CZ20004328A3 - Komplexní výtěžnost hydrolýzních cukrů z lignocelulózových materiálů pro biotechnologické výroby - Google Patents

Abstract

Způsoby a zařízení k výrobě hemicelulózových cukrů, reprezentovaných pentózovými cukry a cukry celulózovými reprezentovaných glukózou, zbytkovou a vratnou celulózou. Hlavní produkt tvoří hydrolýzní hemicelulózové a celulózové cukry ve vysoké výtěžnosti.

Description

Dosavadní stav techniky

Společenské požadavky, které vyplývají z celosvětového hospodaření se surovinovými zdroji, orientují již řadu let výzkum a vývoj na využití biomasy, která výhledově představuje významný zdroj uspokojování potřeb lidstva. V oblasti produkce potravin, chemikálií, zemědělství a farmacie. Ve všech průmyslově vyspělých zemích se prostředky výzkumu a vývoje soustřeďují na problematiku zajištění budoucí surovinové báze, spolu s vývojem levnějších, technologicky a energeticky méně náročných a také ekologicky přijatelnějších, méně odpadových technologií. Jedním z úkolů, který je dnes značně aktuální, je jak zpřístupnit nefosilní suroviny formou ekonomické hydrolýzy lignocelulózového komplexu a separaci tří velkých složek tohoto komplexu, a to hemicelulóz, celulózy a ligninu a jejich degradačních procesů se zaměřením na komplexní využití produktů.

Alkalické nebo kyselé hydrolýzy jsou metodami, které byly nejvíce studovány a navrhovány jako prostředek k využití rostlinného uhlíku, ať již byl hledaný produkt jakýkoliv.

Současně s rozvojem postupů hydrolýzy zředěnými kyselinymi se začaly rozvíjet technologie používající koncentrované, nebo velmi koncentrované kyseliny. Známá je technologie, jejíž postup spočívá v proti proudné extrakci suroviny zvlhčené 37% HCL. Postup byl zdokonalen návrhem použití 42% HCL a intenzivní chlazení reaktorů.

Další vývoj se týkal použití plynného chlorovodíku, zjistilo se však, že žádoucí hydrolytický účinek se dosahuje až při koncentraci HCL vyšší než 90%. Těžkosti byly v tom, že při styku HCL s vlhkou surovinou se uvolnilo značné množství tepla, jehož účinkem hydrolyzovaný materiál získával nevhodnou konzistenci, zejména pro postup ve fluidní vrstvě. Nedostatečně vlhká surovina se hydrolyzovala s malým výtěžkem. Bylo provedeno veliké množství experimentálních prací při hledáni podmínek optimálního hydrolytického působení chlorovodíku. Nevýhodou použití plynného HCL jsou ztráty, úniky a značné korosivní účinky.

U většiny navržených technologií je nutno provést ještě post hydrolyzační etapy. V důsledku těchto technických obtíží a nepříznivé ekonomické bilance nepřinesla žádná z uvedených technologií podstatný pokrok pro komplexní využití produktů z rostlinné a dřevní biomasy.

Další způsob rozvoje byl a je stále předmětem intenzivního zkoumání. Jde o metodu spočívající v použití mikroorganismů anebo enzymů při realizaci dekrystalizace a hydrolýzy. Bylo dosaženo povzbudivých výsledků, avšak nebylo objeveno nic, co by bylo dostatečně důležité proto, aby se tato metoda mohla stát nástrojem pro ekonomické využití biomasy.

v

Rada patentů v rámci přípravy vstupní suroviny prováděla její nabotnání s vodou v poměru 1:3 až 1:4 při teplotě 90 °C, při čemž voda musela být po nabotnání na vstupu do hydrolýzního systému odlisována. Tento systém byl nejen energeticky náročný, ale jeho funkčnost byla problematická. Systém zvlhčování vstupního materiálu v uvedených vyšších hydromodulech se neosvědčil. Navíc bylo šnekové plnící zařízení velmi komplikováno odlisovacími průtočnými segmenty a odtok odlisované vody musel být technologicky řešen.

Výrobní systémy zaměřené na získávání glukózy z celulózy pracují po celou dobu hydrolýzy při vysokých teplotách 215 až 230 ^(>C a získávají určitou výtěžnost glukózy z celulózy, ale zcela degradují hemicelulózové cukry na fural a kyseliny. Fural v roztoku nad 0,09 % působí jako inhibitor fermentačních procesů.

Dále některé systémy měli snahu zavést dvoustupňovou hydrolýzu, při čemž v prvním hydrolyzéru se měli štěpit hemicelulózy a následně měli být jako roztok převáděcím lisem odlisovány, při čemž pevná ligno celulózová fáze postupuje lisem do druhého hydrolyzéru se zcela novým nástřikem technologické vody o teplotě přes 220 ^l)C. Toto řešení pro svoji technickou a energetickou náročnost nebylo dále zvažováno.

V celosvětovém i národním měřítku se jeví pro lidstvo významná surovinová rezerva ve všech definovaných obnovitelných zdrojích. Koncepce využití obnovitelných lignocelulózových zdrojů pro výrobu levnějších sacharidických zdrojů, ať je hledaný produkt jakýkoliv, je intenzivně sledována a řešena i v mnoha velkých petrolejářských společnostech ( Shell, Petroleum, aj). V Japonsku se několik firem sdružujících se pod názvem Rapad, zabývá technologiemi pro využití obnovitelných zdrojů.

Ideálním materiálem pro biotechnologické zpracování jsou lignocelulózové materiály, jako jsou např. všechny slamnaté zdroje, dále piliny, dřevní štěpky, ale také bagasa aj.

Řada výzkumných prací je věnována problému využití frakce hemicelulózy - konverze pentós a celulózové glukózy, které by přispěly k vyšší výtěžnosti etanolu a plnějšímu využití vstupního materiálu.

• ·

999 9 9

9 9 99

999 999 9 ·

Podstata vynálezu

Zmíněné nevýhody uvedených dosavadních technologií řeší, komplexní výtěžnost hydrolýzních cukrů z lignocelulózových materiálů pro biotechnologické výroby, novým laboratorně a v důležitých fázích experimentálně ověřeným kontinuálním jednostupňovým způsobem termicko tlakové hydrolýzy, znázorněným na Obr.l, pro úplné a efektivní využití veškeré biomasy, k získávání, hemicelulózových a celulózových cukrů ve čtyřech na sobě nezávislých variantních kontinuálních výrobních způsobech. Uvedené čtyři výrobní způsoby jsou v paměti počítače hydrolýzního systému zapracovány a lze je pro zvolený způsob výroby jednoduše nastavit. Jejich zaznamenání je uvedeno značením : BIOPROCES- KB-l, BIOPROCES-KB-2, BIOPROCES-KB-3 a BIOPROCES- KB-4

Uvedené čtyři výrobní systémy vychází nejen z tuzemských potřeb využití biomasy, ale respektují nové mezinárodní požadavky států EU na její komplexní využití získáním hydrolýzních cukrů a to jak z hlediska dopracování výzkumu a vývoje a splněním požadavků na „velké“ realizační investice, kde hlavní podmínkou je vyřešení komplexní a maximální výtěžnosti hemicelulózových a celulózových cukrů, v přijatelných cenových relacích.

