分馏过程可以提高乙醇生产的利润率
美国是世界上最大的可再生液体燃料生物乙醇生产国,每年有200多家商业工厂处理超过160亿加仑的水。植物通常使用干磨加工方法。但是,伊利诺伊大学的一项研究表明,实施分级技术以在发酵前分离玉米成分可以提高收益。
在常规的干磨过程中,将玉米捣碎,将淀粉水解以产生葡萄糖,然后将其发酵成乙醇。此过程的副产品是玉米油和蒸馏水含可溶物的酒糟(DDGS)。
这些副产物帮助抵消了乙醇生产的成本,但是由于质量低下,干粮加工商失去了可观的收入来源,该研究的第一作者,我的农业和生物工程学博士Chinmay Kurambhatti说。
DDGS具有高纤维含量和低蛋白含量,主要用于反刍动物饲养。玉米油也可用于动物饲料。由于发酵过程中形成高浓度的游离脂肪酸,因此不适合人类食用。
库拉姆巴蒂说:“但是,如果您能够在发酵之前将玉米的成分进行分馏或分离,则可以获得更高品质的副产品,这些产品的市场价格更高。” “例如,如果在发酵之前将胚芽和纤维分开,则提取的油中游离脂肪酸含量低,因此可用于人类食品。”
与传统的干磨工艺相比,研究人员分析了八种不同的湿法和干法分馏技术的盈利能力。
该研究是作为计算机模拟进行的,可以对费用和收入进行详细比较。数据包括所有九种加工方法的资本成本和运营成本,以及乙醇和副产物的数量,质量和价值。
“以前的研究表明,这些过程可以改善副产品质量。但是尚不清楚增值能否弥补更高的费用。这项研究的目的是对实施分馏技术的经济可行性进行分析。”研究的通讯作者Vijay Singh。辛格(Singh)是I of U的农业和生物工程教授,也是综合生物加工研究实验室(IBRL)的负责人。
研究人员发现,设计用于分离胚芽(含最大油脂)和果皮(玉米种子的外层,主要包含纤维)的湿式分馏技术对加工者来说是最有利的。干式分馏方法的投资回报率与传统方法相当。
湿法分馏过程包括将玉米在水中浸泡6至12小时,然后进行粗磨以分离胚芽,果皮纤维和细纤维,然后再进行发酵。在干法分馏过程中,将玉米与水混合或蒸15-30分钟,然后研磨和分离组分。
Kurambhatti指出,湿法分馏更昂贵,但副产物的质量也更高。他补充说:“由于您将玉米放在更长的时间内更长的时间,然后在水中进行分离,因此副产物的分离更加清洁。” “例如,湿式分馏中的细菌可产生约35%的油;干式分馏中的细菌可产生约20%的油。细菌的价格取决于含油量,因此价值会更高。”
分级分离技术可商购获得,但是许多干粮工厂对实施这些修改犹豫不决,因为它们将需要购买新设备。但是,库兰巴蒂说,增加的投资将获得回报。
库拉姆巴蒂指出,分馏的另一个潜在好处虽然没有在研究中得到解决,但是却增加了工厂的生产能力。“当你分馏玉米,你分离胚芽和纤维和消除过程中的不可发酵的成分,从而为可发酵的材料更多的空间,”他说。“这意味着您可以处理更多的乙醇以及更多的高价值副产品。”
他补充说,植物也有兴趣从玉米纤维生产乙醇。“用纤维生产的乙醇具有与其相关的D3 RIN(可再生识别号),这可以使其收入增加至每加仑2美元。”
可再生识别号是生物燃料跟踪号,可作为遵守美国环境保护局可再生燃料标准计划的信用。
Kurambhatti总结说:“ 研究表明,分离的纤维对收益没有太大贡献。因此,如果将纤维转化为乙醇,干磨乙醇工厂不会损失很大一部分收益。”
研究“分馏工艺对玉米干磨乙醇工艺的技术和经济可行性的影响”发表在工艺,食品和生物制品加工系统的工艺模拟和技术经济分析的专刊上 。
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