Etanol dari gula bit organik versus gula tebu rafinasi

This page is an automatic translation to Indonesian of Ethanol from organic sugar beets versus refined cane sugar.This translation is distributed in the hope that it will be useful, but without any guarantee of accuracy.Read more...

untuk melakukan pengujian.alkohol Amal

Etanol adalah butiran alkohol yang dapat digunakan sebagai bahan bakar di sebagian besar mesin penyalaan busi empat siklus. Proses pembuatan etanol dimulai dengan mengekstraksi gula dari tanaman gula seperti gula bit, atau mengubah pati tanaman seperti jagung atau kentang menjadi gula. Tanaman yang digunakan untuk produksi etanol diberi judul "stok pakan". Tanaman pati dan tanaman gula mempunyai manfaat masing-masing, bergantung pada wilayah produksinya. Keuntungan dari tanaman gula adalah tanaman ini memerlukan masukan energi yang lebih sedikit karena tidak ada pati yang perlu diubah. Keunggulan jagung adalah dapat disimpan lebih lama dibandingkan gula bit sebelum membusuk. Saya menggunakan bit gula karena merupakan tanaman yang paling sesuai dengan musim dan wilayah. Gula diekstraksi dengan membuat jus bit dan merebusnya dengan air. Sekarang solusinya disebut "mash" dan dapat difermentasi dan kemudian disuling untuk mengekstrak etanol. Bahan bakar etanol dapat digunakan di sebagian besar mesin yang dikonversi jika memiliki persentase alkohol lebih besar dari 80%. Karena kemampuan etanol yang kuat untuk mengikat air, tidak ada penyulingan yang dapat menghilangkan 5% air terakhir. Oleh karena itu, hasil tertinggi yang mungkin diperoleh dari penyulingan adalah etanol 95%. Jika mencampurkan etanol dengan bensin, semua air harus dihilangkan untuk mencegah pemisahan bensin dan etanol.

Proses Pembuatan Etanol Dari Gula Bit

Membuat Jus Bit

Saya mulai dengan mencuci bit lalu mengirisnya agar muat di dalam pembuat jus. Saya membuat jus 18 pon bit yang menghasilkan 1,4 galon jus dan 7,5 pon ampas. Saya kemudian menambahkan 2gal air dan mencampurkan jus dan ampas menjadi satu dengan volume total 5gal.

Fermentasi Bit

Panaskan tumbuk hingga 189F dan tahan suhu selama 20 menit untuk membunuh bakteri. Total proses pemanasan memakan waktu 45 menit. Saya membiarkan tumbukan mendingin hingga 80F dan kemudian menambahkan 100g Turbo Yeast yang dibeli secara online. Ragi turbo adalah jenis ragi khusus yang diklaim dapat menghasilkan hingga 14%alc dalam 48 jam. Saat memfermentasi tumbukan, penting untuk mencapai% alc setinggi mungkin sehingga lebih banyak alc dapat dikumpulkan setelah disuling. Setelah ragi ditambahkan, saya mengaduk larutan selama 20 menit untuk meningkatkan aktivasi ragi kemudian meletakkannya di tutup dan pengunci udara. Saya membiarkan tumbukan berfermentasi selama 72 jam dengan harapan semua gula diubah menjadi alkohol. Saya tidak dapat menentukan alc% akhir dari tumbukan saya karena larutannya terlalu kental untuk pembacaan hidrometer yang akurat.