První způsob výroby pracuje při teplotách 135 až 145 °C a tlaku 0,3 až 0,4 MP, při době zdržení 17 až 25 minut a výtěžností 85 až 95% hemicelulózových cukrů a zbylé nerozštěpené Iignocelulózové fáze. Degradace pentóz na 2-furaldehyd při tomto systému je v rozsahu 0,5 až 0,7 %. Toto množství furalu nepůsobí ve fermentačním procesu jako inhibitor.

Druhy způsob výroby je veden při teplotě 185 až 195 °C a tlacích 1,2 až 1,5 MPa a při době zdržení 12 až 20 minut a získá se 85 až 90 % hemicelulózových cukrů a 15 až 23 % cukrů celulózových - glukózy, při tom v druhém technologickém způsobu se získá rozrušení vazby zbylé ligno-celulózové fáze.

Třetí technologicky způsob výroby je zaměřen na vysokou - maximální výtěžnost 85 - 90 % hemicelulózových cukrů, včetně výtěžnosti celulózových cukrů v rozsahu 50 až 80 %. Vysoká výtěžnost celulózových cukrů (glukózy) při této variantě je dána částečným vracením nezreagované celulózy zpět do hydrolýzního procesu, při čemž kapacitní průchodnost

· · · · hydrolýzního sytému je pro tuto variantu zajištěna. Touto nejefektivnější variantou „BIOPROCES-KB-3“ se bude popis technologického sytému zabývat.

Výtěžnost cukrů při třetím způsobu výroby bude v průměru u různých lignocelulózových materiálů činit:

% hemicelulózových cukrů a 50 až 80 % celulózových cukrů glukózy.

Zjedné tuny pšeničné slámy bylo by možno touto technologií získat např. 315 kg glukózy a 270 kg cukrů hemicelulózových tj celkem

585 kg cukrů

Praktická výtěžnost cukrů z celulózy i hemicelulóz činí 80 %.

Výtěžnost na celkovou vstupní surovinu by činila 58 až 59 %

Při použití termofílních mikroorganismech produkujících velmi rychle etanol, bylo by možno z jedné tuny pšeničné slámy vyrobit cca 322 kg etanolu..

Takováto výtěžnost je plně srovnatelná s výtěžností z obilního zrna.

Při použití starého dlouhodobě používaného kvasného systému vyrobilo se zjedné tuny pšeničné slámy cca 200 kg etanolu.

v

Čtvrtý technologický způsob výroby spočívá v zajištění výroby glukózy z celulózy v rozsahu výtěžnosti 65 až 80 %, v degradaci pentozanů na 2furaldehyd (fural), v získávání kyseliny octové, mravenčí, metanolu a ligninu.

Všechny čtyři způsoby výroby hlavního produktu hydrolýzních cukrů řeší, přípravu vstupní suroviny znázorněnou na Obr, 1 jejíž podstatou je nadrcení vstupní suroviny, na částečky o velikosti od 2 do 50 mm, další podmínkou je její příčné narušení na kladívkovém mlýnu pro rychlé zpřístupnění technologické vody, nebo páry. Takto upravený lignocelulózový materiál (LC materiál) je veden do jedné z vybraných kontinuálních plnících jednotek, které jsou technologicky i konstrukčně zpracovány ve dvou variantním šnekovém nebo pístovém provedení jejichž použití závisí od druhu zpracovávaného LC materiálu. Tak např. pro dřevní štěpky, nebo řezanou bagasu o velikosti 50 mm, bude vhodnější použití pístové kontinuální jednotky, znázorněné na a u slamnatých zdrojů bude možné využít kontinuálního šnekového lisu Reálnost kontinuálního chodu

obou plnících variant je zajišťována zvláště upraveným vstupním zásobníkem, _a který má speciální rotační šnek, podávači šnek, kloub a plnící elevátor s přírubou, a přepouštěcí a uzavírací šoupátko. Takto je zajištěno soustavné a hmotnostně vyrovnané naplnění a uzavření vstupní komory pístové, nebo šnekové jednotky. Tímto řešením je odstraněn dosavadní hlavní problém nestejnoměrného plnění u šnekových lisů a zpětných výbuchů z hydrolyzérů. Materiál je nutné zvlhčit zejména u šnekového systému již ve vstupní komoře 18 do níž se přivádí technologická voda o teplotě 180 až 195 °C, která okamžitě zkondenzuje na chladné slámě a tím ji ohřeje na cca 80 °C. U pístových jednotek bude zvlhčení až v přechodové části ústící do hydrolyzérů. Díky rychlé kondenzaci páry stačí velmi malý objem vstupního zásobníku. Materiál je nutno zvlhčit ze dvou důvodů, jednak pro dokonalé smočení celého povrchu což urychlí průběh hydrolýzy v reaktoru a jednak u šnekového systému zajistí vytvoření kompaktní zátky ve vložce plnícího lisu.. Kapalina vyplní póry zátky, a tím potlačí nežádoucí přívod inertu vzduchu do hydrolyzérů. Pro uvedené rychlé zvlhčení je třeba 50 kg páry/h na 1000 kg materiálu za hodinu.Toto množství je tak nízké že projde z úženou šnekovou částí a zátkou bez potřeby jakéhokoliv odlisování vody. Uvedené řešení zcela odstraňuje hlavní problém experimentálních jednotek, kterým bylo špatné odlisování v plnícím lisu, což způsobovalo potíže při dopravě materiálu do hydrolyzérů.

