C, případně pokud se poměr biomasy s nízkou teplotou tavení popele a nadrcených látek nastaví pro dosažení poměru součtu hmotnosti sodíku a draslíku v popelu .21, 1Π, ÍIQHr ku hmotnosti ostatních nespalitelných složek v popelu na hodnotu menší než 1 : 15 a/nebo je nastaven pro dosažení výsledné teploty tání popele směsi nad 1300 C.

Příkladné provedení paliva pro spalování v kotli lihovaru pro výrobu biolíhu z obilního a/nebo kukuřičného zrna obsahuje separované oplodí a osemení a/nebo klíčky, které se s výhodou smíchají s nadrcenou látkou, vybranou ze skupiny zahrnující vápenec, hydrát vápenatý, vápno, kámen, písek, popel po spalování, produkty po odsiřování, odprašky z výroby a úpravy rud, kameniva, fosilní pevná paliva jako uhlí, lignit, rašelina, pevná paliva vyrobená z kalů z čistíren odpadních vod, uměle vyrobených paliv ze skupiny petrolkoksů, biomasových paliv s vysokou teplotou tavení popele, jako štěpka, řepková sláma, seno, tráva, ořezy stromů, energetických plodin jako šťovík, křídlatka. Poměr oplodí a osemení, případně i klíčků, vůči nadrceným látkám je nastaven pro dosažení poměru součtu hmotnosti sodíku a draslíku v popelu ku hmotnosti ostatních nespalitelných složek v popelu na hodnotu menší než 1 : 5,85 případně na hodnotu menší než 1 : 6,50 nebo na hodnotu menší než 1 . 15, což odpovídá nastavení pro dosažení výsledné teploty tání popele směsi nad 760 C, případně nad 1200 °C nebo nad 1300 °C.

Na obr. 1 je znázorněno první příkladné provedení zařízení pro provádění způsobu zpracování obilního a/nebo kukuřičného zrna při výrobě biolíhu, podle vynálezu. Toto zařízení obsahuje destilační kolonu 1, která je spojena svým výstupem lihových par se vstupem kondenzátoru/chladiče 2, opatřeného výstupem biolíhu. Vstup páry destilační kolony 1 je spojen s výstupem páry kotle 7 a vstup zápary destilační kolony 1 je spojen s výstupem zápary kvasné nádoby 20. Destilační kolona 1 je výstupem výpalků spojena s odvodňovací jednotkou 3 a s bioplynovou stanicí 10. Kvasná nádoba 20 je svým vstupem přes drtič 18 endospermu spojena s výstupem endospermu oddělovače 12 oplodí a osemení, případně klíčků, jehož výstup oplodí a osemení, případně klíčků je spojen se vstupem paliva kotle 7. Vstup nadrcených látek mí chámy 6 oplodí a osemení, případně klíčků je spojen s výstupem zásobníku 21 nadrcených látek, a výstup míchárny 6 oplodí a osemení, případně klíčků, je spojen se vstupem paliva kotle 7.

Na obr. 2 je znázorněno druhé příkladné provedení zařízení pro provádění způsobu zpracování obilního a/nebo kukuřičného zrna při výrobě biolíhu, podle vynálezu. Toto zařízení obsahuje destilační kolonu 1, která je spojena svým výstupem lihových par se vstupem kondenzátoru/chladiče 2, opatřeného výstupem biolíhu. Vstup páry destilační kolony 1 je spojen s výstupem páry kotle 7 a vstup zápary destilační kolony 1 je spojen s výstupem zápary kvasné nádoby 20. Destilační kolona 1 je výstupem výpalků spojena s odvodňovací jednotkou 3 a s bioplynovou stanicí 10. Kvasná nádoba 20 je svým vstupem přes drtič 18

2-1,

- 11 endospermu spojena s výstupem endospermu oddělovače 12 oplodí a osemem, případně klíčků, jehož výstup oplodí a osemení, případně klíčků je spojen se vstupem míchámy 6 oplodí a osemení, případně klíčků. Vstup nadrcených látek míchámy 6 oplodí a osemení, případně klíčků je spojen s výstupem zásobníku 21 nadrcených látek, a výstup míchámy 6 oplodí a osemení, případně klíčků, je spojen se vstupem granulátem 14 paliva, jehož výstup je spojen se vstupem paliva kotle 7.

