 |  | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
 УДК 636.087.24 Технология переработки отходов спиртового производства
Калинихин О.Н., доцент, Кузнецова Д.П., магистрант Донбасская национальная академия строительства и архитектуры
Представлены результаты обоснования внедрения технологии переработки одного из отходов спиртового производства, спиртовой барды. Обосновано внедрение технологической линии по дегидратации спиртовой барды с производством ценных кормовых продуктов.
Введение. Решение проблем устойчивого развития населённых пунктов и территорий требует активного внедрения инновационных технических решений направленных на гармонизацию процессов потребления ресурсов используемых в различных типах производственных процессов и развитии сельского хозяйства. Одним из видов таких процессов являются процессы производства спирта и спиртосодержащих материалов. Актуальным вопросом при этом является выбор эффективных методов утилизации побочных продуктов спиртового производства позволяющих оптимизировать производственный процесс таким образом чтобы утилизация побочных продуктов приобрела целесообразность как с экономической, так и с экологической точек зрения. Кроме того, применение различных типов технологий переработки побочных отходов спиртового производства во многом определяется региональными особенностями. Это, прежде всего, уровень вовлечения побочных продуктов пищевой и фармацевтической промышленности в сторонние производственные процессы, уровень доступности технологических решений направленных на реализацию процессов вторичной переработки побочных продуктов пищевой и фармацевтической промышленности, конъектура региональных рыночных условий и т.д. Специфика Донецкого региона – это широкое вовлечение в процессы производства спирта и спиртосодержащих материалов сырьевой базы местного происхождения в следствии, экономической блокады, ограничивающей доступ импортируемого сырья и практически исключающий экспортные операции по транспортировке побочных продуктов спиртового производства на внешние рынки. Вопрос обращения с отходами производства на территории Донецкого региона, как крупного промышленного района с высокой плотностью населения всегда носил чрезвычайно острый и актуальный характер. Несмотря на сокращение объемов промышленного производства в условиях боевых действий и эпидемиологического кризиса в настоящее время объем образования отходов снизился всего лишь на 36 % в сравнении с довоенным периодом. Так по состоянию на начало календарного 2021 года объём образования отходов всех видов составил 1 млн. 100 тыс. тонн, 74 % из них составили отходы промышленного производства, 26 % отходы потребления. Утилизировано, т.е. подвергнуто процессу вторичного использование, не более 10 % всех типов отходов производства и потребления. Из общего объёма образования отходов – 74 % составили отходы IV класса опасности (т.н. малоопасные). При этом по данным официальных статических источников по состоянию на начало 2021 г. только на предприятиях города Донецка и прилегающих территориях накоплено порядка 249 млн. 178 тыс. тонн отходов [1]. Республиканская программа в сфере обращения с отходами производства и потребления предусматривает мероприятия по проектированию и строительству специализированных предприятий по переработке ресурсо-ценных компонентов, содержащихся в отходах промышленного производства и потребления. При этом тенденции динамики цен на побочные продукты спиртового производства, как на региональном уровне, так и на мировых рынках указывают на всё большую привлекательность идеи использования побочных продуктов производства спирта и спиртосодержащих материалов на местном уровне в качестве исходных субпродуктов для производства ценных материалов, востребованных в сельскохозяйственных процессах. Одним из видов такого рода побочных продуктов производства является спиртовая барда. Цель работы – обоснование технологии переработки спиртовой барды как одного из отходов спиртового производства для получения ценных товарных продуктов. Для достижения поставленной цели были сформулированы и решены следующие задачи исследования: 1) на основе анализа сложившейся в регионе практики использования и утилизации спиртовой барды оценить потенциальную ресурсную базу данного вида отходов; 2) предложить наиболее рациональный метод переработки рассматриваемого вида отходов; 3) представить описание и обоснование технологической схемы предлагаемого процесса переработки. Результаты и их обсуждение. Спиртовая барда представляет собою - побочный продукт производства этилового спирта, жидкость (суспензию) светло-коричневого цвета с резким запахом спиртосодержащей жидкости. Содержание сухих веществ в спиртовой барде составляет - 6-8 %. Величина выхода спиртовой барды в процессах получения спирта на основе природных сахаросодержащих компонентов составляет - 12-13 литров на каждый литр получаемого спирта [2]. Состав спиртовой барды в зависимости от исходного сахоросодержащего материала представлен в таблице 1.