Jednostupňový způsob kontinuální tlakové hydrolýzy lignocelulózových materiálů, pracuje v přítomnosti kyseliny octové a mravenčí, které vznikají hydrolýzou vstupní suroviny, popřípadě s přidáním, acetonu, nebo kyseliny fosforečné, nebo superfosfátu, nebo kyseliny sírové, pro úpravu pH a kyselosti, s následnou expanzí, v které dojde k rozdělení hydrolyzované suspenze na hydrolyzovaný roztok cukrů a na parní fázi , podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že zpracovaný vstupní materiál je přiváděn po předchozí úpravě na částečky od 0,5 do 50 mm do vstupního zásobníku plnící jednotky tvořenou plnícím pístem s válcem a dále je veden v plnící jednotce přes rotační šoupátko do přechodové části plnící jednotky do které je veden jedno až dvou fázový nástřik páry o teplotě 180 až 195 °C a vhydromodulu 0,04 až 0,07. v níž dochází k prvnímu narušení vazeb suroviny a která obsáhne dvě dávky z plnícího válce. Hlavní bezpečnostní složku proti zpětnému profouknutí zajišťuje rotační šoupátko u pístové plnící jednotky, u šnekového plnícího lisu zajišťuje bezpečnostní složku kontinuálně procházející kompaktní zátka a přechodová část. Přechodová část plnící šnekové i pístové jednotky je propojena s prvním hydrolyzérem do jehož přední části se nastřikuje hlavní část páry - technologické vody o teplotě 145 až 195 °C, podle zvoleného režimu výroby k vytvoření

* · · » ······

9 · · ···· ·♦· 999 999 999 9* 99 celkového hydromodulu 1:4 až 1.6, materiál po průchodu přechodovou částí plnící jednotky se v hydrolyzéru volně rozpadá a je veden do druhého, případně do dalších hydrolyzéru podle určené velikosti kapacity linky. Veškerá pára v hydrolýzním systému z kondenzuje a ohřeje prostupující materiál na požadovanou teplotu 185 až 195 ^(,C. Katalitickým působením kyseliny dojde k hydrolýznímu rozkladu hemicelulóz na herní celulózo vé cukry, k rozrušení lignocelulózových vazeb a částečné degradaci celulózy na glukózu v rozsahu od 23 do 80 %. Reakční produkty jsou z posledního hydrolyzéru odváděny vyhrnovacím Šnekem, který materiál dopraví do vysokotlakého šoupátka. Směs jednorázově expanduje do nízkotlakého expandéru, kde se oddělí parní fáze z roztoku v rozsahu 17 až 20 %. Oddělená parní fáze postupuje přes výměník do ohřevného okruhu - na vstup do kotle - k dohřevu spolu s doplňující vodou na stanovenou teplotu a hydromodul.

Hydrolýzní cukerný roztok spolu s tuhými zbytky ligninem a zbytkovou celulózou je veden přes nízkotlaký expandér a nízkotlaké šoupátko do míchaného zásobníku, z kterého je dopravován do vakuového filtru, nebo odstředivky, kde dochází k separaci tuhé fáze z cukerného roztoku. Vlhkost v tuhé fázi musí být co nejnižší 10 maximálně 25 %, aby ztráty cukrů vázané na tuhou fázi byly co nejnižší. Toho se dosáhne dvou až trojnásobným prolisováním. Po rozlisování, nebo odstředění se vrací část tuhé fáze do hydrolýzního procesu k dokončení degradace celulózy na glukózu k dosažení stanovené výtěžnosti.

Zařazení jednoho nízkotlakého expandéru má výhodu nejen v rázném odtahu parní fáze, ale působí prudkým zchlazením ze 195 °C na 105 ⁽⁾C na dokonalejší rozrušení vazeb lignocelulózové fáze.

Podmínky hydrolýzy jsou nutným kompromisem mezi hydrolýzní a degradační reakcí

V případě požadavku na čistý práškový lignin postupuje zbylá tuhá fáze se zásobníku dopravníkem do extraktoru, kde se hmota smíchá s etylalkoholem a je provedena extrakce ligninu od celulózy. Roztok etanolu s extrahovaným ligninem a zbytkovou nerozpustnou celulózou se čerpá na prolisování. Odlisovaný etanol s rozpuštěným ligninem se čerpá do zásobníku a dále do odpařovací nádrže. Topnou párou o teplotě 160 °C se odpaří etanol. Tuhý lignin se zbytkem etanolu se vede do lisu, kde se oddělí zbytkový etanol od ligninu, který se dosuší v sušárně a skladuje se v práškovém stavu. Etanol, který se odpaří v odpařovací nádrži kondenzuje a přes hydraulický uzávěr odtéká zpět do zásobní nádrže.

• Φ				»·
•				• * ·
Φ	♦ ··	• · ·	♦ · ·	• · · • ·

Pro správnou funkci a nastavení termodynamické rovnovváhy mezi kapalinou a párou v hydrolyzérech je zajištěno kontinuální odvádění inertů z parního prostoru hydrolyzérů. Odvod inertů se provádí z horní Části hydrolyzérů aje důležitý z hlediska dosažení potřebné teploty. S rostoucím obsahem inertů stoupá tlak v hydrolyzérech.

Furalová inertní směs je zchlazena ve výměníku aje vedena do zásobníku a nastřikována do vrchních pater rektifikační kolony. Z kolony odchází dva proudy, z horních pater je to převážně roztok furalu, metanolu a vody, ze spodní Části kolony roztok směsi kyselin a vody. Furalový proud se zavádí přes výměníky do dekantanční nádoby, kde se zchlazená heterogenní směs gravitačně rozděluje do dvou vrstev. Dolní vrstva obsahuje asi 92 %ní roztok furalu s vodou a metanovou Částí. Tato vrstava se odčerpá do zásobníku. Horní vrstva z dekantéru obsahuje asi 8 %ní fural, dále metanol a vodu. Tato vrstva se odčerpá do zásobníku a je nastřikována zpět do rektifikační kolony.

Spodní proud z rektifikační kolony obsahující kyseliny a vodu se odvádí do zásobníku kyselin. Tuto azeotropickou směs kyselin a vody nelze dělit přímo rektifikací. Je nutno nejdříve použít extrakce. Směs se dávkuje do extrakční kolony a přes několik dalších aparátů se následně získává bezvodá směs kyseliny octové a mravenčí.

Topný okruh tvoří samostatnou část pro hydrolýzní jednotky. Topný okruh je založen na zcela odlišném řešení než tomu bylo u malotonážních systémů. V kotli se ohřívá přímo část technologické vody a zároveň se z ní vyrábí i pára. V kotli, který může být elektrický, plynový, nebo na tuhá paliva se zpracovává čistá demineralizovaná voda. Voda, která se vrací odloučená - odpařená v parní fázi z expandérň se vrací k dohřevu na stanovenou teplotu.

