Кабінет Міністрів України

НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ БІОРЕСУРСІВ І ПРИРОДОКОРИСТУВАННЯ УКРАЇНИ

Кафедра фізіології, біохімії рослин та біоенергетики

КУРСОВА РОБОТА З ДИСЦИПЛІНИ «ПРОЦЕСИ ТА АПАРАТИ БІОТЕХНОЛОГІЧНИХ ВИРОБНИЦТВ»

«Виробництво етанолу з целюлозовмісної сировини»

Виконала

студентка 2 курсу 2 групи

факультету біотехнології

Миголь Марія

Перевірила

кандидат біологічних наук

Марченко Ольга Анатоліївна

Оцінка захисту роботи

Курсова робота подана до захисту

7 травня 2012 року

Київ - 2012

РЕФЕРАТ

Останнім часом говориться дуже багато про те, що в умовах глобальної продовольчої кризи переробляти сільгосппродукцію в пальне нераціонально. Але виробники наполегливо продовжують "гнати" етанол з пшениці і кукурудзи, який може використовуватися як паливо, в т. ч. для ракетних двигунів та двигунів внутрішнього згоряння.

Новий підхід у цій справі - перейти до технологій другого покоління, що використовують для виробництва біопалива непродовольчу сировину, насамперед целлюлозу. Такі заходи допоможуть впоратися зі світовою кризою.
Біопаливо першого покоління - це етанол, отриманий з таких сільськогосподарських культур, як кукурудза, цукровий очерет або рапс. Ними можна "годувати" як машини, так і людей. А от біопаливо другого покоління робиться з малоапетитних речей. Наприклад, з деревини, гною або водоростей.

Відмінність між добуванням етанолу з крахмаловмісної сировини і целюлозовмісної полягає в способах гідролізу полісахаридів сировини до зброджуваних цукрів: крохмаль сировини гідролізують біохімічним шляхом за допомогою ферментів (амілаз), а целюлозу деревини – хімічним способом, впливаючи на неї мінеральними кислотами.

Етанол має ряд переваг над бензином, про що буде сказано нижче. Основною перевагою біопалива є його відновлюваність. Тобто до тих пір поки ми зможемо вирощувати сільськогосподарські культури, похідні біопалива, ми зможемо знову і знову поповнювати запаси цього виду палива. Це і є основна відмінність біоетанолу від палива викопної нафти, вугілля і торфу. Хоча як викопне паливо, так і біопаливо виходять в процесі переробки біомаси, тільки в першому випадку цей процес закінчився мільйони роківтому під впливом природних чинників, а другий ми здатні відтворити самостійно в значно коротші терміни за допомогою спеціальних технологій.

Технологія виготовлення етанолу з целюлозовмісної сировини мало застосовується у світі, бо ще не набула такої широкої популярності серед виробників. Проте, зважаючи на загальноекономічну та екологічну ситуацію в світі, інших достойних альтернатив природному паливу поки не знайшлося.

ЗМІСТ:

1) Реферат……………………………………………………………………2

2) Вступ……………………………………………………………………….5

3) Основна частина…………………………………………………………..6

ü Біотехнологічні та фізико-хімічні основи процесу, устрій та принцип дії

ü Технологічна система установки

ü Розрахункова частина

ü Техніко-економічні показники

ü Умови безпечності і екології

4) Висновки………………………………………………………………….35

5) Список використаних джерел……………………………………………37

6) Додатки

ВСТУП

Етанол (інші назви: етиловий спирт, винний спирт, алкоголь; формула: С₂Н₅ОН) — це сильна психоактивна речовина і один з найстаріших наркотиків. Крім харчових продуктів етиловий спирт у великій кількості споживається як пальне, розчинник та як сировина в різноманітних промислових процесах.

З економічної точки зору один із найбільших плюсів етанолу є його енергетична спроможність: додаючи 2-3% етанолу у бензинову суміш, можна реально зменшити вартість продукту останнього. Зростання ціни на нафту знову змусило повернутися до питання виробництва в Україні етанолу. Його виробляють з деревини, тростини, цукру, меляси, кукурудзи, ячміню, багаси та інших продуктів аграрного комплексу.

Багаса - волокнисті залишки цукрової тростини або стебел сорго (втім, сюди можна віднести і багато інших рослин: наприклад, агаву), які подрібнюють для отримання соку. В даний час використовується в якості біопалива та поновлюваного ресурсу у виробництві целюлозної біомаси, паперових товарів та будівельних матеріалів.

Рис. 1. Багаса Рис. 2. Біопаливо

БІОТЕХНОЛОГІЧНІ ТА ФІЗИКО-ХІМІЧНІ ОСНОВИ ПРОЦЕСУ, УСТРІЙ ТА ПРИНЦИП ДІЇ

«Целюлозний спирт» етанол є продуктом, виробленим з використанням целюлозовмісної сировини і технологічних процесів.

Рис.3. Формула етанолу

Він може бути вироблений з широкого розмаїття целюлозовмісної сировини, включаючи сільськогосподарські відходи (стебла зерна, солома хлібних злаків, вичавки цукрового очерету, тирса, паперова целюлоза і т.д.). Целюлоза є основним компонентом клітинних стінок рослин і одним з найпоширеніших природних органічних речовин на землі.
Целюлозна біомаса складається з целюлози, геміцелюлози і лігніну, з невеликою кількістю білків, ліпідів і мінеральних речовин. Приблизно 60-65% сухих речовин целюлозної біомаси представлені в якості целюлози і геміцелюлози.

Целюлоза (С₆Н₁₀О₅)_x — полісахарид, головна складова частина оболонки рослинних клітин.

Рис. 4. Схема будови целюлози

Геміцелюлоза є супутником целюлози в стінках рослинних клітин.

Лігнін - органічна речовина, що поряд з целюлозою є складовою частиною здерев’янілих тканин вищих рослин.

Рис. 5. Схема будови лігніну

Як при переробці зернової сировини, процес гідролізу при отриманні спирту з целюлози необхідний для виділення з біомаси простих цукрів, придатних для зброджування. Целюлоза і геміцелюлоза представляють собою складні вуглеводні ланцюжки, названі полісахаридами (довгі ланцюги простих цукрів). Ефективний поділ цих складних полімерних структур на прості цукри, необхідні для отримання спирту, є основою технології виробництва етанолу з целюлози.

Після стадії попередньої підготовки сировини до гідролізу, виділяють два типи процесів, що дозволяють провести розщеплення полісахаридів на прості цукри. Найбільш популярними і часто використовуваними методами є кислотний і ферментативний гідроліз целюлозної маси.

Гідроліз (від дав.-гр. ὕδωρ — вода і λύσις — розкладання) — це реакція обмінного розкладу між речовиною й водою, один із видів сольволізу.

Дата добавления: 2015-07-16