CS276865B6

CS276865B6 - A method of hydrolysing lignocellulosic materials and apparatus for performing the method

Info

Publication number: CS276865B6
Application number: CS904169A
Authority: CS
Inventors: Zdenek Kratochvil; Jiri Ing Lang; Milan Ing Kuchynka; Frantisek Ing Csc Machek; Mojmir Doc Ing Csc Rychtera; Jiri Ing Wald; Zdenek Ml Kratochvil
Original assignee: Zdenek Kratochvil
Priority date: 1990-08-27
Filing date: 1990-08-27
Publication date: 1992-08-12
Also published as: CS416990A3

Abstract

Způsob zpracování lignocelulózových materiálů ve dvou hydrolyzačních stupních za zvýšené teploty a tlaku, přičemž v prvním stupni se na materiál působí pouze teplotou a tlakem v přítomnosti vody a voda s obsahem pentóz se odlisuje a popřípadě dále zpracovává, načež se ve druhém stupni působí tlakem a teplotou za možné přítomnosti zředěné anorganické kyseliny. Z kapalného podílu se oddělí lignin a cukerný hydrolyzát se izoluje a popřípadě dále zpracovává. Nezhydrolyzovaný materiál se může vracet zpět do procesu. Řešení se dále týká příslušného zařízení.A method of processing lignocellulosic materials in two hydrolysis stages at elevated temperature and pressure, whereby in the first stage the material is treated only with temperature and pressure in the presence of water and the water containing pentoses is pressed out and optionally further processed, after which in the second stage it is treated with pressure and temperature in the possible presence of diluted inorganic acid. Lignin is separated from the liquid portion and the sugar hydrolysate is isolated and optionally further processed. The non-hydrolysed material can be returned to the process. The solution further relates to the relevant device.

Description

Vynález řeší způsob zpracování lignocelulózových materiálů za vzniku glukózy, celobiózy, pentóz, ligninu a popřípadě celulózy a zařízení k provádění tohoto způsobu. Řeší se tedy problém zpracování a zužitkování odpadů ze zemědělské výroby na cenné substráty a produkty pro zemědělský a potravinářský průmysl, pro obor farmaceutický, mikrobiologický, chemický i strojírenský.The invention relates to a process for the treatment of lignocellulosic materials to produce glucose, cellobiose, pentoses, lignin and optionally cellulose and to an apparatus for carrying out this process. The problem of processing and utilization of waste from agricultural production into valuable substrates and products for the agricultural and food industry, for the pharmaceutical, microbiological, chemical and engineering fields, is thus solved.

Doposud nebyl znám způsob kontinuálního hydrolytického zpracování lignocelulózového materiálu (LCM) a separace všech tří hlavních složek, totiž celulózy, sacharidů aligninu v technické a ekonomické návaznosti na výrobu hlavního produktu-glukózy nebo d-xylózy a ligninu v jednom kontinuálním systému.To date, no method is known for the continuous hydrolytic treatment of lignocellulosic material (LCM) and the separation of all three main components, namely cellulose, alignin carbohydrates in technical and economic connection with the production of the main product glucose or d-xylose and lignin in one continuous system.

Je znám hydrolytický způsob štěpení LCM za účelem získávání krmivá, kdy je nutno přidávat alkálie nebo kyseliny za účelem usnadnění hydrolýzy. Rovněž je znám kontinuální způsob hydrolýzy ostrou párou (Stake-Technip). Všechny tyto známé způsoby se realizují na zařízeních, která jsou tvořena přípravnou desintegrační linkou, směšovacím zařízením, jedním nebo více hydrolyzéry, případně expandérem. Nevýhodou těchto používaných zařízení je jejich energetická náročnost a rovněž i vysoká spotřeba alkálií nebo kyselin. Další nevýhodou je, že získaná směs látek je vhodná pouze ke krmným účelům. Žádné z těchto zařízení neumožňuje separaci všech tří hlavních složek LCM ve vysoké kvalitě. Je známo několik postupů hydrolýzy LCM pomocí zředěné kyseliny sírové. Tyto procesy jsou většinou založeny na tzv. Scholler procesu, který byl aplikován v průmyslu. V procesu Scholler je surovina hydrolyzována v dávkách v perkolátoru. Při prvním zpracování je roztok zředěné kyseliny sírové veden surovinou při teplotě 150 až 160 °C. zkladu hydrolyzovaných cukrů je při druhém zpracování kyselina sírová o něco silnější a je vedena surovinou při teplotě kolem 180 °C. Nevýhodou tohoto procesu je velmi dlouhá doba zpracování (několik hodin) a je zde vyžadováno několik objemných a nákladných perkolátorů. Koncentrace cukrů u tohoto systému je nízká. Navíc se nepodaří hydrolyzovat veškerou surovinu, protože se materiál při zpracování stává jemnější a vytvářejí se v něm kanálky, kterými kyselina protéká a surovina mezi těmito kanálky zůstává nehydrolyzováná.A hydrolytic process for the cleavage of LCM in order to obtain a feed is known, in which alkali or acids must be added in order to facilitate the hydrolysis. A continuous hot steam hydrolysis process (Stake-Technip) is also known. All these known methods are carried out on devices which consist of a preparatory disintegration line, a mixing device, one or more hydrolysers or an expander. The disadvantage of these used devices is their energy consumption as well as high consumption of alkalis or acids. Another disadvantage is that the mixture of substances obtained is only suitable for feeding purposes. None of these devices allows the separation of all three main components of LCM in high quality. Several methods for hydrolyzing LCM with dilute sulfuric acid are known. These processes are mostly based on the so-called Scholler process, which has been applied in industry. In the Scholler process, the raw material is hydrolyzed in batches in a percolator. In the first treatment, the dilute sulfuric acid solution is passed through the feedstock at a temperature of 150 to 160 ° C. In the case of hydrolysed sugars, the sulfuric acid is slightly stronger during the second treatment and is passed through the raw material at a temperature of about 180 ° C. The disadvantage of this process is the very long processing time (several hours) and several bulky and expensive percolators are required. The sugar concentration in this system is low. In addition, it is not possible to hydrolyze all the raw material, because the material becomes finer during processing and channels are formed in it through which the acid flows and the raw material remains unhydrolyzed between these channels.

Hydrolýza celulózových materiálů koncentrovanými minerálními kyselinami byla studována souběžně s procesy založenými na použití zředěných kyselin.The hydrolysis of cellulosic materials by concentrated mineral acids has been studied in parallel with processes based on the use of dilute acids.

V SSSR byl vyvinut dvoustupňový, tzv.rižský způsob hydrolýzy dřeva. V prvním stupni se hydrolýza provádí 72 % kyselinou sírovou při 25 °C, ve druhém stupni se suspenze zředí na koncentraci kyseliny 5 až 6 % hmotnostních a provede se dodatečná hydrolýza polysacharidů na monosacharidy. Dosahuje se výtěžku 57 až 64 % hmotnostních monosacharídů na sušinu. Kromě postupů hydrolýzy LCM kyselinami sírovou a chlorovodíkovou za tepla..In the USSR, a two-stage, so-called Riga method of wood hydrolysis was developed. In the first step, the hydrolysis is performed with 72% sulfuric acid at 25 ° C, in the second step, the suspension is diluted to an acid concentration of 5 to 6% by weight and additional hydrolysis of polysaccharides to monosaccharides is performed. Yields of 57 to 64% by weight of monosaccharides on dry weight are obtained. In addition to the processes of hydrolysis of LCM with sulfuric and hydrochloric acids under heat.

Vynález se dále týká zařízení pro kontinuální dopravu, odlisování a dávkování materiálu za tvorby hermetické zátky u suspenzí materiálů se sušinou alespoň 20 % hmotnostních, viskozitou do 50 Pa.s a s částicemi o průměru alespoň 0,02 až 20 mm.The invention further relates to a device for the continuous transport, pressing and dosing of material to form a hermetic plug in suspensions of materials with a dry matter of at least 20% by weight, a viscosity of up to 50 Pa.s and with particles with a diameter of at least 0.02 to 20 mm.

Kontinuální šnekové plnicí zařízení nebo i jiná plnící záříCS 276865 B6 zení se pro kontinuální technologické systémy v tuzemsku zatím nevyrábějí. Tato zařízení jsou důležitá zejména pro zajištění potřeb nově vznikajících kontinuálních biotechnologických provozů a výrobních procesů.Continuous screw filling equipment or other filling equipment are not yet produced for continuous technological systems in the country. These facilities are particularly important to meet the needs of emerging continuous biotechnology operations and production processes.

V USA je vyráběná soustava aparátů, například pro zpracování štěpek dřeva, s potřebnými šnekovými plniči. Reprezentující firmou je Black-Glawson (USA) a v licenci některé další firmy v Anglii a Japonsku. Značným nedostatkem těchto typů je poškozování vstupních materiálů, zejména dřevních štěpek. Tyto plnicí systémy spotřebovávají 60 až 70 kwh na dopravu 1 t materiálu plnicím systémem. Neméně důležitá je nestabilita hermetické zátky je méně kompaktní z důvodu, že se v uzavíracím válci nestačí dostatečně vyplnit přímo za hřídelí šneku. Ani volba samostatných šneků pro jednotlivé druhy vstupních materiálů nepřinesla vyřešení problému optimálního bezporuchového plnění. Z těchto důvodů zkouší firmy i rotorové plniče, jejichž výhodou je nepoškozování vstupních materiálů. Také spotřeba energie je u těcho systémů nižší. Jejich velkou nevýhodou však je náročnost na vysokou přesnost výroby a z' toho vyplývající vysoké pořizovací náklady a nákladná údržba.In the USA, a system of apparatuses is manufactured, for example for processing wood chips, with the necessary screw fillers. The representative company is Black-Glawson (USA) and under license from some other companies in England and Japan. A significant disadvantage of these types is the damage of input materials, especially wood chips. These filling systems consume 60 to 70 kwh to transport 1 t of material through the filling system. Equally important is the instability of the hermetic plug is less compact due to the fact that it is not enough to fill it sufficiently behind the screw shaft in the closing cylinder. Even the choice of separate screws for individual types of input materials did not solve the problem of optimal trouble-free filling. For these reasons, companies are also testing rotor fillers, the advantage of which is that the input materials are not damaged. The energy consumption of these systems is also lower. However, their great disadvantage is the demand for high production accuracy and the resulting high acquisition costs and costly maintenance.

Dosavadní známé způsoby zpracování LCM jsou energeticky náročné, neřeší komplexní a optimální separaci hydrolýzou vzniklých produktů a mají vysoké náklady na regeneraci kyselin.Previously known methods of LCM processing are energy-intensive, do not solve complex and optimal separation by hydrolysis of the products formed and have high costs for acid regeneration.