Celkové zařízení znázorněné na Obr.l sestává, ze šnekového dopravníku, z kterého postupuje surovina na rozdružovací dopravník, dále na magnetický separátor, a přes drtič suroviny na kladívkový mlýn, z kterého je surovina vedena přes cyklon a rotační podavač do zásobního sila. Silo bude vybaveno vyhrnovacím šnekem s měnitelnými otáčkami, který dopravuje surovinu do šnekového dopravníku s otáčkami ovládanými pásovou integrální váhou, z které je surovina kontinuálně dávkována do vstupního zásobníku plnící šnekové jednotky, nebo do plnící pístové jednotky jejichž koncové části tvoří přechodová část ústící do vstupní části prvního hydrolyzérů, hydrolyzérů může být několik jeden až

X • · · · ···· • · · * ····♦» • · · · · · · · ··· ♦ ·· ··· ··· 99 ·· např. šest, z nichž každý hydrolyzér je opatřen dopravním šnekem s pohonem a přepadovou tlakovou trubkou mezi hydrolyzéry pro průchod suroviny, poslední hydrolyzér je opatřen vyhrnovacím šnekem pro odvod z reagované suspenze, která je vedena tlakovým potrubím přes vysokotlaké šoupátko do nízkotlakého expandéru opatřeným ve vrchní části tlakovým potrubím pro odvod zbytkové parní fáze, která je vedena přes první a druhý výměník potrubím do vstupní části doplňující vody kdohřevu v kotli, z kterého je vedena tlakovým potrubím do odlučovací nádoby, z které je z vrchní části odváděna pára tlakovým potrubím z něhož jedna větev je vedena do přechodové části plnící jednotky, do vstupního zásobníku a druhá větev tlakového parního potrubí je vedena pro ohřev hydrolyzérů.

Z vrchní části hydrolyzérů jsou tlakovým potrubím odváděny inerty přes druhé a třetí vysokotlaké šoupátko do výměníku, z kterého je fural sveden do zásobníku směsi furalu a kyselin, směs v zásobníku je zchlazena na 40 °C a nastřikuje se čerpadlem do rektifikační kolony, z které z horních pater je furalová směs vedena tlakovým potrubím přes výměník 5 do dekantaění nádoby z jejíž spodní části je čerpán 92 %-ní fural k expedici.

Ze spodní Části nízkotlakého expandéru je roztok veden přes středotlaké expanzní šoupátko potrubím do míchaného zásobníku z kterého je z hydrolyzovaná směs vedena potrubím na vakuový filtrační lis, nebo odstředivku, v kterém dojde k rozlisování cukerného roztoku od tuhé lignocelulózové fáze.

Hlavní výhodou způsobu a zařízení je vysoká výtěžnost hlavního produktu herní cel ulózových a celulózo vých cukrů, které tvoří přes 80 %-ní výtěžnost na vnesenou celulózu a hemicelulózu vjednostupňovém kontinuálním výrobním procesu.. Dále je to volba nastavitelnosti způsobu výrobního procesu ve čtyřech variantách . Významné je i využití parní fáze jako energetické úspory v rozsahu 18 až 20 %, která není zatížena furalem, zjednodušuje se konstrukčně i investičně plnící zařízení zrušením pracných odlisovacích segmentů a svodů, odpadá používané nabotnání vstupního materiálů před hydrolýzou, odpadá dvoufázová expanze a v navrženém systému je zaveden jeden účinný nízkotlaký expandér. Cukerný hydrolyzát neobsahuje inhibitory pro následné fermentační procesy. Snadná vyměnitelnost dvou odlišných plnících zařízení - šnekového a pístového systému, které jsou využívány pro kontinuální plnění slamnatých materiálů, anebo materiálů jako jsou dřevní štěpky, řezané odpady jako je bagasa, apod. Výhodu tvoří i značné zjednodušení vlastního ohřevného okruhu, který je tvořen dvěma hlavními aparáty kotlem a odlučovačem.

• · «··· ·

Hydrolýzní zařízení Bioproces-KB patří svou koncepcí mezi progresivní a komplexní technologie zpracování lignocelulózových materiálů, které tvoří vedlejší produkty v zemědělské prvovýrobě, v lesnictví a dřevařském průmyslu.

Zařízení Bioproces-KB je plně vyrobitelné v podmínkách středních strojírenských závodů a není závislé na dovozu. Zavedení této technologie umožňuje ve vysoké výtěžnosti výrobu nízko nákladových sacharidických zdrojů z lignocelulózových surovin, jako nejdůležitějšího vstupního materiálu pro biotechnologické výroby s těmito dalšími výhodami :

revitalizaci zemědělských společenství, více pracovních příležitostí výhodné využití lignocelulózových materiálů a málo výnosné půdy založení nového agro-energetického průmyslu posílení národního hospodářství úspory deviz díky nižšímu dovozu paliva možnosti exportu nových technologií univerzálnost technologie šetrnost při dopadech na životní prostředí variabilnost využívání obnovitelných zdrojů světová konkurenceschopnost

Přehled obrázků:

Obr.	1	tvoří schéma celého hydrolýzního zařízení
Obr.	2	je schéma vstupního zásobníku - vstupní komory pro plnící jednotky - varianta plnění 1
Obr.	Π J	znázorňuje vstupní zásobník pro plnící jednotku - varianta plnění 2
Obr.	4	znázorňuje plnící pístovou jednotku, jako hlavní plnící zařízení do hydrolyzérů
Obr.	5	znázorňuje plnící šnekovou jednotku - informativní variaanta -
Obr.	6	znázorňuje schéma prvního hydrolyzérů
Obr.	7	znázorňuje schéma expanzního šoupátka
Obr.	8	znázorňuje nízkotlaký expandér
Obr.	9	znázorňuje schéma posledního hydrolyzéru

·* · · · ·< ·♦

A 9 ._ · * *·*· «»· ··»····*·

Seznam vztahových značek :

Vztahová značka Název aparátu

1	Rozdružovací dopravník
2	Šnekový dopravník
3	Magnetický separátor
4	Drtič suroviny
5	Kladívkový mlýn
6	Cyklon
7	Rotační podavač
8	Silo
9	Šnekový dopravník
10	Pásová integrální váha
11	Kotel ohřevné jednotky
12	Tlakové čerpadlo
13	Odlučovací nádoba
14	Tlakové čerpadlo
15	Plnící jednotka
16	Hydraulický agregát
17	Provozní zásobník X

·· # • · · * • φ · · φ φ · φ φ • · φ φ φφ φφ

Plnící píst s válcem

Rotační šoupátko, nebo kulový ventil

Přechodová tlaková trubka

Hydrolyzér HI

Hydrolyzér H2

Hydrolyzér H3

Hydrolyzér H4

Hydrolyzér H5

Hydrolyzér H6

Vyhrnovací šnek z H6

Propojovací - přepouštěcí tlakové trubky mezi hydrolyzéry

Vysokotlaké expanzní šoupátko pro přepouštění suspenze do expandéru

Nízkotlaký expandér

Nízkotlaké šoupátko

Míchaný zásobník kapalného produktu

Filtrační lis, nebo odstředivka

Mezizásobník hydrolýzních cukrů

Čerpadlo roztoku cukrů Výměník

Zásobník směsi hemicelulózových a celulózových cukrů

Pásový dopravník

Zásobník zbytkové lignocelulózové fáze

Vysokotlaká expanzníšoupátka pro odvod inertní fáze

Výměníky

Výměník pro inertní fázi

Zásobník furalové směsi

RektifíkaČní kolona

Výměníky

Dekantér - dělička

Výstup furalu do zásobníku

Výstup směsi kyseliny octové, mravenčí a vody do zásobníku Zásobník pro kyselinu

Zásobník neutralizačního Činidla

Válcová konstantní část šnekového lisu

Kónusová část šnekového lisu

Koncové těleso lisu pro tlakovou zátku

Těleso lisu

Čerpadlo k přečerpání vodné furalové fáze Rychlouzavírací šoupátko

-43já ·· φφ φφ φφφφ φ

»* φ φφφ φφ φφ

Příklad č.l

Obsahuje přibližné chemické složení a výtěžnosti vstupních surovin

Tabulkal

Látka Obsah Produkt Výtěžnost _k&. _kg

1000 kg suš. % 1000 kg suš.