Таблица 1 - Состав спиртовой барды в зависимости от исходного сахоросодержащего материала
Высокое содержание моносахаридов протеинов и белков в барде обуславливает её потенциальную опасность для компонентов окружающей среды как емкого субстрата способного выступать в качестве питательной среды для патогенных микроорганизмов. Основным источником образования спиртовой барды на территории Донецкой Народной Республики являются производственные мощности Государственного предприятия «Спирт Донбасса» производственные мощности которого представлены двумя брагоректификационными установками с мощностью 3000 дал спирта в сутки. В настоящее время предприятие вынуждено осуществлять сброс образующейся спиртовой барды в общегородскую ливневую канализацию после предварительного разбавления, что приводит к потерям ценного ресурсного сырья. На сегодняшний день существует несколько возможных вариантов утилизации спиртовой барды: 1) непосредственный слив барды на сельскохозяйственные поля с целью использования ее удобрительных свойств; 2) скармливание барды в сыром виде крупному рогатому скоту с ее предварительной подготовкой; 3) изготовление высококонцентрированных кормов и кормовых добавок на основе спиртовой барды Практика непосредственного слива барды на сельскохозяйственные поля с целью использования ее удобрительных свойств в настоящее время характерна для стран третьего мира, где отсутствие доступа к качественным минеральным удобрениям заставляет производителей сельскохозяйственной продукции искать альтернативные варианты их замещения. При этом всегда существует потенциальная опасность нарушения санитарно-эпидемиологических нормативов в следствии неверного ведения процесса внесения в почву сырой барды. Именно, поэтому данный метод утилизации спиртовой барды официально запрещён в странах Европейского Союза [3]. Скармливание барды в сыром виде является наиболее распространённым видом утилизации в том числе, достаточно широко распространенным на территории Донецкого региона. При условии наличия 5-6 % белковой массы, в составе барды перед скармливанием на 100 литров барды добавляют 50 грамм мела для раскисления. Горячей свежей бардой обваривают грубые корма: измельченную солому, грубостебельчатое сено. Свежую барду выдают: взрослому скоту на откорме - до 70, дойным коровам - до 30, растущему молодняку до - 15, молодняку на откорме - до 55 литров на голову в сутки. Недостатком данного метода является то, что свежая барда при наличии доступа воздуха быстро портится и теряет свои питательные свойства в течении нескольких часов после взаимодействия с атмосферой, что существенно затрудняет условия ее хранения и транспортировки. Наибольший интерес с точки зрения авторов представляет процесс получения из спиртовой барды, дегидратированной барды. Дегидратированная барда – ценный кормовой продукт, обогащенный белками и аминокислотами до 30-40 % по массе, который необходим для нормального роста скота. Помимо белка в сухой барде присутствуют также жиры, клетчатка, витамины А, В. Е и К. Сухая зерновая барда используется как компонент, входящий в корм для свиней, коров, птиц и рыб. Добавление к корму сухой зерновой барды позволяет увеличить продуктивность скота, удои молока, яйценосность. Введение в рацион сухой зерновой барды позволяет заменить кормовые дрожжи, шрот, а также существенно снизить расход зерновых компонентов. Кормовая ценность зерновой барды составляет 0,5-0,8 кормовых единиц на 1 дал (примечание: 1 дал (декалитр) равен 10 л (литрам)) жидкой барды или 50- 80 кг корм, ед./м3, в зависимости от состава перерабатываемого сырья. Наиболее оптимальной в экономическом и природоохранном отношении технологией получения дегидратированной барды можно считать метод переработки спиртовой барды с «упариванием» в выпарных станциях и последующим получением дегидратированная барды в виде гранулированного продукта [4].