Na obr. 3 je znázorněno třetí příkladné provedení zařízení pro provádění způsobu zpracování obilního a/nebo kukuřičného zrna při výrobě biolíhu, podle vynálezu. Toto zařízení se od předcházejícího příkladného provedení liší v tom, že mí cháma 6 oplodí a osemení, případně klíčků, je přímo součástí kotle, tedy že oplodí a osemení, případně klíčky, se s nadrcenými látkami míchají až v kotli 7, například na topeništi kotle 7. Kromě toho obsahuje toto příkladné provedení spalovací turbínu 11 a generátor 9 elektrické energie. Bioplynový výstup bioplynové stanice 10 je v tomto provedení spojen s kotlem 7, se vstupem odvodňovací jednotky 3 výpalků, se vstupem generátoru 9 elektrické energie a se vstupem spalovací turbíny 11.

Na obr. 4 je znázorněno čtvrté příkladné provedení zařízení pro provádění způsobu zpracování obilního a/nebo kukuřičného zrna při výrobě biolíhu, podle vynálezu. Toto zařízení se od druhého příkladného provedení liší v tom, že obsahuje parní turbinu 8, opatřenou generátorem 9 elektrické energie. Ke vstupu parní turbiny 8 je připojen výstup kotle 7, k prvnímu výstupu parní turbiny 8 je připojen druhý vstup destilační kolony lak druhému výstupu parní turbiny 8 je připojen vstup generátoru 9 elektrické energie.

V činnosti zařízení pro provádění způsobu zpracování obilního a/nebo kukuřičného zma při výrobě biolíhu, podle vynálezu se vstupní surovina, kukuřice nebo obilí, v procesu mletí zbaví oplodí a osemení a/nebo klíčků, což představuje cca 18 % ze vstupní hodnoty základní suroviny, tedy kukuřice a obilí. Provádí se to obvykle klasickou kvalitní mlynářskou technologií, která zajistí mletí obilí a separace oplodí a osemení a klíčků, jako tomu je u mouky, nebo to lze provést debraningem, který však není tak výhodný jako klasické mlynářské technologie. Každá tato technologie nese sebou ztrátu škrobu, nelze totiž vyčistit všechno od endospermu a naopak. Tato ztráta je zpravidla v takové výši, že oplodí a osemení a klíčky obsahují cca 6 až 8 % škrobu, což zamená, že absolutní ztráta škrobu je kolem 1%. Tuto ztrátu je možné doplnit základní surovinou, to jest obilím a/nebo kukuřicí. Očištěné kukuřičné zrno se pak přesune do drtiče 18 endospermu, kde se nadrtí, načež se přesune do kvasné nádoby 20. Endosperm obilí či kukuřice, získaný z procesu separace oplodí a osemem λ i I

-12a/nebo klíčků, se smíchají s vodou za vzniku tzv. zápary, která se dále zcukematí, to jest škrob se pomocí enzymů a případně tepla přemění na cukry. Tato zápara se zpravidla nejprve ochladí a pak dále zkvasí na lihovou záparu, která se dále destiluje v destilační koloně 1. Destilát z destilační kolony 1 se dále destiluje v rektifikační komoře. Líh se dále, zpravidla pomocí molekulových sít, upravuje na čistotu potřebnou pro použití v pohonných hmotách. Zbytky, zbavené v procesu mletí obilí oplodí, osemení a klíčků, opouštějí destilační kolonu 1 ve formě tekutých výpalků. Tyto tekuté výpalky se pak zpravidla odstředí na odstředivce, to jest odseparují se zbytky nerozpuštěných látek, které ještě obsahují zbytky oplodí a osemení a/nebo klíčků, a tato tuhá složka, nazývaná koláč, se může výhodně energeticky využit napr. způsobem dle českého patentu 300 196 nebo 301 071, nebo se může přimíchat k palivu, nebo se může usušit v parní nebo bubnové sušárně, nebo se přidá k palivu a/nebo k bílkovinovému koncentrátu.