Výše uvedené nevýhody byly odstraněny vypracováním způsobu podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že se LCM, desintegrovaný na částečky o max. velikosti 15 mm, nechá nabotnat s vodou ve hmotnostním poměru 1:3 až 1:5 při teplotě 70 až 90 °C a po úpravě poměru sušiny k vodě na 1 : 0,5 až 1 : 1, výhodně odlisováním části vody, se suspenze dále zpracovává ve dvoustupňovém kontinuálním hydrolyzačním procesu, přičemž v prvním stupni se štěpí hemicelulózy na pentozy při teplotě 140 až 170 °C a tlaku 0,4 až 0,7 MPa při době zdržení 10 až 25 minut, následujícím odlisováním se zhydrolyžovaná suspenze rozdělí na kapalnou fázi obsahující pentózy, která postupuje na expanzi a případné další zpracování, přičemž pevná fáze přechází do druhého stupně hydrolýzy, do kterého je přiváděna jedno nebo vícefázově, výhodně dvoufázově, topná tlaková voda při hydromodulu 1 : 1 až 1:4, výhodně 1 : 3, a s touto vodou se alternativě nástřikuje roztok anoorg. kyseliny např. kyseliny sírové k dosažení koncentrace 0,1 až 0,4 hmotnostních, vztaženo na sušinu LCM, takto vytvořená suspenze se podrobí druhému hydrolyzačnímu pochodu při teplotě 180 až 200 °C a tlaku 0,8 až 1,0 MPa při době zdržení 5 až 20 minut, dále se cukerný roztok, lignin a nezreagovaná celulóza přivádějí na expanzi a dekantaci, lignin se izoluje a nezhydrolyzovaná celulóza se popřípadě vrací .zpět ha vstup do hydrolyzačního procesu a cukerný roztok se popřípadě dále zpracovává, přičemž se v obou hydrolyzačních stupních vede materiál pístovým tokem tak, že nedochází k míšení materiálů z různých stádií reakce.The above disadvantages have been overcome by developing a process according to the invention, the essence of which is that the LCM, disintegrated into particles with a maximum size of 15 mm, is allowed to swell with water in a weight ratio of 1: 3 to 1: 5 at a temperature of 70 to 90 °. C and after adjusting the ratio of dry matter to water to 1: 0.5 to 1: 1, preferably by pressing part of the water, the suspension is further processed in a two-stage continuous hydrolysis process, in the first step the hemicelluloses are cleaved into pentoses at 140-170 ° C. and a pressure of 0.4 to 0.7 MPa with a residence time of 10 to 25 minutes, followed by pressing, the hydrolysed suspension is separated into a liquid phase containing pentoses, which proceeds to expansion and possible further processing, the solid phase passing to the second stage of hydrolysis. the heating pressurized water at the hydromodule is fed in one or multiphase, preferably biphasic, at a hydromodule of 1: 1 to 1: 4, preferably 1: 3, and an alternative solution is injected with this water. acids, eg sulfuric acid, to a concentration of 0.1 to 0.4% by weight, based on the dry weight of the LCM, the suspension thus formed is subjected to a second hydrolysis process at a temperature of 180 to 200 ° C and a pressure of 0.8 to 1.0 MPa at residence time. 5 to 20 minutes, the sugar solution, lignin and unreacted cellulose are fed for expansion and decantation, the lignin is isolated and the unhydrolyzed cellulose is optionally returned to the hydrolysis process and the sugar solution is optionally further processed in both hydrolysis stages. conducts the material through the piston flow so that materials from different stages of the reaction do not mix.

Při provádění způsobu podle vynálezu je výhodné, když se pevná i kapalná fáze, získaná odlisováním po druhém hydrolyzačním stupni, podrobí expanzi při atmosférickém tlaku a vzniklá pára se po předání svého tepla vrací zpět do hydrolyzačního procesu.In carrying out the process according to the invention, it is advantageous if the solid and liquid phases obtained by pressing after the second hydrolysis step are subjected to expansion at atmospheric pressure and the steam formed returns to the hydrolysis process after its heat has been transferred.

Cukerný roztok, získaný ve druhém hydrolyzačním stupni, lze po případném čistění a zahuštění a přidání látek běžných pro fermentaci mikroorganismů, dále zpracovává fermentačně na kyselinu mléčnou, ethylalkohol a/nebo krmné kvasnice. Rovněž tak se roztok pentóz, získaný v prvním hydrolyzačním stupni, může dále zpracovávat na xylózu, nebo fermentačně na krmné kvasnice a/nebo ethylalkohol .The sugar solution obtained in the second hydrolysis step can be further fermented to lactic acid, ethyl alcohol and / or feed yeast after optional purification and concentration and addition of substances customary for the fermentation of microorganisms. Also, the pentose solution obtained in the first hydrolysis step can be further processed to xylose, or fermentation to feed yeast and / or ethyl alcohol.

Výhodně se cukerný roztok ze druhého hydrolyzačniho stupně činí a popřípadě zahustí, přidá se do něj kvasničný autolyzát nebo extrakt v koncentraci 0,2 až 2 % hmotností, minerální látky a živiny a další běžné používané látky pro fermentaci mikroorganismů, kontinuálně se sterilizuje, ochladí a odvádí se na kontinuální fermentaci mléčnými bakteriemi, kvasné medium se po oddělení biomasy nepřetržitě čerpá přes elektrodialyzační jednotku a po oddělení kyseliny mléčné se vrací zpět do fermentace, ze získaného roztoku kyseliny mléčné se pomocí ionexů a/nebo ultrafiltrace odstraní anorganické soli a roztok se zahustí odpařením.Preferably, the sugar solution from the second hydrolysis step is made and optionally concentrated, yeast autolysate or extract is added at a concentration of 0.2 to 2% by weight, minerals and nutrients and other commonly used substances for fermenting microorganisms, continuously sterilized, cooled and after continuous separation of biomass, the fermentation medium is continuously pumped through the electrodialysis unit and after separation of lactic acid it is returned to fermentation, inorganic salts are removed from the obtained lactic acid solution by means of ion exchangers and / or ultrafiltration and the solution is concentrated by evaporation. .

Výhody uvedeného postupu spočívají v tom, že lze v jediném energeticky a ekonomicky ne příliš náročném procesu vyrábět současně glukózu, kyselinu mléčnou, ethylalkohol a další produkty, získátelné fermentační cestou, neboť produkovaný hydrolyzát je výborným substrátem pro fermentační výroby. Dále se produkuje směs pentóz a/nebo krmné kvasnice a lignin. Vždy se vychází z odpadových surovin. Spotřeba chemikálií je při postupu minimální a rovněž vzniká jenom malé množství odpadních vod, takže postup je výhodný i z ekologických hledisek. Vzhledem k tomu, že získávané hydrolyzáty neobsahují cizorodé látky, je možno při čištění produktů, získaných následnou fermentaci, použít elektrodialýzy.The advantages of this process are that glucose, lactic acid, ethyl alcohol and other products obtainable by fermentation can be produced simultaneously in a single energy and economically not very demanding process, since the hydrolyzate produced is an excellent substrate for fermentation production. Furthermore, a mixture of pentoses and / or feed yeast and lignin is produced. It is always based on waste raw materials. Consumption of chemicals is minimal during the process and also only a small amount of wastewater is generated, so the process is also advantageous from an ecological point of view. Since the hydrolysates obtained do not contain foreign substances, electrodialysis can be used to purify the products obtained by the subsequent fermentation.

Předmět vynálezu je dále zařízení k provádění uvedeného způsobu, které sestává ze zásobníku vstupní suspenze, opatřeného přívodem lignocelulózového materiálu a přívodem vody ze zásobníku vody, na tento zásobník je připojen plnící lis, spojený vedením s prvním hydrolyzérem, opatřeným přívodem topné a tlakové vody, s převáděcím lisem, na tento dále navazuje přes vedení druhý hydrolyzér, opatřený přívody tlakové a topné vody a kyseliny sírové, s vyprazdňovacím lisem, a za ním je zařazen přes vedení atmosférický expandér s dopravním šnekem, opatřený parním vedením a dále může být např. přes vedení dekantér, propojený vedením s hydrolyzátovým zásobníkem a vedením s ligninovým zásobníkem a rovněž vratným vedením nezreagované celulózy do zásobníku vstupní suspenze, přičemž za hydrolyzátovým zásobníkem navazuje přes vedení případně jednotka dalšího zpracování, mezi převáděcím lisem a druhým hydrolyzérem je odbočným vedením připojen pentózový expandér, opatřený odvodem par a dále odvodem expandovaných pentóz do zásobníku, za kterým je přes vedení případně zařazena jednotka dalšího zpracování.The invention further relates to an apparatus for carrying out said method, which comprises an inlet suspension tank provided with a lignocellulosic material supply and a water supply from a water tank, to which a filling press is connected, connected by a line to a first hydrolyser provided with a heating and pressurized water supply. This is followed by a second hydrolyser, equipped with pressure and heating water and sulfuric acid inlets, with a discharge press, followed by an atmospheric expander with a screw conveyor, equipped with a steam line, and can be, for example, via a line decanter connected by a line to the hydrolyzate tank and a line with the lignin tank and also by a return line of unreacted cellulose to the inlet suspension tank, followed by a further processing unit via the line or further processing unit, between the transfer press and the second hydrolyser a pentose expander steam and further by expansion pentoses into a storage tank, behind which a further processing unit is possibly connected via a line.

Případná jednotka dalšího zpracování glukózového roztoku pro výrobu kyseliny mléčné výhodně sestává z fermentoru, před kterým je postupně zařazen čiřič s připojeným zásobníkem kvasničného mléka a vápenného mléka, průtokový chladič, filtr, směšovací nádoba s připojenými zásobníky živných roztoků, průtokový sterilizátor a průtokový chladič, dále je k fermentoru připojen propagátor, přímo zásobníky živných roztoků a výstup ze separátoru bakterií a kontinuální výstup z elektrodialyzační stanice, přičemž na výstup z fermentoru je připojen separátor bakterií, za nímž je zařazena elektrodialyzační stanice, na kterou dále navazuje ionexová a/nebo ultrafiltrační jednotka s odparkou, opatřenou zásobníkem.The optional glucose solution further processing unit for lactic acid production preferably consists of a fermenter, preceded by a clarifier with an attached yeast milk and lime milk tank, a flow cooler, a filter, a mixing vessel with attached nutrient solution tanks, a flow sterilizer and a flow cooler. a propagator is connected to the fermenter, directly nutrient solution reservoirs and an outlet from the bacterial separator and a continuous outlet from the electrodialysis station, a bacterial separator connected to the outlet of the fermenter, followed by an electrodialysis station followed by an ion exchange and / or ultrafiltration unit evaporator fitted with a reservoir.

