Введение
При производстве спирта, после стадии дистилляции/ректификации на выходе присутствуют несколько продуктов: основной продукт этиловый спирт и ряд побочных продуктов, таких как эфирно-альдегидная фракция, сивушное масло и послеспиртовая барда. Если сивушное масло и эфирно-альдегидная фракция составляют на современных ректификационных установках 1-3% от общего количества выпускаемого этилового спирта, то количество жидкой послеспиртовой барды примерно в 10-12 раз больше количества этилового спирта (рис. 1).
Рис. 1. Сравнительная диаграмма количества выпускаемого этилового спирта к количеству жидкой послеспиртовой барды
Переработка и утилизация послеспиртовой барды всегда являлась необычайной проблемой, так как сброс послеспиртовой барды приводил к существенному экологическому загрязнению окружающей среды, а транспортировка барды в жидком виде на большие расстояния экономически не целесообразна.
Основная часть
Барда – отход производства этилового спирта, жидкость (суспензия) светло-коричневого цвета, химический состав которой отличается в зависимости от сырья (табл. 1) [3].
Таблица 1 – Химический состав спиртовой барды (по Петрухину И.В.)
| Сухое вещество | Протеин | Белок | Жир | Клетчатка | БЭВ | Зола | |
| Барда из мелассы | 7,9 | 2,0 | 0,5 | 0,6 | — | 37,0 | 1,8 |
| Барда из картофеля | 5,2 | 1,4 | 0,9 | 0,2 | 0,5 | 2,5 | 0,6 |
| Барда из пшеницы | 11,5 | 2,9 | 1,7 | 0,6 | 0,7 | 5,7 | 0,6 |
| Барда из кукурузы | 7,3 | 2,3 | 1,4 | 0,6 | 0,7 | 3,3 | 0,4 |
С одной стороны, барда – это отход, вызывающие загрязнение окружающей среды, поэтому запрещается сбрасывать барду в водоёмы или в канализацию без предварительной переработки, но учитывая физико-химический состав сырой барды, ее можно отнести к ценным белковым продуктам (табл. 2). Барда, благодаря содержанию клетчатки, углеводов, белка и микроэлементов (табл. 3), является вторичным сырьевым ресурсом, она может служить сырьём для производства корма для животных и других полезных продуктов.
Химическая структура барды меняется в зависимости от исходного сырья [4].
Таблица 2 – Физико-химический состав спиртовой барды
| Составные части | Содержание, % |
| Содержание влаги | 90-92 |
| Содержание сухих веществ | 8-10 |
| Массовая доля сырой клетчатки в сухом веществе | 5 - 10,5 |
| Массовая доля сырого протеина в сухом веществе | 37 - 40 |
Таблица 3 – Содержание углеводов, макро- и микроэлементов в послеспиртовой барде
| Барда послеспиртовая сухая | |||||||
| Содержание углеводов | |||||||
| Наименование показателя | Крахмал, % | Сахар, % | Гемицеллюлоза, % | Целлюлоза, % | Лигнин, % | ||
| Значение показателя | 2,86 | 4,06 | 4,97 | 6,60 | 2,77 | ||
| Содержание биогенных макро- и микроэлементов | |||||||
| Наименование показателя | Кальций, г/кг | Фосфор, г/кг | Магний, г/кг | Железо, мг/кг | Цинк, мг/кг | Марганец, мг/кг | Медь, мг/кг |
| Значение показателя | 0,60 | 3,3 | 0,29 | 1003,06 | 33,04 | 18,91 | 14,70 |
Методы переработки послеспиртовой барды можно условно разделить на несколько типов схем (рис. 2) [5]:
– с использованием биотехнологических операций;
– основанных на физических методах.
Рис. 2. Методы переработки послеспиртовой барды
В их основу положены уже известные методы, такие как, выращивание кормовых дрожжей на субстрате, разделение жидкой и твердой фазы на центрифугах, сушка продукции.
Схемы с использованием биотехнологических операций [2].
Сущностью схемы с получением кормовых дрожжей (рис. 3) является обеспечение утилизации большинства растворенных органических соединений барды и перевод их в усваиваемый кормовой белок в виде кормовых дрожжей.
После выращивания дрожжей проходит стадия разделения твердой фазы (кек) и жидкой (фугат). Следующим этапом идет наиболее энергоемкий процесс сушка твердой фазы. Жидкую фазу на разных предприятиях могут перерабатывать по-разному: частично возвращают в производство, направляют на очистные сооружения, выпаривают [2].
Рис. 3. Схема переработки послеспиртовой барды с получением кормовых дрожжей
Технология переработки барды на биогаз (рис. 4) основана на анаэробном брожении (брожении без доступа кислорода).
