Получение высококачественных сухих кормопродуктов из ВСР зерноперерабатывающих предприятий Текст научной статьи по специальности «Прочие сельскохозяйственные науки»

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ИННОВАЦИИ В ОТРАСЛИ

ТЕМА НОМЕРА

УдК 663.52

Получение высококачественных сухих кормопродуктов

из ВСр зерноперерабатывающих предприятий

М. В. Туршатов,

канд. техн. наук; Н. Д. Моисеева; В. А. Кривченко,

канд. техн. наук;

A. О. Соловьев;

B. В. Кононенко,

канд. техн. наук; В. П. Леденев,

канд. техн. наук

ВНИИ пищевой биотехнологии

Зерновые культуры (рожь, пшеница, ячмень, кукуруза и др.) — основное сырье для ряда пищевых отраслей: спиртовой, пивоваренной, крахмалопаточной и др. Все компоненты зерна: крахмал, белок, клетчатка и т. д. — могут быть полностью использованы на пищевые или кормовые цели. В то же время, действующие одно-продуктовые технологии предусматривают только частичное (на 50-70 %) его использование, а оставшаяся часть переходит во вторичные сырьевые ресурсы (ВСР) производства. В частности, в спиртовом производстве образуется по-слеспиртовая барда, в количестве 120-130 м3 на 1000 дал спирта. До недавнего времени многие спиртза-воды сбрасывали барду в окружающую среду. В связи с этим, в ряде регионов России вокруг спиртовых заводов возникла напряженная экологическая обстановка. Учитывая, что ХПК барды составляет 50 000 и более, для среднего российского спиртзавода сброс барды сопоставим со стоками от города населением 100 тыс. жителей. Поэтому, в 2010 г. вступил в силу Федеральный закон № 171 -ФЗ «О государственном регулировании производства и оборота этилового спирта...» в части переработки барды, в соответствии с которым производство этилового спирта допускается только при условии ее полной переработки и (или) утилизации».

С другой стороны, барда — ценное сырье для производства высококачественных сухих кормовых продуктов. Ее химический состав

и питательность представлены в таблице [1, 2].

Все компоненты барды — это остатки зерна (клетчатка, белок, жиры, углеводы), обогащенные биомассой спиртовых дрожжей. В 1 м3 жидкой барды содержится порядка 100 кормовых единиц.

Кормовые продукты, получаемые на основе послеспиртовой барды, содержат высокопереваримый белок, углеводы, жиры, аминокислоты, витамины, микроэлементы и остатки растительного сырья. Область применения — в рационах различных сельскохозяйственных животных и птицы, в комбикормах в качестве белково-витаминной и углеводной добавки, а также как основа получения различных сбалансированных кормопродуктов [3, 4]. Спрос на такие белково-углеводные кормопро-дукты в настоящее время практически не ограничен, а их стоимость составляет до 10 тыс. руб. за 1 т и более. Реализация сухой барды позволит снизить себестоимость спирта и повысить рентабельность спиртовых производств.

Поэтому в качестве цели работы было поставлено создание эффективной технологии и комплекса оборудования по переработке по-слеспиртовой барды в сухие кормовые продукты.

При реализации проектов по переработке барды основная часть капитальных затрат (до 70 %) приходится на переработку жидкой фазы барды, поэтому решение проблемы утилизации барды рекомендуется осуществлять в два этапа. Первый — это сокращение выхода

22 ПИВО и НАПИТКИ 2016

I

ТГЕХНОЛОГИЧЕСКИЕИННОВАЦИИ в ОТРАСЛИ

Показатели Содержание

в сухом веществе в натуральном

Сухое вещество, % 100 7,5

Зола, % 9,6 0,72

Сырая клетчатка, % 7,7 0,58

Сырой жир, % 4,5 0,34

Безазотистые экстрактивные вещества, % 45,6 3,42

Протеин ^ х 6,25), % 32,5 2,44

в том числе белок 27,3 2,04

Переваримый протеин, г/кг:

крупный рогатый скот 208 15,6

Витамины, мг/кг:

пиридоксин 9 0,68

тиамин 9 0,68

рибофлавин 18 1,35

ниацин 112 8,4

холин 5600 420

Аминокислоты, %:

лизин 0,72 0,05

гистидин 0,68 0,05

аргинин 0,78 0,06

аспарагиновая кислота 1,07 0,08

треонин 1,04 0,08

глютаминовая кислота 4,09 0,31

глицин 1,30 0,10

аланин 1,40 0,10

валин 0,88 0,07

метионин 0,32 0,02

лейцин+ 1,77 0,132

изолейцин 0,80 0,06

тирозин 0,46 0,03

цистин 1,10 0,08

фенилаланин 0,15 0,01

триптофан 7,00 0,52

барды, точнее — ее жидкой фазы, путем модернизации основного спиртового производства, прежде всего за счет внедрения ресурсосберегающей технологии [5]. Основные показатели этой технологии:

• работа на повышенных концентрациях с содержанием спирта в зрелой бражке не менее 1112 об. %;

• исключение разбавления полупродуктов (замес, бражка и т. д.) конденсатом пара на стадии тепловой обработки и в бражной колонне;

• повторное частичное использование фильтрата барды;

• использование вторичного тепла и сокращение водопотребления

за счет внедрения эффективного теплообменного оборудования. Результаты исследований и практический опыт показывают, что комплексное внедрение перечисленных приемов позволит сократить выход жидкой фазы на 30-40 %. При этом капитальные затраты, необходимые для модернизации основного производства, в несколько раз меньше затрат, необходимых для переработки такого количества фильтрата барды.

Второй этап реализации вопроса переработки барды — создание эффективной технологии ее сушки.

Во ВНИИПБТ разработана конкурентная технология переработки барды в сухие кормопродукты.

Принципиальная схема технологии представлена на рис. 1.

Первоначально барда разделяется на фильтрат и осадок на горизонтальном шнековом декантере. Существенная особенность технологии — двухстадийная сушка. На первой ступени сушится осадок, образуемый после центрифугирования, а на второй — смесь предварительно высушенного осадка и упаренного сиропа. Принципиально важным моментом при двухстадий-ной сушке служит возможность исключения продукта с «тяжелыми» реологическими свойствами (вязкость, налипание, нагарообразо-вание). Как показывает практика, смесь, полученная из упаренного сиропа и сухой дисперсной фазы, обладает свойствами сыпучести, чего нельзя получить при смешивании сиропа с влажным осадком. Это, в свою очередь, обеспечивает стабильное протекание процессов как на первой, так и на второй стадиях сушки. Длительный опыт эксплуатации с учетом надежности, минимальных эксплуатационных затрат, качества продукции свидетельствует об эффективности использования на первой стадии сушки пневматических сушилок спирального типа (ВАССТ). В ее основе оригинальная пневматическая спиральная сушилка, в которой отсутствуют движущиеся детали и, соответственно, нет износа и не требуется текущее обслуживание. Сушка идет при низкой температуре, в течение 10-12 с в вихревом потоке горячего воздуха, поэтому отсутствуют нагарообразование, карамелизация продукта. При этом сохраняются все компоненты барды (витамины, белки, углеводы). Качество полученной барды выше лучших зарубежных аналогов. Нагрев воздуха осуществляется от автономного теплогенератора, работающего на природном газе, что значительно снижает эксплуатационные затраты по сравнению с паровыми сушилками. Расход газа составляет 100 м3 на 1 т сухого продукта.

Исследования показали, что на второй стадии сушки, с учетом реологических свойств влажного продукта (смесь сухого продукта с 1-й стадии и упаренного сиропа), целесообразно использовать сушилки трубчатого типа. При-

0

1 <

§

ш I-

2016

ПИВО и НАПИТКИ 23

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕИННОВАЦИИ в ОТРАСЛИ

0. ?■

I <

§

ш I-

меняемые в нашей технологии расположение узлов и агрегатов роторно-трубчатые сушилки име- (это позволяет размещать данную ют небольшой размер, компактное установку в одноэтажном здании),

Барда Разделение

Осадок

Фильтрат

Сушка (1-я стадия)

1

Вакуум-упаривание |

Испаренная влага

Барда сухая

Упаренный концентрат

Конденсат

Испаренная влага

Смешивание

1

Сушка (2-я стадия)

1

Барда кормовая по ГОСТ 31809-2012

> 1

Транспортирование, упаковка, хранение, отпуск

Биологическая очистка

Очищенная вода

На технологические нужды

небольшое количество запасных частей, ее можно легко смонтировать и запустить в эксплуатацию. Кроме того, она имеет довольно низкие эксплуатационные затраты.