Tekutá složka sama, nebo tak zvaný fugát, se zahušťuje na vícestupňových parních odparkách na bíkovinový tekutý koncentrát a/nebo se suší v sušárně, zpravidla v tzv. mžikové nebo sprejové sušárně, což je sušárna obdobná té, která se používá na mléko a jejímž výstupním produktem je sušené mléko, na sušený bílkovínový koncentrát, který je druhým, a to novým, produktem lihovaru.

Vzniká tak velmi ceněný bílkovinový koncentrát, který se může s výhodou granulovat a který lze použít jako krmnou složku pro široký okruh jak hospodářských zvířat, tak i dalších zvířat jako jsou psi, kočky, ptáci, ať už okrasní čí hospodářští, nebo ryby i v intenzivním chovu. Tento koncentrát je zbaven již nevyužitelných příměsí, které tvořily cca 60 % DDGS a které jsou pouze nevyužitelným balastem. Bílkovinový sušený koncentrát je transportovatelný na velké vzdálenosti, neboť má malou objemovou hmotnost a vysokou cenu. Koncentrát má vysokou nutriční hodnotu, jeho cena je nepoměrně vyšší než cena DDGS, ekonomický přínos pro lihovar je vyšší než ekonomický přínos z prodeje DDGS, jeho uplatnění je vyšší než u DGGS a vzhledem k nízkým přepravním nákladům a vyšší ceně je možno jej ekonomicky přepravovat i mezi kontinenty a lze jej tedy uplatnit na větším teritoriu.

Ve výhodném provedení lze k palivu vyrobenému z kukuřice či obilí v procesu oddělení oplodí a osemení a klíčku od endospermu přidat palivo vyrobené z agrobiomasy podle patentu 301 071, ve výhodném provedení to může být obilní sláma, řepková sláma, nebo sláma z kukuřice či jiná agrobiomasa nebo palivo z jiného obnovitelného zdroje.

• · · ·

-13Použití oplodí a osemení a klíčku od endospermu jako paliva bylo odzkoušeno a výsledky těchto zkoušek jsou uvedeny v následujících několika příkladech:

Příklad č. 1

V laboratorních podmínkách byly spáleny oplodí, osemení a klíčky, a to bez jakýchkoliv příměsí. Po spálení byla zjištěna hmotnost popele, která v tomto případě činila 4,09 % hmotnosti spalovaného oplodí, osemení a klíčků. Při analýze popele bylo zjištěno, že procento obsahu sodíku a draslíku, tedy jejich součtu, z celkové hmotnosti popele bylo 22,18 %. Teplota tavení popele byla menší než 760 °C. Toto oplodí, osemení a klíčky se ukázaly ne zcela vhodným palivem, neboť teplota topeniště je zpravidla vyšší než teplota taveni popele z oplodí, osemení a klíčků, takže roztavený popel by v krátké době slepil fluidní vrstvu či zalepil topeniště nebo teplosměnné plochy běžného kotle.

Příklad č. 2

V laboratorních podmínkách byly spáleny oplodí, osemení a klíčky s příměsí nadrceného vápence. Při analýze popele bylo zjištěno, že poměr obsahu sodíku a draslíku, tedy jejich součtu, ke zbytku hmotnosti popele bylo 1 : 6,55 z čehož vyplývá 15,2 % z celkové hmotnosti popele je představováno sodíkem a draslíkem. Teplota tavení popele byla 1220 °C. Podobných výsledků bylo dosaženo i při použití oxidu vápenatého CaO namísto vápence. Tuto palivovou směs už bylo možno spalovat, ovšem pouze při pečlivém dodržování technologické kázně, neboť při jakékoliv náhodné změně poměru oplodí, osemení a klíčků a vápence či CaO ve směsi by se teplota topeniště mohla zvýšit nad teplotu tavení popele palivové směsi, načež by roztavený popel slepil fluidní vrstvu či zalepil topeniště nebo teplosměnné plochy kotle.

