اتانول یا اتیل الکل یک مایع شفاف و بیرنگ است که به عنوان سوخت و یا مکمل سوختی بسیار مورد استقبال قرار گرفتهاست. استفاده از اتانول بهعنوان یک سوخت تجدیدپذیر موجب کاهش نشر گازهای گلخانهای و کاهش آلایندهها در مقایسه با بنزین و گازوئیل میشود. همچنین اتانول ترکیب اصلی بسیاری از مواد ضدعفونیکننده را تشکیل میدهد.
هرچند میتوان اتانول را با استفاده از روش تولید سنتزی نظیر هیدراتاسیون گاز اتیلن، تولید کرد؛ اما بیش از ۹۰% اتانول تولیدی جهان از فرآیند تخمیر مواد غذایی و گیاهان حاوی قند به دست میآید. حدود ۸۵% اتانول تولیدی در جهان (۲۰۱۷) در دو کشور آمریکا (ذرت) و برزیل (نیشکر) تولید میشود. در ایران به دلیل فراوانی نیشکر و چغندر قند ماده اولیه اکثر مجتمعهای تولیدی اتانول، ملاس (Molasses) است. ملاس محلول قندی غلیظی است که پس از تصفیه نیشکر و چغندر قند در کارخانههای قند و شکر به دست میآید.
فرآیند تولید اتانول
در ادامه به توضیح فرآیند تولید اتانول با استفاده از ملاس (نیشکر یا چغندر قند) و مواد نشاستهدار (نظیر ذرت) و نقش محصولات آگرین انرژی در هر بخش این فرآیند میپردازیم.
فرآیند بر پایه قند (ملاس و شربت)
پیشفرآوری یا پخت (Pre-treatment): در این روش از ملاس نیشکر یا چغندر (محصول فرعی کارخانه قند و شکر) و همچنین قند نیشکر یا چغندر قند استفاده میشود. قند گرفته شده از نیشکر یا چغندر یا به صورت مستقیم و یا پس از تصفیه برای تخمیر مورد استفاده قرار میگیرد. به منظور رسوبکردن مواد غیر قندی و فیبرهای موجود در شربت به آن آهک اضافه میشود. سپس برای جداسازی مخلوط از فیلتر عبور داده میشود. مبدلهای واید گپ (Wide-gap) آگرین انرژی برای گرمایش و خنککردن سیالات حاوی فیبر و سایر ناخالصیهای موجود در شربت ایدهآل هستند. ملاس نیز با افزودن آب یا اختلاط مستقیم با شربت به غلظت مطلوب برای تخمیر میرسد. به منظور از بینبردن آلودگیهای باکتریال میتوان ملاس را پیش از تخمیر، پاستوریزه کرد. مبدلهای حرارتی صفحهای آگرین انرژی برای گرمایش و خنککردن ملاس بی نقص عمل میکنند.
تخمیر (Fermentation): در فرآیند تخمیر، خمیرمایه (Yeast) قند را به اتانول تبدیل میکند. این فرآبند با آزادسازی کربندیاکسید و گرما همراه است. آگرین انرژی بسته به نیاز مشتری سه راهکار را برای کنترل دمای مخازن تخمیر پیشنهاد میکند. استفاده از مبدل حرارتی صفحهای وایدگپ و خنککاری به صورت سیرکوله، استفاده از مخازن دوجداره پیلو و یا استفاده از مبدلهای ایمرشن (Immersion) پیلو.
تقطیر / آبزدایی (Distillation/Dehydration): پس از تخمیر، الکل، در برجهای تقطیر از محلول (آبجو) جدا میشود. این الکل آبدار سپس وارد سیستم آبزدایی میشود. در طول فرآیندهای تقطیر و آبزدایی از مبدلهای حرارتی صفحهای، مبدل ایمرشن پیلو و کندانسور پیلو آگرین انرژی استفاده میشود.
فرآیند بر پایه نشاسته
محصولات کشاورزی نظیر ذرت، گندم و جو که حاوی نشاسته هستند ابتدا به قند تبدیل میشوند. سپس از این قند اتانول تولید میکنند. این مواد لزوما نباید کیفیت بالایی داشته باشند و میتوان از ذرت یا گندم دامی هم به این منظور استفاده کرد.
پیشفرآوری یا پخت (Pre-treatment): مواد اولیه (ذرت، گندم، جو یا …) آسیاب شده با آب و آنزیم ها مخلوط میشود. سپس تحت حرارت به یک خمیر آبدار یا اصطلاحا Mash تبدیل میشود. این فرآیند شروع تبدیل نشاسته به قند است. در این مرحله مبدلهای وایدگپ (Wide-gap) آگرین انرژی مش را تا دمای مناسب فرآیند تخمیر (Fermentation) خنک میکند.
تخمیر (Fermentation): در فرآیند تخمیر، خمیرمایه با تغذیه از قند تولید اتانول کرده و کربندیاکسید آزاد میکند. مبدلهای وایدگپ آگرین انرژی حرارت آزاد شده طی فرآیند را دفع و امکان تخمیر کامل در دمای بهینه را فراهم میکنند.
تقطیر/ آبزدایی (Distillation/Dehydration): پس از تخمیر، الکل طی یک فرآیند چند مرحلهای از سایر محصولات جدا میشود. در این مرحله، مبدلهای پیلوپلیت نوع ایمرشن آگرین انرژی به عنوان تبخیرکننده اتانول در مخازن مربوطه مورد استفاده قرار میگیرد. همچنین، کندانسورهای برپایه پیلوپلیت آگرین انرژی سبب کندانس بخارات اتانول خروجی از مخازن گرمایش میگردد. اتانول بهدست آمده در این مرحله دارای غلظت حدود ۹۵% است. به منظور خالصسازی اتانول، آبزدایی (dehydration) انجام میگیرد. پس از آبزدایی، اتانول ۹۵% خالصسازی شده و محصول نهایی ،که همان اتانول نزدیک به ۱۰۰% است، حاصل میگردد. در فرآیند تقطیر/آبزدایی، مبدلهای آگرین انرژی به عنوان تبخیرکننده، چگالنده و مبدلهای مایع-مایع مورد استفاده قرار میگیرند.
خشککردن (Stillage): مواد بجامانده در مخازن تقطیر پس ازعبور از سانتریفیوژهای مخصوص، به دو بخش پسماند جامد و شربت غلیظ جداسازی میگردد. تفاله و باقیمانده شربت تبخیر شده، حاوی ۴۰% ماده جامد است. این تفاله در نهایت وارد دستگاههای خشککن شده و محصول نهایی به عنوان خوراک دام و طیور (کنجاله) مورد استفاده قرار میگیرد.