Plnicí lis, převáděcí lis a/nebo vyprazdňovací lis je výhodně vytvořen jako šnekový lis, sestávající ze čtyř zón, přičemž první zóna je tvořena podavačem, sestávajícím z válcového tělesa a válcového vřetene s konstatním stoupáním šroubovice vřetene i objemu závitového profilu, přičemž válcové těleso je pod osou otáčení vřetene opatřeno sendvičovou perforací, druhá zóna je tvořena rovněž válcovým tělesem a válcovým vřetenem s konstantním stoupáním šroubovice a se změnšujícím se objemem profilu závitu a válcové těleso je rovněž opatřeno sendvičovou perforací, třetí zóna je tvořena kónickým tělesem a kónickým vřetenem s klesajícím stoupáním šroubovice, přičemž kónické těleso je vybaveno systémem kuželových ploch a radiálních kanálků a čtrtá zóna je tvořena tlakovou dávkovači hlavou válcového tvaru o průměru vrcholové části kónického tělesa, přičemž pohonná jednotka s převodem, propojená s vřetenem, může být opatřena spínacím ampérmetrem, případně propojeným se vstřikovacím zařízením kapaliny první a/nebo druhé zóně válcovaného tělesa.The filling press, transfer press and / or emptying press is preferably formed as a screw press consisting of four zones, the first zone being formed by a feeder consisting of a cylindrical body and a cylindrical spindle with constant pitch of spindle helix and thread profile, the cylindrical body being below the axis of rotation of the spindle provided with a sandwich perforation, the second zone is also formed by a cylindrical body and a cylindrical spindle with constant helix pitch and decreasing thread profile volume and the cylindrical body is also provided with a sandwich perforation, the third zone is formed by a conical body and a conical spindle with decreasing pitch the conical body is provided with a system of conical surfaces and radial channels and the fourth zone is formed by a cylindrical pressure dosing head with a diameter of the top part of the conical body, the geared drive unit connected to the spindle being provided with a switching ammeter or connected to the injection device dripped the first and / or the second zone of the rolled body.

Sendvičová perforace válcového tělesa je výhodně tvořena vnitřním děrovaným plechem, filtračním pletivem a vnějším perforovaným pláštěm, který je částí válcového tělesa. Ve válcovém tělese je výhodně vzdálennost mezi vnějším průměrem šnekového vřetene a vnitřní stěnou válcového tělesa v rozmezí 2 až 4 mm a po celé délce válcového vřetene a kónického vřetene je od obrysové tlačné hrany závitu provedeno sešikmení, orientované proti směru pohybu materiálu tak, že plocha vnějšího obrysu vřetene svírá s plochou tělesa úhel 20 až 50°*The sandwich perforation of the cylindrical body is preferably formed by an inner perforated plate, a filter mesh and an outer perforated shell which is part of the cylindrical body. In the cylindrical body, the distance between the outer diameter of the screw spindle and the inner wall of the cylindrical body is preferably in the range of 2 to 4 mm, and the entire length of the cylindrical spindle and the conical spindle is inclined from the contour thrust edge to the material. the angle of the spindle forms an angle of 20 to 50 ° with the surface of the body *

Kónické těleso i konické vřeteno má vrcholový úhel výhodně v rozmezí 6 až 25°. Kuželové plochy, vytvořené v kónickém tělese, mají výhodně vrcholový úhel 10 až 30° a délku 10 až 70 mm a radiální kanálky mají světlost největší částice suspenze.·Both the conical body and the conical spindle preferably have an apex angle in the range of 6 to 25 °. The conical surfaces formed in the conical body preferably have an apex angle of 10 to 30 ° and a length of 10 to 70 mm, and the radial channels have the largest particle size of the suspension.

Tlaková dávkovači hlava je se strany kónického tělesa výhodně opatřena plynulým náběhem a její povrch je zabroušen alespoň na drsnost 0,2.The pressure dosing head is preferably provided with a smooth rise from the side of the conical body and its surface is ground to a roughness of at least 0.2.

Na vnitřní straně kónického tělesa jsou s výhodou uspořádány axiální lišty. Celý šnekový lis je výhodně uložen ve žlabu nebo válcovém plášti, do kterého jsou svedeny všechny odvodňovací otvory .Axial strips are preferably arranged on the inside of the conical body. The entire screw press is preferably housed in a trough or a cylindrical shell into which all the drainage openings are led.

Výhoda zařízení podle vynálezu spočívá v nenáročné konstrukci s malými nároky na investice, zastavěný prostor i energii. Toto zařízení může být postaveno jak pro velkovýrobu, tak pro malovýrobu, a rovněž i v malém, popřípadě jako mobilní jednotka, pro testování možností hydrolýzy atypických LCM a pro zjišťování optimálních podmínek hydrolýzy. Hlavní výhodou zařízení je možnost bezproblémového kontinuálního provozu.The advantage of the device according to the invention lies in the undemanding construction with low demands on investment, built-up space and energy. This device can be built for both large-scale and small-scale production, as well as in a small or mobile unit, for testing the possibilities of hydrolysis of atypical LCMs and for determining the optimal hydrolysis conditions. The main advantage of the device is the possibility of trouble-free continuous operation.

Výhodou případně použitých šnekových lisů je to, že řeší komplexně způsob dávkování a dopravy tlakovým systémem. Tento způsob je vysoce účinný a energeticky vyvážený. Zařízení má oproti dosud známým systémům nižší výrobní náročnost, vykazuje úsporu materiálu a má schopnost zpracovávat různé druhy vstupních materiálů. Výhodou rovněž je, že vlastní šnekový lis je řešen jako svařenec. Další výhodou je schopnost regulace dávkovaného množství vstupních materiálů nebo suspenzí bez nutnosti nákladné regulace otáček šnekového vřetene. Šnekový lis má autoregulační schopnost, zabraňující vstupu materiálů nebo suspenzí o nadměrné vlhkosti do dávkovači hlavy. Další výhodou je možnost odlisování části vody, vázané v materiálu silami krátkého dosahu /koheze/ systémem kuželových ploch a radiálních kanálků. Oproti známých řešením má navrhované zařízení schopnost pracovat v podmínkách, kdy se tlaky v technologickém uzlu za lisem, před lisem a v okolním prostředí výzazně liší.The advantage of any screw presses used is that they comprehensively solve the method of dosing and transport by the pressure system. This method is highly efficient and energy balanced. Compared to previously known systems, the device has a lower production complexity, shows material savings and has the ability to process various types of input materials. The advantage is also that the screw press itself is designed as a weldment. Another advantage is the ability to control the metered amount of input materials or suspensions without the need for costly control of the screw spindle speed. The screw press has an autoregulatory ability, preventing the entry of materials or suspensions of excessive moisture into the dosing head. Another advantage is the possibility of pressing off a part of the water bound in the material by short-range forces (cohesion) by a system of conical surfaces and radial channels. Compared to known solutions, the proposed device has the ability to work in conditions where the pressures in the technological unit behind the press, in front of the press and in the surrounding environment differ significantly.

Uvedený problém optimálního zpracování LCM, zejména slámy, kukuřičných vřeten, pilin a dřevných odpadů, řeší způsob hydrolytického zpracování tohoto materiálu podle vynálezu, za pomoci zařízení, znázorněného na obr. 1 za vzniku : -celulózy - glukózy - kyseliny mléčné /ethylalkoholu a pod./, -směsi pentóz - D - xylózy /droždí, krmných zbytků a pod./, -ligninu.Said problem of optimal processing of LCM, especially straw, corn spindles, sawdust and wood waste, is solved by the method of hydrolytic treatment of this material according to the invention, by means of the device shown in Fig. 1 to produce: - cellulose - glucose - lactic acid / ethyl alcohol and the like. /, -mixtures of pentoses - D-xylose / yeast, feed residues and the like/, -lignin.

Zpracovávaný materiál je přiváděn po předchozím nadrcení a úpravě vedením 1 do zásobníku B suspenze, kam je za stálého míchání přiváděna voda vedením 2 ze zásobníku A vody. Tato míchaná nádoba může být vytápěna párami z atmosférického expandéru H. Plnicí lis C prvního hydrolyzéru D slouží pro dopravu materiálu ze zásobníku B suspenze vedením 2 do prvního hydrolyzéru D, dále k odlisování vody, odváděné vedením 4 do zásobníku A vody a k vytvoření hermetické zátky mezi pracovním prostorem prvního hydrolyzéru D a zásobníku B suspenze. V prvním hydrolyzéru D dochází za podmínek ohřevu a doplňování tlakové vody vedením 61 ke štěpení hemicelulóz. Převáděcí lis E mezi prvním a druhým hydrolyzérem D, F dopravuje materiál vedením 5 mezi oběma aparáty, odlisovaná směs vody a pentóz postupuje vedením 8 na expandér J pentóz a vedením 10 do zásobníku K, zatímco prostřednictvím vylisovaného tuhého podílu celulózy a ligninu se tvoří ve vyprazdňovacím lisu G hermetický kontinuálně postupující uzávěr. Ve druhém hydrolyzéru F, který je tvořen jednou nebo dvěma sekcemi, dochází za podmínek ohřevu, nástřiku topné vody přívodem 62 a případně kyseliny sírové přívodem 63., především k hydrolytické reakci celulózy na cukerný hydrolyzát obsahující glukózu a celobiózu, dále k dehydrataci zbytkové pentózy na furfural a k jeho částečné či úplné degradaci. Jeho odtažení ze druhého hydrolyzéru F umožňuje účinný atmosférický expanzní systém, v jehož parní fázi v parním vedení 15 je zbytkový furfural obsažen v rozsahu 99 až 99,5 %. Ze druhého hydrolyzéru F dopravuje materiál vyprazdňovací lis G vedením 6 do atmosférického expandéru H ve formě kontinuální hermetické zátky. Do atmosferického expandéru H je rovněž svedena vedením 14 i odlisovaná kapalina. Po vytlačení nezreagovaných nebo částečně zreagovaných celulózových částič vedením 7 dochází k jejich opakovanému vracení vedením 13 do zásobníku B výchozí suspenze a to rozdělením ve filtračně-separačním aparátu-dekantéru I na cukerný hydrolyzát s jemným ligninem a nezreagovanou celulózu. Cukerný hydrolyzát s ligninem je oddělen na základě velikosti částic. Pro komplexní využití celulózy s konverzí na glukózu a glukózu a lignin se může použít jedno nebo dvoustupňový kontinuální filtračně dělící separační okruh. Tím se dosáhne maximální konverze na cukerný hydrolyzát a dochází k minimální tvorbě vedlejších produktů. V systému je použit u obou hydrolyzérů D, F hydromodul 1 : 2 až 1 : 4. Malé množství kapaliny zajišťuje malý odběr tepelné energie. Recirkulační poměr filtračně dělícího okruhu je kontrolován a řízen možností nastavování poměru mezi množstvím suspenze vytlačované ze druhého hydrolyzérů F a do hydrolyzérů dodávané. Tím se dosáhne využití celulózy na hydrolyzát v rozsahu 85 až 95 %. Teplota v prvním hydrolyzérů D je od 140 do 170 °C a tlaku 0,4 až 0,7 MPa, při době zdržení 10 až 25 minut. Lisováním v převáděcím lisu B se zhydrolyzovaná suspenze rozdělí na kapalnou fázi obsahující pentózy, která postupuje na expandér J pentóz a do zásobníku K a k dalšímu využití vedením 17 např. při výrobě kvasnic nebo D-xylózy a matečného zkrmitelného sirupu v jednotce KL dalšího zpracování.The processed material is fed after previous crushing and treatment via line 1 to the suspension tank B, where water is fed via line 2 from the water tank A with constant stirring. This stirred vessel can be heated by vapors from an atmospheric expander H. The filling press C of the first hydrolyser D serves to transport material from the slurry tank B via line 2 to the first hydrolyser D, to press water, via line 4 to water tank A and to form a hermetic plug between the working space of the first hydrolyser D and the suspension tank B. In the first hydrolyser D, the hemicelluloses are cleaved under the conditions of heating and replenishing the pressurized water via line 61. The transfer press E between the first and second hydrolysers D, F conveys the material via line 5 between the two apparatuses, the pressed mixture of water and pentose proceeds via line 8 to pentose expander J and line 10 to hopper K, while the compressed solids cellulose and lignin are formed in the discharge. press G hermetic continuous advancing closure. In the second hydrolyser F, which consists of one or two sections, under the conditions of heating, injection of heating water through inlet 62 and possibly sulfuric acid through inlet 63, the hydrolytic reaction of cellulose to sugar hydrolyzate containing glucose and cellobiose takes place, further dehydration of residual pentose to furfural and its partial or complete degradation. Its withdrawal from the second hydrolyser F allows an efficient atmospheric expansion system, in the vapor phase of which in the steam line 15 the residual furfural is present in the range of 99 to 99.5%. From the second hydrolyser F, the material is conveyed by the discharge press G via line 6 to the atmospheric expander H in the form of a continuous hermetic plug. The pressed liquid is also fed to the atmospheric expander H via line 14. After the unreacted or partially reacted cellulose particles have been expelled via line 7, they are repeatedly returned by line 13 to the reservoir B of the starting suspension by partitioning in a filter-separation apparatus-decanter I into fine hydrolyzate with fine lignin and unreacted cellulose. The sugar hydrolyzate with lignin is separated on the basis of particle size. For the complex utilization of cellulose with conversion to glucose and glucose and lignin, a one- or two-stage continuous filtration separation separation circuit can be used. This achieves maximum conversion to the sugar hydrolyzate and minimizes the formation of by-products. The hydromodule 1: 2 to 1: 4 is used in both hydrolysers D, F in the system. A small amount of liquid ensures a small consumption of thermal energy. The recirculation ratio of the filter separation circuit is controlled and controlled by the possibility of adjusting the ratio between the amount of suspension extruded from the second hydrolyser F and supplied to the hydrolysers. This achieves a utilization of cellulose per hydrolyzate in the range of 85 to 95%. The temperature in the first hydrolyser D is from 140 to 170 ° C and a pressure of 0.4 to 0.7 MPa, with a residence time of 10 to 25 minutes. By pressing in a transfer press B, the hydrolyzed suspension is separated into a liquid phase containing pentoses, which is passed to a pentose expander J and to a tank K and for further use via line 17, for example in yeast or D-xylose and mother feed syrup production.

