Утилізація відходів спиртової галузі

Склад інгредієнтів наведено для сухої речовини. В барді також містяться вітаміни групи В. Тому її вважають цінним продуктом, кормова цінність якого становить 25-30% кормової цінності сировини. Барда є білковим кормом і добримсередовищем для вирощування мікроорганізмів – продуцентів білка й вітамінів. У разі вирощування кормовиї дріжджів на зерно-картопляній барді утворюється як відходи вторинна барда. В останній майже в 1,5 раза більше вітамінів групи В порівняно з натуральною бардою. Вторинну барду повністю згодовують великій рогатій худобі.

Вихід зерно-картопяної барди залежить від виду сировини, технології переробки та від вмісту спирту в бражці. За вмісту спирту в бражці 8-8,2% на 1 дал спирту отримують 13,5-13,8 дал барди. Якість барди оцінюють умістом засвоєного протеїну. Вміст останнього у 2-3 рази більший, ніж у вихідній сировині. В сухій речовині зернової барди міститься вітамінів, мкг/: рибофлавіну-3-4; тіаміну-1,5-4,5; нікотинової кислоти-18-75; пантотенової кислоти-4-8. Нині основну масу зерно-картопляної барди застосовують сільськогосподарським тваринам.

Використання барди у свіжому вигляді дещо утруднене, оскільки її зберігання в літній період упродовж більше однієї доби призводить до розкладання білка і загнивання. Тому кращим способом утилізації зерно-картопляної барди вважають вирощування мікроорганізмів, кормових дріжджів та отримання інших білкових продуктів [2].

Важливим напрямом використання барди є виробництво сухих кормових дріжджів. Дріжджові клітини синтезують білок, вітаміни та інші фізіологічно важливі речовини. Коефіцієнт засвоєння білка кормових дріжджів становить 0,85-0,90 порівняно з 0,52 білка барди. Білок кормових дріжджів за біологічною цінністю значно перевищує білок рослинного походження і за якістю наближаються до білка найкращого кормового продукту - рибного борошна. До складу кормових дріжджів входять фосфор, кальцій, різні амінокислоти, ферменти, гормони, а також у значній кількості вітаміни, мкг/г сухих дріжджів: тіамін-25-30, рибофлавін-40-60; пантотенова кислота-130-160, нікотинова кислота-500-600 та ін. Вміст протеїну в сухих дріжджах становить: під час перероблення зерна-45%, картоплі-13%. На вирощування 1 т кормових дріжджів витрачають близько 6,1 тис. дал зерно-картопляної барди. Вихід кормових дріжджів із натуральної барди становить 8,5-9 т на 1000 дал спирту під час перероблення зернової барди і 5,5-6 т на 1000 дал спирту – картопляної барди.

Вирощування кормових дріжджів на натуральній барді створює передумови для організації безвідходного виробництва, за якого відпадає потреба в значниї земельних ділянках для організації полів фільтрації, та істотного поліпшення екологічної ситуації на промислових майданчиках. Одночасно це дає сільському господарству додатковий корм, багатий на засвоювані форми білка, вітаміни і протеїн.

Переробка мелясної барди на етиловий спирт створює умови її комплексного використання та утилізації відходів виробництва. При цьому отримують багато цінних продуктів для народного господарства країни. Під час переробки меляси на спирт отримують як відходи післяспиртову барду, дріжджі-сахароміцети і діоксид карбону. Останній використовують для виробництва рідкого СО2 та сухого льоду. Із дріжджів-сахароміцетів виробляють хлібопекарські дріжджі і білковий продукт. На післяспиртовій барді переважно вирощують кормові дріжджі, відходами від виробництва яких є післяспиртова мелясна барда. Склад мелясної післяспиртової барди залежить від якості вихідної меляси, технології її переробки і коливається в широких межах. Уміст сухих речовин у ній становить 6-10%. Цінність післяспиртової барди визначається вмістом органічних сполук Нітрогену. Так, на 100 г загального азоту в ній міститься 88-92 г бетаїну  й амінокислот  та 4-5 г білків і пептидів. Нині майже на всіх спиртових заводах вирощують кормові дріжджі під час виробництва ацидину і глутамінової кислоти. Упарену післяспиртову барду можна використовувати як кормову добавку в харчовому раціоні великої рогатої худоби.