1.1 Materiál: Pšeničná sláma Příklad výtěžnosti pro KB-3	BIOPROCES-
Celulóza	450	Glukóza 50 až 80	315
Hemicelulózy	300	Hemicelulózové cukry 90	270
		Cukry celkem	585
Lignin	120	Lignin 90	108
Pentozany	270	Fural 5-7	6
Zbytky	130	Zbytková - celulóza, lignin, Zbytky vázané na sušinu,	165
		nebo v roztocích	136
	1000		1000
1.2 Materiál:	Bagasa třtinová
Hemicelulóza	250	Hemicelulózové cukry 90	225
Celulóza	450	Glukóza 55 až 80	292
		Hydrolýzní cukry celkem	517
Lignin	200	Lignin - 90	180
	Zbytkový lignin + celulóza	203
Zbytky	100	Vázané ve vláknině	100

'Ή'

X «9 9 9 * ·ι ·*·· «< ·· · < 9 9

9 · 9 9 9 9 9 · 9 9 99999« • « · · 9 9 9 9 *99« t·· 99* ·«· ·< ««.

Příklad č.2

Je zvolen pro velmi náročnou vstupní surovinu třtinovou bagasu, která obsahuje 50 % vody, nebo jiné vstupní suroviny s vysokým obsahem vody. Příklad č.2, byl dále zvolen pro velkokapacitní zpracování 750 tun třtinové bagasy za den - 24 hodin. U této suroviny jde tedy o vstupní zpracování bagasy v rozsahu 31250 kg/hod., z toho je sušiny 15620 kg. Příklad č.2 realizuje požadavek EU na velkokapacitní investice i v oblasti nových biotechnologií.

Hlavní surovinou je v tomto zadání třtinová bagasa, ale může to být kterákoliv jiná lignocelulózová surovina s vysokým obsahem vody a v chemickém složení např. na 1 tunu suroviny: Hemicelulóz 250 kg, Celulózy 470 kg, Ligninu 200 kg a 100 kg zbytků.

Vstupní surovina třtinová bagasa. Sklad bagasy zajišťuje potřebnou skladovou kapacitu pro přípravu drcené, nebo řezané bagasy, případně jiného lignocelulozového materiálu. Bagasa bude vkládána přes řetězový dopravník na šnekový dopravník jbude zbavena případných motouzů a přerušovaným chodem dopravníku dopravena na rozdružovací dopravník 1_ k uvolnění bagasy z případného lisovaného stavu Uvolněnou bagasu dopravuje na šnekový dopravník 2 a přes magnetický separátor_3 do drtiče 4 a kladívkového mlýna 5 ke zpracování na částice o velikosti 5mm, u bagasy je předpokládaná velikost až 50 mm. Z kladívkového mlýna je bagasa, nebo jiný druh suroviny dopravována podtlakovou pneudopravou, nebo jiným způsobem, přes cyklon 6 a rotační podavač 7 do sila 8. Sila budou vybavena vyhrnovacími šneky s měnitelnými otáčkami, které dopravují bagasu do šnekového dopravníku 9. Tento šnekový dopravník s otáčkami ovládanými pásovou integrační váhou 10 dávkuje slámu do pneudopravy a do provozního zásobníku 17 plnící jednotky. Systém použitého drtiče a kladívkového mlýna slouží rovněž k podélnému rozštěpení suroviny.

Topný okruh u VKHZ-750 je založen na zcela odlišném technickém řešení než tomu bylo u malotonážních hydrolýzních zařízení. V kotli Π se ohřívá přímo část technologické vody a zároveň se z ní vyrábí i pára . V kotli, který může být elektrický, plynový, nebo na tuhá paliva se zpracovává čistá demineralizovaná voda. Pára, která se vrací odloučená - odpařená z parní fáze (expanze) se vrací k ohřevu na stanovenou pracovní teplotu.

Topný okruh je zcela autonomní jednotka, která může pracovat samostatně bez ohledu na odběr vody a páry. Topný okruh se skládá z elektrického

• ·

Λ^ yf ··· · · • ·

Φ·· »·Φ ·· ·· • · 9

9 <9 • · · • ♦ 9 9

99 kotle 11 s plynulou regulací výkonu od 0 do 4MW a odlučovače 13. Nominální výkon kotle jsou 3MW. Čerpadlo 14 neustále nasává vodu z odlučovače 13 a čerpá ji do kotle, kde se voda ohřívá na 200 až 230 C. Nucená cirkulace vody přes kotel zabezpečí rovnoměrné podmínky pro přestup tepla nezávisle na odběru vody a páry.Dále zajistí vysoké hodnoty koeficientů přestupu tepla, takže kotel vyjde relativně malý. Regulace elektrického kotle se řídí podle tlaku páry v odlučovači. Kotel musí být neustále zaplaven vodou, aby nedošlo k propálení topných spirál. Signál z Čidla reguluje obtok na schématu neoznačeného pístového čerpadla . Protože čerpadlo 14 pracuje s velkým tlakovým spádem 3MPa musí být objemové. Na schématu je zakreslena varianta regulace obtokem, kterou lze vždy použít, ale je velmi ztrátová, protože čerpadlo pracuje i při nulovém odběru na plný výkon. Optimální by bylo použití objemového čerpadla s regulací čerpaného množství.

Z odlučovače 13 se v horní části odebírá 3886 kg/hod. páry o teplotě 230 C a tlaku 3 MPa. Objemové čerpadlo 14 dodává 39088 kg/hod. technologické vody do hydrolyzérů. Na tomto čerpadle se nastavuje hydromodul v závislosti na množství zpracovaného lignocelulózového materiálu.

