Инновационная технология производства мясокостной муки Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

Инновационная технология производства мясокостной муки

Резюме. Статья предлагает экологичную ресурсосберегающую технологию производства мясокостной муки, позволяющую исключить утечку веществ с резким запахом и повысить степень очистки вентиляционных выбросов, снижая нагрузку на канализационные сети, а также рекуперировать тепловую энергию и в итоге увеличить объем выпуска продукции. Технологию и опытный образец установки для очистки вредных вентвыбросов при производстве сухих животных кормов разработали ученые НАН Беларуси и российские инженеры. Ключевые слова: вакуум-выпарные котлы, конденсация, газовоздушные выбросы, одоранты, рекуперация тепла, технические фабрикаты, системы вентиляции.

В цехах технических и кормовых фабрикатов предприятий мясной промышленности осуществляется переработка непищевого животного сырья в сухие корма, включаемые в рацион сельскохозяйственных животных, в том числе птиц. В зависимости от используемого материала получают различные виды сухих кормов и керотиновую муку, а также растительно-животные корма. Одновременно при выработке некоторых видов кормовой муки получают технический и кормовой жир. Такие цеха - источники наиболее интенсивного загрязнения атмосферы неприятно пахнущими веществами. Специфический запах, ощущаемый в районе расположения подобных комбинатов, как правило, обусловлен именно их выбросами.

В зависимости от мощности предприятия цех технических фабрикатов может быть расположен либо в отсеке мясожирового корпуса, либо в корпусе предубойного содержания скота, либо в отдельном здании. Цех состоит из двух изолированных друг от друга частей: нестерильной и стерильной. К нестерильной относятся сырьевое отделение и склад сырья, а к стерильной - аппаратное отделение

Рис. 1. Опытный образец установки Ш12-ЭРУОВ для очистки вентвыбросов при производстве сухих животных кормов

помещения для дробления шквары и просеивания сухих кормов, участок переработки крови и очистки технического жира, а также участок затаривания и склад готовой продукции.

В аппаратном отделении цеха технических фабрикатов основным источником выделения неприятно пахнущих веществ являются вакуум-выпарные котлы - аппараты, в которых производят разварку, стерилизацию, гидролиз и сушку технического сырья. Технологические процессы термической обработки животного материала в таких котлах сопровождаются испарением большого количества воды с высоким содержанием органических составляющих, в том числе обладающих неприятным запахом. Эти выбросы, или соковые пары, подлежат конденсации, в результате чего из них удаляется водорастворимая часть. Несконденсировавшаяся же часть соковых паров с высоким содержанием неприятно пахнущих веществ выбрасывается в атмосферу. Так как процесс переработки в котлах периодический, то и выбросы носят циклический характер с наличием ярко выраженных «пиковых» концентраций.

Из цеха технических фабрикатов (ЦТФ) в атмосферу поступают газовоздушные выбросы четырех типов:

■ технологические (несконденсировавшаяся часть соковых паров);

■ вентиляционные выбросы систем местного отсоса воздуха от технологического оборудования;

■ выбросы системы общеобменной вентиляции;

■ неорганизованные (выбросы через оконные, дверные и технологические проемы).

На долю общеобменной вентиляции цеха приходится 60-80% общего объема выбросов, 10-20% поступает от систем местной вентиляции, несконденсировавшаяся часть соковых паров составляет 5-7%, а неорганизованные выбросы - 5-15% объема.

Местные отсосы воздуха организуют над оборудованием, характеризующимся значительными выделениями вредных компонентов: над горловинами вакуум-выпарных котлов, над механическими отцеживателями

Экология и ресурсосбережение

и дробилками шквары, в местах парковки тележек для транспортирования сырья и в точках затарки готовой продукции.

Содержание дурнопахнущих веществ наиболее велико в технологических выбросах: доля вредных соединений, поступающих в атмосферу с несконденсировавшейся частью паров, составляет более 50% от общего количества. Из систем местной вентиляции источается около 10% массового выброса дурнопахнущих веществ, столько же выходит через оконные проемы производственных зданий, остальная часть - посредством общеобменной вентиляции.

