Содержание к диссертации
Актуальность темы 7
Цели и задачи исследования 8
1. Обзор литературы 11
1.1. Компонентный, биохимический состав и кормовая ценность послеспиртовой барды
1.2. Зависимость состава послеспиртовой барды от технологической схемы производства этанола
1.2.1. Характеристика зернового сырья для производства спирта
1.2.2. Влияние вида зернового сырья на компонентный состав 16
послеспиртовой барды
1.2.3. Зависимость состава послеспиртовой барды от режима водно- 17
тепловой обработки зернового сырья. Использование солода и ферментных препаратов в процессах получения сусла
1.2.4. Основные технологические параметры, влияющие на 22
эффективность процесса сбраживания сусла и состав послеспиртовой барды
1.2.4.1. Характеристика дрожжей, применяемых в спиртовом производстве
1.2.4.2. Влияние температуры и рН на процесс спиртового брожения 23
1.2.4.3. Влияние состава питательной среды на рост дрожжей и процесс -спиртового брожения
1.2.4.4. Влияние количества засевных дрожжей на процесс сбраживания сусла
1.2.4.5. Влияние аэрации на процесс сбраживания сусла и накопление дрожжевой биомассы
1.3. Способы снижения себестоимости спирта и решения 28
экологической проблемы на спиртовых предприятиях за счет утилизации послеспиртовой барды
1.3.1. Утилизация натуральной барды
1.3.2. Сушка барды с получением белково-витаминных продуктов 29
1.4. Технологические схемы и аппаратурное оформление процессов сушки барды с получением белково-витаминных комплексов
1.4.1. Аппаратурное оформление процесса разделения барды на жидкую и твердую фракции
1.4.2. Способы концентрирования жидкой фракции барды 35
1.4.3. Существующие технологии сушки барды 36
38 Выводы из литературного обзора
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 41
2. Материалы и методы исследования
2.1. Условия получения сусла
2.2. Условия получения засевных дрожжей 42
2.3. Методы анализа показателей сусла и бражки 43
3. Исследование влияния способа получения сусла на интенсивность брожения и содержание протеина в бражке
3.1. Влияние способа ферментативной обработки замеса на основе 46
пшеницы на интенсивность брожения и состав барды
3.1.1. Эффективность применения протеолитических ферментов при -высокотемпературных режимах разваривания зернового сырья
3.1.2. Эффективность применения протеолитических ферментов при 52 разваривании зернового сырья по «мягкой» схеме
3.2. Эффективность применения ферментных препаратов и ячменного солода для обработки замеса на основе различных зерновых культур
4. Влияние способа получения засевных дрожжей на интенсивность процесса брожения и накопление сырого протеина в бражке
4.1. Влияние режима аэрации при получении засевных дрожжей на интенсивность брожения и накопление сырого протеина в зрелой
бражке
4.2. Оптимизация условий получения засевных дрожжей с применением метода математического планирования
4.3. Получение барды с повышенным содержанием сырого протеина за 81
счет использования оптимальных режимов приготовления сусла и засевных дрожжей
5. Разработка эффективного технологического процесса получения 86
сухой барды
5.1. Сравнительный анализ процессов разделения барды за счет -создания гравитационного поля (с использованием дуговых сит), центробежной силы (центрифугирование) и вакуум-фильтрации
5.1.1. Оптимизация процесса разделения барды с использованием центрифугирования
5.1.2. Исследование процесса разделения барды на твердую фракцию и фильтрат с использованием вакуум-фильтрации
100
5.1.3. Повышение эффективности процесса разделения барды за счет формирования фильтрующего слоя
6. Проведение производственных испытаний разработанной технологии получения белково-витаминного кормопродукта на
основе обогащенной послеспиртовой барды
6.1. Производство спирта с получением белково-витамишюго продукта без использования фильтрата барды
6.2. Производственные испытания технологической схемы 108
производства спирта с возвратом 30% фильтрата барды на стадию приготовления замеса
7. Разработка технологии полной утилизации барды с получением 111
Введение к работе
Внедрение безотходных технологий производства спирта, включающих использование отходов спиртового производства в качестве вторичных сырьевых ресурсов для получения ценных кормовых продуктов, является одним из наиболее перспективных направлений развития спиртовой отрасли.
В пересчете на сухое вещество сырья побочные продукты и отходы при производстве спирта из зерна и картофеля составляют до 35%.