Pevná fáze přechází převáděcím lisem E s dávkovači hlavou do druhého hydrolyzérů F, do kterého se nastřikuje jedno nebo vícefázově topná tlaková voda vedením 62 při hydromodulu 1 : 2 až 1 : 4, výhodně 1 : 3. Takto vzniklá suspenze se podrobí druhému hydrolyzačnimu pochodu při teplotě 170 až 200 °C a odpovídajícím tlaku 0,8 až 1,6 MPa a při době zdržení 5 až 28 minut. S topnou tlakovou vodou se nastřikuje do druhého hydrolyzérů F zředěný roztok kyseliny sírové vedením 63 v rozsahu 0,3 % hmotnostních při teplotě 170 °C a 0,2 % hmotnostních při teplotě 200 °C. Působením teploty, tlaku a kyseliny sírové při definované době zdržení dochází k degradaci celulózy na cukerný hydrolyzát reprezentovaný glukózou. Při degradaci celulózy ve druhém hydrolyzérů na hydrolyzát dochází rovněž k rozštěpení vazby mezi ligninem a celulózou, přičemž lignin zůstává v kapalné fázi ve formě nerozpustné sušiny. Nečiní se tedy nároky na extrakci ligninu ethanolem nebo jinými činidly. Tato kontinuální technologická jednotka zajišťuje zpracování LCM na cukerný hydrolyzát, na směs pentóz a na lignin. Uvedený cukerný hydrolyzát se odvádí vedením 11 do zásobníku L hydrolyzátu, odkud se výhodně odvádí dále vedením 16 na jednotku LI dalšího zpracování. Lignin se po sedimentaci odvádí vedením 12 do zásobníku M ligninu.The solid phase is passed through a transfer press E with a metering head to a second hydrolyser F, into which single- or multi-phase pressurized water is injected via line 62 at a hydromodule of 1: 2 to 1: 4, preferably 1: 3. The resulting suspension is subjected to a second hydrolysis process at at a temperature of 170 to 200 ° C and a corresponding pressure of 0.8 to 1.6 MPa and a residence time of 5 to 28 minutes. With the heating pressurized water, a dilute sulfuric acid solution in the range of 0.3% by weight at 170 DEG C. and 0.2% by weight at 200 DEG C. is injected into the second hydrolysers F. The action of temperature, pressure and sulfuric acid at a defined residence time degrades the cellulose into a sugar hydrolyzate represented by glucose. Degradation of the cellulose in the second hydrolyser to the hydrolyzate also breaks the bond between the lignin and the cellulose, the lignin remaining in the liquid phase in the form of an insoluble dry matter. Thus, no claims are made for the extraction of lignin with ethanol or other reagents. This continuous technological unit ensures the processing of LCM into sugar hydrolyzate, a mixture of pentoses and lignin. Said sugar hydrolyzate is discharged via line 11 to the hydrolyzate tank L, from where it is preferably further discharged via line 16 to the further processing unit L1. After sedimentation, the lignin is discharged via line 12 to the lignin reservoir M.

Výhodné provedení zařízení na další zpracování cukerného hydrolyzátu na kyselinu mléčnou je znázorněno na obr. 2.A preferred embodiment of an apparatus for further processing a sugar hydrolyzate into lactic acid is shown in Fig. 2.

Vzniklý cukerný hydrolyzát, reprezentovaný glukózou, postupuje ze zásobníku L hydrolyzátu vedením 16 na čiřič N, kde se provádí rovněž úprava pH a ve kterém je nejvhodnější koncentrace 12 % hmotnostních. Do čiříce N se přivádí kvasničný autolyzát ze zásobníku NA kvasničného mléka přes reaktor NB kvasničnéha autolyzátu vedením 19 a vápenné mléko z reaktoru NE vápenného mléka přes zásobníky NC, ND vápenného mléka vedením 25 a 26. Odtud postupuje vzniklé fermentační médium vedením 27 přes průtočný chladič O filtr P do směšovače 2, ve kterém dochází k obohacení fermentačního média o živiny ze zásobníků QA, QB, QC živin, výhodně o heptahydrát síranu hořečnatého, síran amonný a dihydrogenfosforečnan draselný. Dále postupuje obohacené fermentační médium vedením 39 přes sterilizátor RA a průtokový chladič RB v hlavním proudu do fermentoru SA a ve vedlejším proudu do propagačních ná7 dob SB, SC, ze kterých se přivádí rovněž do fermentoru SA. Doba zdržení ve fermentoru SA je 24 až 36 hodin.The resulting sugar hydrolyzate, represented by glucose, proceeds from the hydrolyzate reservoir L via line 16 to the clarifier N, where the pH is also adjusted and in which a concentration of 12% by weight is most suitable. The yeast autolysate from the yeast milk reservoir NA is fed to the clarifier N via the yeast autolysate reactor NB via line 19 and the lime milk from the lime milk reactor NE via the NC, ND lime milk reservoirs via lines 25 and 26. From there, the resulting fermentation medium proceeds via line 27 filter P to mixer 2, in which the fermentation medium is enriched with nutrients from nutrient reservoirs QA, QB, QC, preferably with magnesium sulphate heptahydrate, ammonium sulphate and potassium dihydrogen phosphate. The enriched fermentation medium then proceeds via line 39 via a sterilizer RA and a flow condenser RB in the main stream to the fermenter SA and in the secondary stream to the propagation vessels SB, SC, from which it is also fed to the fermenter SA. The residence time in the SA fermenter is 24 to 36 hours.

Kvasničný autolyzát se připravuje v samostatném technologickém souboru z roztoku směsi pentóz, který je do souboru výhodně přiváděn vedením 17. Při tom není vyloučeno komerční použití dostupných kvasničných extraktů.The yeast autolysate is prepared in a separate process set from a solution of a mixture of pentoses, which is preferably fed to the set via line 17. The use of available yeast extracts is not excluded.

Propagace bakterií probíhá v propagačních nádobách SB, SC. Do první propagační nádoby SC se přivádí fermentační médium vedením 44 a čpavek ze zásobníku SD vedením 43,. Doba zdržení činí výhodně 24 hodin. Obsah první propagační nádoby SC se převádí do druhé propagační nádoby SB, do které se dále přidává médium vedením 45 a čpavek vedením 42. Bakterie připravené v propagační stanici slouží k zaočkování produkčního fermentoru SA vedením 40.Bacteria are propagated in SB, SC propagation vessels. The fermentation medium is fed to the first propagation vessel SC via line 44 and ammonia from the reservoir SD via line 43. The residence time is preferably 24 hours. The contents of the first propagation vessel SC are transferred to the second propagation vessel SB, to which the medium is further added via line 45 and ammonia via line 42. The bacteria prepared in the propagation station serve to inoculate the production fermentor SA via line 40.

Produkční fermentor SA pracuje v kontinuálním režimu, je do něho nepřetržitě přiváděno živné médium vedením 47, připravené z cukerného hydrolyzátu podle popisu uvedeného výše, a/nebo z jiného sacharidického zdroje glukózy, sacharózy, laktózy a dalších utilizovatelných cukrů. Kontinuálně se odebírá část zápary vedením 50, obsahující cukry, soli, amonokyseliny a kyselinu mléčnou. Ze zápary se oddělí bakterie například filtrací nebo odstředěním v separátoru TA, které se vracejí vedením 49 do fermentoru SA, případně k využití k jiným průmyslovým účelům vedením 51. Kyselina mléčná a soli se ze zápary oddělují na elektrodialyzační stanici T. Zápara po oddělení kyseliny mléčné obsahuje ještě značné množství cukrů, aminokyselin, bílkovin a případných růstových faktorů a je vrácena vedením 52 zpět do fermentoru SA. Kontinuálním odběrem kyseliny mléčné se ve fermentoru SA udržuje vysoké pH a dochází k rychlé konverzi cukrů na kyselinu mléčnou. Tím značně stoupá produktivita fermentoru.The production fermentor SA operates in a continuous mode, to which a nutrient medium is continuously fed via line 47, prepared from a sugar hydrolyzate as described above, and / or from another saccharide source of glucose, sucrose, lactose and other utilizable sugars. A portion of the mash is continuously removed via line 50, containing sugars, salts, amino acids and lactic acid. Bacteria are separated from the mash, for example by filtration or centrifugation in a TA separator, which is returned via line 49 to the SA fermenter, or for use for other industrial purposes via line 51. Lactic acid and salts are separated from the mash at the T. para electrodialysis station after lactic acid separation. it still contains significant amounts of sugars, amino acids, proteins and possible growth factors and is returned by line 52 back to the SA fermenter. Continuous collection of lactic acid maintains a high pH in the SA fermenter and results in the rapid conversion of sugars to lactic acid. This significantly increases the productivity of the fermenter.

