Фев 19 2004

ПРОМЫШЛЕННАЯ БИОТЕХНОЛОГИЯ ПЕРЕРАБОТКИ ОТХОДОВ СПИРТОВЫХ ЗАВОДОВ

Опубликовано в 01:01 в категории Сбор и переработка отходов

А.Ю. Винаров, Ю.В. Ковальский, А.И. Заикина

Основным отходом при эксплуатации спиртопроизводящих заводов является спиртовая барда. При получении спирта (этанола) из зерносырья ее образуется более 13 м3 на 1 тонну зерна. Проблема утилизации барды образующейся при эксплуатации заводов, производящих спирт является до настоящего времени актуальной проблемой. Кроме этого, имеется ряд других веществ (эфирольдегидные фракции, сивушные масла, спиртовой конденсат и т.д.), имеющихся в условиях производства, которые привлекают внимание исследователей и практиков как сырье для переработки или в худшем случае как отходы.

Использование непосредственно послеспиртовой барды для кормления сельскохозяйственных животных мало эффективно из-за низкой питательной ценности (низкое содержание белка и витаминов). Учитывая все возрастающую производительность спиртовых заводов, а значит и значительный увеличение количества жидких отходов, на практике приводит к сбросу барды в очистные сооружения и загрязнению водоемов.

Известны технологии использования барды, богатой углеродсодержащими соединениями, в качестве основы питательной среды для выращивания биомассы микроорганизмов (дрожжи, бактерии) кормового назначения.

Нами, с целью переработки указанных отходов спиртового производства разработаны технологии получения кормового белка на следующих вариантах углеводсодержащего субстрата, представляющего:

1. – послеспиртовую барду и отходы зерномукомольного производства (отруби, мука);

11. - жидкие отходы производства спирта со стадии ректификации – головных фракций и сивушного масла;

111. – послеспиртовую барду с отходами зерномукомольного производства (отруби) и спиртовой конденсат после ректификационной колонны.

Разработка технологий включала несколько этапов:

1. Изучение химического состава барды производства спирта на основе зерна и гидролизного производства на основе отходов растительного происхождения (древесины и др.)

2. Изучение химического состава крахмалсодержащих добавок (отрубей, муки);

3. Селекцию культур-продуцентов кормового белка;

4. Отработку технологических параметров процесса культивирования на смешанном субстрате (двух- и трехкомпонентном);

5. Исследование готового продукта.

В основу разработанной нами базовой биотехнологии (1) переработки спиртовой барды положен способ непрерывной ферментации с добавлением в культуральную жидкость углеродсодержащего источника – зерносырья, что позволяет значительно увеличить выход белковой биомассы и сделать производство рентабельным. При том, в качестве продуцента используется устойчивая ассоциация подобранных микроорганизмов: дрожжи Saccharomycopsis fibuligera и бактерии Rhodococcus erythropolis, обладающая амилолитической активностью.

Оптимизированный режим ферментации со скоростью протока D=0,12 ч-1 и уровнем аэрации среды 0,7 об / об мин. обеспечивает получение готового продукта – кормовой белковой добавки, содержащей не менее 50-52% протеина от исходного сырья (в пересчете на сухие вещества) при 85-90% выхода продукта с наличием в нем всех незаменимых аминокислот.

Отработаны технологические параметры (аэрация, температура, рН, концентрация крахмалсодержащих добавок) процессов культивирования дрожжей и бактерий на смешанном субстрате. Концентрация крахмалсодержащей добавки, вносимой в барду, зависит от массообменных характеристик ферментатора.

Температура роста подобранной ассоциации микроорганизмов составляет 30-45 о С, рН среды 5,0-6,0.

Технология испытана в промышленных условиях в ферментерах интенсивного массообмена.

Таким образом, экологически безопасная биотехнологическая установка для промышленной реализации разработанной технологии включает в качестве основных стадий: ферментацию, концентрирование и сушку готового продукта и обеспечивает: - низкий расходный коэффициент по сырью при низком расходе солей; - получение белковой кормовой добавки (порошок или гранулы) содержащей сырого протеина не менее 50-52%, для обогащения им рационов сельскохозяйственных животных и птиц, содержащей полный набор необходимых аминокислот, витамины группы В, микроэлементы; - круглогодичную переработку до 100 тыс. тонн в год спиртовой барды.

Продуктивность процесса 6-10 кг/м3/час в зависимости от типа ферментера.

Рентабельность производства кормовых дрожжей на основе данной технологии обеспечивается при удельных энергозатратах на технологию 0,45-0,5 тыс. КВт.ч/т продукта и сроке окупаемости установки 1,7-2,0 года.

Задача разработки другой технологии (11), заключалась в разработке промышленного способа микробиологической переработки отходов спиртового производства – головной фракции этилового спирта и сивушного масла. Такие отходы содержат до 75% этилового спирта.

В качестве питательной среды использовали субстрат, содержащий до 0,8-1,5% углеродсодержащего сырья, в качестве которого используют смесь головной фракции этилового спирта и сивушного масла, взятых в соотношении от 1:0,5 до 0,5:1 соответственно.

Углеродсодержащее сырье предлагается подавать в процесс выращивания циклически. Определены оптимальные характеристики. Время цикла 0,5-1,5 часа циклического режима с учетом динамики роста микробных клеток.

В реализации технологии использовали дрожжи Candida lipolytica ВКПМ - Y – 2206, Сandida utilis ВСБ-651, бактерии Rhodocоccus erythropolis ВКПМ –S –1379.

Аэробное выращивание микроорганизмов проводят в непрерывном процессе со скоростью протока питательной среды D=0,1-0,3 ч-1. Температура 28-33 оС, рН 4,5-5,0. Уровень аэрации 0,5-1,0 об (об мин).

Технология обеспечивает: - утилизацию эфиров, альдегидов до 95%;

содержание белка в биомассе готового продукта до 54%.

Отличие следующей технологии (111) заключается в использовании смешанного субстрата, содержащего послеспиртовую барду (зерновая или гидролизная) в которую вносят отруби. Полученную смесь подвергают термообработке при 70-90 о С. Затем ее охлаждают до 30-35 о С и вносят спиртовой конденсат, содержащий 20% этилового спирта. Спиртовой конденсат добавляют в количестве 0,5-5% (объемных). Оптимальное соотношение компонентов в питательной среде зависит от массообменных характеристик ферментера.

При непрерывном процессе культивирования штамма-продуцента продуктивность составила 6,9-7,6 кг/м3/час при содержании сырого протеина в готовом продукте 49,7-50%.

Все разработанные биотехнологии защищены Патентами Российской Федерации.

Внедрение указанных технологий на гидролизных и спиртовых заводах позволит улучшить их технико-экономические показатели: увеличить выработку кормовых дрожжей и их качество по содержанию сырого протеина. повысить рентабельность и прибыль, а также решит экологическую проблему. Оценочный расчет показывает, при мощности производства 2 тыс. т в год кормового белкового продукта прибыль составит 2, 8 млн. руб.

Кроме того, утилизация (переработка) послеспиртовой барды и других не желательных примесей производства биотехнологическим способом обеспечит экологическую безопасность промышленных предприятий, производящих спирт (спиртовые и гидролизные) за счет устранения сброса барды в окружающую среду.

Нет пока ответов

Комментарии закрыты.