Příklad č. 3

V laboratorních podmínkách byly spáleny oplodí, osemení a klíčky s příměsí nadrceného vápence. Při analýze popele bylo zjištěno, že poměr obsahu sodíku a draslíku, tedy jejich součtu, ke zbytku hmotnosti popele bylo 1 : 8,50 z čehož vyplývá 11,7 % z celkové hmotnosti popele je představováno sodíkem a draslíkem. Teplota tavení popele byla 1250 °C. Podobných výsledků bylo dosaženo i při použití oxidu vápenatého CaO namísto vápence. Tuto palivovou směs už bylo možno spalovat, ovšem pouze při relativně pečlivém dodržování technologické kázně, neboť při jakékoliv náhodné změně poměru oplodí, osemení a klíčků a vápence či CaO ve směsi by se teplota topeniště mohla zvýšit nad • · · · teplotu tavení popele palivové směsi, načež by roztavený popel slepil fluidní vrstvu či zalepil topeniště nebo teplosměnné plochy kotle.

Příklad č. 4

V laboratorních podmínkách bylo spáleno oplodí, osemení a klíčky s příměsí nadrceného vápence. Při analýze popele bylo zjištěno, že poměr obsahu sodíku a draslíku, tedy jejich součtu, ke zbytku hmotnosti popele byl menší než 1 : 15,01 z čehož vyplývá 6,6 % a méně z celkové hmotnosti popele je představováno sodíkem a draslíkem. Teplota tavení popele byla vyšší než 1330 °C. Podobných výsledků bylo dosaženo i při použití oxidu vápenatého CaO namísto vápence. Tuto palivovou směs už bylo možno spalovat, přičemž tato směs byla již odolná vůči náhodné změně poměru oplodí, osemení a klíčků a vápence či CaO ve směsi. U této palivové směsi již nehrozí, že by se teplota topeniště mohla zvýšit nad teplotu tavení popele palivové směsi, takže odpadá hrozba slepení fluidní vrstvy či zalepení topeniště nebo teplosměnných ploch kotle.

Příklad č. 5

V laboratorních podmínkách bylo spáleno oplodí, osemení a klíčky s příměsí odprašků z úpravy kamene. Při analýze popele bylo zjištěno, že poměr obsahu sodíku a draslíku, tedy jejich součtu, ke zbytku hmotnosti popele bylo menší než 1 : 17,51, z čehož vyplývá 5,71 % a méně z celkové hmotnosti popele je představováno sodíkem a draslíkem. Teplota tavení popele byla vyšší než 1340 °C. Tuto palivovou směs už bylo možno spalovat, přičemž tato směs byla již odolná vůči náhodné změně poměru oplodí, osemení a klíčků a vápence ve směsi. U této palivové směsi již nehrozí, že by se teplota topeniště mohla zvýšit nad teplotu tavení popele palivové směsi, takže odpadá hrozba slepení fluidní vrstvy či zalepení topeniště nebo teplosměnných ploch kotle.

Příklad č. 6

V laboratorních podmínkách bylo spáleno oplodí, osemení a klíčky s příměsí popelovin ze spalování uhlí z fluidního kotle. Při analýze popele bylo zjištěno, že poměr obsahu sodíku a draslíku, tedy jejich součtu, ke zbytku hmotnosti popele bylo 1 : 20,Olz čehož vyplývá 4,99 % z celkové hmotnosti popele je představováno sodíkem a draslíkem. Teplota tavení popele byla vyšší než 1350 °C. Tuto palivovou směs už bylo možno spalovat, přičemž tato směs byla již odolná vůči náhodné změně poměru oplodí, osemení a klíčků a vápence ve směsi. U této palivové směsi již nehrozí, že by se teplota

-15topeniště mohla zvýšit nad teplotu tavení popele palivové směsi, takže odpadá hrozba slepení fluidní vrstvy či zalepení topeniště nebo teplosměnných ploch kotle.

