Комплексная переработка сырья - реальная перспектива повышения рентабельности спиртового производства Текст научной статьи по специальности «Прочие сельскохозяйственные науки»

УДК 663.52

Комплексная переработка сырья — реальная перспектива повышения рентабельности спиртового производства

В. В. КОНОНЕНКО, канд. техн. наук; М. В. ТУРШАТОВ, канд. техн. наук; В. П. ЛЕДЕНЕВ, канд. техн. наук; В. А. КРИВЧЕНКО, канд. техн. наук; Н. Д. МОИСЕЕВА; А. О. СОЛОВЬЕВ

ВНИИ пищевой биотехнологии — филиал ФИЦ питания, биотехнологии и безопасности пищи, Москва

а ля успешной реализации продукции массового потребления практически всегда необходимо выполнять трудно совместимые условия: повы-качества и одновременное снижение себестоимости. Спиртовые производства в реализации подобных условий имеют определенные преимущества, в первую очередь это относится к предприятиям, осуществляющим получение спирта из зерна.

Как следует из химического состава зерна (табл. 1), все его компоненты имеют пищевую и кормовую ценность и могут быть использованы для получения различной товарной продукции.

В технологиях получения спирта преимущественно используется крахмалистая часть зерна, остальные компоненты, составляющие 35—40%, при получении этанола фактически являются балластом. Их присутствие ограничивает ведение процессов при повышенных концентрациях и пониженной температуре, что увеличивает эксплуатационные затраты.

Современные технологии, как правило, предусматривают комплексную переработку зерна. Накоплен достаточный опыт производства спирта с одновременным получением из зерна различных товарных продуктов, основными из которых являются: крахмал, растительный белок, отруби, этиловый спирт, углекислота, биогаз,

пищевая клетчатка, кормовая барда, кормовые дрожжи. При этом часть перечисленных продуктов, включая спирт, являются сырьем для производства другой продукции. Например, крахмал используется для получения глюкозо-фруктозных сиропов, аминокислот, пищевых добавок. Кормовые барда и дрожжи применяются в качестве добавки в рационах и комбикормах для сельскохозяйственных животных и птицы. Это позволяет расширять структуру производства при глубокой переработке зерна.

До недавнего времени большинство российских спиртовых заводов относилось к категории однопродуктовых, в которых технология характеризуется схемой: сырье техпереработка этиловый спирт. Естественно, в подобных технологиях себестоимость спирта в большей степени (60—70%) зависит от стоимости сырья, а получаемая прибыль на 100% определяется условиями реализации спирта.

В табл. 2 весьма убедительно показано влияние различной стоимости зерна на себестоимость получаемого спирта и прибыль от его реализации. Сокращение стоимости зерна на 40% в 3 раза увеличивает прибыль при производстве из него спирта.

Однако, стоимость зерна зависит от условий рынка, и спиртовые заводы практически не имеют возможности

Таблица 1

Химический состав зерна, используемого при производстве спирта

Вид зерна Содержание, % на СВ

Крахмал Белок Жир Клетчатка Сахара Пентозаны Зола

Рожь 57-66 7-13 1,7-2,2 2,2-2,8 5 9-11 2

Ячмень 56-68 12 2 1,9-6,3 4 9-12 3,5

Пшеница 58-70 15 1,7-2,3 2,2-3,5 4,3 5-8 2,2

Кукуруза 69-74 9-13 3,5-8,0 2,1 3 5,5-7,0 1,3

Таблица 2

Влияние стоимости сырья на себестоимость и прибыль 1 дал спирта

Показатель Затраты

Выход спирта, дал/Г 36

Техпереработка, руб./дал 120

Стоимость сырья, руб./т 6000 8000 10 000

Затраты на сырье, руб./дал 167 222 278

Себестоимость спирта, руб./дал 287 342 398

Доля сырья в себестоимости спирта, % 58 65 67

Стоимость спирта (без НДС и акциза), руб./дал 450

Прибыль от реализации спирта:

руб./дал 163 108

% 36,2 24 11,5

Зерно

Мука* Отруби

Рис. 1. Схема комплексной переработки зерна (вариант 1)

Зерно

Спиртовое производство

Рис. 2. Схема комплексной переработки зерна (вариант 2)

на нее влиять. В то же время, осуществляя комплексную переработку зерна, его стоимость, а также эксплуатационные затраты распределяются на получаемые товарные продукты, что приводит к снижению их себестоимости, повышению рентабельности и общей прибыли. Учитывая современные требования законодательства к вопросу обращения с бардой, в настоящее время все спиртза-воды России осуществляют ее переработку в той или иной степени, что является первым шагом к комплексной переработке сырья.

В зависимости от вида зерна и получаемой товарной продукции возможны различные варианты комплексной переработки. Принципиально ее можно разделить на два варианта (рис. 1, 2).

Вариант 1 предусматривает первоначальное разделение зерна на основные компоненты: отруби, растительный белок, крахмал А и крахмал Б с последующей их переработкой в товарные продукты. Данный подход позволяет выделять указанные компоненты по упрощенной схеме без учета потерь в образуемых вторичных ресурсах. Содержащиеся в них углеводы (крахмал Б, полисахариды) и другие компоненты зерна направляются на производство спирта, которое в данном варианте является вспомогательным.

На рис. 3 приведена схема материальных потоков, образуемых при комплексной переработке пшеницы по варианту 1. В этом случае количество спирта, получаемого из 1 т зерна, снижается в 1,8 раза, но при этом общая прибыль от переработки зерна увеличивается более, чем в 2 раза (табл. 3). Доля спирта в объеме общей прибыли в сравнении с традиционной технологией сокращается более чем в 2 раза.

Рис. 3. Схема основных материальных потоков при комплексной переработке пшеницы

Анализ производств, применяющих данный вариант, показывает возможность получения товарных продуктов с относительно низкой себестоимостью, обеспечивающих их конкурентность на рынке, и максимальную рентабельность всего производства. Необходимо подчеркнуть, что качество спирта, получаемого при такой схеме переработки зерна, соответствует всем действующим стандартам для его применения в производстве алкогольных напитков. При этом, его себестоимость может составлять 200— 220руб./дал, что создает благоприятные условия для его реализации на внутреннем и внешнем рынках на пищевые, технические, топливные и другие цели.

Однако при всех преимуществах указанного варианта переработки зерна в условиях действующих спиртовых производств его реализация требует значительных инвестиционных затрат. Это связано с увеличением в 2 раза объема перерабатываемого зерна. К его качеству предъявляются более жесткие требования. Технология разде-

Таблица 3

Технико-экономические показатели переработки 1 т зерна на спирт по различным вариантам технологии

Показатель Однопродуктовая схема Действующая технология Комплексная технология

Спирт, дал Спирт, дал Барда сухая, т Крахмал, кг Белковый продукт, кг Спирт, дал Барда сухая,т Жидкий СО2, т

Количество 36 36 0,3 250 100 20 0,2 0,1

Стоимость за ед., руб. 450 450 9000 30 60 450 9000 9000

Стоимость продукции, руб. 16 200 16 200 2700 7500 6000 9000 1800 900

Общая стоимость:

руб. 16 200 18 900 25 200

% 100 116,7 155,6

Прибыль от реализации продукции:

% 25 25 50 30 30 40 50 50

руб. 4050 4050 1350 2250 1800 3600 900 450

Общая прибыль:

руб. 4050 5400 9000

% 100 133,3 222,2

Доля прибыли от спирта, % 100 75 40

Таблица 4

Кормовые продукты, полученные на основе исходной барды

Продукт Нормативный документ

Барда зерновая кормовая Барда обогащенная кормовая Дробина барды кормовая Барды упаренная кормовая ТУ 9182-085-00334586-2007 ТУ 9182-086-00334586-2007 ТУ 9182-083-00334586-2007 ТУ 9182-084-00334586-2007

