CZ16083U1 - Substrát pro výrobu zkvasitelných cukrů - Google Patents

Description

Substrát pro výrobu zkvasitelných cukrů

Oblast techniky

Řešení se týká substrátu pro výrobu zkvasitelných cukrů, z kterých lze následnou hydrolýzou vyrobit bioethanol.

Dosavadní stav techniky

Dosud se výroba bioethanolu provádí nejčastěji z cukrů získaných ze zemědělských plodin. Další známý způsob výroby bioethanolu je založen na současném zpracování škrobového a lignocelulózového substrátu (například Kratochvíl Z., Machek F. 1988 - AO č. 283872 Způsob a zařízení pro komplexní výrobu bioethanolu z obnovitelných zdrojů) nebo na tepelně tlakové hydrolýze ío slámy nebo jiných zemědělských nebo dřevních zbytků (Váňa a spol., 2004, Závěrečná zpráva projektu QE 1324 Technologie výroby bioethanolu z lignocelulózové fytomasy).

Za problematický substrát k výrobě zkvasitelných cukrů tepelně tlakovou hydrolýzou se v současnosti považuje rozvlákněný papír a lepenka, ačkoliv jsou tvořeny celulózovými vlákny. Příčinou je přítomnost jemných nečistot na bázi polymemích látek o hustotě blízké hustotě celulózy, které nejde odbourat ani technicky náročnými procesy. Toto znečištění suspense obsahující rozvlákněný papír a lepenku se projevuje intenzivním pěněním v hydrolyzérech a v nalepování koloidních látek na stěny tepelných ploch s následným snížením přestupu tepla a podstatným snížením výtěžnosti hydrolýzních produktů. Proto zařízení na získávání zkvasitelných cukrů tepelně tlakovou hydrolýzou z papíru a lepenky nejsou nikde provozována. Přitom využití rozvlákněného papíru a lepenky k efektivní výrobě zkvasitelných cukrů by mělo velký význam pro výrobu bezvodého bioethanolu, vhodného jako přídavek do motorových paliv, zejména za účelem snížení škodlivých emisí včetně emisí skleníkových plynů.

Podstata technického řešení

Výše uvedené problémy odstraňuje substrát na bázi vodné suspenze pro výrobu zkvasitelných cukrů podle technického řešení, jehož podstata spočívá v tom, že substrát se skládá z homogenizované vodné suspenze obsahující 18 až 23 % hmotn. rozvlákněného papíru a lepenky, 2 až 17% hmotn. stébelné biomasy, která je mechanicky upravena na zrnitost 2 až 15 mm, případně dále maximálně až 10 % hmotn. dřevěných pilin a 60 až 80 % hmotn. vody.

Substrát podle technického řešení obsahuje výhodně homogenizovanou vodnou suspenzi z 18 % hmotn. rozvlákněného papíru a lepenky, 17% hmotn. stébelné biomasy, která je mechanicky upravena na zrnitost 2 až 5 mm, případně dále z až 5 % hmotn. dřevěných pilin a 60 % hmotn. vody.

Přídavek rozdrcené biomasy stébelnin, zejména obilné slámy, případně přídavek pilin a to jak z tvrdého, tak i z měkkého dřeva, vnáší do substrátu podle technického řešení hemicelulózy a lig35 nin a tyto látky při teplotě 140 až 200 °C omezují pěnění suspenze v hydrolyzérech a omezují koagulaci nečistot na bázi polymemích látek na teplých stěnách hydrolýzního zařízení při následné výrobě bioethanolu. Zároveň tyto přídavky přispívají k vyšší výtěžnosti hydrolýzních cukrů tím, že hydrolýza vodné suspenze z rozvlákněného i sběrového papíru nebo lepenky a dalších lignocelulózových přídavků probíhá při nižším pH.

Hydrolýzní cukry připravené z rozvlákněného papíru a lepenky podle technického řešení jsou významnou surovinou pro přípravu motorového biopaliva na bázi bioethanolu nebo aditiva ethylterc-butyl-étheru do benzínových směsí. Tímto způsobem je výhodné zpracovávat sběrový papír, který není vhodný pro recyklaci na hodnotné papírové výrobky. Zpracování sběrového papíru a lepenky na zkvasitelné cukry podle technického řešení a následně na motorové biopalivo je z ekologického hlediska vysoce efektivní, neboť půjde o palivo obnovitelné, které není zdrojem škodlivých emisí včetně skleníkových plynů.

-1 CZ 16083 Ul

Substrát podle technického řešení umožňuje podstatně zvýšit výrobu žádaného levného bioethanolu a přitom efektivně řeší i velký problém se zpracováváním zejména sběrového papíru a lepenky. Současnému celosvětovému tlaku na nové výroby surovin v podstatě z odpadních látek a odpovídající snížení ekologické zátěže na životní prostředí plně vyhovuje uvedený substrát podle technického řešení.

Následující příklady provedení substrát podle technického řešení pouze dokládají, aniž by ho jakkoliv omezovaly.

Příklady provedení

Příklad 1 ío Substrát pro výrobu zkvasitelných cukrů byl připraven jako zhomogenizovaná suspenze obsahující 20 % hmotnostních rozvlákněného papíru a lepenky, 10 % hmotnostních drcené obilné slámy o maximální zrnitosti 15 mm a 70 % hmotnostních vody. Hydrolýza tohoto substrátu na kontinuálním hydrolyzéru probíhala při teplotě 190 °C a při zdržení substrátu po dobu 17 minut v hydrolyzéru bez pěnění a zanášení hydrolyzéru koagulujícími látkami. Ze 100 kg hydrolýzního sub15 strátu bylo získáno 20 kg cukrů zkvasitelných na bioethanol.

Příklad 2

Substrát pro výrobu zkvasitelných cukrů byl připraven jako zhomogenizovaná suspenze obsahující 18% hmotnostních rozvlákněného sběrového papíru po odstranění tiskových barev, 7% hmotnostních rozdrcené řepkové slámy o průměrné zrnitosti 10 mm, 7 % hmotnostních suchých smrkových pilin a 68 % hmotnostních vody. Hydrolýza substrátu probíhala po dobu 20 minut bez závad z pěnění. Výtěžnost hydrolýzních cukrů ze 100 kg substrátu byla 19,2 kg glukózy.

Claims (2)

1. Substrát na bázi vodné suspenze pro výrobu zkvasitelných cukrů, vyznačený tím, že se substrát skládá z homogenizované vodné suspenze obsahující 18 až 23 % hmotn. rozvlák25 něného papíru a lepenky, 2 až 17 % hmotn. stébelné biomasy, která je mechanicky upravena na zrnitost 2 až 15 mm, případně dále maximálně až 10 % hmotn. dřevěných pilin a 60 až 80 % hmotn. vody.

2. Substrát podle nároku 1, vyznačený tím, že výhodně obsahuje homogenizovanou vodnou suspenzi z 18 % hmotn. rozvlákněného papíru a lepenky, 17 % hmotn. stébelné biomasy,

30 která je mechanicky upravena na zrnitost 2 až 5 mm, případně dále až 5 % hmotn. dřevěných pilin a 60 % hmotn. vody.