Příklad č. 7

V laboratorních podmínkách bylo spáleno oplodí, osemení a klíčky s příměsí prachového uhlí s obsahem popela v sušině 32 %. Při analýze popele bylo zjištěno, že poměr obsahu sodíku a draslíku, tedy jejich součtu, ke zbytku hmotnosti popele byl 1 : 25,22 z čehož vyplývá, že 3,96 % z celkové hmotnosti popele je představováno sodíkem a draslíkem. Teplota tavení popele byla vyšší než 1350 °C. Tuto palivovou směs už bylo možno spalovat, přičemž tato směs byla již odolná vůči náhodné změně poměru oplodí, osemení a klíčků a vápence ve směsi. U této palivové směsi již nehrozí, že by se teplota topeniště mohla zvýšit nad teplotu tavení popele palivové směsi, takže odpadá hrozba slepení fluidní vrstvy či zalepení topeniště nebo teplosměnných ploch kotle popelem.

Hlavní myšlenka vynálezu spočívá v tom, že výpalky zbylé po destilaci endospermu se odvodní na tekutý a/nebo tuhý bílkovinový koncentrát, zatímco separované oplodí a osemení a/nebo klíčky se spálí v kotli lihovaru. Tato relativně prostá myšlenka má neočekávané dopady, které mohou umožnit stávajícím biolihovarům další existenci i poté, co poklesnou pro něj vysoké podpory či dotace do výroby elektrické energie zbiomasy, či jiné podpory dané EU směrnicemi. Toto lze prokázat následujícím příkladem:

Typický biolihovar vyrábí kolem 100 tisíc tun biolihu. Při výrobě 101 250 tun za rok biolihu, což představuje energetickou hodnotu 2 733 750 GJ, spotřebuje 325 701 tun kukuřice o škrobnatosti 70%. Dále spotřebuje na svoji výrobu 45 836 000 m³ zemního plynu, což představuje energetickou hodnotu 1 402 596 GJ. Při průměrné ceně 8 Kč/m zemního plynu se tedy spotřebuje 366,7 mil Kč za zemní plyn. Dále biolihovar spotřebuje přibližně 56 700 MWh elektrické energie, což obvykle představuje 583 000 GJ primárního paliva, a to obvykle z neobnovitelného zdroje, za cenu cca 141,7 mil korun. Na výrobu 2 733 750 GJ energie spotřebuje biolihovar 1 985 796 GJ fosilního paliva, což představuje asi 72,6 % jím vyprodukované energie.

Z výše uvedeného množství kukuřice vznikne z osemení, oplodí a klíčků 58 626 tis tun paliva, což představuje energetickou hodnotu 908 706 GJ v palivu, které je obnovitelným zdrojem. Použití tohoto paliva představuje samo o sobě hodnotu 213,8 mil Kč/rok v ušetřeném zemním plynu. Při spalovaní toho paliva se vyrobí ještě až cca 37 863 MWh elektrické energie, čímž se ušetři cca 97 mil Kc za elektrickou energii.

-16Z uvedeného vyplývá, že takový biolohovar ušetří ročně na nákladech cca 308 mil Kč. Na výnosech za bílkovinový koncentrát utrží navíc cca 123 mil. Na povolenkách za úsporu CO2 uspoří cca 19 mil. Celkem uspoří nebo získá cca 422 mil Kč. To představuje při výrobě biolihu úsporu cca 3,34 Kč na litru lihu. Ztráta škrobu při odstraňování osemení a oplodí nebo klíčků je bohatě nahrazena sníženými náklady či vyššími výnosy.

