Введение к работе
Актуальность диссертационной работы
При производстве этилового спирта из зернового сырья в качестве отходов образуется до 135 м3 барды на 1000 дал спирта.
В соответствие с Федеральным законом от 21 июля 2005 года №102 -ФЗ «О внесении изменений в Федеральный закон «О государственном регулировании производства и оборота этилового спирта, алкогольной и спиртосодержащей продукции» с 2008 года все спиртовые заводы обязаны обеспечить утилизацию излишков зерновой барды методами промышленной переработки.
В связи с этим, а также в свете наметившейся в последние годы тенденции увеличения объёмов производства этилового спирта, бурного развития гидролизной промышленности и строительства заводов по производству топливного биоэтанола на основе зернового сырья возникает острая потребность в разработке эффективных способов утилизации основного побочного продукта спиртовой промышленности - послеспиртовой барды.
Существующие способы утилизации послеспиртовой барды, такие как упаривание и сушка, с последующим использованием на корм скоту, позволяют частично решать проблему избыточного количества барды на спиртовых заводах, однако наиболее рациональным способом утилизации послеспиртовой барды видится использование её в качестве сырья для производства сухих кормовых дрожжей.
Кормовые дрожжи - ценная белковая добавка к кормам для животноводства и птицеводства, которая является биологически полноценным источником белка, витаминов и аминокислот. В них содержатся ценные для животных и птиц минеральные вещества. Коэффициент усвояемости белка кормовых дрожжей составляет 0,83 - 0,95 по сравнению с 0,52 - 0,65 белка барды. Белок кормовых дрожжей по своей биологической ценности значительно превосходит белок растительного происхождения и по качеству приближается к белку рыбной муки.
Получение сухих кормовых дрожжей значительный шаг в направлении рационального использования барды, которая содержит оптимальный состав питательных веществ, необходимых для эффективного синтеза дрожжевой биомассы.
Поэтому задача по модернизации процесса производства сухих кормовых дрожжей на послеспиртовой барде, снижение энергозатрат на её производство видится в этом свете наиболее актуальной.
Анализ научной литературы и наблюдения, проведённые в производственных условиях, показали, что наиболее энергоёмкой стадией процесса производства сухих кормовых дрожжей является стадия сушки, а задача снижения энергозатрат на этой стадии является доминирующей в процессе модернизации производства сухих кормовых дрожжей.
Для выполнения этой задачи необходима разработка технологии промышленного производства сухих кормовых дрожжей с низкими показателями энергоемкости стадии сушки кормовых дрожжей (за счёт повышения эффективности механического обезвоживания дрожжевой суспензии).
Снижение энергозатрат - значительный шаг- в направлении модернизации технологии производства сухих кормовых дрожжей и повышения уровня его рентабельности.
Цели и задачи диссертационной работы
Целью диссертационной работы является разработка технологии промышленного производства сухих кормовых дрожжей (кормового белка) с низкими показателями энергетических, эксплуатационных и амортизационных затрат.
Достижение поставленной цели требует решения следующих задач:
- анализа современного состояния теории и практики произ
водства кормового белка - сухих кормовых дрожжей;
разработки технологической схемы производства сухих кормовых дрожжей с низкими показателями энергоёмкости сушки дрожжевой суспензии (высокими показателями эффективности механического обезвоживания дрожжевой суспензии);
разработки физической и математической модели самопроизвольного осмотического процесса перераспределения влаги через полупроницаемую мембрану (на примере дрожжевой клетки);
экспериментального исследования самопроизвольного осмотического процесса перераспределения влаги через полупроницаемую мембрану (на примере дрожжевой клетки);
создания экономико-математической и аппаратурно-технологической модели производства сухих кормовых дрожжей;
апробирования результатов полученных исследований в лабораторных и производственных условиях.
Научная новизна диссертационной работы
Разработана физическая модель самопроизвольного осмотического процесса перераспределения влаги через полупроницаемую мембрану (на примере дрожжевой клетки);
Предложено математическое описание физической модели самопроизвольного осмотического процесса перераспределения влаги через полупроницаемую мембрану (на примере дрожжевой клетки);
Разработан механизм интенсификации самопроизвольного осмотического процесса перераспределения влаги через полупроницаемую мембрану (на примере дрожжевой клетки);
Получены экспериментальные кривые кинетики сушки дрожжей, обработанных в среде осмоиндуцирующего компонента.
Практическая значимость диссертационной работы
1. Разработана технология промышленного производства сухих
кормовых дрожжей с низкими показателями энергетических, эксплуатацион
ных и амортизационных затрат:
увеличена эффективность механического обезвоживания дрожжевой суспензии;
снижена энергоёмкость сушки суспензии кормовых дрожжей;
уменьшена величина показателей эксплуатационных и амортизационных затрат процесса производства сухих кормовых дрожжей за счёт сокращения общего числа узлов технологической линии;
Представлена схема производства кормового белка с высоким содержанием витаминно-минерального комплекса, предложено решение проблемы утилизации вторичного сырья сторонних производств;
Предложена методика расчёта основных количественных параметров процесса концентрирования суспензии кормовых дрожжей;
Предложено аппаратурно-технологическое оформление процесса производства сухих кормовых дрожжей.
Полученные результаты рекомендованы к использованию в производстве сухих кормовых дрожжей на предприятиях ОАО «Татспиртпром». Основные положения, выносимые на защиту
Физико-химическое исследование механизма самопроизвольного осмотического процесса перераспределения влаги через полупроницаемую мембрану (на примере дрожжевой клетки);
Экспериментальное исследование механизма самопроизвольного осмотического процесса перераспределения влаги через полупроницаемую мембрану (на примере дрожжевой клетки);
Физико-математическое исследование и расчёт самопроизвольного осмотического процесса перераспределения влаги через полупроницаемую мембрану (на примере дрожжевой клетки).
Апробация диссертационной работы
Основные положения диссертационной работы были доложены и обсуждались:
на ежегодных отчётных научных конференциях Казанского государственного технологического университета с 2006 по 2009 гг.;
на ежегодных конференциях Республиканской школы студентов и аспирантов «Жить в XXI веке» с 2007 по 2008 гг., г. Казань;
VIII международной конференции молодых ученных «Пищевые технологии и биотехнологии», г. Казань, 2007 г.;
X международной конференции молодых ученных «Пищевые технологии и биотехнологии», г. Казань, 2009 г.
Публикации
По теме диссертационной работы опубликовано 9 работ, в том числе 4 статьи в журналах, входящих в перечень ведущих рецензируемых журналов и изданий, рекомендованных экспертными советами ВАК для публикаций.
Список опубликованных работ включает 4 статьи, 4 тезиса и 1 патент РФ.
Структура и объём работы
Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов, списка литературы и приложения. Работы выполнена на 127 страницах машинописного текста, содержит 38 рисунков и 30 таблиц. Список литературы включает 81 наименование. Приложение к диссертации представлено на 6 страницах.