ления зерна, получения крахмала А, белкового продукта требует дорогостоящего оборудования. Данные технологии применимы для крупных производств, с переработкой зерна не менее 400т в сутки. Инвестиционные затраты в разы превышают модернизацию спиртовых производств по варианту 2, где основным товарным продуктом является спирт, получаемый по ресурсосберегающей технологии. Данная технология предусматривает минимизацию эксплуатационных затрат за счет переработки сырья в условиях повышенных концентраций с сокращенным выходом барды. В дальнейшем, барда подвергается глубокой переработке с получением различных продуктов пищевого и кормового применения: пищевая клетчатка, кормовые дрожжи, белково-витаминные концентраты, премиксы, сухая барда.

Во ВНИИПБТ совместно с ГосНИИ хлебопечения проведены исследования по применению пищевого концентрата растительного белка [1] ТУ 9182-108-00334586— 2013 в производстве хлебобулочных и кондитерских изделий. Получены данные о повышении пищевой ценности и обогащении готовых продуктов пищевыми волокнами, минеральными веществами и витаминами. В частности, содержание пищевых волокон повышается на 33%; кальция — на 53%, магния — на 40%, железа — в 1,9 раза; марганца — на 40%; меди — на 13,5%; цинка — в 2 раза; тиамина (В1) — на 26%; рибофлавина (В2) — в 8,5 раза; пантотеновой кислоты (В3) — в 3 раза; холина (В4) — на 45%; пиридоксина (В6) — на 62,5%.

Получаемые хлебобулочные и кондитерские изделия с добавкой концентрата растительного белка обладают пробиотическим действием, имеют больший срок хра-

нения. Аналогичный продукт был произведен на основе барды Уржумского СВЗ в Кировской области. На него получен патент КШ472356С1 [2], коммерческое название продукта «Силаржи РК» [3], который рекомендован в качестве добавки при производстве смесей для хлебобулочных и мучных кондитерских изделий. По результатам исследований Вятского регионального центра оздоровительного питания пищевая клетчатка, полученная на основе барды, обладает энтеросорбционной активностью, снижающей негативное воздействие алкоголя и других токсинов на организм человека.

Несмотря на рост производства и применение за рубежом растительного пищевого белка, пищевой клетчатки, в России этот рынок находится в стадии раннего развития. Гораздо более массовое применение имеют белково-углеводные кормопродукты, получаемые на основе зерновой барды. Кормовая ценность жидкой барды и опыт ее применения хорошо известны. Во ВНИИПБТ в кооперации со специалистами животноводства разработаны ряд кормовых средств на основе барды (табл. 4) и рекомендации по их применению.

Накоплен большой опыт по использованию фильтрата барды в качестве органического удобрения. По этому вопросу разработаны нормативные документы: ГОСТ Р 53116—2008 «Удобрения органические на основе органических отходов растениеводства и предприятий, перерабатывающих растениеводческую продукцию» и ТУ 9182-091-00 334586-2008 «Фильтрат послеспиртовой барды нейтрализованный — жидкое удобрение».

Однако действующий в России Закон ФЗ № 171 предписывает обязательную переработку барды в продукты длительного хранения и утилизацию жидких стоков [4]. Перечень сухих кормопродуктов, полученных при полной переработке барды, приведен в табл. 5.

Наиболее распространенным продуктом, получаемым при переработке барды, является барда кормовая, или сухая барда. Ее качество оценивается по содержанию истинного белка и сырого протеина. Согласно нормативным документам, данный показатель сухой барды

Таблица 5

Сухие кормовые продукты, полученные при переработке барды

Продукт

Барда кормовая Барда сухая кормовая Глютен кормовой Дрожжи кормовые (на фильтрате барды) Дрожжи кормовые (СКДЦ) на цельной послеспиртовой зерновой или картофельной барде Смесь кормовая дрожжевая Премиксы на основе спиртовой барды