Penyulingan Tumbukan Bit

Daging buah yang mengapung di atas tumbukan yang telah difermentasi dikikis, kemudian sisa tumbukan dipindahkan ke dalam ketel penyulingan. Distilasi dimulai dengan suhu diam awal 20,7C. Setelah 83 menit pemanasan pada pembakar propana, suhu masih mencapai 78C. Hasil sulingan mulai mengalir keluar dari penyulingan dan dikumpulkan dengan kecepatan 0,18Liter/menit. Seiring berjalannya waktu, suhu mesin masih meningkat seiring dengan ekstraksi alkohol dari ketel. Peningkatan suhu di atas 78,5C berarti lebih banyak persentase air dalam sulingan yang dikumpulkan, dan dengan demikian persentase keseluruhan sulingan yang dikumpulkan berkurang. Untuk menurunkan suhu diam, jumlah distilat yang dikirim kembali ke kolom utama dari jalur balik ditingkatkan dengan menutup lebih lanjut katup refluks. Ketika katup refluks tertutup, jumlah refluks meningkat. Besarnya refluks ditentukan oleh banyaknya distilat yang dikirim kembali ke kolom melalui saluran balik per jumlah yang akan mengalir bila katup refluks terbuka 100%. Ketika lebih banyak refluks yang diinduksi (lebih banyak persen distilat dikirim kembali ke kolom untuk didistilasi ulang), cairan yang kembali menetes di bagian atas bantalan scrubber baja tahan karat (digunakan sebagai pengemas) dan menetes ke bawah, menciptakan gradien suhu dari atas ke bawah. Saat etanol dan uap air naik ke kolom dari boiler, uap tersebut bertemu dengan bantalan scrubber yang suhunya mendingin dari bawah ke atas. Termometer digital yang digunakan untuk menentukan suhu diam ditempatkan di atas tumpukan bantalan scrubber untuk membaca suhu uap yang melewati bantalan scrubber dan menuju kondensor. Jadi suhu yang paling dekat dengan 78,5C akan menghasilkan persentase etanol tertinggi karena 78,5C adalah titik uap etanol. Ketika suhu benda diam meningkat, jumlah air dalam uap juga meningkat menuju 100C (titik uap air). Meningkatkan jumlah refluks akan menurunkan suhu penyulingan, yang pada gilirannya menghasilkan persen etanol yang lebih tinggi. Namun, bila Anda meningkatkan jumlah refluks, hal ini akan mengurangi jumlah distilat yang dikumpulkan per menit dan memerlukan pengoperasian proses distilasi yang lebih lama.

Seluruh operasi beraksi

Hasil dan Efisiensi

Jumlah total sulingan yang dikumpulkan adalah 22oz 80%alc. Jumlah ini menjadi 18oz etanol 100% setelah didehidrasi. Bit gula memiliki kandungan gula sekitar 20%, sehingga rendemen etanol yang dihasilkan secara teoritis adalah sekitar 50%alc per berat gula. Jadi, satu pon bit dengan 2 pon gula akan menghasilkan 1 pon etanol. Etanol memiliki berat 6,5 pon/gal. Jadi secara teoritis 65 pon bit gula akan menghasilkan 1 galon etanol.

Hasil saya adalah 18 pon bit gula menghasilkan 18 ons etanol. Pada tingkat hasil ini, dibutuhkan 128 pon untuk membuat satu galon etanol. Proses saya efisien 50,8% jika dibandingkan dengan hasil maksimal teoritis.

1. 12gal propana dikonsumsi untuk menghasilkan 14gal etanol. Input Btu propana yang dikonsumsi adalah 194,192Btu untuk menghasilkan etanol senilai 10,598Btu. Efisiensi etanol yang dihasilkan pada destilasi per unit propana yang digunakan adalah 5,5%.

Proses Pembuatan Etanol Dari Gula Konvensional

Membuat Pencucian Gula

Tumbuk gula dimulai dengan merebus 4 galon air yang memakan waktu 62 menit. 25 pon gula meja konvensional ditambahkan ke air mendidih dan pH diturunkan menjadi 4,0. Lebih banyak air ditambahkan untuk membuat volume akhir 12gal. Pembacaan hidrometer menunjukkan Berat Jenis 1,095 yang berkorelasi dengan 24% gula dan 13% potensi alkali. 150g Turbo Yeast dicampur dan cucian difermentasi selama 5 hari.

Hasil Fermentasi Gula Cuci

Setelah lima hari fermentasi, pembacaan hidrometer akhir menunjukkan bahwa terdapat 1,5% potensi alkali yang tersisa di dalam fermentor dan hasil pencucian adalah 12 galon 11,5%alc. 11,5% dari 12gal adalah maksimum teoritis 1,38gal alkohol 100% yang akan disuling.

Mendinginkan cucian di laboratorium saya.

Penyulingan Cucian Gula

Hanya 10 galon tumbukan yang dapat dimasukkan ke dalam penyulingan sehingga maksimum teoritis alkohol yang akan disuling diturunkan menjadi 1,08gal etanol 100%. Penyulingan dijalankan selama 5 jam pada pembakar propana dan hasil sulingan dikumpulkan dalam tiga kategori dari awal hingga akhir (kepala, tengah, dan ekor). Kepala tersebut adalah 32oz etanol pertama yang dikumpulkan yang memiliki berat jenis 0,8720 dan 78%alc. Kelompok berikutnya (pertengahan) dikumpulkan sebagai satu galon 81% alc dengan berat jenis 0,8655. Ekornya adalah 32oz terakhir yang dikumpulkan dengan 54%alc dan berat jenis 0,9250.

Etanol dikumpulkan dari distilasi tumbukan gula.