Na elektrodialyzační stanici T dochází k nakoncentrování kyseliny mléčné /až na desetinásobek oproti obsahu v původní zápaře / a jediné znečištění představují anionty minerálních solí. Ty se odstraňují na ionexové stanici a/nebo na ultrafiltraci U s připojenou regenerační jednotkou UA. Přečištěná kyselina mléčná se skladuje v operačním zásobníku V a zahušťuje se na 80 % na odparce W, odkud je dopravována do expedičního skladu Z vedením 60.At the electrodialysis station T, lactic acid is concentrated (up to ten times the content of the original mash) and the only impurities are the anions of the mineral salts. These are removed on an ion exchange station and / or on an ultrafiltration U with an attached regeneration unit UA. The purified lactic acid is stored in the operating tank V and concentrated to 80% on the evaporator W, from where it is transported to the dispatch warehouse Z via line 60.

Příklad šněkového lisu podle vynálezu je schematicky znázorněn na obr 3. Na obr. 4 je v řezu znázorněna sendvičová perforace ve válcovém tělese a na obr. 5 je znázorněno v řezu a v detailu konické těleso se systémem kuželových ploch a radiálními kanálky.An example of a screw press according to the invention is schematically shown in Fig. 3. Fig. 4 is a sectional view of a sandwich perforation in a cylindrical body and Fig. 5 is a cross-sectional and detailed view of a conical body with a conical surface system and radial channels.

Zařízení, znázorněné na obr.3, sestává ze zásobníku 71 suspenze nebo materiálu, který je spodní částí napojen na vstupní část kontinuálního šnekového lisu-podavač 72, poháněný pohonnou jednotkou 73 s převodovým ústrojím. Podavač 72 sestává z válcového tělesa 77, uvnitř kterého je uloženo válcové vřeteno 78, mající konstatní stoupání šroubovice a objem závitového profilu. Ve druhé části válcového tělesa 77 se nachází rovněž válcové vřeteno 78 s konstatním stoupáním šroubovice, ovšem objem závitového profilu se zmenšuje. Válcové těleso .77, které je po celé své délce opatřeno pod osou otáčení sendvičovou perforací 79, přechází v konické těleso 80 a válcové vřeteno 78 přechází v konické vře teno 81 s klesajícím stoupáním šroubovice.. Toto konické těleso tvoří třetí zónu. Kónické těleso 80 přechází dále do čtvrté zóny v tlakovou dávkovači, hlavu 84 válcového průřezu. Pohonná jednotka 73 je opatřena spínacím ampérmetrem 74., propojeným se vstřikovacím zařízením 75. Pod celým tělesem šnekového lisu je uspořádán žlab nebo celoobvodové opláštění 76, do kterého jsou vyvedeny všechny odvodňovací otvory.The device shown in Fig. 3 consists of a hopper 71 of suspension or material, which is connected at the bottom to the inlet part of a continuous screw press-feeder 72, driven by a drive unit 73 with a transmission device. The feeder 72 consists of a cylindrical body 77, inside which a cylindrical spindle 78 having a constant helix pitch and a volume of a threaded profile is housed. In the second part of the cylindrical body 77 there is also a cylindrical spindle 78 with a constant pitch of the helix, but the volume of the threaded profile decreases. The cylindrical body 77, which is provided with a sandwich perforation 79 along its entire length below the axis of rotation, passes into a conical body 80 and the cylindrical spindle 78 passes into a conical spindle 81 with a decreasing pitch of the helix. This conical body forms a third zone. The conical body 80 passes further into the fourth zone in the pressure dispenser, the head 84 of cylindrical cross-section. The drive unit 73 is provided with a switching ammeter 74, connected to the injection device 75. Below the entire body of the screw press, a trough or a full-circumference casing 76 is arranged, into which all drainage openings are led out.

Zařízení podle vynálezu slouží v první řadě pro kontinuální plnění, převádění a vynášení do protitlaku technologických systémů a jednak pro odlisování kapalin ze stlačených materiálů. Pracuje následujícím způsobem: Vstupní materiál, určený ke kontinuálnímu plnění a následnému zpracování, může být plněn do šnekového lisu ve formě sušiny nebo ve zvlhčené formě o hydromodulech různé velikosti v rozmezí 1 : 0,5 až 1:5, přičemž se počítá hmotnostně jeden díl vstupní sušinky ku 0,5 až 5 hmotnostním dílům kapaliny. V podavači 12 šnekového lisu dochází k odlisování kapaliny ze vstupního materiálu na hydromodul 1 : 1,5 až 1 : 0,9. V kónickém tělese 80 dochází ke stlačení vstupního materiálu, k řízenému odlisování kapaliny z materiálu až na hydromodul 1 : 0,5. Ve válcovém tělese 77 dochází k řízenému nástřiku kapaliny pomocí vstřikovacího zařízení 75. Tímto se dosáhne optimální přípravy pro různé druhy vstupních materiálů a tvorby hermetické zátky pro provozní protitlak až 6,5 MPa. Materiál se z konického tělesa 80 vtlačuje do tlakové dávkovači hlavy 84, ve které se tvoří hermetická kontinuálně postupující tlaková zátka, která se po průchodu dávkovači hlavou 84 rozpadá a je připravena k dalšímu technologickému zpracování. Zařízení zajišťuje co nejpřesnější dávkování materiálu do následného technologického uzlu. Objem dávkovaného materiálu závisí na průměru a počtu otáček šneku. Odlisování kapaliny a stlačení materiálu se dosáhne zvětšením průměru srdečníku šnekového válcového vřetene 78, zmenšováním průměru a stoupání kónického vřetene 81 v kónickém tělese 80. V konickém tělese 80 je výhodně umístěna soustava lišt a kuželových mezikruží, zabraňující pootáčení kontinuálně procházejícího materiálu. Přebytečná kapalina, která se odlišuje, se odvádí radiálními kanálky 83 mezi kuželovými plochami 82 v konickém tělese 80 a sendvičovou perforací 79 ve válcovém tělese 77. Průměr, délka a tvar tlakové dávkovači hlavy 84 se určuje stupněm slisování různých skupin vstupních materiálů. Hnací jednotka 73 je vybaven a spínacím ampérmetrem 74,, který při přetížení zařízení automaticky řídí zvýšení nástřiku přídavné kapaliny vstřikovacím zařízením 75 a v kritickém případě zastaví funkci plnící soustavy. Pro pohon zařízení může být použito motoru o výkonu 40 až 50 kw při otáčkách 1400 až 1500 min“¹. Takovýto výkon zajistí dávkování vstupního materiálu v rozsahu 500 až 1000 kg/h. Pohonná jednotka 73 je vybavena spínacím ampérmetrem 74. Horní nastavitelný kontakt ampérmetru zajišťuje pohonnou jednotku 73 při přetížení^. Konstrukce zařízení je volena tak, aby vstupní materiál byl ze všech stran stejnoměrně a postupně stlačován za odlisování přebytečné kapaliny až do vlhkosti potřebné k optimálnímu vytvoření tlakové hermetické zátky.The device according to the invention serves primarily for the continuous filling, transfer and discharge to back pressure of technological systems and for the pressing of liquids from compressed materials. It works as follows: The input material, intended for continuous filling and subsequent processing, can be filled into a screw press in the form of dry matter or in a humidified form with hydromodules of various sizes in the range of 1: 0.5 to 1: 5, counting one part by weight. input biscuits to 0.5 to 5 parts by weight of liquid. In the screw press feeder 12, the liquid is pressed from the input material to the hydromodule 1: 1.5 to 1: 0.9. In the conical body 80, the input material is compressed, the liquid is pressed from the material to the hydromodule in a controlled manner 1: 0.5. In the cylindrical body 77, a controlled injection of the liquid takes place by means of the injection device 75. This achieves an optimal preparation for different types of input materials and the formation of a hermetic plug for an operating back pressure of up to 6.5 MPa. The material is pressed from the conical body 80 into the pressure dosing head 84, in which a hermetic continuously advancing pressure plug is formed, which disintegrates after passing through the dosing head 84 and is ready for further technological processing. The device ensures the most accurate dosing of material into the subsequent technological node. The volume of material fed depends on the diameter and speed of the auger. Pressing the fluid and compressing the material is accomplished by increasing the diameter of the core of the worm cylinder 78, decreasing the diameter and pitch of the conical spindle 81 in the conical body 80. Excess liquid that differs is discharged through radial channels 83 between the conical surfaces 82 in the conical body 80 and the sandwich perforation 79 in the cylindrical body 77. The diameter, length and shape of the pressure dispensing head 84 is determined by the degree of compression of different groups of input materials. The drive unit 73 is equipped with a switching ammeter 74, which, when the device is overloaded, automatically controls the increase of the injection of the additional liquid by the injection device 75 and in a critical case stops the function of the filling system. A motor with an output of 40 to 50 kw at a speed of 1400 to 1500 min “ ¹ can be used to drive the device. Such a capacity ensures the dosing of the input material in the range of 500 to 1000 kg / h. The drive unit 73 is equipped with a switching ammeter 74. The upper adjustable contact of the ammeter secures the drive unit 73 in case of overload. The design of the device is chosen so that the input material is uniformly and gradually compressed on all sides, pressing the excess liquid to the moisture needed to optimally create a pressure hermetic plug.

Zařízení podle vynálezu lze organicky začlenit do výrobní technologie, která klade důraz na, zajištění jedné nebo více následujících operací:The device according to the invention can be organically integrated into a production technology which emphasizes the provision of one or more of the following operations:

doprava suspenzí a materiálů, dávkování suspenzí a materiálů, odlisování kapaliny z materiálů, hermetické oddělení dvou technologických prostorů kontinuelně prostupující zátkou. ·transport of suspensions and materials, dosing of suspensions and materials, pressing of liquid from materials, hermetic separation of two technological spaces continuously through a plug. ·

Zařízení podle vynálezu odebírá vstupní materiál ze zásobníku 71 či jiného prostoru předcházejícího technologického uzlu /například těleso hydrolyzéru/, odlisuje požadované množství zbytkové kapaliny, komprimuje odlisovanou suspenzi a dávkuje ji do následujícího technologického celku /například cyklonový odlučovač/. Zařízení lze použít k provádění výše uvedených operací pro vodné suspenze a materiály se sušinou alespoň 20 % hmotnostních, o viskozitě do 50 Pa.s a o středním průměru částic v rozmezí 0,2 až 20 mm.The device according to the invention removes the input material from the reservoir 71 or other space of the previous process unit (e.g. hydrolyser body), presses the required amount of residual liquid, compresses the pressed suspension and feeds it to the next process unit (e.g. cyclone separator). The device can be used to carry out the above operations for aqueous suspensions and materials with a dry matter of at least 20% by weight, with a viscosity of up to 50 Pa.s and a mean particle diameter in the range of 0.2 to 20 mm.

