Упарювання мелясної барди

На більшості спиртових заводів, які переробляють мелясу, первинну і вторин­ну барду скидають на поля фільтрації. Якщо кількість барди значна (12 м³ на кожні вироблені 100 дал умовного спирту-сирцю), стає неможливим використання вели­ких площ родючих земель для вирощування сільськогосподарських культур; крім того, навколишнє повітря отруюється продуктами розкладу органічних сполук.

Одним із розроблених УкрНДІСП способом утилізації мелясної барди є її упа­рювання. Хімічний склад упареної післяспиртової барди наведений у табл. 12.1.

Табл. 12.1 Хімічний склад, %

Речовини	Меляса	Барда
Сухі	70	53,20
Органічні	61,72	33,52
У тому числі:
загальний азот	1,02	2,57
білковий азот	0,21	0,38
протеїновий еквівалент	6,34	16,97
білок	1,31	2,37
жир	-	0,89
Безазотисті екстрактивні
у тому числі цукри	47,55	1,04
Зола	8,24	19,68
У тому числі
Калій	2,81	9,15
Натрій	0,61	1,43
Магній	0,15	0,14
Кальцій	0,74	0,56
Фосфор	0,01	0,02
Сірка	0,07	0,11
Хлор	-	3,78

Органічні кислоти, гліцерин і другі сполуки, які в упареній мелясній барді містяться у малих кількостях, не становлять практичного значення.

Барвні речовини барди, які мають поверхнево-активні властивості, зумовлюють її використання як розріджувача і пластифікатора у виробництві цементу і бетону.

АзотомІсткі речовини, колоїди і солі калію визначають придатність упареної післядріжджової барди як добрива, особливо в суміші з суперфосфатом. На Лужан-ському експериментальному спиртовому заводі організовано виробництво з упаре­ної післядріжджової барди гранульованих органо-мінеральних добрив (ГОМД).

308

Упарену барду можна транспортувати на значні відстані - до 2 тис.км. Для упарювання мелясної барди розроблені різні схеми випарних станцій і конструкції випарних апаратів.

Барду упарюють на 3...4-корпусних випарних апаратах -з багаторазовим викори­станням пари. Барда послідовно проходить через декілька апаратів або корпусів. Грі­ючу ("гостру") пару подають тільки у перший корпус. Далі кожний наступний корпус обігрівається вторинною парою з попереднього. Температуру у кожному наступному корпусі знижують за рахунок зменшення тиску, при якому кипить барда.

Вторинну пару з останнього корпусу спрямовують у барометричний конден­сатор, а гази, які не конденсуються, відкачують вакуум-насосом, що створює розрі­дження до 84 кПа.

Максимальна температура при упарюванні барди не повинна перевищувати 140...142° С, інакше відбувається розпад (карамелізацІя) цукрів І амінокислот. При високих температурах руйнуються також вітаміни. Внаслідок цих процесів знижу­ється біологічна цінність упареної барди.

Барда, сокові пари і конденсати - агресивні середовища, тому випарні станції виготовляють Із нержавіючої сталі. Випарні установки первинної або вторинної мелясної барди експлуатувалися на ряді спиртових заводів (Л ох в и ць кому, Лужан-ському, Чернівецькому).

Внаслідок повторного використання конденсатів парів барди для технологіч­них потреб скорочується кількість стоків на спиртових заводах, які мають установ­ки для упарювання барди. Хімічний склад конденсатів парів первинної і вторинної мелясної барди наведений у табл. 12.2.

Табл. 12.2 Характеристика конденсатів парів

Показник	Конденсат парів барди
	первинної	вторинної
рН	4,06.. .4,96	4,35. ..8,2
Загальний вміст кислот у перерахунку на оцтову, мг/л	510.. .820	18...348
Леткі кислоти у перерахунку на оцтову, мг/л	440.. .750	12...99
Бісульфатзв'язуючі речовини у перерахунку на оцтовий альдегід, мг/л	200... 220	0...51
Альдегіди у перерахунку на оцтовий, мг/л	18. ..66	2,6...25,4
Складні ефіри у перерахунку на оцтово-етиловий, мг/л	70,4.. .110	8, 8. ..96,8
Сивушне масло у перерахунку на Ізоаміловий спирт, мг/л	12,3. ..15,4	41,3... 101,3
Азотисті речовини у перерахунку на аміак, мг/л	5,42. ..16,56	1,33, ..164,8
Фурфурол, мг/л	0,20.. .1,75	0
Метиловий спирт, мг/л	0	0
Окислюваність, мг КМпО4/л	658. ..966	64. ..575

309

Конденсат парів первинної барди містить більше летких органічних кислот, альдегідів І інших речовин., ніж конденсат парів вторинної барди.

