معالجة الإيثانول لتجفيف مخلفات التقطير الكاملة من DDGS

يُعدّ الإيثانول الحيوي، الذي يعتمد على تخمير السكريات والنشويات النباتية، بديلاً للبنزين. وأكثر المواد الأولية استخداماً هي الذرة وقصب السكر.

ينتج عن إنتاج الإيثانول من مواد أولية نشوية كالذرة والقمح كميات هائلة من مخلفات التقطير التي يمكن استخدامها في علف الحيوانات، ويفضل أن تكون على شكل حبوب تقطير مجففة مع مواد قابلة للذوبان (DDGS). تفصل أجهزة الطرد المركزي هذه المخلفات إلى سائل مركزي يُسمى "مخلفات التقطير الرقيقة" يحتوي على البروتينات والألياف الدقيقة، ومرحلة صلبة تُسمى الكعكة الرطبة تحتوي على المكونات الخشنة لألياف الحبوب.

يُبخر السائل المركز (المخلفات السائلة) الغني بالبروتينات والخميرة والألياف الدقيقة، لإنتاج شراب يُعرف أيضًا باسم "المخلفات السائلة الكثيفة". في حال استخدام الذرة كمادة خام، تحتوي المخلفات السائلة الكثيفة أيضًا على زيت الذرة الذي يمكن الحصول عليه باستخدام أجهزة الفصل بالطرد المركزي لتحقيق أقصى استفادة من المواد الخام والعملية. بعد إزالة الزيت، تُخلط المخلفات السائلة الكثيفة مع الكعكة الرطبة من جهاز الفصل، ثم تُجفف لتكوين مخلفات تقطير الحبوب المجففة (DDGS).

في إنتاج الإيثانول من مواد أولية سكرية مثل قصب السكر أو دبس السكر، يُنتج سائل التقطير (الفيناس) في مرحلة التقطير. بعد تركيزه بشكل إضافي عن طريق التبخير، يُعالج مركز الفيناس بأجهزة الفصل. تُستخدم منتجات الفيناس النهائية كمضافات في علف الحيوانات وكسماد.

الميزات والفوائد

أعلى كفاءة فصل وكعكة أكثر جفافاً بفضل تصميم الحوض العميق ذي الحجم الكبير، والتعديل التلقائي للسرعة التفاضلية، وعزم الدوران الكامل دائماً

تصميم موفر للطاقة: قطر صغير لتصريف المواد الصلبة ونفاثات طاقة لتقليل استهلاك الطاقة

تشغيل قوي وموثوق: تروس خارجية لتقليل التعرض لدرجات الحرارة العالية، وتزييت بالزيت والهواء لجميع المحامل الرئيسية

حماية متقدمة ضد التآكل: حماية للبلاط وكربيد التنجستن لضمان وقت تشغيل أطول

محرك VFD لمرونة عالية بفضل تغيير سرعة الوعاء أثناء الإنتاج

تصميم صغير الحجم: حجم صغير، سهولة الوصول إلى جميع الأجزاء ذات الصلة بالصيانة

نظرة معمقة على صناعة DDGS

لتعزيز مصادر الإيرادات، قام العديد من منتجي الإيثانول بتوسيع نطاق منتجاتهم لتشمل مجموعة متنوعة من القطاعات مثل الوقود الحيوي والبلاستيك والأسمدة وثاني أكسيد الكربون والمطهرات وأعلاف الحيوانات.

تشكل الحبوب المجففة مع المواد القابلة للذوبان (DDGS) منتجًا ثانويًا رئيسيًا لصناعة التخمير، حيث يتم الحصول على ما يقرب من 98٪ منها من مصانع الإيثانول والنسبة المتبقية البالغة 2٪ من صناعة المشروبات الكحولية.

يُستمد إنتاج مخلفات تقطير الحبوب المجففة (DDGS) بشكل رئيسي من الذرة، وبدرجة أقل من القمح والأرز، وقد شهد نمواً كبيراً منذ ذلك الحين.

في عام 2000، وصل الإنتاج إلى ما يقارب 35 مليون طن في عام 2011، إلى جانب زيادة ملحوظة في الصادرات. في الولايات المتحدة، يجد جزء كبير من DDGS طريقه إلى علف الأبقار الحلوب واللحوم، مع تخصيص ما يقرب من 20٪ لعلف الخنازير والدواجن.

يُعدّ الإيثانول ومخلفات تقطير الحبوب المجففة (DDGS) المنتجين النهائيين في عملية الإنتاج، حيث تُستخدم أجهزة الطرد المركزي لفصل الرواسب بعد تقطير الإيثانول. إضافةً إلى ذلك، يمكن، عند الحاجة، استغلال الطاقة من الطور السائل عن طريق إنشاء محطة لإنتاج الغاز الحيوي.