Ze zásobníku 71 se suspenze dostává do válcového tělesa 77 bud gravitačně nebo nuceným prouděním.From the reservoir 71, the suspension enters the cylindrical body 77 either by gravity or by forced flow.

Šnekové vřeteno je součástí hřídele, která má na straně pohonu radiálně-axiální uložení a do válcového tělesa 77 vstupuje prostřednictvím ucpávky, dovolující ztlakový spád mezi plnícím prostorem lisu a vnějším prostředím. Šnekové vřeteno rotuje v tělese dávkovacího lisu, který je charakterizováno dvěma částmi - částí válcovou a částí kuželovou. V části válcové se šnekové vřeteno otáčí tak, že vzdálenost mezi vnějším průměrem vřetene a stěnou válcové plochy se pohybuje v rozmezí 2 až 4 mm. Po celé délce vřetene je od obrysové tlačné hrany závitu provedeno sešikmení, orientované proti pohybu suspenze a materiálů tak, aby plocha vnějšího obrysu vřetene svírala s plochou tělesa úhel 20 až 50 °.The worm spindle is part of a shaft which has a radial-axial bearing on the drive side and enters the cylindrical body 77 by means of a seal, allowing a pressure drop between the filling space of the press and the external environment. The screw spindle rotates in the body of the dosing press, which is characterized by two parts - a cylindrical part and a conical part. In the cylindrical part, the screw spindle is rotated so that the distance between the outer diameter of the spindle and the wall of the cylindrical surface is in the range of 2 to 4 mm. Along the entire length of the spindle, a bevel is made from the contouring pressing edge of the thread, oriented against the movement of the suspension and the materials, so that the surface of the outer contour of the spindle forms an angle of 20 to 50 ° with the surface of the body.

Šnekové vřeteno, těleso lisu a dávkovači hlava tvoří společně čtyři pracovní zóny dávkovacího lisu. První zóna má funkci dopravní a dávkovači, kdy stupeň zaplnění profilu závitu, otáčky vřetene a reologické vlastnosti suspenze určují dávkované množství. Druhá zóna, omezeně i první zóna, má funkci odlisování kapaliny, která není silně vázána na pevném podílu vstupní suspenze nebo materiálu. Třetí zóna slouží ke konečnému odlisování kapaliny, částečně i kapaliny vázané na pevných částicích krátkého dosahu. Ve čtvrté zóně se komprimuje vstupní materiál do nejvyšší míry, kdy je schopen vytvořit kontinuální hermetický uzávěr s postupem do daalšího technologického uzlu.The screw spindle, the press body and the dosing head together form the four working zones of the dosing press. The first zone has a conveying and dosing function, where the degree of filling of the thread profile, the spindle speed and the rheological properties of the suspension determine the metered amount. The second zone, to a limited extent also the first zone, has the function of pressing a liquid which is not strongly bound to the solids of the inlet suspension or material. The third zone is used for the final pressing of the liquid, partly also the liquid bound on the short-range solid particles. In the fourth zone, the input material is compressed to the highest degree, when it is able to create a continuous hermetic seal with the progress to the next technological node.

První zóna je charakterizována válcovým tvarem vřetene i tělesa, konstantním stoupáním šroubovice vřetene i objemem závitového profilu. Válcové těleso 77 je v oblasti první zóny opatřené pod osou otáčení variabilní sendvičovou perforací 79. ... .The first zone is characterized by the cylindrical shape of the spindle and body, the constant pitch of the spindle helix and the volume of the threaded profile. The cylindrical body 77 is in the region of the first zone provided below the axis of rotation with a variable sandwich perforation 79. ....

Druhá zóna je charakterizovaná opět válcovým tvarem tělesa i vřetene a zmenšujícccím se objemem profilu závitu šroubovice. Válcové těleso 77 je opět pod osou otáčení vřetene opatřeno variabilní sendvičovou perforací 79.The second zone is again characterized by the cylindrical shape of the body and the spindle and the decreasing volume of the helical thread profile. The cylindrical body 77 is again provided with a variable sandwich perforation 79 below the axis of rotation of the spindle.

Třetí zóna je charakterizovaná kónickým tvarem tělesa i vřetene s vrcholovým úhlem až 25 , přičemž vřeteno má klesající stoupání. Těleso je navíc vybaveno systémem kuželových ploch 82 s vrcholovým úhlem 10 až 30° a o délce 10 až 70 mm, se systémem radiálních kanálků 83 o světlosti největší částice suspenze, pro odvod zbytkové kapaliny.The third zone is characterized by the conical shape of the body and the spindle with an apex angle of up to 25, while the spindle has a decreasing pitch. The body is additionally equipped with a system of conical surfaces 82 with an apex angle of 10 to 30 ° and a length of 10 to 70 mm, with a system of radial channels 83 with the largest particle size of the suspension, for the drainage of residual liquid.

Čtvrtá zóna je tvořena tlakovou dávkovači hlavou 84, kde dochází další kontrakcí průměru tělesa ke konečnému stlačení suspenze a k vytvoření kontinuálního hermetického uzávěru, který po průchodu usměrňovači cylindrickou částí vystupuje z dávkovacího kontinuálního lisu.The fourth zone is formed by a pressure dosing head 84, where by further contraction of the body diameter the final compression of the suspension and the formation of a continuous hermetic seal, which emerges from the dosing continuous press after passing through the rectifier cylindrical part.

Dávkovači hlava 84 určuje svojí geometrií, charakteristickým průměrem a délkou konečný stupeň slisování suspenze. Průměr a délka dávkovači hlavy 84 se řídí požadovaným stupněm slisování suspenze pro udržení tlakového spádu. Pro snížení neefektivních tlakových ztrát a vytvoření těsného hermetického uzávěru je dávkovači hlava 84 opatřena plynulým náběhem a její vnitřní povrch je broušen alespoň na drsnost 0,2.The dosing head 84 determines the final degree of compression of the suspension by its geometry, characteristic diameter and length. The diameter and length of the metering head 84 is governed by the desired degree of compression of the slurry to maintain the pressure drop. To reduce inefficient pressure losses and create a tight hermetic seal, the dosing head 84 is provided with a smooth rise and its inner surface is ground to at least a roughness of 0.2.

Variabilní sendvičová perforace 79 je tvořena vnitřním děrovaným plechem 79' tlouštky asi 1 mm o průměru ok 5 až 25 mm, k němuž je připevněno, například nýtováním, vlastní filtrační pletivo 79 /kovové, plastové, textilní / o průměru ok 0,2 až 5 mm. Tyto spojené dvě vrstvy jsou připevněny zevnitř k vnějšímu perforovanému plášti 79 tak, aby se hrana šnekového vřetene pohybovala 2 až 4 mm nad vnitřním děrovaným plechem 79'.The variable sandwich perforation 79 is formed by an inner perforated plate 79 'about 1 mm thick with a mesh diameter of 5 to 25 mm, to which a filter mesh 79 (metal, plastic, textile) with a mesh diameter of 0.2 to 5 is attached, for example by riveting. mm. These joined two layers are attached from the inside to the outer perforated shell 79 so that the edge of the screw spindle moves 2 to 4 mm above the inner perforated plate 79 '.

Pod tělesem šnekového lisu je připevněn žlab, nebo je celé těleso lisu uloženo v plášti 76, do kterého jsou svedeny všechny odvodňovací otvory. Tento žlab, popř. plášt 76 je vybaven přívodem tlakové vody pro čištění odvodňovacích kanálků.A trough is attached below the screw press body, or the entire press body is housed in a housing 76 into which all drainage holes are led. This trough, or. the jacket 76 is provided with a pressurized water supply for cleaning the drainage channels.

Vzhledem k tomu, že klasickým způsobem je možné upravovat dávkovači výkon regulací otáček, případně vypínat pohon, což je z technických a technologických důvodů u dávkování suspenzí většinou nemožné, byl takto vytvořen systém regulace výkonu až do nulového metodou změny fyzikálních vlastností vstupního materiálu, což se provádí nástřikem vody první a nebo druhé zóně pomocí vstřikovacího zařízení 75.Due to the fact that in the classic way it is possible to adjust the dosing power by speed control, or turn off the drive, which is for technical and technological reasons mostly impossible for dosing suspensions, a power control system was created up to zero method of changing the physical properties of the input material. performed by injecting water to the first and / or second zone by means of an injection device 75.

V případě, že vzhledem ke změnám fyzikálně-chemických vlastností zpracovávaného materiálu dojde k nebezpečí vytvoření hermetické zátky o nedostatečné těsnosti, je toto vyřešeno geometrií šnekového vřetene a tělesa ve třetí zóně, která neumožňuje postup materiálu do čtvrté zóny a vytváří recirkulační pohyb suspenze ve šnekovém tělese do té doby, než dojde ohřátím a odvodněním suspenze ve druhé a třetí zóně k takovým fyzikálním změnám, že materiál může pokračovat do čtvrté zóny.If there is a risk of forming a hermetic plug with insufficient tightness due to changes in the physico-chemical properties of the processed material, this is solved by the geometry of the screw spindle and body in the third zone, which does not allow material to move to the fourth zone and creates recirculating movement of the suspension in the screw body. until such time as the material in the second and third zones undergoes such physical changes by heating and dewatering, the material can proceed to the fourth zone.

Příklad 1Example 1

Výroba cukerného hydrolyzátu, pentóz a ligninuProduction of sugar hydrolyzate, pentoses and lignin

LCM materiál určený ke zpracování je přiváděn po předchozím nadrcení vedením 1 v hodinovém množství 550 kg do zásobníku B vstupní suspenze, přičemž sušina činí 500 kg a voda 50 kg. Do zásobníku B je za stálého míchání přiváděna voda ze zásobníku A vody pro vytvoření stanoveného hydromodulu 1 : 3. Vytvořená suspenze postupuje plnicím lisem C (900 kg suspenze, z toho 500 kg sušiny a 400 kg vody) do prvního hydrolyzéru D, do kterého je vedením 61 nastřikována topná tlaková voda (1100 kg, 160 °C). V prvním hydrolyzéru D dochází za podmínek ohřevu a průběžného doplňování tlakové vody ke štěpení hemicelulóz. Plnicí lis C prvního hydrolyzéru slouží pro dopravu materiálu ze zásobníku B suspenze, dále k odlisování vody odváděné vedením 4 (2100 kg, 90 °C) a k vytvoření hermetické tlakové zátky mezi pracovním prostorem prvního hydrolyzéru D a zásobníkem B suspenze. Převáděcí lis E mezi prvním a druhým hydrolyzérem dopravuje materiál mezi oběma hydrolyzéry D, F. Odlisovaná směs vody a pentóz se odvádí vedením 8 (1385 kg, 160 °C), z toho je 1219 kg vody a 166 kg pentóz reprezentovaných xylózou) do expandéru J pentóz a vedením 10 do zásobníku K pentóz.The LCM material to be treated is fed after a previous crushing via line 1 in an hourly amount of 550 kg to the hopper B of the input suspension, the dry matter being 500 kg and the water 50 kg. Water from the water tank A is fed to the tank B with constant stirring to form the determined hydromodule 1: 3. The formed suspension proceeds by the filling press C (900 kg of suspension, of which 500 kg of dry matter and 400 kg of water) to the first hydrolyser D, into which Line 61 injected heating pressurized water (1100 kg, 160 ° C). In the first hydrolyser D, hemicelluloses are split under the conditions of heating and continuous replenishment of pressurized water. The filling press C of the first hydrolyser serves to transport material from the slurry tank B, to press the water discharged through line 4 (2100 kg, 90 ° C) and to form a hermetic pressure plug between the working space of the first hydrolyser D and the slurry tank B. The transfer press E between the first and second hydrolysers conveys the material between the two hydrolysers D, F. The pressed mixture of water and pentoses is discharged via line 8 (1385 kg, 160 ° C), of which 1219 kg of water and 166 kg of pentoses represented by xylose) to the expander J pentoses and line 10 to the pentose tank K.