Основным отходом спиртового производства является послеспиртовая барда, образующаяся после отгонки спирта из зрелой бражки. При получении этанола из зернового сырья по традиционной технологии выход барды составляет 0,14 м3 (0,12 - 0,13 кг) на 1 дал спирта. Таким образом, при производстве этилового спирта в России 70 млн. дал в год образуется до 10 млн. м3 барды (15,17,19, 51,100).
Несвоевременная утилизация барды, ее длительное хранение на территории заводов, сброс на поля фильтрации представляют серьезную угрозу экологической обстановке вокруг спиртовых заводов.
В то же время барда содержит ценные питательные компоненты, такие как протеин и аминокислоты, несброженные сахара, витамины, минеральные вещества. Однако высокая влажность барды (92 - 96%) препятствует ее эффективному использованию в животноводстве и других отраслях АПК, исключает возможность ее длительного хранения, а затраты на транспортировку барды в несколько раз превышают ее стоимость.
Разработка эффективной технологии получения качественных белково-витаминных продуктов (БВП) позволит рассматривать послеспиртовую барду как один из ценных основных продуктов спиртового производства и в значительной степени снизит себестоимость спирта.
Одним из наиболее перспективных методов утилизации послеспиртовой барды является ее концентрирование и сушка (47). Высушенная барда представляет собой ценный белково-витаминный продукт, применяемый в различных отраслях АПК для обогащения кормов, получения диетических продуктов, добавок к хлебобулочным изделиям и др.
Организация производства сухой спиртовой барды на спиртовых заводах позволит снизить себестоимость спирта на 20 - 25%, значительно уменьшить нагрузку на очистные сооружения спиртзаводов, улучшить экологическую обстановку (38).
Основным препятствием к внедрению на спиртовых предприятиях технологии получения белково-витаминных продуктов (БВП) на основе высушенной барды являются высокие энергозатраты, недостаточное содержание протеина в барде, полученной по традиционной технологии, низкая эффективность существующих методов обезвоживания спиртовой барды, и необходимость использования дорогостоящего импортного оборудования.
Цели и задачи исследования
Целью работы являлась разработка эффективной ресурсосберегающей технологии получения БВП с высокими потребительскими свойствами на основе обогащенной послеспиртовой барды.
В соответствии с указанной целью были поставлены следующие задачи:
- выявить возможность увеличения содержания протеина в послеспиртовой барде без снижения выхода и качества спирта за счет оптимизации условий процесса приготовления сусла и получения засевных дрожжей;
- разработать аппаратурно-технологическую схему утилизации послеспиртовой барды с получением БВП;
- осуществить подбор оборудования для повышения эффективности процессов разделения и сушки барды. Научная новизна
- установлены закономерности изменения содержания сырого протеина в барде и основных показателей процесса сбраживания сусла (интенсивность брожения, выход этилового спирта и др.) в зависимости от режима аэрации засевных дрожжей;
- выявлена взаимосвязь между содержанием сырого протеина в лослеспиртовой барде и параметрами процесса получения сусла (вид сырья, условия ферментативной обработки замеса);
- с применением методов математического планирования оптимизированы условия получения засевных дрожжей (рН, концентрация СВ в сусле, температура, режим аэрации), обеспечивающие активное накопление их биомассы, что способствовало увеличению содержания сырого протеина в барде, повышению выхода спирта и улучшению показателей брожения;
- впервые разработан способ эффективного разделения барды на твердую фракцию и фильтрат, включающий повышение коэффициента разделения за счет формирования фильтрующего слоя. Практическая значимость
- разработан способ получения лослеспиртовой барды с высоким содержанием сырого протеина, обеспечивающий, кроме того, увеличение выхода спирта и интенсификацию процесса брожения;
- показана возможность обогащения лослеспиртовой барды сырым протеином без дополнительных материальных затрат за счет оптимизации процесса получения засевных дрожжей и ферментативной обработки зернового замеса;
- разработаны технологические схемы утилизации послеспиртовой барды с получением белково-витаминных кормопродуктов (БВП);
- осуществлен подбор оборудования, обеспечивающего наиболее эффективное разделение и обезвоживание барды; - проведены производственные испытания разработанной технологии получения БВП на основе обогащенной барды в условиях филиала ООО «Туласпирт» Плавский с/з;
- на основании результатов анализа компонентного и биохимического состава и зоотехнических испытаний опытных партий кормопродукта в птицеводстве и животноводстве были разработаны нормы ввода сухой барды в полнорационные корма, составлены рецепты комбикормов с использованием сухой барды.