Добавка белковая кормовая_

Нормативный документ

ГОСТ 31809-2012 ТУ 9182-082-00334586-2007 ТУ 9182-107-00334586-2013

ГОСТ 20083-74

ТУ 9291-224-00008064-98

ТУ 9296-097-00334586-2008 ТУ 9291-250-00008064-99 ТУ 9296-001-37413843-2016

должен составлять не менее 20% а. с. в. При разработке нормативов учитывались минимальные показатели, достигаемые при переработке зерна с пониженным содержанием белка, например ржи. На практике наилучшие показатели (до 36% на а. с. в. и более) достигаются при переработке пшеницы [5]. Составляющими протеина в сухой барде являются растительный белок сырья и микробиологический белок спиртовых дрожжей сахаромицетов. Технология направленного брожения позволяет регулировать прирост дрожжевой биомассы.

Более продуктивным вариантом переработки барды в сухой продукт с высоким содержанием протеина является получение кормовых дрожжей [6]. Существует несколько технологических вариантов: на цельной барде, на фильтрате барды и др. Актуальность производства кормовых дрожжей подтверждается высоким спросом на

них и стоимостью, которая в 2 раза выше сухой барды. При наличии производства сухой барды дополнительные инвестиции на получение кормовых дрожжей окупаются за срок менее одного года, а рентабельность переработки барды увеличивается в 1,5—1,8 раза. Это наиболее перспективный вариант глубокой переработки зерна в условиях спиртового производства. Кроме того, на основе сухой барды, кормовых дрожжей могут быть получены обогащенные минеральными компонентами кормовые смеси, премиксы.

Высокий кормовой потенциал барды и белково-угле-водных кормопродуктов на их основе хорошо известен в животноводстве. В расчете на 1000 дал спирта в барде содержится 10000 кормовых единиц, что эквивалентно получению 1500 кг животноводческой продукции.

В качестве примера можно привести опыт холдинга «Акроспищепром» в г. Алга (Актюбинская область Республики Казахстан), в который входит спиртзавод и откормочный комплекс. В основе рациона крупного рогатого скота Абердин-ангусской породы, разработанного ведущими специалистами животноводства, сухая пшеничная барда, получаемая по технологии ВНИИП-БТ. Суточный прирост живой массы составляет до 2 кг и более. Прибыль, полученная от реализации животноводческой продукции, позволяет реализовывать спирт по цене 180—220 тыс. руб.

Обобщая вышесказанное следует, что реализация комплексной переработки зерна реально повышает рентабельность и эффективность спиртовых производств, обеспечивает конкурентность спирта в различных отраслях промышленности.

Литература

1. Туршатов, М. В. Использование сухой зерновой барды на пищевые цели / М. В. Туршатов, Н. Д. Моисеева, Л. А. Шле-ленко // Ликероводочное производство и виноделие. — 2010. — № 7. — С. 18-19.

2. Березин, А О. Пищевой продукт и способ обработки сухой зерновой барды, используемой для получения пищевого продукта / А. О. Березин, Н. В. Сырчина, Н. И. Одинцов // Патент на изобретение Яи 2472356 С1 от 18.10.2011.

3. http://hlebinfo.ru/zernoprodukt-silarzhi-rk-obshhaya-informatsiya.html.

4. Федеральный закон № 171-ФЗ от 22.11.95 г. «О государственном регулировании производства и оборота этилового спирта, алкогольной и спиртосодержащей продукции и об ограничении потребления (распития) алкогольной продукции» (с последующими редакциями № 18-ФЗ от 07.01.99 г., № 102-ФЗ от 21.07.05 г., № 301-ФЗ от 01. 12. 07 г., № 279-ФЗ от 25.12.2008 г., № 366-ФЗ от 27.12.2009 г.)

5. Туршатов, М. В. Технико-экономические аспекты получения спирта из вторичных сырьевых ресурсов, образуемых при комплексной переработке пшеницы / М. В. Туршатов [и др.] // Производство спирта и ликероводочных изделий. — 2015. — № 1. — С. 33-35.