Prostřednictvím vylisovaného tuhého podílu z převáděcího lisu E se tvoří hermetický tlakový uzávěr, kontinuálně procházející do druhého hydrolyzéru F vedením 5 (615 kg, z toho 257 kg vody a 324 kg nerozpustné sušiny tvořené celulózou a ligninem). Ve druhém hydrolyzéru F, tvořeném dvěma sekcemi, dochází za podmínek ohřevu nástřikem topné tlakové vody vedením 62 a kyseliny sírové vedením 63 (234 kg o teplotě 235 ^ĎC ve vedení 62 a ve vedení 63. 469 kg vody o teplotě 210 °C z toho 1 kg kyseliny sírové) především k hydrolytické reakci celulózy na cukerný hydrolyzát obsahující glukózu. Ze druhého F dopravuje materiál vyprazdňovací lis G přes vedení 6 (354 kg, z toho 174 kg vody, 90 kg nezreagované celulózy a 90 kg ligninu o teplotě 200 °C) do atmosférického expandéru H a vedením 14 odlisované kapaliny (894 kg, z toho 766 kg vody a 122 kg cukerného hydrolyzátu bez recyklu celulózy). Z atmosférického expandéru H postupuje parní fáze k možné rekuperaci tepla, například do zásobníku B suspenze vedením 15 (241 kg, 100 °C) a cukerný hydrolyzát spolu s ligninem a nezreagovanou celulózou postupuje přes dopravní šnek CH vedením 7 na dekantér I, kde je izolován nejdříve cukerný hydrolyzát s ligninem od nezreagované celulózy, která je vrácena vedením 13 do zásobníku suspenze B. Následně je v dekantéru I separován lignin z cukerného hydrolyzátu, který je veden vedením 12 do zásobníku M ligninu (180 kg, z toho je 90 kg vody a 90 kg ligninu).Cukerný hydrolyzát je veden do zásobníku L cukerného hydrolyzátu vedením 11 (801 kg, z toho je 160 kg cukerného hydrolyzátu, obsahujícího 128 kg glukózy a 32 kg celobiózy, a 641 kg vody).By means of the pressed solid from the transfer press E, a hermetic pressure seal is formed, which passes continuously into the second hydrolyser F via line 5 (615 kg, of which 257 kg of water and 324 kg of insoluble dry matter consisting of cellulose and lignin). In the second hydrolyser F, consisting of two sections, occurs under the heating conditions of heating, injecting pressurized water through line 62 and sulfuric acid stream 63 (about 234 kg at 235 C ^D in line 62 and line 63. 469 kg of water at 210 ° C from the 1 kg of sulfuric acid) mainly for the hydrolytic reaction of cellulose to a sugar hydrolyzate containing glucose. From the second F, the material is conveyed by the discharge press G via line 6 (354 kg, of which 174 kg of water, 90 kg of unreacted cellulose and 90 kg of lignin at 200 ° C) to atmospheric expander H and line 14 of pressurized liquid (894 kg, of which 766 kg of water and 122 kg of sugar hydrolyzate without cellulose recycling). From the atmospheric expander H, the vapor phase proceeds for possible heat recovery, for example to suspension tank B via line 15 (241 kg, 100 ° C) and the sugar hydrolyzate together with lignin and unreacted cellulose proceeds via conveyor CH line 7 to decanter I, where it is isolated. first the sugar hydrolyzate with lignin from the unreacted cellulose, which is returned via line 13 to the slurry tank B. Subsequently, in decanter I, lignin is separated from the sugar hydrolyzate, which is fed via line 12 to lignin tank M (180 kg, of which 90 kg is water and 90 kg of lignin). The sugar hydrolyzate is fed to the sugar hydrolyzate tank L via line 11 (801 kg, of which 160 kg is a sugar hydrolyzate containing 128 kg of glucose and 32 kg of cellobiose, and 641 kg of water).

Směs pentóz a vody ve vedení 8 z převáděcího lisu E je vedena přes expandér J pentóz (1385 kg, z toho 1219 kg vody a 166 kg pentóz) do zásobníku K pentóz a dále případně vedením 17 na jednotku KL na výrobu droždí nebo pentóz.The mixture of pentoses and water in line 8 from the transfer press E is fed via a pentose expander J (1385 kg, of which 1219 kg of water and 166 kg of pentoses) to a pentose tank K and further optionally via line 17 to a unit KL for yeast or pentose production.

Hlavní výstup z technologické jednotky tvoří :The main output from the technological unit consists of:

- cukerný hydrolyzát 160 kg/h z toho glukóza 128 kg/h celobióza 32 kg/h- sugar hydrolyzate 160 kg / h of which glucose 128 kg / h cellobiose 32 kg / h

- směs pentóz - xylóza 166 kg/h- mixture of pentoses - xylose 166 kg / h

- lignin 90 kg/h- lignin 90 kg / h

Cukerný hydrolyzát postupuje ze zásobníku L vedením 16 na technologickou jednotku LI pro výrobu kyseliny mléčné.The sugar hydrolyzate proceeds from the tank L via line 16 to the technological unit L1 for the production of lactic acid.

Příklad 2Example 2

Zpracování cukerného hydrolyzátu na kyselinu mléčnouProcessing of sugar hydrolyzate into lactic acid

Ze zásobníku L postupuje cukerný hydrolyzát na technologickou jednotku pro výrobu kyseliny mléčné, jejímž prvním aparátem je čiřič N, kde se provádí čiření a úprava pH hydrolyzátu při hodinové průtočnosti 1050 kg, přičemž koncentrace glukózy je 12 % hmotnostních. Doba zdržení v tomto čiřiči N je 50 až 60 minut a přivádí se do něj dále kontinuálně kvasničný autolyzát vedením 19 a vápenné mléko vedením 25 a 26.From the reservoir L, the sugar hydrolyzate proceeds to a technological unit for the production of lactic acid, the first apparatus of which is clarifier N, where clarification and adjustment of the pH of the hydrolyzate is performed at an hourly flow rate of 1050 kg, with a glucose concentration of 12% by weight. The residence time in this clarifier N is 50 to 60 minutes and yeast autolysate is fed continuously through line 19 and lime milk via lines 25 and 26.

Z čiřiče N postupuje fermentační médium přes chladič 0 při hodinovém průtočném množství 1,04 m³. Z chladiče 0 postupuje fermentační médium přes filtr P, ve kterém dojde k odlisování síranu vápenatého, obsahujícího určité množství nečistot organické povahy a odvádí se vedením 30. Kapacita filtru P je 50 m³ za 36 hodin. Z filtru P postupuje fermentační médium do směšovače 2/ ve kterém dochází k obohacení fermentačního média o živiny (heptahydrát síranu hořečnatého, síran amonný, dihydrogenfosforečnan draselný) vedením 36., 32, 38 ze zásobníku živin OA, 25/ 22· Hodinová průtočnost aparátem je 1,04 m³. Ze směšovače 2 postupuje fermentační médium přes sterilizátor RA a průtokový chladič RB, za kterým se vedení 46 fermentačního média větví na vedení 44 a 45 do propagačních nádob SB a SC a na vedení 47 do fermentoru SA. Převážná část fermentačního media postupuje do formentoru SA, zbytek přechází do propagační nádob SB, SC. Do fermentoru SA je současně přiváděno vedením 40 médium z propagačních nádob. Do fermentoru SA kontinuálně přichází živné médium vypočtené z množství odseparované biomasy bakterií a anorganické soli ze zásobníků živin QA, 25 a 22 a vápenné mléko ze zásobníku ND. Z elektrodialyzační stanice T přichází živné médium po oddělení kyseliny mléčné a anorganických solí. Oddělováním kyseliny mléčné ze zápary nedochází k výraznému poklesu pH ve fermentoru SA. Pro případ odstavení elektrodialyzačni stanice T je však třeba fermentor vybavit automatickou regulací pH. Do fermentoru SA se mohou také vracet vedením 55 anorganické soli z regenerační jednotky UA na odsolování elektrodialyzované kyseliny mléčné. Z fermentoru SA kontinuálně odchází vedením 50 suspenze bakterií v živném roztoku obsahujícím kyselinu mléčnou,soli, aminokyseliny, bílkoviny a cukerný zdroj. Pomocí separátoru TA je oddělována biomasa baktérií a vrácena vedením 49 do fermentoru SA vedením 49 nebo využita pro další zpracování a odváděna vedením 51. Médium přechází dále do elektrodialyzační stanice T, kde se oddělí kyselina mléčná a anorganické soli. Roztok ostatních látek se pak vrací do fermentoru vedením 52. Nakoncentrovaná kyselina mléčná, odsahující anorganické ionty, se dále čistí na ionexové stanici nebo ultrafiltru U. Po oddělení anorganických iontů se kyselina mléčná odvádí vedením 58 do zásobníku V a zahušťuje se na odparce W, načež se skladuje v expedičním skladu Z.From clarifier N, the fermentation medium passes through condenser 0 at an hourly flow rate of 1.04 m ³ . From the condenser 0, the fermentation medium passes through a filter P, in which calcium sulphate containing a certain amount of impurities of an organic nature is pressed off and discharged via line 30. The capacity of the filter P is 50 m ³ in 36 hours. From the filter P the fermentation medium proceeds to the mixer 2 / in which the fermentation medium is enriched with nutrients (magnesium sulphate heptahydrate, ammonium sulphate, potassium dihydrogen phosphate) via line 36, 32, 38 from the nutrient reservoir OA, 25/22 · The hourly flow rate of the apparatus is 1.04 m ³ . From the mixer 2, the fermentation medium proceeds through a sterilizer RA and a flow cooler RB, after which the fermentation medium line 46 branches to lines 44 and 45 in the propagation vessels SB and SC and to line 47 to the fermenter SA. The majority of the fermentation medium proceeds to the SA fermentor, the rest passes to the propagation vessels SB, SC. At the same time, the medium from the propagation vessels is fed to the SA fermenter via line 40. The nutrient medium calculated from the amount of separated bacterial biomass and inorganic salt from the QA, 25 and 22 nutrient reservoirs and the lime milk from the ND reservoir continuously enters the SA fermenter. The nutrient medium comes from the electrodialysis station T after the separation of lactic acid and inorganic salts. Separation of lactic acid from mash does not significantly decrease the pH in the SA fermenter. However, in the event of shutting down the electrodialysis station T, the fermenter must be equipped with automatic pH control. They can also be returned to the SA fermentor via line 55 of the inorganic salt from the UA regeneration unit to desalinate the electrodialyzed lactic acid. The SA suspension is continuously discharged by passing a suspension of bacteria in a nutrient solution containing lactic acid, salts, amino acids, proteins and a sugar source. Using a TA separator, the bacterial biomass is separated and returned via line 49 to the fermenter SA via line 49 or used for further processing and discharged via line 51. The medium passes on to the electrodialysis station T, where lactic acid and inorganic salts are separated. The solution of other substances is then returned to the fermenter via line 52. The concentrated lactic acid, which absorbs inorganic ions, is further purified on an ion exchange station or ultrafilter U. After separating the inorganic ions, lactic acid is discharged via line 58 to tank V and concentrated on evaporator W. is stored in dispatch warehouse Z.