Najíždění kotle je velmi jednoduché. Odlučovač 13 se naplní vodou na požadovanou úroveň. Spustí se cirkulační čerpadlo 12. Pak je možno již spustit kotel, který začne ohřívat vodu v odlučovači, a tím zvyšovat tlak v topné soustavě. Výkon kotle se reguluje podle tlaku.

Z bezpečnostního hlediska musí být regulace kotle spojena s čerpadlem. Pří výpadku čerpadla se musí kotel okamžitě vypnout.

Zpracovávaný sypký LC materiál je přiváděn po předchozím nadrcení a úpravě na částečky 5 až 50 mm do vstupního - provozního zásobníku 17 plnící jednotky 15. Z provozního zásobníku 17 je materiál veden do vstupní komory plnící jednotky 18 tvořenou plnícím pístem s válcem, dále přes rotační šoupátko 19 do přechodové tlakové trubky 20 do níž je nastřikována tlaková technologická voda o teplotě 230 C v hmotnostním poměru 7772 kg páry za hodinu. Přechodová tlaková trubka propojuje plnící jednotku s hydrolyzérém 21 do jehož přední části za přechodovou část -tlakovou trubku, se nastřikuje 230 kg /hod. kyseliny spolu 35614 kg/hod. technologické vody a páry. V přechodové části dochází ke stlačení materiálu a k prvnímu zvlhčení a porušení vazeb. Přechodová část 20 plní rovněž určitou „ bezpečnostní“ funkci proti tlaku v hydrolyzéru zpětnému profouknutí. Přes přechodovou část plnící jednotky prochází

• · · ·· ·· • · · ·

kontinuálně rozvolněný materiál do hydrolyzéru 22. Materiál po průchodu přechodovou částí se v 1. hydrolyzéru volně rozpadá. Hlavní bezpečnostní složku proti zpětnému prokouknutí zajišťuje rotační šoupátko, nebo kulový ventil 19 v plnící pístové jednotce, který zajišťuje propouštění a uzavírání vstupního materiálu do přechodové tlakové trubky a prvního hydrolyzéru.

Veškerá pára v hydrolýzním systému zkondenzuje a ohřeje prostupující materiál na požadovanou pracovní teplotu 185 až 195 C. Uvolněné kondenzační teplo pokryje i ztráty tepla přes plášť druhého, třetího a čtvrtého, pátého a šestého hydrolyzéru. Katalytickým působením kyseliny dojde k hydrolýznímu rozkladu hemicelulózy na pentózu a celulóza se z části rozkládá za vzniku hexózy ( převážně na glukózu).Částečně rozložená směs postupuje přes druhý, třetí, čtvrtý, případně pátý a šestý hydrolyzér, kde se rozklad dokončí. Převod suspenze mezi hydrolyzéry zajišťují převáděcí tlakové trubky 28. Reakční produkty jsou ze šestého hydrolyzéru odváděny vyhmovacím šnekem 27, který materiál dopraví do vysokotlakého šoupátka 29, z kterého zhydrolyzovaná směs postupuje do nízkotlakého expandéru 30, v kterém se oddělí parní fáze z hydrolyzovaného roztoku. Z nízkotlakého expandéru 30 postupuje hydrolýzní cukerný roztok spolu s tuhými zbytky ( lignin a zbytkovou celulózou) přes atmosferické šoupátko 31 do míchaného zásobníku 32 . Jsou hledány kyseliny, které by nemusely být neutralizovány.

Zařízení je konstruováno tak, aby umožnilo optimální průběh hydrolýzy hemicelulóz. Hydrolýza začíná již v plnícím zařízení ( uvedené přechodové části), kde se působením přehřáté páry uvolňuji organické kyseliny z LC materiálu a při teplotě 180 - 195 C nastává štěpení hemicelulóz a částečně i celulózy. To pokračuje v hydrolyzérech, kde pH zůstává kyselé působením kyselin uvolněných z lignocelulózových materiálů (LCM) a dodané kyseliny fosforečné (reakční roztok není neutralizován). Podmínky hydrolýzy jsou nutným kompromisem mezi hydrolýzní a degradační reakcí i když v případě hydrolýzy hemicelulóz je lze poměrně snadno upravit ve prospěch hydrolýzy, musí však být pro každý materiál zvlášť optimalizovány. Po rozlisování na filtračním lisu 33 postupuje cukerný roztok do mezizásobníku 34, z kterého je čerpadlem 35 dopraven do zásobníku hydrolýzních cukrů 37. Nezreagovaná tuhá ligno-celulózová fáze postupuje přes šnek 38 do zásobníku 39 , z něhož je potřebná část vracena do prostoru hydrolýzy za účelem vyšší výtěžnosti glukózy z celulózy. Zbytek je dopravován na případné dosušení v sušárně.

Pro správnou funkci a nastavení termodynamické rovnováhy mezi kapalinou a párou v hydrolyzérech je zajištěno kontinuální odvádění inertň z parního prostoru hydrolyzéru. Odvod inertů se provádí z horní strany

X • ·

hydrolyzérů. Odtahy inertů zhydrolyzéru se přes ventily svedou do potrubí, které je přivedeno na vstup do expazního šoupátka 40 a 41, odkud je směs vedena do výměníku 44 a do zásobníku inertní fáze 45.

Odvod inertů je velmi důležitý z hlediska dosažení potřebné pracovní teploty 195 C. S rostoucím obsahem inertů stoupá tlak v hydrolyzérech.

Úkolem okruhu izolace furalu je oddělit vzájemně všechny složky obsažené ve vstupní směsi. Výroba furalu není hlavním předmětem produkce, ale je řešena pro zpracování „ vedlejší části inertní fáze“ z hydrolyzérů. Platí zásada, že fural - těkavé složky jsou vytlačovány v parní fázi jako první. Degradace pentozanů na pentózu a fural se při technologii výroby hemicelulózových cukrů a části glukózy řídí při teplotách 180-190 C v rozsahu od 5 do 7%.

Směs v zásobníku zchlazená na 40°C se nastřikuje čerpadlem do rektifikaČní kolony 46. Z kolony odcházejí dva proudy. Z horních pater je to roztok převážně furalu, metanolu a vody, ze spodní části kolony roztok kyselin a vody. Furalový proud se zavádí přes výměníky 48, 49 a 50 , do dekantační nádoby 51, kde se zchlazená heterogenní směs gravitačně odděluje do dvou vrstev. Dolní vrstva obsahuje asi 92% ní roztok furalu ve vodě (zčásti i metanol). Tato vrstva se odčerpává do zásobníku 52. Odkud se nastřikuje do metanové kolony. U této kolony je nutno s ohledem na azeotropický bod rovnováhy furalu a vody pracovat za sníženého tlaku. Z této kolony odchází jako výše vroucí roztok 99,67%ního furalu s vodou do cisterny k uskladnění a jako níževroucí směs odchází směs furalu, vody a metanolu, který se vrací po zchlazení opět do dekantéru - tato část není na schématu Obr.l znázorněna. Horní vrstva z dekantéru obsahuje asi 8%ní fural, dále metanol a vodu. Tato vrstva se odčerpává přes výměník do zásobníku a je nastřikována do rektifikaČní kolony. Horní proud z kolony obsahuje níže vroucí složku, kterou je metanol a odvádí se do zásobníku pro další použití..