6. Римарева, Л. В. Дрожжи кормовые на основе зерновой барды / Л. В. Римарева, Т И. Лозанская, Н. М. Худякова // Комбикорма. — 2013. — № 7. — С. 41-42.

References

1. Turshatov M. V., Moiseeva N. D., Shlelenko L. A. [Use of dry grain bard for food purposes]. Likerovodochnoeproizvodstvo i vinodelie, 2010, no. 7, pp. 18—19. (In Russ.)

2. Berezin A. O., Syrchina N. V., Odintsov N. I. Pishchevoi produkt i sposob obrabotki sukhoi zernovoi bardy, ispol'zuemoi dlya polucheniya pishchevogo produkta [A food product and a method for treating a dry cereal bard used for preparing a food product]. Patent RF No. 2 472 356 C1; 18.10.2011.

3. http ://hlebinfo. ru/zernoprodukt- silarzhi- rk- obshhaya- infor-matsiya. html (In Russ.)

4. Federal Law No. 171-FZ of 22.11.95 «On state regulation of production and turnover of ethyl alcohol, alcoholic and alcohol-containing products and on restriction of consumption (drinking) of alcohol products» (with subsequent editions No. 18-03 of 07.01.99, No. 102-FZ of July 21, 2005, No. 301-FZ of 01.12.07, No. 279-FZ of December 25, 2008, No. 366-FZ of December 27, 2009) (In Russ.)

5. Turshatov M. V. et al. [Technical and economic aspects of obtaining alcohol from secondary raw materials, formed during the integrated processing wheat]. Proizvodstvo spirta i likerovodochnykh izdelii, 2015, no. 1, pp. 33—35. (In Russ.)

6. Rimareva L. V., Lozanskaya T. I., Khudyakova N. M. [Fodder yeast based on cereal bard]. Kombikorma, 2013, no. 7, pp. 41-42. (In Russ.)

Комплексная переработка сырья — реальная перспектива повышения рентабельности спиртового производства

Ключевые слова

барда; вторичные сырьевые ресурсы; комплексная переработка; кормовые дрожжи; крахмал; себестоимость; этиловый спирт.

Реферат

Статья посвящена вопросу повышения рентабельности спиртовых заводов за счет изменения структуры выпускаемой товарной продукции. Проведен анализ себестоимости этилового спирта, получаемого по однопродуктовой схеме. Установлено, что 60-70% в ней составляют затраты на сырье. Вследствие этого колебания стоимости сырья при практически постоянной рыночной цене спирта значительно влияют на прибыль предприятия. Высокая стоимость сырья также ограничивает конкуренцию этилового спирта на топливном рынке. В то же время зерновые культуры помимо крахмала содержат в своем составе целый ряд компонентов, которые могли бы быть реализованы как отдельные товарные продукты с высокой добавленной стоимостью. При распределении стоимости сырья на все получаемые продукты себестоимость этилового спирта может составлять 20-25руб./л. Приведены сравнительные данных двух вариантов комплексной переработки зерна. Вариант 1 предусматривает первоначальное разделение зерна на основные компоненты: отруби, растительный белок, крахмал А и крахмал Б с последующей их переработкой в товарные продукты. Фракция крахмала А может использована для получения сухих нативного или модифицированного крахмалов, аминокислот или пищевых кислот, для производства глюкозо-фруктозных сиропов, биопластиков и других продуктов. Крахмал Б, а также часть отрубей идут на производство спирта и кормопродуктов. Анализ техно-экономических показателей такой технологии показывает, что прибыль от переработки зерна увеличивается более чем в 2 раза по сравнению с однопродуктовой схемой, а доля прибыли от реализации спирта не превышает 40%. Основная проблема при реализации указанного варианта комплексной переработки зерна это значительные капитальные затраты на оборудование, превышающие в несколько раз стоимость спиртового завода. Практика показывает, что данные технологии применимы для крупных производств, с переработкой зерна не менее 400т в сутки. Вариант 2 предусматривает в качестве основного продукта этиловый спирт. Данная технология обеспечивает минимизацию эксплуатационных затрат за счет переработки сырья в условиях повышенных концентраций с сокращенным выходом барды. В дальнейшем барда подвергается глубокой переработке с получением различных продуктов пищевого и кормового применения: пищевая ферментированная клетчатка, кормовые дрожжи, бел-ково-витаминные концентраты, премиксы, сухая барда. Каждый из этих продуктов пользуется повышенным спросом на рынке, а инвестиционные затраты на такую технологию окупаются в течение 1,5-2 лет. Таким образом, комплексная переработка зерна по обоим вариантам позволяет реально повысить рентабельность и эффективность спиртового производства.