Přidá-li se k danému palivu ještě například vedlejší produkt při pěstování obilí, tj. obilní sláma, pak lze při výrobě biolihu plně nahradit fosilní paliva a o takovém palivu pak lze prohlásit, že je plně obnovitelným zdrojem, s celkovou úsporou CO₂ vyšší nebo stejnou ve srovnání s očekávanými biopalivy druhé generace. Úspora CO₂ při výrobě biolihu bude totiž v rozmezí od 69 až po cca 85 %. Při vyšší výrobě elektrické energie nebo při použití E85 nebo biodieselu i na obhospodařování polí zemědělci nebo na přepravu surovin a biolihu, může tato hodnota ještě stoupnut. Tím, že biopaliva druhé generace jsou energeticky náročnější než biopaliva první generace, lze očekávat, že při jinak rovnocenných podmínkách biopaliva první generace ekonomicky předčí biopaliva druhé generace. Při vhodném řešení energetiky lze dosáhnou prostou návratnost energetického zdroje na úrovni cca 3 let, tj. s mírou výnosu cca 28,48%. To je na energetický zdroj zcela nevídané. V biolihovaru lze při současné ceně lihu a kukuřice na burze produkovat hrubý zisk před zdaněním cca 781 mil. Kč/rok.

Průmyslová využitelnost

Vynález lze využít zejména při výrobě biolihu v biolihovaru.

Claims

Patentové nároky

1. Způsob zpracování obilního a/nebo kukuřičného zrna při výrobě biolíhu, u kterého se obilní a/nebo kukuřičné zrno nejdříve zbaví oplodí a osemení a/nebo klíčků, vyznačující se tím, že endosperm vzniklý zbavením obilního a/nebo kukuřičného zrna oplodí a osemení a/nebo klíčků, se po předchozím zcukematění a fermentaci destiluje za vzniku biolíhu a biologicky dostupné suroviny, která se odvodní, zatímco separované oplodí a osemení a/nebo klíčky se spálí v kotli lihovaru.
2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že biologicky dostupná surovina se dalším odvodněním zpracuje na tekutý a/nebo tuhý bílkovinový koncentrát.
3. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že endosperm se před destilací zbaví proteinu a biologicky dostupná surovina obsahuje látky zbylé v odvodněných výpalcích získaných po destilaci endospermu, který byl předtím zbaven proteinu.
4. Způsob podle kteréhokoliv z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že separované oplodí a osemení a/nebo klíčky se smíchají s nadrcenou látkou, vybranou ze skupiny zahrnující vápenec, hydrát vápenatý, vápno, kámen, písek, popel po spalování, produkty po odsiřování, odprašky z výroby a úpravy rud, kameniva, fosilní pevná paliva jako uhlí, lignit, rašelina, pevná paliva vyrobená z kalů z čistíren odpadních vod, uměle vyrobených paliv ze skupiny petrolkoksů, biomasových paliv s vysokou teplotou tavení popele, jako štěpka, řepková sláma, seno, tráva, ořezy stromů, energetických plodin jako štovík, křídlatka, přičemž poměr oplodí a osemení, případně i klíčků a nadrcených látek se nastaví pro dosažení poměru součtu hmotnosti sodíku a draslíku v popelu ku hmotnosti ostatních nespalitelných složek v popelu na hodnotu menší než 1 : 5,85 a/nebo je nastaven pro dosažení výsledné teploty tání popele směsi nad 760 °C, a tato směs se použije jako palivo pro kotel lihovaru.
5. Způsob podle nároku 4, vyznačující se tím, že poměr biomasy s nízkou teplotou tavení popele a nadrcených látek se nastaví pro dosažení poměru součtu hmotnosti sodíku a draslíku v popelu ku hmotnosti ostatních nespalitelných složek v popelu na hodnotu menší než 1 : 6,50 a/nebo je nastaven pro dosažení výsledné teploty tání popele směsi nad 1200 C.

