Тема 15. Утилизация отходов производства

Производство спирта и ликероводочных продуктов преду­сматривает безотходную комплексную технологию.

Утилизация отходов экономически выгодна и технологиче­ски эффективна, так как получение новых продуктов из вторич­ных ресурсов позволяет более полно использовать все компонен­ты сырья, получать дополнительную прибыль, снижать нагрузку на очистные сооружения, не загрязнять окружающую среду.

В производстве спирта образуются вторичные сырьевые ре­сурсы (ВСР): послеспиртовая барда, диоксид углерода, отходы от очистки и сортировки сырья, побочные продукты - головная фракция этилового спирта, сивушное масло. На мелассно-дрожжевых заводах как ВСР образуются отработанные дрожжи, из которых путем сепарирования и промывки получают хлебопе­карные дрожжи.

Переработка барды. Выход послеспиртовой барды состав­ляет в среднем 0,12 м³ на 1 дал спирта. Зерновая барда содержит 7-8% сухих веществ, картофельная - 3-4%. В барде содержится крахмал 0,1-0,2%, сахара - 0,25-0,5%, некрахмальные полисаха­риды - 1,7-3,2%, белки - 1,8-2,2% (в картофельной - 0,6-0,8%), органические кислоты, минеральные соединения. В мелассной барде сухих веществ 7,5-10,0%, в том числе 0,2-0,5 сахаров, око­ло 3% минеральных веществ.

Основная ценность барды заключается в относительно большом количестве белковых веществ: 18-28% в пересчете на сухие вещества барды.

Зерновая и картофельная барда используется на корм жи­вотных как в нативном виде, так и сушеная или сгущеная (в виде сиропа); мелассная барда непосредственно на корм не использу­ется, сбрасывается как сточные воды.

Более целесообразно использовать барду для выращивания кормовых дрожжей, для получения кормового витамина В₁₂.

При производстве кормовых дрожжей из грубого фильтрата зерно-картофельной барды получают сухие кормовые дрожжи, из цельной барды - жидкие кормовые и сухие кормовые дрожжи.

Производство кормовых дрожжей имеет целью увеличение содержания усвояемого протеина в получаемом продукте за счет биомассы микроорганизмов. Кормовые дрожжи содержат до 54% протеина с высокой усвояемостью.

В качестве кормовых дрожжей выращивают дрожжеподобные грибы родов Candida, Torulopsis.

Они потребляют глюкозу, ксилозу, галактозу, частично арабинозу, глицерин, органические кислоты.

Схема выращивания кормовых дрожжей включает следую­щие стадии:

• 
  приготовление питательной среды;
  
• 
  размножение чистой культуры дрожжей;
  
• 
  выращивание товарных дрожжей;
  
• 
  выделение и промывка дрожжей;
  
• 
  термолиз;
  
• 
  сушка дрожжей;
  
• 
  упаковка дрожжей.
  

Чистую культуру дрожжей размножают в начале производ­ственного сезона или при необходимости замены культуры. Засевные дрожжи получают сначала в лабораторной стадии начиная с пробирки до объема 3-5 дм³, затем в АЧК вместимостью 0,63 и 6,3 м³, в дрожжевом аппарате вместимостью 25 м³ и дрож-жегенераторе объемом 100 м³. Температура культивирования 34-36 °С, продолжительность в лабораторной стадии - 16-20 ча­сов, в АЧК - 8-10 часов, в дрожжевом аппарате - 4-5 часов, в дрожжегенераторе - 3-4 часа. На всех стадиях, кроме лаборатор­ной, среду аэрируют.

Товарные дрожжи выращивают непрерывно-проточным ме­тодом в дрожжерастильных аппаратах вместимостью от 320 до 600 м³, оборудованных воздухораспределительной системой. Для более полного использования питательных веществ среды, эко­номии воды и вспомогательных материалов, снижения количест­ва стоков до 70% оттоков, полученных при сепарации дрожжей, возвращают в дрожжерастильные аппараты для разбавления барды. Расход воздуха - 55-60 м³ / (м³ · ч).

В процессе выращивания из дрожжерастильных аппаратов отбирают културальную среду с дрожжами и направляют на вы­деление и промывку дрожжей. Перед выделением среду обеспенивают путем добавления пеногасителей или механическим спо­собом. Дрожжевую суспензию на заводах, работающих на зерно-картофельном сырье, сначала пропускают через вибросито, а за­тем на 2 ступени сепараторов. На заводах, перерабатывающих мелассу, культуральную среду сразу подают на сепараторы, ис­пользуют, как правило, 3 ступени сепарации.

