Научная статья на тему 'Реагентный метод извлечения белка из отходов производства пищевого спирта'

Реагентный метод извлечения белка из отходов производства пищевого спирта Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

CC BY
131
66
Читать
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Аннотация научной статьи по промышленным биотехнологиям, автор научной работы — Бутенко А. Н., Лобойко А. Я., Отводенко С. Э., Стрючкова А. В.

Рассмотрена и технологически обоснована возможность утилизации отходов производства пищевого спирта с применением различных осадителей. Сделан вывод о том, что наиболее перспективным осадителем является CaOCl, так как последний способствует увеличению рН среды, предохраняя барду от скисания в процесс дальнейшего использования. Разработанный метод осветления фугата зерновой после спиртовой барды способствует повышению уровня экологической безопасности технологии пищевых спиртов.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
Предварительный просмотр
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Реагентный метод извлечения белка из отходов производства пищевого спирта»

■а о-

Рассмотрена и технологически обоснована возможность утилизации отходов производства пищевого спирта с применением различных осадителей. Сделан вывод о том, что наиболее перспективным осадите-лем является CaOCl2, так как последний способствует увеличениюрНсреды, предохраняя барду от скисания в процесс дальнейшего использования. Разработанный метод осветления фугата зерновой послеспиртовой барды способствует повышению уровня экологической безопасности технологии пищевых спиртов.

■о &

УДК 547.262

РЕАГЕНТНЫИ МЕТОД ИЗВЛЕЧЕНИЯ БЕЛКА ИЗ ОТХОДОВ ПРОИЗВОДСТВА ПИЩЕВОГО СПИРТА

А. Н. Бутенко

Кандидат технических наук, профессор кафедры общей и неорганической химии* Контактный телефон: (0572) 707—64—92

А. Я. Лобойко

Доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой химической технологии неорганических веществ, катализа и экологии

Контактный телефон: (0572) 707—62—91

С.Э. Отводенко

Кандидат технических наук, ассистент, инженер кафедры

общей и неорганической химии* Контактный телефон: (0572) 707—64—92

А. В. Стрючкова

Студент*

*Национальный технический университет "Харьковский политехнический институт" Украина, 61002, г Харьков, ул. Фрунзе, 21

1. Введение

В настоящее время в Украине сложилась достаточно острая ситуация с утилизацией отходов химических производств. Их накопление приводит к значительному ухудшению состояния окружающей природной среды и к потере вторичных материальных ресурсов [1].

Не является исключением и производство пищевого спирта. Так, при получении этанола из зерна образуется большое количество отработанной массы прошедшего ферментацию сырья, из которого путем дистилляции был извлечен алкоголь. Эту жидкую массу (зерновую барду) необходимо утилизировать, так как, во-первых, барда загрязняет окружающую среду и, во-вторых, барда содержит большое количество ценных веществ (протеины, связанные сахара, соли минеральных и органических кислот) и может быть с успехом использована в качестве кормов или органических удобрений. На 90 % барда состоит из воды, что является главной трудностью при ее утилизации [2, 3, 4].

2. Утилизация отходов производства реагентным методом

Известны два принципиально различных способа утилизации зерновой барды [5, 6].

Первый основан на методе выпаривания воды из барды и получения сухого остатка для дальнейшей переработки. Однако стоимость выпарных станций и оборудования для утилизации составляет около 3 млн Евро, а процесс выпарки требует значительных энергетических затрат (на 1 кг испаряемой влаги необходимо затратить около 1 кг пара) [7].

Второй метод основан на фильтрации и сушке барды. Отделение воды от барды происходит при помощи центрифугирования. Известно, что центрифуги характеризуются низкой надежностью и высокой стоимостью [8].

Авторами предложен метод утилизации барды путем ее предварительной обработки осадителем с последующей фильтрацией.

Внедрение такой технологии позволит минимизировать энергозатраты, улучшить экологические характеристики производства, а также реализовать замкнутый водооборот [9+11].

Причем, осадители должны способствовать повышению водородного показателя барды до значения рН = 7 (рН «свежей» барды соответствует 5,7, а уже через 8 часов хранения снижается до 5,3) для предотвращения ее скисания.