Zdržná doba ve fermentoru SA je 24 až 36 hodin. Kvasničný autolyzát se připravuje z roztoku pentóz, který je přiváděn z technologické jednotky pro výrobu cukerného hydrolyzátu podle příkladu 1 vedením 17. Vápenné mléko se připravuje v reaktoru NE vápenného mléka, ze kterého je převáděno do zásobníků VC, ND vá13 penného mléka. Odlisovaný síran vápenatý z filtru P je manipulátorem PA odvážen do skladu PB. Do zásobníku QA, QB a QC živin jsou přiváděny příslušné živiny a voda a skladují se zde roztoky o koncentraci 25 až 30 % hmotnostních.The residence time in the SA fermenter is 24 to 36 hours. The yeast autolysate is prepared from a pentose solution which is fed from the sugar hydrolyzate production unit according to Example 1 via line 17. Lime milk is prepared in the NE lime milk reactor, from which it is transferred to VC, ND lime milk storage tanks. The pressed calcium sulphate from the filter P is transported to the warehouse PB by the manipulator PA. Appropriate nutrients and water are fed to the nutrient reservoir QA, QB and QC, and solutions with a concentration of 25 to 30% by weight are stored there.

Propagace bakterií probíhá v propagačních nádobách SC a SB. Do propagační nádoby SC je přiváděno fermentační médium vedením 44 a čpavek vedením 43 ze zásobníku SD čpavku. Zdržná doba v propagační nádobě SC je 24 hodin, potom se celý objem převede do druhé propagační nádoby SB. Přivádí se sem současně i fermentační médium a čpavek. Zdržná doba ve druhé propagační nádobě SB je 24 hodin. Propagační nádoby SC a SB je vhodné umístit ve zvláštní místnosti.Bacteria are propagated in SC and SB propagation vessels. The fermentation medium is fed to the propagation vessel SC via line 44 and ammonia via line 43 from the ammonia reservoir SD. The residence time in the propagation vessel SC is 24 hours, then the entire volume is transferred to the second propagation vessel SB. Fermentation medium and ammonia are also fed here at the same time. The residence time in the second promotional vessel SB is 24 hours. Promotional containers SC and SB should be placed in a separate room.

Claims

PATENT CLAIMS

A process for the hydrolysis of lignocellulosic materials, characterized in that the lignocellulosic material, disintegrated into particles with a maximum size of 15 mm, is swollen with water in a weight ratio of 1: 3 to 1: 5 at a temperature of 70 to 90 ° C and after adjusting the ratio dry matter to water to 1: 0.5 to 1: 1, preferably by pressing part of the water, the suspension is further processed in a two-stage hydrolysis process, whereby in the first stage the hemicelluloses are cleaved into pentoses at a temperature of 140 to 170 ° C and a pressure of 0.4 to 0.7 MPa with a residence time of 10 to 25 minutes, followed by pressing, the hydrolysed suspension is divided into a liquid phase containing pentoses, which proceeds to expansion and possible further processing, the solid phase passing to the second hydrolysis stage, to which it is fed one or more phases. , preferably in two phases, heating pressurized water at the hydromodule 1: 1 to 1: 4, preferably 1: 3, and with this water a solution of an inorganic acid, for example sulfuric acid, is injected to reach a concentration of 0.1 to 0.4% by weight. based on the dry matter of the lignocellulosic material, the suspension thus formed is subjected to a second hydrolysis process at a temperature of 180 to 200 ° C and a pressure of 0.8 to 1.6 MPa with a residence time of 5 to 10 minutes, followed by sugar solution, lignin and unreacted cellulose. they are fed to expansion and decantation, the lignin is isolated and the unreacted cellulose is optionally returned to the hydrolysis process and the sugar solution is optionally further processed, the material being passed in a piston flow in both hydrolysis steps and the materials from different reaction stages are not mixed.

Process according to Claim 1, characterized in that the solid and liquid phases obtained by pressing after the second hydrolysis step are subjected to expansion at atmospheric pressure and the steam formed is returned to the hydrolysis process after its heat has been transferred.

Process according to Claim 1, characterized in that the sugar solution obtained in the second hydrolysis step, after optional purification and / or concentration and addition of substances customary for the fermentation of microorganisms, is further fermented to organic acids, e.g. lactic acid.

Process according to Claim 1, characterized in that the sugar solution obtained in the second hydrolysis step is further fermented to ethyl alcohol after optional purification and / or concentration and addition of substances customary for the fermentation of microorganisms.

5. Process according to Claim 1, characterized in that the pentose solution obtained in the first hydrolysis step, after optional purification and / or concentration and addition of substances customary for fermentation of microorganisms, is further processed into feed yeast and / or ethyl alcohol or used as an additive. into the feed.

6. Process according to Claim 1, characterized in that the pentose solution obtained in the first hydrolysis step is processed to D-xylose.

7. Process according to Claim 3, characterized in that the sugar solution obtained in the second hydrolysis step is clarified and optionally concentrated, yeast autolysate or extract is added to it in a concentration of 0.2 to 2% by weight, mineral nutrients and other commonly used substances. for fermentation of microorganisms, is continuously sterilized, cooled and discharged for continuous fermentation by lactic bacteria, the yeast medium is continuously pumped through the electrodialysis unit after separation of the bacteria and after separation of lactic acid is returned to the fermentation. / or ultrafiltration removes inorganic salts and the solution is concentrated by evaporation.

8. Device for carrying out the method according to claim 1, characterized in that it consists of a suspension tank (B) provided with a supply (1) of lignocellulosic material and a water supply (2) from a water tank (A), to which suspension tank (B) is connected a filling press (C), connected by a line (3) to a first hydrolyser (D), provided with a heating and pressurized water supply (61), to a transfer press (E), this press is further connected via a line (5) by a second hydrolyser (F) , provided with inlets (62, 63) of pressurized heating water and acid, with an emptying press (G) and behind it is connected via a line (6, 14) an atmospheric expander (E) with a screw conveyor (CH) provided with a steam line (15) and further via a line (7) of an offset device, for example by connecting (11) to a hydrolyzate tank (L) and a line (12) to a lignin tank (M) and also to a return line (13) of unreacted cellulose to a slurry tank (B). the hydrolyzate reservoir (L) is connected via a line (16) or a further processing unit (LI), between the transfer press (E) and a second hydrolyser (F) is connected to the branch line (8) by a pentose expander (J), provided with a vapor outlet (9) and an outlet (10) of expanded pentoses to the pentose tank (K), behind which a unit (17) is optionally connected via the line (17). Kl) further processing.

9. Apparatus according to claim 8, characterized in that the unit (L1) for further processing of the glucose solution for the production of lactic acid consists of a fermenter (SA), preceded by a clarifier (N) with an attached yeast milk reservoir (NA) and a reservoir (ND). ) of lime milk, flow cooler (O), filter (D), mixing vessel (Q) with connected reservoirs (QA), QB, QC) nutrient solutions, flow sterilizer (RA) and flow cooler (RB), further to the fermenter (SA) connected to the propagator (SB, SC), directly to the reservoirs (QA, QB, QC) of nutrient solutions and the outlet from the bacterial separator (TA) and the continuous outlet from the electrodialysis station (T), with the fermenter outlet (SA) being a bacterial separator (TA) is connected, behind which an electrodialysis station (T) is connected, followed by an ion exchange and / or ultrafiltration unit (U) with an evaporator (W) provided with a reservoir (V).

Device according to Claim 7, characterized in that the filling press (C), the transfer press (E) and / or the emptying press (G) is designed as a screw press consisting of four zones, the first zone being formed by a feeder (72). ), consisting of a cylindrical body (77) and a cylindrical spindle (78) with a constant pitch of the spindle helix and the volume of the threaded profile, the cylindrical body (77) being provided with a sandwich perforation (79) below the axis of rotation of the spindle, the second zone also forming a cylindrical body (77) and a cylindrical spindle (78) with a constant pitch of the helical thread and with a decreasing volume of the thread profile and the cylindrical body is also provided with a sandwich perforation (79), the third zone being formed by a conical body (80) with a conical spindle (81) pitch of the helical thread, the conical body (80) being provided with conical surfaces (82) and radial channels (83) and the fourth zone being formed by a cylindrical pressure dispensing head (84) with a diameter of the apex of the conical body (80), the gear drive unit (73), connected to the spindle, is provided with a switching ammeter (74), the contact of which is connected to the liquid injection device (75) in the first and / or second zone of the screw press.

Device according to claim 10, characterized in that the sandwich perforation (79) of the cylindrical body (77) is formed by an inner perforated plate (79 '), a filter mesh (79' ') and an outer perforated shell (79' ''), which is part of the cylindrical body (77). .

Device according to Claim 10, characterized in that in the cylindrical body (77) the distance between the outer diameter of the cylindrical spindle (78) and the inner wall of the cylindrical body is in the range from 1 to 4 mm.

13. The device according to claim 10, characterized in that an inclination is made along the entire length of the cylindrical spindle (78) and the conical spindle (81) from the contour thrust edge of the thread, oriented against the material direction so that the outer contour of the spindle body angle 20 to 50 °.

Device according to Claim 10, characterized in that both the conical body (80) and the conical spindle (81) have an apex angle in the range from 6 to 25 °.

Device according to claim 10, characterized in that the conical surfaces (82) in the conical body (80) have an apex angle of 10 to 30 ° and a length of 10 to 70 mm and the radial channels (83) have the largest particle size of the suspension adjustable by spacers. rings between conical hoops.

Device according to Claim 10, characterized in that the pressure dosing head (84) is provided with a smooth ramp on the side of the conical body (80) and its surface is ground to a roughness of at least 0.2.

Device according to Claim 10, characterized in that axial rails are arranged on the inner side of the conical body (80).

Device according to Claim 10, characterized in that the screw press is accommodated in a trough or a cylindrical housing (76) into which the drainage openings are led.