В УкрНДІспиртбіопроду розроблено технологію утилізації зернової барди для отримання сухого білкового корму, кормова цінність якого на 25-30% вища від кормої цінності зерна. За цією технологією зернову барду поділяють на сконцентровану до 30% сухих речовин частину і фугат. У результаті подальшої її теплової обробки отримують як товарний продукт суху зернову барду. Останню використовують для годівлі великої рогатої худоби, свиней, овець, птиці, риби та ін. вона дає можливість замінити до 50% протеїну соєвого шроту та аналогічних йому продуктів у кормових раціонах. До переваг запропонованої технології слід віднести:

• отримання сухого білкового корму високої кормової цінності;
• можливість застосування для годівлі тварин як сконцентровану частину нативної барди, так і суху зернову барду;
• заміна сухою бардою до 95% складових комбікорму для годівлі птиці за одночасного зменшення його вартості;
• економія води використанням частини фугату під час виробництва спирту.

Технологія утилізації післяспиртової барди мелясних спиртзаводів передбачає виробництво концентрованих рідких органо-мінеральних добрив тривалого зберігання або кормову знесолену барду та мінеральні добрива з високим умістом калію (до30%). Ця технологія передбачає упарювання нативної барди до концентрації 70-75% сухих речовин (органо-мінеральні добрива) та в разі потреби часткове знесолення її (кормова барда і мінеральні калійні добрива). Упарену мелясну барду та відходи знесолювання застосовують як високоефективні органо-мінеральні добрива під різні сільськогосподарські культури. Знесолену барду використовують як кормову добавку для відгодівлі великої рогатої худоби.ю виготовлення кормосумішей, гранульованого комбікорму, силосування кормів, підвищення кормової цінності жому. Останнім часом спиртові заводи, що переробляють зернову сировину, мають труднощі з використанням на корм післяспиртової барди. Тому з неї виробляють суху барду як білковий корм для тварин. Післяспиртову зернову барду розділяють у центриіугах, вакуум-фільтрах або декантаторах на тверду і рідку фракції. Рідку фракцію частково повертають на виготовлення замісу, решту переробляють за двома технологічними схемами. За першою схемою її згущують на випарній установці і після змішування з рідкою фракцією сушать на барабанній сушарці. Внаслідок випаровування рідкої фракції барди утворюються конденсати вторинної пари, яка має ХСК 1200-1400 мг О2 /дм3. За другою схемою рідка фракція надходить в анаеробні біореактори, де зазнає анаеробного бродіння з утворенням біогазу. В процесі анаеробного попереднього очищення забрудненість рідкої частини барди зменшується за показником ХСК на 90% та утворюється біогаз із вмістом 70% метану в кількості 1400-1600 м3 на 1000 дал спирту [2].

Підприємства, що мають збут післяспиртової барди, скидають на очисні споруди переважно воду після миття обладнання та лютерну воду.

На спиртових заводах, які мають цехи хлібопекарських дріжджів, із спиртової бражки виділяють дріжджі-сахароміцети і використовують їх як хлібопекарські дріжджі. В цьому разі на вирощування кормових дріжджів надходить знедріжджена барда. За відсутності цехів хлібопекарських дріжджів отримана під час перегонки барда містить мертві дріжджі-сахароміцети і в такому вигляді надходить на вирощування кормових дріжджів.

Відходом виробництва сухих кормових дріжджів, які вирощені на післяспиртовій мелясній барді, є післядріжджова барда. Вона має такий хімічний склад, %  до маси сухих речовин: загальний азот – 3,2-5,4; сульфати – 30,0-50,0; хлориди – 26,0-43,0; вільні амінокислоти – 0,85-1,5; глутамінова кислота в гідролізованій барді – 0,5-3,0; редуковані речовини – 1,0-6,0; гліцерин – 2,0-5,0; бетаїн – 8,0-25,0; жироподібні речовини – 0,7-6,0.

Післядріжджова барда утворюється в кількості 120% від післяспиртової барди, або близько 14 дал на 1 дал етилового спирту. Нині її передбачають переробляти для виробництва гранульованого органо-мінерального добрива (ГОМД); в гідролізно-дріжджовому виробництві; для виробництва вітаміну в натуральному вигляді для удобрення і зрошування земельних угідь; у цементній промисловості.

Діоксид карбону. До недавнього часу рідкий діоксид карбону використовували лише для виробництва безакогольних напоїв, мінеральних вод, газованих вин, сидру. Останнім часом його застосування різко зросло для технічних потреб: в машинобудуванні, добуванні нафти, енергетиці та сільському господарстві.