В процессе биологического разложения (биодеструкции) и термической обработки (термодеструкции) сырья животного происхождения образуются и выделяются в атмосферу органические вещества различного химического строения, многие из которых обладают неприятным запахом: альдегиды, кетоны, спирты, карбоновые кислоты, фенолы, меркаптаны, сульфиды и амины. Качественный и количественный состав одорантов в основном определяется видом и свежестью сырья. Кислородсодержащие компоненты выделяются в процессе биодеструкции жировых тканей, поэтому жировое и жиросодержащее сырье является источником альдегидов, кетонов и карбо-новых кислот; азотсодержащие компоненты (амины) -при гниении мяса. Кератинсодержащее сырье (костное, рого-копытное, перо-пуховое) при разложении источает большое количество серосодержащих одорантов (меркаптаны и сульфиды).

Периодичность технологического процесса получения сухих кормовых продуктов обусловливает неравномерность поступления вредных составляющих в атмосферу. Эту особенность производства необходимо учитывать при расчете годового выброса вредных веществ.

На практике в отходах цехов технических фабрикатов различными методами химического анализа обнаружено более 300 компонентов. Однозначного ответа на вопрос, какие вещества или группы веществ ответственны за характерный запах выбросов ЦТФ, до настоящего времени

не получено. В связи с этим нормированию подлежат все основные дурнопахнущие вещества и группы химических соединений, присутствующие в выбросах производства сухих животных кормов.

В рамках выполнения научно-технической программы Союзного государства «Повышение эффективности пищевых производств за счет переработки их отходов на основе прогрессивных технологий и техники» на базе ОАО «Глубокский мясокомбинат» сотрудниками отдела новых технологий и техники РУП «Научно-практический центр НАН Беларуси по продовольствию» и научно-производственной фирмы «Интэкос» (Санкт-Петербург) разработаны технология с технологической инструкцией и комплект конструкторской документации на опытный образец установки Ш12-ЭРУОВ для очистки дурнопахну-щих вентиляционных выбросов при производстве сухих животных кормов (мясокостной муки) из отходов продуктов убоя и кости. Данный аппарат изготовлен на РУП «Мариз» (рис. 1).

На мясокомбинатах стран СНГ наиболее распространен способ очистки парогазовой смеси, при котором ее конденсируют в барометрическом конденсаторе при смешении с холодной водой [1]. В числе недостатков этого способа - низкая эффективность очистки дурнопахнущих потоков пара и воздуха, загрязнение охлаждающей воды и воздушного бассейна, неиспользование теплоты соковых паров, большой расход чистой воды. Кроме того, данным способом обрабатываются только паровые выбросы.

Предлагаемая нами технология направлена на полную конденсацию соковых паров, повышение эффективности очистки потока газовоздушной смеси, упрощение технологической схемы, снижение материальных расходов и энергетических затрат при обработке потоков пара и воздуха при производстве технических фабрикатов. Это достигается тем, что соковые пары, содержащие дурнопахнущие вещества и воздух, пропускают через поверхностный конденсатор, где происходит их полная конденсация, а несконденсировавшиеся компоненты вместе с вентиля-

rnpairtti нлдм ва ¿dSeiBLKHHC кузды

r.'jii.e и Еавашиацнк'

Рис. 2. Схема очистки потока пара и газовоздушной смеси после разваривания и стерилизации сырья

на

I I

НИдесртюдаш

Еииллкл!»

11:11ан:з'п нц'.ы h:'i LMiCi-rTwüllWil-

H^syihl

Пиши рэдк. и* p*Gvry

■ÄJP.yy.Mttli. ННММ®

1 ttl -i^J крм

SÜ

a,

□

СЛНЕ-П

—¡в*

[Urajj уцсмцкинн ЯРУ

к:иглн:аиню

Рис. 3. Схема очистки соковых паров в режиме сушки разваренного сырья под вакуумом

ционными выбросами направляют на очистку из цеха в электроразрядную установку. Там под действием низкотемпературного барьерного плазменного разряда органические вещества с резким запахом (сероводород, аммиак, формальдегид и др.) расщепляются на составные части (серу, водород, азот, воду и др.) и выбрасываются вместе с воздухом в атмосферу. При этом за счет теплоты конденсации соковых паров охлаждающая вода в поверхностном конденсаторе нагревается до 70-80 °С и собирается в специальной теплоизолированной емкости, а затем используется для технологических нужд цеха и предприятия.

Вакуумные котлы ЦТФ работают в двух режимах:

■ разваривание (гидролиз) и стерилизация сырья под избыточным давлением;

■ сушка (обезвоживание) разваренной массы под вакуумом.