Для упаривания фильтрата барды применяется 4-х ступенчатая вакуум-выпарная установка с принудительной циркуляцией. При разработке проекта имеется возможность использования вторичного пара, образуемого на 2-й стадии сушки, для вакуум-упаривания. Эффективность вакуум-упаривания зависит от качества фильтрата, процесса накипеобразования и др. На практике наработаны технологические приемы минимизации процесса «закипания» теплообменного оборудования с доведением периода непрерывной работы до 30 сут. Концентрация сиропа составляет 28-35%.

Процесс полностью автоматизирован (рис. 2). Это значительно упрощает и ускоряет пусконала-дочные работы, ввод объекта в эксплуатацию.

Себестоимость сухого продукта, получаемого по такой технологии, составляет 3-4 руб. за кг. Практика показала, что срок окупаемости комплекса не превышает трех лет. Таким образом, переработка барды в сухие кормопродукты не только снижает экологическую напряженность вокруг спиртовых заводов, но и служит источником доходов и повышает рентабельность предприятия в целом.

Несмотря на то, что данная технология внедрена и успешно эксплуатируется на нескольких спиртовых заводах России и Казахстана, работа по ее совершенствованию продолжается. В частности, разрабатывается вариант технологии с биологической очисткой фильтрата барды с получением биогаза и последующим его применением в теплогенераторе пневматической сушилки спирального типа.

ЛИТЕРАТУРА

1. Римарева, Л. В. Рациональное использование отходов и вторичных сырьевых ресурсов спиртовой отрасли в технологии кормовых дрожжей/Л. В. Римарева, Т. И. Лозанская, Н. М. Худякова // Экология промышленного производства. — М.: 2007. —№ 4. — С. 32-34.

24 ПИВО и НАПИТКИ 2016

I

ТГЕХНОЛОГИЧЕСКИЕИННОВАЦИИ в ОТРАСЛИ

2. Туршатов, М. В. Использование сухой зерновой барды на пищевые цели/ М. В. Туршатов, Н. Д. Моисеева, Л. А. Шлеленко // Ликероводочное производство и виноделие — М.: 2010. — № 7-8. — С. 18-19.

3. Поляков, В. А. Комплексная переработка зернового сырья и спиртовой барды при получении кормовых добавок по ресурсосберегающей технологии/В. А. Поля-

ков [и др.] // Сб. статей: Перспективные ферментные препараты и биотехнологические процессы в технологиях продуктов питания и кормов. Под ред. акад. Россельхозакадемии В. А. Полякова, чл.-корр. Россельхозакадемии Л. В. Ри-маревой. — М.: 2012. — С. 325-330.

4. Римарева, Л. В. Биотехнологические аспекты получения кормовых продуктов, обогащенных р-каротином, на основе по-

слеспиртовой зерновой барды /Л. В. Ри-марева, Т. И. Лозанская, Н. М. Худякова // Производство спирта и ликерово-дочных изделий. — 2015. — № 1. — С. 23-25.

5. Туршатов, М. В. Современная технология производства спирта /М. В. Туршатов [и др.] // Производство спирта и ликеро-водочных изделий. — 2011. — № 1. — С. 28-29. &

0

1 <

§

ш I-

Получение высококачественных сухих кормопродуктов из ВСР зерноперерабатывающих предприятий

Ключевые слова

послеспиртовая барда; сушка; сухие кормопродукты; технология.