Рис. 1 – Принципиальная технологическая схема процесса получения сухого гранулированного продукта
1 - декантерная центрифуга; 2 - трехкорпусная выпарная установка; 3 - сушка; 4 - циклон;
Технологический процесс получения гранулированного продукта (рис.1) заключается в концентрировании зерновой барды, высушивании полученного концентрата и гранулировании последнего [5]. После отделения спирта, барда с брагоректификационной установки поступает в сборник сырой барды, откуда насосом подается в сборник над центрифугами. Оттуда самотеком барда поступает на декантерную центрифугу (1), где происходит отделение нерастворенной части сухих веществ барды (зерновая барда содержит 7,5-8,5 % белкового, из них 2,3-2,5 % - в растворе) от жидкой фракции. Далее осветленная жидкость направляется на упаривание в трехкорпусную выпарную установку (2), где концентрация компонентов повышается до 35-40 %. Полученную ранее дробину с влажностью 60-65 % смешивают с упаренным фугатом и направляют в сушку (3), где удаляется лишняя влага и содержание СВ доводится до 87-90 %. Далее сухая барда с помощью шлюзового затвора циклона (4) сушки подается в бункер (5) над пресс-гранулятором (6), откуда дозировано подается в смеситель-кондиционер гранулятора, где проходит необходимую обработку острым паром. Подготовленное сырье попадает в камеру прессования, где приобретает вид цилиндрических гранул. Полученные гранулы нужно охладить, что осуществляется в противоточном охладителе (7) с подвижным щелевым днищем. Температура гранул после охладителя на 5-10 °C выше температуры окружающей среды. При транспортировке гранул к охладителю, а также при прессовании образуется некоторое количество крошки, ухудшающей качество и внешний вид продукции. Мелкую фракцию необходимо отсеять на вибрационном просеивателе (9) Готовые гранулы лучше всего упаковывают в мешки или используя весовой дозатор (10) и мешкозашивочную машину (11). Выводы. Таким образом на основании представленных данных было установлено: 1) Анализ сложившейся в регионе практики использования и утилизации спиртовой барды показывает практически полное отсутствие внедрения и использования высокотехнологичных технических решений по переработке данного вида отходов при наличии широкой потенциальной ресурсной базы переработки; 2) В качестве наиболее рационального метода переработки спиртовой барды следует рассматривать получение дегидратированной барды в виде гранулированного продукта с предварительным «упариванием» в выпарных станциях; 3) Представленная технологическая схема процесса получения дегидратированной спиртовой барды в виде гранулята должна стать основой для проведения дальнейших технико-экономических обоснований предлагаемого процесса переработки.
Библиографический список 1. Экономика Донецкой Народной Республики: состояние, проблемы, пути решения: научный доклад / коллектив авторов ГУ «Институт экономических исследований»; под науч. ред. А.В. Половяна, Р.Н. Лепы, Н.В. Шемякиной; ГУ «Институт экономических исследований». – Донецк, 2021. – 360 с. 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, 2014. – Т.16, №4(2). – С. 1728-1736. 3. Chandrappa, R. Waste management, Environmental Science and Engineering. / Chandrappa R., D.B. Das. – London: Springer Heidelberg, 2015. – 414 p. DOI: 10.1007/978-3-642-28681-0 4. Андросов, А.Л. Промышленные технологии переработки послеспиртовой барды / А.Л. Андросов, И.А. Елизаров, А.А. Третьяков // Вестник ТГТУ. – 2010. – Т.16, №4. – С. 954-963. 5. Дейнека, А.П. Проблемы переработки отходов спиртового производства / А.П. Дейнека, О.Н. Калинихин // Министерство образования и науки Донецкой Народной Республики ГОУ ВПО Донецкий Национальный университет, IV Международная научная конференция «Донецкие чтения 2019: образование, наука, инновации, культура и вызовы современности». 2019. – С. 230-232 с.
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
 |  |