На рис. 2 представлена схема очистки потока пара и газовоздушной смеси от дурнопахнущих веществ после разваривания и стерилизации сырья. При завершении разваривания давление в корпусе котла КВМ достигает 0,4 МПа. После плавного открытия задвижки В1 соковый пар, пройдя через ловушку Л1, поступает в межтрубное пространство конденсатора КП1, где он конденсируется и его давление резко падает. Для конденсации пара в трубное пространство КП1 подается холодная вода, которая нагревается до 80 °С. Конденсат сокового пара с температурой 30-40 °С стекает из межтрубного пространства в емкость ЕН2, а затем сливается в канализацию. Процесс длится 10-15 мин. в зависимости от скорости подачи пара. Горячая вода, порядка 3 м3 с температурой 80 °С (температура регулируется скоростью ее подачи в конденсатор), собирается в теплоизолированной аккумулирующей емкости ЕН1, а затем ее используют в технологических целях. Несконденсировавшиеся дурнопахнущие вещества и воздух направляются в вентиляционный канал КВ и вместе с вентвыбросами поступают в электроразрядную установку ЭРУ, очищаются там и выбрасываются в атмосферу.

Электроразрядная установка ЭРУ в зависимости от производительности включает в себя определенное количество модулей, в которых создается низкотемпературный барьерный плазменный разряд при частоте разрядного тока не более 5,0 кГц и напряжении на разрядном блоке не более 8,0 кВ. Установленная мощность одного модуля не более 5,0 кВА.

На рис. 3 представлена схема очистки соковых паров в режиме сушки разваренного сырья под вакуумом. Разряжение в корпусе котла поддерживается с помощью одного из вакуумных насосов цеха ВН. В процессе сушки соковые пары из вакуумного котла КВМ, проходя через ловушку Л2, поступают в межтрубное пространство конденсатора КП2 и конденсируются. Конденсат соковых паров с температурой 25-30 °С стекает в емкость ЕН2, а затем сливается в канализацию. Процесс сушки длится 3 ч. - 3 ч. 20 мин. На конденсацию затрачивается порядка 33 м3 холодной воды, которая поступает в трубное пространство конденсатора и нагревается до 65-70 °С, а затем - в накопительную

емкость ЕН1 для дальнейшего использования в технологических целях. Несконденсировавшиеся дурнопахнущие вещества и воздух вакуумным насосом ВН направляются в вентиляционный канал КВ и вместе с вентвыбросами цеха поступают в электроразрядную установку ЭРУ, очищаются там и попадают в атмосферу.

Предлагаемая нами технология при годовом производстве цеха технических фабрикатов 700 т мясокостной муки позволит сэкономить 975 Гкал. А это равнозначно дополнительному нагреву от 15 до 70 °С 15 тыс. м3 холодной воды, которая используется для технологических нужд цеха и предприятия. Также данная технология позволяет исключить утечку дурнопахнущих веществ в атмосферу цеха, повысить степень очистки вентиляционных выбросов при производстве технических фабрикатов в среднем по сероводороду в 2,8, формальдегиду - в 2, аммиаку - в 1,8 раза.

Предварительные исследования также показали, что при конденсации сокового пара уносится и оседает в ловушке смесь, содержащая 33% жира и 67% бульона. За сутки работы котлов на ОАО «Глубокский мясокомбинат» количество такой смеси в среднем составляет 1 м3. При плотности жира 900 кг/м3 масса унесенного жира за сутки составляет 297 кг, а бульона при плотности 1100 кг/м3 -693 кг. Если унесенную смесь возвращать обратно в котел, то в течение года предприятие сможет дополнительно:

■ увеличить объем выпуска жира на 80 т;

■ увеличить объем мясокостной муки на 20 т, а при условии автоматизации процесса - улучшить условия ее производства;

■ снизить нагрузку на канализационные сети.

Олег Сороко,

ведущий инженер-энергетик РУП «Институт мясомолочной промышленности», кандидат технических наук, доцент

Семен Протасов,

доцент кафедры «Процессы и аппараты химических производств» Белорусского государственного технологического университета, кандидат технических наук, доцент

Анатолий Дементьев,

гендиректор ООО «Научно-производственная фирма «Интэкос» (Россия), доктор технических наук, профессор

Анатолий Дук,

директор ОАО «Глубокский мясокомбинат» Олег Желткевич,

механик цеха ОАО «Глубокский мясокомбинат» See: http://innosfera.org/2014/06/flash-osseous Литература

1. Файвишевский М.Л. Переработка непищевых отходов мясоперерабатывающих предприятий. - СПб., 2000.