Получают дрожжевую суспензию с содержанием биомассы дрожжей 450-500 г/дм³. Сепарационные оттоки направляют об­ратно в дрожжерастильные аппараты.

Готовую суспензию дрожжей направляют на термолиз для разрушения дрожжевых клеток и сопутствующих им микроорга­низмов. Термолиз проводят непрерывно при температуре 75 °С в нагревателе и выдерживателе, рассчитанных на 45-минутное пре­бывание в них суспензии.

Из выдерживателя суспензия направляется на сушку на рас­пылительные или вальцовые сушилки, где высушивают дрожжи до влажности не более 10%. Температура теплоносителя в рас­пылительной сушилке 280-300 °С.

Сухие дрожжи упаковывают в бумажные крафт-мешки по 20 или 30 кг. Лучше дрожжи предварительно гранулировать с помощью пресса-гранулятора, в этом случае возможно бестарное транспортирование дрожжей.

Выход кормовых дрожжей составляет 1,5-2,5 кг/дал спирта, выработанного из мелассы, 1,5 кг/дал - из картофеля, 2,5-3,5 кг/дал - из зерна.

Отход после выделения кормовых дрожжей - последрожжевая барда, также может служит кормовым продуктом.

Производство жидких кормовых дрожжей из цельной барды более экономично, но они содержат до 93% воды, поэтому явля­ются скоропортящимся продуктом, транспортировка на расстоя­ния свыше 30-40 км нерациональна.

Сухие кормовые дрожжи из цельной барды получают анало­гично производству из грубого фильтрата, но упрощается стадия подготовки питательной среды.

Сушка барды предусматривает предварительное разделение ее на фильтрат и дробину с последующим раздельным высуши­ванием и смешиванием сухой дробины и сиропа из фильтрата. Однако фильтрат содержит мелкодисперсные взвешенные части­цы, которые пригорают к поверхности нагрева, что снижает про­изводительность сушильных установок.

За рубежом предусматривается осветление фильтрата и его сгущение до содержания сухих веществ 60%.

Около 70% диоксида углерода утилизируют, получая жид­кий или твердый диоксид углерода.

Диоксид углерода находится в жидком состоянии при дав­лении около 7 МПа и температуре до 20-25 °С или при давлении 0,8-1,2 МПа и температуре минус 43,5 - минус 33,3 °С.

Диоксид углерода из бродильных аппаратов собирают в газ­гольдере, очищают от газов брожения промывкой водой, затем пропускают через водоотделитель и направляют на сжатие в трехступенчатом компрессоре.

На первой ступени газ сжимают до давления 0,5 МПа, во второй - до давления 2,4-2,5 МПа, в третьей - до 7 МПа. После каждой ступени сжатия диоксид углерода проходит холодильник, маслоотделитель, после третьей ступени сжатия дополнительно проходит абсорберы с силикагелем и цеолитом для окончатель­ной очистки и осушения.

После компрессора газ конденсируется в конденсаторе, на­правляется в рессиверы высокого давления, а оттуда разливается в стальные баллоны.

Для розлива в изотермические резервуары получают пере­охлажденный диоксид углерода. Для этого его подвергают дрос­селированию до давления 0,8-1,2 МПа, в вихреотделителе разде­ляют газообразную и жидкую фазы. Газообразную фазу смеши­вают с газом после первой ступени компрессии, а жидкую подают в накопительный сосуд, а оттуда разливают в изотермические резервуары.

Сжиженный диоксид углерода используют для пищевых це­лей в производстве газированных напитков, а также как техниче­ский. Пищевой диоксид углерода должен содержать СО₂ не ме­нее 98,8%.

Головную фракцию подвергают разгонке на специальных ректификационных установках. Получают ректификованный спирт 1-го сорта 90-94%, эфироальдегидный концентрат 4-7%.

Его можно использовать как сырье для получения чистых высших спиртов, которые применяют в фармацевтической про­мышленности, как растворители и пр.

В производстве ликероводочной продукции образуются от­ходы - исправимый и неисправимый брак. Неисправимым бра­ком являются водно-спиртовые растворы после пропаривания угольных колонок, дистилляты после выпаривания спирта из мез­ги при производстве соков, морсов, ароматных спиртов, после перегонки брака напитков на перегонном аппарате. Все эти вод­но-спиртовые растворы как неисправимый брак направляются на спиртовые заводы для извлечения из них спирта.

К исправимому браку относятся сливы из бутылок с откло­нениями по объему, с внутренними включениями (осколки стек­ла, мелкие посторонние включения), сливы с разбитых бутылок в разливном и отпускном цехах. Неисправимый брак собирают в отдельной емкости и используют при приготовлении очередной сортировки.