0 4 1 A *>A1 c

-18• · · , · ···· · · ζ · . · : .:. .........
6. Způsob podle nároku 4, vyznačující se tím, že poměr biomasy s nízkou teplotou tavení popele a nadrcených látek se nastaví pro dosažení poměru součtu hmotnosti sodíku a draslíku v popelu ku hmotnosti ostatních nespalitelných složek v popelu na hodnotu menší než 1 . 15 a/nebo je nastaven pro dosažení výsledné teploty tání popele směsi nad 1300 C.
7. Způsob podle nároku 3, vyznačující se tím, že bílkovinový koncentrát se odvodní na obsah vody pod 50 % nebo pod 40 %.
8. Způsob podle nároku 3, vyznačující se tím, že bílkovinový koncentrát se odvodní sušením na obsah vody pod 20 % nebo pod 14 %.
9. Palivo pro spalování v kotli lihovaru pro výrobu biolíhu z obilního a/nebo kukuřičného zrna podle kteréhokoliv z nároků 1 až 8, vyznačující se tím, že obsahuje separované oplodí a osemení a/nebo klíčky.
10. Palivo podle nároku 9, vyznačující se tím, že je tvořeno separovaným oplodím a osemením a/nebo klíčky smíchanými s nadrcenou látkou, vybranou ze skupiny zahrnující vápenec, hydrát vápenatý, vápno, kámen, písek, popel po spalování, produkty po odsiřování, odprašky z výroby a úpravy rud, kameniva, fosilní pevná paliva jako uhlí, lignit, rašelina, pevná paliva vyrobená z kalů z čistíren odpadních vod, uměle vyrobených paliv ze skupiny petrolkoksů, biomasových paliv s vysokou teplotou tavení popele, jako štěpka, řepková sláma, seno, tráva, ořezy stromů, energetických plodin jako štovík, křídlatka, přičemž poměr oplodí a osemení, případně i klíčků a nadrcených látek je nastaven pro dosažení poměru součtu hmotnosti sodíku a draslíku v popelu ku hmotnosti ostatních nespalitelných složek v popelu na hodnotu menší než 1 : 5,85 a/nebo je nastaven pro dosažení výsledné teploty tání popele směsi nad 760 °C.
11. Palivo podle nároku 10, vyznačující se tím, že poměr biomasy s nízkou teplotou tavení popele a nadrcených látek je nastaven pro dosažení poměru součtu hmotnosti sodíku a draslíku v popelu ku hmotnosti ostatních nespalitelných složek v popelu na hodnotu menší než 1 : 6,50 a/nebo je nastaven pro dosažení výsledné teploty tání popele směsi nad 1200 C.
12. Palivo podle nároku 10, vyznačující se tím, že poměr biomasy s nízkou teplotou tavení popele a nadrcených látek je nastaven pro dosažení poměru součtu hmotnosti sodíku a

24. 10.201»