Hasil dan Efisiensi

Jumlah total yang dikumpulkan adalah 144,64oz (1,13gal) etanol 100%. Hasil saya dibandingkan dengan hasil maksimum teoretis (1,38gal 100% etanol) adalah efisiensi 81,9%. Proses distilasi 5 jam menghabiskan 2,65gal propana. 2,65gal propana dikalikan dengan 91,600btu/gal propana adalah total masukan propana Btu sebesar 242,740btu untuk menghasilkan 1,13gal etanol. 1,13gal etanol dikalikan dengan 75.700btu/gal etanol menghasilkan 98.410btu etanol.

Oleh karena itu dibutuhkan 242,740btu propana untuk menghasilkan 98,410btu etanol. Efisiensi etanol yang dihasilkan pada destilasi per unit propana yang digunakan adalah 40,5%.

Biaya per Galon Etanol

Biaya Etanol Dari Bit Organik Lokal

Hasil saya menunjukkan bahwa penyulingan dengan propana mengkonsumsi lebih banyak energi daripada energi yang disimpan dalam etanol yang dihasilkan. Dari percobaan ini, untuk membuat 0,14 galon etanol diperlukan 18 pon bit gula yang dibeli seharga $1,00/pon ($18,00). Tumbukan dipanaskan pada dua pembakar gas alam selama 45 menit. Jumlah energi yang digunakan dalam proses ini tidak ditentukan dan tidak akan dimasukkan. 100g Ragi Turbo biaya bekas ($4,16). Proses distilasi menghabiskan 2,12gal propana yang dibeli seharga $3,00/gal ($6,36). Total biaya produksi 14gal etanol adalah $28,52. Oleh karena itu biaya pembuatan etanol dari gula bit organik lokal adalah $203,71/gal.

Biaya Etanol yang Diproduksi Dari Gula Konvensional

Dari percobaan ini, untuk membuat 1,13 galon etanol diperlukan 21 pon gula konvensional yang dibeli seharga $0,44/pon ($9,24). Pencucian juga dipanaskan pada dua pembakar gas alam selama 62 menit. Jumlah energi yang dikonsumsi dalam proses ini tidak dapat ditentukan dan tidak akan dimasukkan dalam biaya produksi. 150g Turbo Yeast digunakan ($6,23). Proses distilasi menghabiskan 2,65 galon propana yang dibeli seharga $7,95. Total biaya pembuatan 1,13gal etanol dari gula konvensional adalah $23,42, oleh karena itu, membuat satu galon etanol dari gula konvensional yang dibeli di toko berharga $20,73.

Kesimpulan

Jumlah energi yang dimasukkan ke dalam etanol gula bit lokal dan etanol gula konvensional lebih besar daripada keuntungannya. Hasil panen gula bit lokal jauh lebih rendah dari perkiraan, dan banyak faktor yang mungkin dipertaruhkan. Mencampur jus bit dengan ampasnya mungkin menghambat kemampuan ragi untuk menumbuk dan memfermentasi semua gula yang tersedia. Bit gula yang digunakan juga telah disimpan selama beberapa bulan yang berarti jumlah gulanya mungkin telah menurun. Faktor lain yang mungkin adalah pH tidak disesuaikan sebelum fermentasi.

Gula konvensional memberikan hasil yang jauh lebih baik dibandingkan gula bit lokal, namun terdapat banyak biaya eksternal lainnya karena gula yang digunakan merupakan organisme hasil rekayasa konvensional yang ditanam dengan menggunakan pestisida dan pupuk bensin. Kita harus mempertanyakan masukan energi untuk menanam tanaman tersebut, memproses hasil panen, memurnikan gula, mengemas, dan mengirim ke California Utara dari Meksiko. Semua faktor ini tidak dapat diukur dalam proyek saya tetapi harus diperhitungkan kesesuaiannya.

Proyek ini dimulai sebagai percobaan membuat bahan bakar untuk skuter. Setelah menganalisis masukan energi dari produksi etanol skala kecil, tidak masuk akal untuk membuat bahan bakar etanol di halaman belakang melalui penggunaan bahan bakar olahan seperti gas alam dan propana. Dalam waktu yang dibutuhkan untuk menghasilkan cukup etanol untuk menggerakkan skuter sejauh 100 mil, saya dapat mengendarai sepeda dengan jarak yang setara. Bahan bakar etanol hanya efisien jika tanaman ditanam dalam skala besar. Fasilitas pemrosesan untuk membuat etanol harus berasal dari lokasi pabrik untuk mengurangi biaya transportasi. Proses menumbuk dan menyuling harus mengandalkan sumber daya berbahan bakar non-fosil. Alternatif pemanasan adalah pembakaran biomassa atau kemungkinan penggunaan alat penyulingan tenaga surya yang memusatkan energi matahari.

Biaya Proyek