Барда подается в специальные емкости, в которые вводятся анаэробные бактерии. Бактерии, поедая содержащиеся в барде питательные вещества, вырабатывают биогаз. Биогаз может использоваться для производства электроэнергии или тепловой энергии путем сжигания в заводских котельных, а выпадающий осадок может быть использован в качестве высококачественного удобрения. Достоинством данного метода переработки являются относительные низкие эксплуатационные затраты и простота эксплуатации [2].
Рис. 4. Схема переработки послеспиртовой барды на биогаз
Схемы, основанные на физических методах.
Технологическая схема переработки спиртовой барды с сепарированием и фильтрацией (рис. 5) заключается в следующем: послеспиртовая зерновая барда из бардохранилища подается поршневым насосом по трубопроводу в сепаратор, установленный на прессе барды, где разделяется на две фазы: фугат – с низким содержанием твердых веществ, влажный концентрат – обогащенный по твердому веществу. После сепаратора влажный концентрат поступает в пресс, где происходит дальнейшее отделение влаги. После пресса барда подается в инфракрасную сушильную установку, в которой продукт обезвоживается до 7-10% остаточной влажности. Далее высушенная барда поступает на пресс-гранулятор, где получается конечный продукт – гранулы. В технологии предусмотрено получение вместо гранулы кормовой муки, при этом сухая барда пропускается через мельничные установки. Готовая продукция фасуется и упаковывается в тару, удовлетворяющую требованиям потребителя [2].
Рис. 5. Схема переработки послеспиртовой барды с сепарированием и фильтрацией
Технология «упаривания фугата» в выпарных станциях самая распространенная (рис. 6). Цельная барда (после стадии ректификации) разделяется на твердую и жидкую фазу, после чего твердая фаза высушивается [2].
Рис. 6. Схема переработки послеспиртовой барды с «упариванием фугата» в выпарных станциях
Комбинированная схема переработки барды (рис. 7).
Рис. 7. Комбинированная схема переработки послеспиртовой барды
Относительно недавно разработана технология, которая предусматривает переработку послеспиртовой барды в сухой дрожжевой кормовой концентрат (ДКК). ДКК – это смесь твердой фазы барды, с выращенными на основе фугата кормовыми дрожжами. Введение дрожжей в качестве биологически активной добавки в «кек» позволяет получать готовый кормовой продукт, значительно превосходящий по биологической ценности и усвояемости DDGS.
Предложенная схема позволяет в значительной степени экономить энергоресурсы в процессе переработки барды. Экономия энергоресурсов производится, в основном, за счет «механического» выделения воды из фугата и применения для сушки низкотемпературных ленточных конвейерных сушилок, имеющих энергопотребление в 4-6 раз ниже, чем распылительные сушилки [1].
Сравнительный анализ описанных методов переработки послеспиртовой барды приведен в таблице 4 [1].
Таблица 4 – Сравнительный анализ технологий переработки барды
| Технологии переработки барды | Энергоэффективность | Стоимость внедрения | Стоимость эксплуатации, себестоимость продукта | Простота эксплуатации | Требуемая производственная площадь |
| С получением кормовых дрожжей | •• | •••• | • | ••• | •••• |
| С выпарными станциями и сушкой | • | ••••• | • | •••• | •••• |
| С производством биогаза | ••••• | ••• | ••••• | • | • |
| С сепарированием и фильтрацией | ••• | •• | •• | •• | |
| Комбинированная схема | •••• | •• | • | •• | •• |
Вывод
Выбор той или иной технологии переработки послеспиртовой барды, зависит от направления деятельности предприятия, а также от технологической схемы производства выпускаемой продукции. Поэтому прежде чем отдать предпочтение той или иной схеме утилизации следую учитывать специфику своего направления и возможность реализации внедрения технологии на своем производстве, как с экономического, так и с производственного аспекта.
Список использованной литературы
1. Андросов, А. Л. Промышленные технологии переработки послеспиртовой барды / А. Л. Андросов, И. А. Елизаров, А. А. Третьяков // Вестник ТГТУ. Т. 16.– 2010. – № 4. – С. 954-963.
2. Дыганова, Р. Я. Разработка методики выбора технологий переработки отходов спиртовой промышленности как инструмента экологического менеджмента / Р. Я. Дыганова, Ю. С. Беляева // Известия Самарского научного центра Российской Академии наук. Т. 16. – № 4(2). – 2014. – С. 1728-1736.
3. Леднев, В. П. Переработка барды : опыт, реальность, перспективы / В. П. Леднев // Ликероводочное производство и виноделие. – 2008. – № 7(103). – С. 8-11.
4. Проблемы переработки отходов спиртового производства в Рсо-алания [Электронный ресурс]: Переработка мусора. – Режим доступа: https://ztbo.ru/o-tbo/lit/problemi.... – Загл. с экрана.
5. Рынок продуктов переработки спиртовой барды [Электронный ресурс]: EcoStar : сайт. – Режим доступа: https://www.ecostar.by/. – Загл. с экрана.