Під час зброджування крохмалю і сировини, що містить цукор, на етиловий спирт утворюється 95,5% діоксиду карбону до маси спирту. На кожні 1000 дал умовного спирту-сирцю можна отримати близько 5 т рідкого діоксиду карбону. Його вихід залежить від виду сировини, яку переробляють, і становить під час зброджування 1 т картоплі – 88,1 кг, 1 т зерна – 244,7 кг. Для повнішого використання діоксиду цільно встановлювати великі місткості для збирання  та зберігання СО2, наприкад ізотермічні резервуари НЖУ-46 місткістю 46 т діоксиду карбону.

Рідкий діоксид карбону вмкористовують також для виробництва сухого льоду. Останній застосовують як холодоагент , а також у хімічній промисловості та медицині. Вихід твердого СО2 (сухого льоду) із 1 т рідкого діоксиду карбону становить 500 кг [3].

Сивушне масло утворюється як побічний продукт спиртового бродіння, основною складовою якого є вищі спирти. До складу сивушного масла входять багатоатомні спирти-аліловий, ізоаміловий, бутиловий, ізобутиловий, пропіловий, ізопропіловий, а також складні ефіри (етери), етиловий спирт і вода.

Сивушне масло виділяють із спирту-сирцю багаторазовою перегонкою (ректифікацією). Склад сивушного масла та його вихід залежать від виду сировини, технології виробництва і фізіологічного стану дріжджів. Найбільше сивушного масла утворюється під час бродіння зернової сировини і вихід його може коливатися в межах 0,2-0,4%.

Сивушне масло є цінною сировиною для низки галузей промисловості. В процесі ректифікації отримують вищі спирти. Особливо цінним є аміловий спирт, який широко використовують у сільському господарстві і молочній промисловості для визначення жирності молока та молочних продуктів. З амілового спирту на хімічних заводах виробляють ізоаміловий і α-аміловий оптично активні спирти, які використовують як лабораторні реактиви. Технічні суміші амілових і бутилових спиртів використовують як розчинники. З амілового спирту виготовляють запашні речовини, синтезують фруктові есенції. Амілацетат використовують у медицині для лікування астми. Для лікування нервових хвороб застосовують похідні пропанолу, який виготовляють із сивушного масла. [3].

Ефіроальдегідна фракція (ЕАФ), яка міститься в спирті-сирці, є побічним продуктом основного виробництва спирту. Міцність ЕАФ становить 94-95%; до її складу, що залежить від виду сировини та технології виробництва, входять етиловий спирт, етери, альдегіди і вода. Залежно від цього вихід ЕАФ становить 1,5-4,5% кількості спирту,що ректифікується. Основним компонентом ЕАФ  є етиловий спирт (більше ніж 95%), а основною домішкою – метиловий спирт. Із ЕАФ отримують у лакофарбовій промисловості для виробництва денатурованого спирту. [3].

Стічні води. Спиртові заводи України, що переробляють мелясу, щороку скидають у накопичувачі близько 3-4,5 млн м3 концентрованих стічних вод, або 200-300 тис.т забруднювальних речовин за БСК. Під накопичувачами зайнято понад 1500 га сільськогосподарських земель. Це призводить до забруднення поверхневих водойм і навіть підземних вод, а також атмосферного повітря газами з неприємним запахом (метан, меркаптан, сірководень та ін.), які утворюються внаслідок деструкції органічних речовин барди мікроорганізмами. Кількість стічних вод ті їхній якісний склад визначаються видом сировини, технологією виробництва, потужністю підприємства, джерелом водопостачання та умовами водовідведення. Залежно від цього витрати води і якість стічних вод змінюються у широкому діапазоні, про що свідчать, наприклад, дані табл.3.2, де подано розрахункові санітарно-хімічні показники складу стічних вод спиртзаводів залежно від способу використання барди. [3].

Таблиця  3.2

Санітарно-хімічні показники складу стічних вод спиртзаводів, що переробляють зерно

УкрНДІспиртбіопродом розроблено технологію отримання біогазу зі стічних вод спиртових заводів. Технологія грунтується на застосуванні високоефективних анаеробних біореакторів зі спеціально підібраною, адаптованою до стічних вод спиртових мелясних заводів, анаеробною гранульованою біомасою мікроорганізмів. Завдяки цьому в десятки разів підвищується кількість мікроорганізмів-деструкторів в одиниці об'єму біореактора, що дає можливість значно зменшити їх об'єм. За такої технології на заводі потужністю 6 тис. дал спирту на добу отримують близько 5,5 млн м3 біогазу на рік, що еквівалентно 4 млн м3 природного газу. Використання біогазу в заводській котельні надає змогу заощадити значну кількість палива, а анаеробне очищення – знизити забрудненість стічних вод на 80%.