В качестве осадителей были выбраны и испытаны следующие вещества: №2СОэ, №ОН, №СЮ, а также СаС03, Са(ОН)2, и СаОС12. Все они, взятые в определенных пропорциях, способны нейтрализовать кислотную составляющую барды.

Эксперименты проводили следующим образом. В отобранную порцию послеспиртовой зерновой барды дозировали реагент-осадитель до повышения значения рН = 7. Температура при этом составляла 80 °С. Смесь барды и реагента-осадителя после перемешивания отстаивали в течение 1+4 час и затем подавали на фильтрацию.

При этом определялось содержание содержание белковых веществ в фугате [6]. За это время их содержание с 10 % (мас) снижается до 4,9 +0,1 % (мас) - в зависимости от использованного осадителя. Наибольшая степень осаждения белковых веществ (то есть минимальное их содержание в фугате) достигается при использовании СаОС12.

1 2 3

Время осаждения, час

Рисунок 1. Зависимость степени осаждения белковых веществ из послеспиртовой зерновой барды от времени.

На рисунке 1 представлена зависимость степени осаждения белковых веществ из послеспиртовой зерновой барды от времени при использовании различных осадителей.

Как видно, после отстаивания барды в течение двух час степень осаждения белковых веществ составляет 99,0 % (мас). Введение соединений кальция, по сравнению с введением соответствующих соединений натрия, более эффективно, очевидно, из-за того, что ионы Са2+ способствуют оседанию содержимого барды за счет образования твердых малорастворимых солей кальция с органическими кислотами, содержащимися в исходной барде. Осаждение твердых компонентов барды происходит с высокой скоростью только в присутствии активного хлора, нейтрализующего бактерии послеспиртовой барды и способствующего полному осветлению.

3. Экономическая целесообразность

На примере Артемовского сахарного завода (Харьковская обл.) можно показать эффективность предложенного метода, и рассчитать экономический эффект от внедрения предложенного способа утилизации барды, учитывая стоимость используемых материалов.

1. Количество барды составляет 370 т/мес. Твердая фракция - 10 %. Количество белкового вещества, отошедшего после осаждения - 0,1 %. Тогда

количество фугата, оставшегося после осаждения твердой фракции:

Р1 = 370-0,1-370 = 333 (т/мес).

2. Количество воды, оставшейся после прохождения технологических стадий очистки:

Р2 = 333-0,1-333 = 299,7 « 300 (т/мес). Количество утилизированных материалов составляет:

- белковый осадок - 444 т/год;

- используемая вода - 3600 т/год;

- СаОС12 - 1080 т/год.

Стоимость технической воды составляет 500 грн/т; стоимость белкового осадка (корма) - 0,5 грн/т; стоимость СаОС12 - 1000 грн/т. Определим стоимость утилизированных материалов с учетом использования СаО С12 за год.

с = т(т.в.)- с (т.в.) + с (бел.ос.)-т (бел. ос.) -- т (СаОО>с (СаОС12) = = 3600-500 + 0,5-444 - 1080 1000 = 720222 (грн);

с учетом налога на прибыль (30 %):

сф = 720222 - 720222-0,30 = 504155 (грн).

Экономический эффенкт составляет: т

Э = ^ т ■ с = 504155 (грн/год).

t=l

Таким образом, ожидаемый экономический эффект от от утилизации отходов производства пищевого спирта методом реагентного осаждения послеспир-товой барды составляет 504155 грн/год. Основные затраты, учтенные в расчетах, представлены в табл. 1.

Таблица 1.

Исходные и расчетные данные по экономическому эффекту.

Наименование показателя Единицы измерения Величина

Количество барды т/год 4440

Количество СаОС12 т/год 1080

Количество воды т/год 3600

Количество белкового вещества, используемого в качестве кормов т/год 444

Себестоимость барды грн/т 0,5

Стоимость воды грн/т 500

Стоимость белкового вещества грн/т 0,5

Стоимость СаОС12 грн/т 1000

Экономический эффект от внедрения грн/год 504155

* по ценам 2007 г.