Авторы

Кононенко Валентин Васильевич, канд. техн. наук;

Туршатов Михаил Владимирович, канд. техн. наук;

Леденев Владимир Павлович, канд. техн. наук;

Кривченко Вера Александровна, канд. техн. наук;

Моисеева Надежда Дмитриевна;

Соловьев Александр Олегович

ВНИИ пищевой биотехнологии —

филиал ФИЦ питания, биотехнологии и безопасности пищи,

111033, Москва, ул. Самокатная, д. 4б, [email protected]

Complex Processing of Raw Materials — a Real Prospect of Increasing the Profitability of Alcohol Production

Key words

bard; secondary raw materials; complex processing; fodder yeast; starch; cost price; ethyl alcohol.

Abstract

Article is devoted to a question of distilleries profitability increasing due to change of produced products structure. The ethyl alcohol structure produced according to the single-product scheme was analyzed. It is established that 60-70% in prime cost is the costs of raw materials. Due to this the fluctuations of raw materials cost at almost stable market price of alcohol considerably influence on the profit of the plants. The high cost of raw materials also limits the competition of ethyl alcohol in the fuel market. At the same time grain crops besides starch contain a number of components which could be realized as separate commodity products with high added value. At distribution of raw materials cost to all received products the prime cost of ethyl alcohol can be 20-25 rubles for 1 liter. The analysis of two main variants of integrated grain processing is provided in article. Variant 1 provides initial division of grain into the main components: bran, vegetable protein, starch A and starch B with the subsequent their processing in commodity products. The fraction of starch A can is used for receiving the dry native or modified starches, amino acids or food acids, for production of Glucose fructose syrup, bioplastics and other products. Starch B and also a part of bran go for production of ethanol and fodder products. The performance indicators analysis of such technology shows that profit on grain processing increases more than twice in comparison with the single-product scheme, and the profit share of alcohol realization doesn't exceed 40%. The main problem at realization of the specified grain integrated processing is the considerable capital expenditure for the equipment exceeding several times the cost of distillery. Practice shows that these technologies are applicable for large productions, with grain processing not less than 400 tons per day. The second variant of raw material complex processing provides ethyl alcohol as the main product. This technology provides minimization of operational expenses due to raw materials processing in the conditions of the high concentration with the reduced still Complex processing of raw materials — a real prospect of increasing the profitability of alcohol production age yeld. Further, the bard is exposed to deep processing with receiving various products of food and fodder application: the food fermented cellulose, fodder yeast, proteinaceous and vitamin concentrates, premixes, DDG. Each of these products has the increased demand in the market now, and investment costs of such technology pay off within 1.5-2 years. Thus, realization of grain complex processing by the listed variants provides real increase in profitability and efficiency of spirit productions.

Authors

Kononenko Valentin Vasilyevich, Candidate of Technical Science;

Turshatov Mikhail Vladimirovich, Candidate of Technical Science;

Ledenev Vladimir Pavlovich, Candidate of Technical Science;

Krivchenko Vera Aleksandrovna, Candidate of Technical Science;

Moiseyeva Nadezhda Dmitrievna;

Soloviev Alexander Olegovich

All-Russian Research Institute of Food Biotechnology —

branch «Federal Research Center for Nutrition and Biotechnology»,

4b Samokatnaya str., Moscow, 111033, Russia, [email protected]