Реферат

При производстве этилового спирта образуется послеспиртовая барда в количестве 120-130 м3 на 1000 дал спирта. С одной стороны, барда — отход производства, и ее сброс в окружающую среду приводит к тяжелым экологическим последствиям. С другой стороны, барда — ценное сырье для производства высококачественных сухих белково-углеводных кормопродуктов. Однако ее переработка требует больших капитальных затрат. Поэтому целью работы было создание эффективной отечественной технологии и комплекса оборудования по переработке барды в сухие кормопродукты. Первый этап переработки барды — сокращение выхода ее жидкой фазы за счет модернизации спиртового производства, а именно внедрения ресурсосберегающей технологии. Это позволит при минимальных капитальных затратах сократить количество образуемой барды на 30-40 %. Второй этап реализации вопроса переработки барды — создание эффективной технологии ее сушки. В статье приведена схема и описание разработанной во ВНИИПБТ технологии. Барда разделяется на фильтрат и осадок. Фильтрат барды концентрируется на вакуум-выпарной установке, а сам процесс сушки происходит в две стадии. На первой стадии сушится осадок, образуемый после центрифугирования, в пневматической сушилке спирального типа, а на второй — смесь предварительно высушенного осадка и упаренного сиропа в трубчатой сушилке. Авторы приводят обоснование выбранных способов сушки на каждой стадии и преимущества разработанной технологии и оборудования в целом. Показано, что себестоимость сухого продукта, получаемого по такой технологии составляет 3-4 руб. за кг, при рыночной стоимости 10 руб. и более. При этом срок окупаемости технологического комплекса составляет не более трех лет. Таким образом, переработка барды в сухие кормопродукты не только снижает экологическую напряженность вокруг спиртовых заводов, но и служит источником доходов и повышает рентабельность предприятия.

Авторы

Туршатов Михаил Владимирович, канд. техн. наук;

Моисеева Надежда Дмитриевна;

Кривченко Вера Александровна, канд. техн. наук;

Соловьев Александр Олегович;

Кононенко Валентин Васильевич, канд. техн. наук;

Леденев Владимир Павлович, канд. техн. наук

ВНИИ пищевой биотехнологии,

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

Getting High-quality Dry Feed Products from Secondary Raw Materials of Grain Processing Enterprises

Key words

DDGS; drying; dry feedstuff; technology.

Abstract

In the production of ethyl alcohol DDGS is about 120-130 m3 per 1,000 decaliters of alcohol. Bard is a waste product, and its discharge into the environment leads to serious environmental consequences. On the other side the bard is a valuable raw material for the production of high quality dry protein-carbohydrate feedingstuffs. However, its processing requires a large capital outlay. Therefore, the aim of the work was the creation of an effective domestic technology and equipment for processing complex bards in dry feedingstuffs. The first stage of processing of vinasse is to reduce the output of its liquid phase by upgrading alcohol production, namely the introduction of resource-saving technologies. This enables at minimum capital cost to reduce the quantaty of vinasse by 30-40 %. The second stage of processing of vinasse issue is the creation of an effective technology of its drying. The article shows a diagram and description developed in VNIIPBT technology. Bard is divided into the filtrate and the precipitate. The filtrate was concentrated stillage on vacuum evaporation installation. And the process of drying occurs in two stages. In the first step the precipitate is dried, formed after centrifuging, in a pneumatic dryer spiral type, and the second — mixture was pre-dried precipitate and the evaporated syrup in the tubular dryer. The authors cite studies of the selected drying methods at each stage, and the benefits of the technology and equipment in general. It is shown that the cost of the dry product produced by this technology is 3-4 rubles per kg, with a market value of 10 rubles and more. This payback processing facility is not more than 3 years. Thus, the processing of stillage in dry feedingstuffs not only reduces the environmental tension around distilleries, but also serves as a source of income and increases the profitability of the enterprise.

Authors

Turshatov Mikhail Vladimirovich, Candidate of Technical Science; Moiseeva Nadezhda Dmitrievna;

Krivchenko Vera Alexandrovna, Candidate of Technical Science; Solovyev Alexander Olegovich;

Kononenko Valentin Vasilievich, Candidate of Technical Science; Ledenev Vladimir Pavlovich, Candidate of Technical Science All-Russian Research Institute of Food Biotechnology, 4B Samokatnaya St., Moscow, 111033, Russia, [email protected]

2016 ПИВО и НАПИТКИ 25