3. Учитывая необходимость создания замкнутого водооборота с целью минимизации экологического воздействия и повышения экономичности производства, можно сделать вывод о том, что вода в количестве 300 т/мес может быть возвращена на стадии технологии этилового спирта (мойка зерна, смешивание с водой, водно-тепловая обработка замеса).

На рис. 2 представлена технологическая схема утилизации послеспиртовой зерновой барды, с учетом изложенных положений.

Рисунок 2. Технологическая схема утилизации отходов производства этилового спирта.

Выводы

Таким образом, исходя из вышеизложенного, для осветления фугата послеспиртовой барды целесообразно в качестве осадителя ее компонентов использовать СаОС12, так как последний, предохраняя барду от скисания в процессе дальнейшего использования, способствует извлечению из фугата сахаров и солей органических кислот, а также уничтожает бактерии послеспиртовой барды. Фугат, после доотфильтровы-вания и последующего озонирования, может быть направлен на технологию этилового спирта, что обеспечивает экономический эффект на уровне 504155 т/год.

Литература

1. Комаров В.И. Насущные проблемы экологии окружающей среды// Мясная индустрия, 2002. - №12.

2. Римарева Л.В. Комплексная переработка вторичных ресурсов спиртовой отрасли.// Производство спирта и ликероводочных изделий, 2006. - №2.

3. Рудницкий П.В., Скирстымонский А.И., Макаренко К.Д. Получение сухого белкового корма из зерновой барды.- К.: Техника, 1979. - 36 с.

4. Кухаренко А.А., Дадашев М.Н. Экологические и экономические аспекты использования отходов спиртового производства // Производство спирта и ликероводочных изделий, 2004. - №2

5. Востриков С.В., Мальцева О.Ю., Федорова Е.В. Динамика накопления примесей этилового спирта при сбраживании различных видов сырья. // Изв. вузов. Пищевая технология, 1999. - № 1. - С. 19-21.

6. Калинина О.А., Леденев В.П., Крикунова Л.Н. Разработка высокоэффективной, малоотходной технологии этанола из зерна ржи на основе механокавитационной обработки. I стадия приготовления замеса. // Хранение и переработка сельхозсырья, 2002. - № 6. - С. 35-40. Способ получения этилового спирта. / В.А. Сотников, А.Д. Федоров и др. Патент № 2199586 РФ. 2003. Способ производства этилового спирта из зернового сырья. / В.А. Поляков, В.П. Леденев, В.А. Кривченко, О.А. Калинина и др. Патент № 2192469 РФ. 2002. Рябов Г.К. Система безотходной переработки послеспиртовой барды // Исследования и разработки, 2003. - №6.

10. Ожередова М.А., Суворин А.В. Осаждение никеля из отработанных электролитов электрохимического никелирования // Вопросы химии и химической технологии. - Днепропетровск: УГХТУ, - 2005. - № 5. - С. 207-211.

11. Журба О.С., Поляков В.А., Леденев В.П. Технология этанола из целого зерна пшеницы на основе интенсивных способов обработки сырья. // Производство спирта и лекероводочных изделий, 2004. - № 1. - С. 14-17.

7.

8.

9.

УДК 519.62:621.3.038.616

Предложены математические модели защитных систем в самом случае: в виде функции защиты в рамках дозового подхода, и с использованием линейного функционала биовоздействия. Показано, что общая задача моделирования систем защиты может быть поставлена как задача оптимизации. Получены расчетные формулы первого приближения при весьма общих предложениях о виде временных зависимостей вредных факторов.

КРИТЕРИИ И МЕТОДЫ ОПТИМИЗАЦИИ СИСТЕМ С

ЗАЩИТОЙ

Б.В. Дзюндзюк

Доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой*

Т.Е. Стыценко

Старший преподаватель кафедры*

*Кафедра «Охрана труда» Харьковский национальный университет радиоэлектроники

Контактный телефон: 702—13—60

1. Введение и постановка задачи

В настоящее время известно, что результатом функционирования любой сложной технической си-

стемы (СТС) является физическая работа (полезная) и вредное воздействие (как для самой системы, так и для обслуживающего персонала, окружающей среды и т.д.). Любое вредное воздействие, в каждой тех-

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.