الخطوات الرئيسية

قبل بدء عملية التخمير، يجب تبريد الخليط إلى 32 درجة مئوية، وبمجرد الوصول إلى هذه الدرجة المثلى، تبدأ عملية التخمير. داخل وعاء التخمير، يختلط الخليط بالماء والخميرة النشطة، مما يحفز تحويل سكريات الحبوب إلى إيثانول وثاني أكسيد الكربون. وبحسب تركيز الكحول المطلوب، تستغرق عملية التخمير عادةً يومين تقريبًا.

يخضع الخليط المخمر الناتج لعملية فصل في عمود التقطير، حيث يتم عزل الكحول عن الماء والشوائب الأخرى، مما ينتج عنه إيثانول نقي بنسبة 95% تقريبًا.

في الوقت نفسه، ينتقل المزيج الصلب والسائل الناتج أثناء التخمير إلى جهاز طرد مركزي لإزالة الماء. وتخضع المرحلة الصلبة لعملية إزالة الماء داخل جهاز الطرد المركزي قبل أن تنتقل إلى مرحلة التجفيف.

أثناء التجفيف، يتحول الطور السائل إلى لب سميك عن طريق التبخر ويتم إعادة دمجه في الكعكة الرطبة التي يتم توجيهها لاحقًا إلى مجفف حزمة الأنابيب لتحقيق محتوى رطوبة يبلغ حوالي 10٪ - 14٪.

تلعب عملية التجفيف دورًا حاسمًا في التخفيف من مخاطر احتراق الحبوب، وتغيير اللون، والحفاظ على سلامة العناصر الغذائية، والحد من معدل تدهورها.

في تطبيقات علف الماشية، يمكن استخدام المواد الصلبة الناتجة عن جهاز الفصل مباشرةً دون الحاجة إلى تجفيفها. أما في علف الأغنام والأسماك، فيُعدّ التجفيف ضروريًا لضمان الجودة المثلى وملاءمتها للاستهلاك.

خطوات المعالجة المتضمنة في DDGS

هيكل ومبدأ عمل جهاز الطرد المركزي (مع أخذ إنتاج DDGS كمثال)

بناء

يتكون جهاز الطرد المركزي من ثلاثة مكونات رئيسية:

قسم الأسطوانة: يشمل هذا القسم الأسطوانة والمخروط، ويعملان كحاوية للمواد المراد فصلها. ومع دوران الأسطوانة، تساعد قوة الطرد المركزي في فصل المواد الصلبة عن السوائل.

ناقل لولبي: يقع داخل الأسطوانة. ومع دوران الأسطوانة، يسهل الناقل اللولبي الإزالة المستمرة للمواد الصلبة، مما يضمن فصلًا فعالًا.

آلية التشغيل: يتألف جهاز التشغيل من محرك وعلبة تروس، ويتولى تنظيم دوران كل من الأسطوانة والناقل اللولبي. ومن خلال ضبط فرق السرعة بين هذين المكونين عبر علبة التروس، يستطيع المشغلون ضبط عملية الفصل بدقة وفقًا لمتطلبات محددة، مما يُحسّن الكفاءة والأداء.

مبدأ العمل:

في سياق إنتاج مخلفات تقطير الحبوب المجففة، تعمل أجهزة الطرد المركزي على النحو التالي:

إدخال العلف: يتم إدخال خليط المواد الصلبة والسوائل المخمرة، التي تم الحصول عليها من عملية التخمير، إلى جهاز الطرد المركزي.

الفصل بالطرد المركزي: عند دخولها، تدور الأسطوانة بسرعة، مما يولد قوة طرد مركزي. تتسبب هذه القوة في هجرة الجزيئات الصلبة الأكثر كثافة إلى الخارج نحو محيط الأسطوانة، بينما يبقى الطور السائل الأخف وزناً أقرب إلى المركز.

النقل اللولبي: مع تراكم الجزيئات الصلبة على طول محيط الأسطوانة، يُسهّل الناقل اللولبي إزالتها باستمرار باتجاه منفذ التفريغ. وهذا يضمن استخلاص المواد الصلبة بكفاءة من الطور السائل.

تصريف السائل: في الوقت نفسه، ينتقل الطور السائل المصفى نحو مركز الأسطوانة ويخرج من خلال مخرج منفصل.

الضبط الدقيق: يمكن ضبط فروق السرعة بين الأسطوانة والناقل اللولبي عبر علبة التروس، مما يسمح للمشغلين بتحسين كفاءة الفصل بناءً على عوامل مثل حجم الجسيمات والكثافة وجودة المنتج المطلوبة.