Spodní proud z kolony 46 obsahující kyseliny a vodu se odvádí do zásobníku 53. Tuto azeotropickou směs kyselin a vody nelze dělit přímo rektifikací.Je nutno nejdřív použít extrakce. Směs se dávkuje do extrakční kolony a přes několik dalších aparátů se následně získává bezvodá směs kyselin.Tato část dělení kyselin by byla investičně náročnější, oproti první části získávání furalu a ve schéma se neuvádí.

Složení výstupních proudů :
Produkt:	tun/rok
- Hlavní produkty roztoku ;	626672
z toho :
— Roztok cukrů	422368
z toho :
kyselina fosforečná	1872
voda	36143
hemicelulózové cukry	28125
Celulózo vé cukrv (glukóza)	30937
Cukry celkem	59062
- Hlavní výstup tuhé fáze : z toho ;
lignin	24992
zbytková rozštěpená celulóza	28477
~ Inertní fáze + voda (těkavé složky)	3120
- parní fáze - čistá pára z expanze	89968

Produkce hydrolýzních cukrů činí 59 062 000, kg za rok

Z uvedeného množství cukrů lze např. vyrobit cca 32 484 000, kg bioetanolu.

Roční fond u příkladu č.2 : 333 dnů v roce a 8000 pracovních hodin

Průmyslová využitelnost

Claims (3)

1. Využití hydrolýzních - hemicelulózových a celulózových cukrů, které mohou být efektivně využity pro celou řadu biotechnologických výrob, zejména kde vyráběný produkt nemá dostatečně vysokou prodejní cenu, jako např. pro efektivní výrobu bioetanolu, kyseliny mléčné, citrónové a dalších. Vynález řeší požadavky EU na vysokou 90 % • ·

-4Í .24 výtěžnost hemicelulózových a optimalizaci výtěžnosti cukrů celulózových - glukózy.

2. Využití ligninu,

- vanilin - oxidace ligninu

- zahušťovadla a adheziva - lignosulfonáty v keramickém a papírenském průmyslu

- povrchově aktivní látky - disperzní činidla

- retardační činidla

- disperzní činidla pro průmysl barev

- disperzní a stabilizační činidla pro emulze

Požadavky zákazníka na způsob využití ligninu a tím i na jakost, bude mít vliv na volbu postupu izolace. Lignin extrahovaný z výrobního procesu Bioproces-KB, má vysokou reaktivitu a dobrou rozpustnost.

3. Využití furalu

Fural je světle žlutá kapalina o teplotě bodu varu 161,7 °C. při 0,1 Mpa a hustoty F= 1159,4 kg/m³.

.Stavebnictví - výroba furanového plastbetonu - berolu výroba polahové podlahoviny, pryže pro ustájení dobytka výroba tmelů, laků impregnačních systémů impregnace sádrových, asbeztových a dřevěných hmot zpevňování zemin

Slévárenství - výroba jader a forem pro vysoce kvalitní a složité odlitky

Ostatní tuzemská spotřeba;

- výroba vláken a hmot na petrochemické bázi

- farmaceutický průmysl

- lakařský průmysl

- petrochemický průmysl

Patentové aároky

Komplexní výtěžnost hydrolýzních cukrů z lignocelulózových materiálů pro biotechnologické výroby znázorněný na Obr.l, řeší jednostupňový způsob kontinuální tlakové hydrolýzy lignocelulózových materiálů vyznačující se tím, že pracuje v přítomnosti kyseliny octové a mravenčí, které vznikají hydrolýzou vstupní suroviny, popřípadě s doplněním, acetonu, nebo kyseliny fosforečné, nebo super fosfátu, nebo kyseliny sírové, pro úpravu pH a kyselosti hydrolýzního prostředí, v kterém postupně dochází ke zhydrolyzování suspenze při pracovním rozsahu teplot 145 až 195 ⁽⁾C , její následné nejlépe jedno, nebo vícefázové expanzi, v které dojde k rozdělení z hydrolyzované suspenze na roztok hemicelulózových a celulózových cukrů s tuhou lignocelulózovou částí a na parní fázi, podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že vstupní materiál po předchozí úpravě na částečky 0,5 až 50 mm je přiváděn do provozního zásobníku, který tvoří součást kontinuální plnící pístové, případně šnekové jednotky a je veden v příslušné plnící jednotce do její přechodové tlakové části, do níž je nastřikována jedno, nebo dvou fázově pára, nebo technologická tlaková voda o teplotě 185 až 195 °C v poměru 0,05 až 0,1 % k prostupujícímu materiálu která okamžitě zkondenzuje na chladné slámě a tím ji ohřeje na 80 °C. Toto množství je tak nízké, že při použití šnekového lisu projde zátkou a nebude nutno odlisovávat žádnou kapalinu. Obsluha nastaví přívod páry tak, aby se neodlisovávala žádná kapalina. V tomto poměru je možno nastřikovat přehřátou páru i do vstupního zásobníku. Provozní zásobník, nebo vstupní komora je od plnící jednotky oddělena rychlouzavíracím šoupátkem, které se uzavře při případném proražené zátky u šnekové plnící jednotky. Přes přechodovou část plnící jednotky prochází kontinuálně rozvolněný materiál do hydrolyzérů, v kterém se volně rozpadá. Do hydrolyzérů se současně nastřikuje pára, nebo technologická voda, která ohřeje postupující materiál na pracovní teplotu 185 až 195 ⁽⁾C a tlaku 0,12 až 0,15 MPa, při pracovním hydromodulu 1:4 až 1:6. Po skončení hydrolýzy je z hydrolyzovaný materiál dopraven z posledního hydrolyzérů výtlačným šnekovým dopravníkem přes vysokotlaké šoupátko do nízkotlakého expandéru, v kterém expanduje na teplotu 105 °C, z kterého postupuje vzniklá parní fáze v recyklu ke zpětnému využití a roztok je veden na filtrační zařízení v kterém dojde k rozdělení roztoku hydrolýzních --- hemicelulózových a celulózových cukrů a tuhého ligno-celulózového zbytku. Část tuhého • · · · · ··

2Ó ·*·· ··· naštěpeného zbytku je vracen zpět do hydrolýzního procesu k vyššímu využití celulózového cukru. Roztok hydrolýzních cukruje veden do zásobníku k dalšímu biotechnologickému využití. Vznikající směs inertní fáze zěkavých složek obsahující fural je vedena samostatně přes výměník do zásobníku furalové směsi, z kterého je nastřikována čerpadlem do vrchních pater rektifikační kolony, v které dojde k rozdělení směsi furalu, metanolu a vody a ze spodní části kolony odchází směs kyseliny octové, mravenčí a vody. Obě složky je možno dále upravovat známým systémem.