D3E57~~* • · · ·

-19• · draslíku v popelu ku hmotnosti ostatních nespalitelných složek v popelu na hodnotu menší než 1:15 a/nebo je nastaven pro dosažení výsledné teploty tání popele směsi nad 1300 C.
13. Zařízení pro provádění způsobu podle kteréhokoliv z nároků 1 až 8, tvořené alespoň jednou destilační kolonou (1), kde alespoň jedna destilaění kolona (1) je spojena svým výstupem lihových par se vstupem kondenzátoru/chladiěe (2), opatřeného výstupem biolihu, vstup páry destilační kolony (1) je spojen s výstupem páry kotle (7) a vstup zápary destilační kolony (1) je spojen s výstupem zápary kvasné nádoby (20), vyznačující se tím, destilační kolona (1) je výstupem výpalků spojena s odvodňovací jednotkou (3) a/nebo s bioplynovou stanicí (10), kvasná nádoba (20) je svým vstupem spojena s výstupem endospermu oddělovače (12) oplodí a osemení, případně klíčků, jehož výstup oplodí a osemení, případně klíčků je spojen se vstupem oplodí a osemení, případně klíčků míchámy (6) oplodí a osemení, případně klíčků, jejíž vstup nadrcených látek je spojen s výstupem zásobníku (21) nadrcených látek, a výstup míchámy (6) oplodí a osemení, případně klíčků, je spojen se vstupem paliva kotle (7).
14. Zařízení pro provádění způsobu podle kteréhokoliv z nároků 1 až 8, tvořené alespoň jednou destilační kolonou (1), kde alespoň jedna destilační kolona (1) je spojena svým výstupem lihových par se vstupem kondenzátoru/chladiče (2), opatřeného výstupem biolihu, vstup páry destilační kolony (1) je spojen s výstupem páry kotle (7) a vstup zápary destilační kolony (1) je spojen s výstupem zápary kvasné nádoby (20), vyznačující se tím, destilační kolona (1) je výstupem výpalků spojena s odvodňovací jednotkou (3) a/nebo s bioplynovou stanicí (10), kvasná nádoba (20) je svým vstupem spojena s výstupem endospermu oddělovače (12) oplodí a osemení, případně klíčků, jehož výstup oplodí a osemení, případně klíčků je spojen se vstupem paliva kotle (7).
15. Zařízení podle nároku 14, vyznačující se tím, že v topeništi kotle (7) je uspořádána mí cháma (6) oplodí a osemení, případně klíčku, k níž je připojen výstup zásobníku (21) nadrcených látek.
16. Zařízení podle nároku 13 nebo 14, vyznačující se tím, že kvasná nádoba (20) je svým vstupem endospermu spojena s výstupem endospermu oddělovače (12) oplodí a osemení, případně klíčků, přes drtič (18) endospermu.

• · · ·
17. Zařízení podle nároku 13, vyznačující se tím, že mezi výstup míchámy (6) oplodí a osemení, případně klíčků, a vstupem paliva kotle (7) je zapojen granulátor (14) paliva.
18. Zařízení podle nároku 13 nebo 14, vyznačující se tím, že odvodňovací jednotka (3) výpalků je tvořena jedno- nebo vícestupňovou odparkou pro vytvoření tekutého bílkovinného koncentrátu.
19. Zařízení podle nároku 13 nebo 14, vyznačující se tím, že odvodňovací jednotka (3) výpalků je tvořena sušárnou bílkovinového koncentrátu pro vytvoření sušeného bílkovinového koncentrátu.
20. Zařízení podle nároku 13 nebo 14, vyznačující se tím, že odvodňovací jednotka (3) výpalků je tvořena odstředivkou.
21. Zařízení podle nároku 13 nebo 14, vyznačující se tím, že odvodňovací jednotka (3) výpalků je tvořena lisem.
22. Zařízení podle nároku 13 nebo 14, vyznačující se tím, že za odvodňovací jednotkou (3) výpalků je umístěna sušárna bílkovinového koncentrátu.
23. Zařízení podle nároku 13 nebo 14, vyznačující se tím, že bioplynový výstup bioplynové stanice (10) je spojen s kotlem (7) a/nebo spalovací turbínou (11) a/nebo s generátorem (9) elektrické energie a/nebo s plynovým motorem s generátorem (9) elektrické energie a/nebo s odvodňovací jednotkou (3) výpalků vytvořenou jako susáma bílkovinového koncentrátu.
24. Zařízení podle nároku 13 nebo 14, vyznačující se tím, že výstup páry kotle (7) je spojen se vstupem parní turbiny (8), opatřené generátorem (9) elektrické energie.
25. Zařízení podle nároku 13 nebo 14, vyznačující se tím, že výstup páry z parní turbiny (8) je spojen se vstupem páry destilační kolony (1).
26. Zařízení podle nároku 13 nebo 14, vyznačující se tím, že parní turbína (8) je napojena na kondenzátor (16) páry přes svůj kondenzační stupeň.

mg57 ·· · ·
27. Zařízení podle nároku 13 nebo 14, vyznačující se tím, že výstup páry kotle (7) je spojen s odvodňovací jednotkou (3) výpalků vytvořenou jako sušárna bílkovinového koncentrátu a/nebo jako odparka.