7,

8.

Způsob podle nároku 1 vyznačující se tím, že zajišťuje nejvyšší výtěžnost hemicelulózových a celulózových cukrů ve Čtyřech možných způsobech výroby.

První způsob výroby podle nároku 1 v y z n a č u j í c í se tím, že pracuje při teplotě 135 až 145 °C a tlaku 0,3 až 0,4 MPa, při době zdržení 17 až 25 minut, s výtěžností 85 až 95 % hemicelulózových cukrů a zbylé nerozštěpené lignocelulózové fáze.

Druhý způsob výroby podle nároku 1 v y z n a č u j í c í se tím, že pracuje při teplotě 185 až 195 °C a tlacích 1,2 až 1,5 MPa a při době zdržení 12 až 25 minut a získá výtěžnost 85 až 90 % hemicelulózových cukrů a 15 až 23 % cukrů celulózových glukózy, při tom v druhém způsobu výroby se získá rozrušení vazby zbylé lignocelulózové části.

Třetí způsob výroby podle nároku 1 v y z n a č u j í c í se tím, že pracuje v rozsahu teplot 160 až 195 °C a tlacích 0,6 až 1,5 MPa a je zaměřen na vysokou - maximální výtěžnost 85 až 90 % hemicelulózových cukrů, včetně výtěžnosti celulózových cukrů glukózy - v rozsahu 50 až 80 %. Vysoká výtěžnost celulózových cukrů je zajišťována částečným vracením nezreagované celulózy zpět do hydrolýzního procesu, při Černý kapacitní průchodnost hydrolýzního systému je pro tuto variantu zajištěna.

Čtvrtý technologický způsob výroby podle nároku 1,vyznačují c í se tím, že spočívá v zajištění výroby glulózy z celulózy v rozsahu 65 až 80 %, v degradací pentozanů na 2-furaIdehyd -fural- , v získávání ligninu a kyseliny octové, mravenčí a metanolu.

Způsob podle nároku 1 až 5, vy z n a č u j í c í se tím, že hydrolýzní reakce je řízena s cílem maximálních výtěžností hydrolýzních cukrů se zabráněním degradaci pentozanů na fural. Způsob podle nároku 1 až 5 vyznačující se tím, že že parní fáze z expanze je plně využitelná ve zpětném recyklu k ohřevu a ke snížení množství vstupní vody.

• ·

VL=

9. Způsob podle nároků laž8, vyznačující se tím, že jeho řešení umožňuje použití dvou plnících jednotek, pístové a šnekové. Při čemž pístová plnící jednotka se skládá z provozního zásobníku šrotujícím šnekem v zásobníku (17), plnícího válce s pístem (18), rotačního šoupátka (19), nebo kulového ventilu a přechodové části do hydrolyzéru (20).

Šnekový lis se vyznačuje zjednodušenou konstrukcí bez složitých segmentů pro odlisovanou vodu a vyšší průchodností materiálu.

10. Způsob podle nároků 1 až 8, v y z n a č u j í c í se tím, že hydrolyzér je válcová nádoba, vybavená šnekem s proměnnými otáčkami v rozsahu 1 až 35 otáček za minutu. Všechny hydrolyzéry mají čidlo teploty a dva tlakoměry.

11. Způsob podle nároku 1 až 8, vyznačující se tím, že společně s nástřikem tlakové vody a páry k hydrolyzované suspenzi se dávkuje kyselina fosforečná, nebo sírová v poměru 0,2 až 0,3 %.

12. Zařízení k provádění způsobu výroby podle nároků 1 až 8 vyzn a č u j í c í se tím, že sestává z přípravy vstupní suroviny,znázorněnou na Obr.l, pozice 1 až 10 ohřevného okruhu, který je tvořen kotlem 11, čerpadlem 12, odlučovací nádobou 13 a Čerpadlem 14, z kterého je řízen rozvod technologické vody do přechodové části plnící pístové jednotky 15 a do prvního hydrolyzéru 21, z kterého hydrolyzovaná suspenze je šnekovými dopravníky v hydrolyzérech posouvána přes přepadové tlakové trubky 28 do posledního hydrolyzéru 26, který je opatřen šnekovým dopravníkem 27 z něhož postupuje z hydrolyzovaná suspenze přes vysokotlaké šoupátko 29 na nízkotlaký expandér 30 a přes nízkotlaké šoupátko 3.1 do míchaného zásobníku 32, z kterého postupuje na separátorvakuový filtrační lis, nebo odstředivku 33 kde dojde k rozdělení roztoku hydrolýzních cukrů od tuhé fáze .Tuhá fáze postupuje přes šnekový dopravník 38 do zásobníku 39 k dalšímu využití. Odlisovaný roztok cukrů je veden potrubím do mezizásobníku 34, odkud je Čerpán Čerpadlem 35 přes výměník 36 do zásobníku 37. Je výhodné zbytkovou tuhou fázi 2x až 3x prolisovat za účelem odlisování vázaných zbytkových cukrů na vlákně lignocelulózové části. Z vrchní čáti hydrolyzérů se odvádí inertní fáze přes vysokotlaká šoupátka 40 a 41 přes výměník 44 do zásobníku furalové směsi 45, z kterého je směs čerpána do rektifikační kolony 46. Z vrchní části kolony je odváděna směs furalu, metanolu a vody přes výměníky 48, 49 a 50 na děličku 51 z které je ze spodní části čerpán 92 % ní fural do zásobníku 52. Ze spodní části kolony jsou čerpadlem odváděny kyseliny octová, mravenčí a voda. Kromě ·· *· • · · · • · · ♦ • · · · ·· ·· přírub jsou všechny aparáty 1 až 55 z nerezového materiálu, včetně všech propojovacích potrubí mezi nimi.

13. Vysoká výtěžnost hemicelulózových a celulózových cukrů se podle bodu laž8 vyznačuje tím, že může být s vysokou výtěžností využívána pro výrobu etanolu jak při použití termofílních mikroorganismů, které štěpí velmi rychle všechny druhy cukrů, tak i původní kvasnou technologií výroby etanolu.

14. Vysoká výtěžnost hydrolýzních cukrů se podle bodu 1 až 8 v y z n a č u j e dále tím, že cukry mohou být využívány pro celou řadu biotechnologických výrob, např. pro kyselinu citrónovou, kyselinu mléčnou a další.