Лабораторні досліди і виробничі випробування на Лужанському експеримен­тальному спиртовому заводі показали, що при тривалому використанні конденса­тів парів первинної і вторинної мелясної барди для розбавлення меляси не знижу­ється вихід і якість спирту.

ГОМД одержують шляхом висушування пульпи, яка складається з упареної післядріжджової мелясної барди, суперфосфату і лужних добавок (КОН, NaOH, вапна). Дослідження, проведені у польових умовах на різних сільськогосподарсь­ких культурах, показали ефективність ГОМД. Але упарювання барди - енергоміст-кий процес і тому не впроваджується. Він потребує альтернативних розробок.

ТЕХНОЛОГІЯ КОРМОВОГО КОНЦЕНТРАТУ ВІТАМІНУ В₁₂

Вітамін В|₂ не міститься у рослинних кормах, тому його додають до них. Віта­мін В|₂ є кровоутворюючим, він бере участь у синтезі незамінних для тваринного організму амінокислот, сприяє виліковуванню анемії, підвищенню ваги тварин. Ві­тамін синтезується у рубці жуйних тварин під дією мікроорганізмів шлунку, а та­кож метаноутворюючих бактерій.

Умови культивування термофільних метанових бактерій на мелясній барді з ціллю одержання вітаміну В₁₂ вивчені інститутом ім. А.М.Баха РАН, а технологія кормового концентрату вітаміну розроблена ВНДІСП разом з робітниками підпри­ємств, на яких свого часу були побудовані цехи, - Андрушівського і Калкунського спиртових заводів.

Технологічна схема виробництва включає такі основні операції та стадії: збро­джування мелясної барди метаноутворюючими бактеріями; підкислення метанової бражки до рН 5,5...6,5; упарювання бражки; висушування; фасування кормового концентрату вітаміну В_І2.

На Андрушівському спиртовому заводі як поживне середовище для культиву­вання метаноутворюючих бактерій використовували вторинну мелясну барду, яка надходила з цеху кормових дріжджів, з вмістом сухих речовин 5,5...6,5% при рН 4,5...5,5. До неї додають хлорид кобальту.

Метанове бродіння проводять безперервним способом, використовуючи змі­шану культуру метаноутворюючих бактерій, у анаеробних умовах при 55...57° С. Мелясну барду підігрівають до цієї температури ретурною парою і спрямовують у три метантеки місткістю 4000 м³ кожний..

З початку виробництва культури метаноутворюючих бактерій розмножують, використовуючи як посівний матеріал метанову бражку від попереднього виробни­чого сезону. Тривалість процесу складає ЗО діб. Після цього здійснюють безперер­вне метанове бродіння при постійному притоці у метантенки барди і одночасно відборі метанової бражки.

310

Метанове бродіння протікає у дві стадії: у першій - кислотному бродінні -метаноутворюючі бактерії перетворюють вуглеводи, білки і жири в органічні кис­лоти; у другій підвищується рН, тому що органічні кислоти й азотисті речовини розкладаються з утворенням амонійних сполук, амінів та інших продуктів, які ма­ють лужні властивості. При метановому бродінні виділяються гази, які містять 60...70% метану.

Продукти першої стадії метанового бродіння поряд з підвищенням кислотно­сті викликають збільшення окисно-відновного потенціалу середовища, тоді як но­рмальному протіканню другої стадії бродіння сприяє нейтральна реакція і низький окисно-відновний потенціал, тому метанове бродіння відбувається дуже повільно. Приплив барди у метантенки регулюють таким чином, щоб утворені у першій ста­дії бродіння органічні кислоти споживались у другій стадії бродіння з утворенням головним чином метану і вітаміну В_І2, інакше процес бродіння завершується пер­шою стадією і відбувається "закисання" середовища. Для активування життєдіяль­ності бактерій у метантенки додають суспензію кормових дріжджів.

Процес метанового бродіння контролюють за температурою, значенням рН, вмістом летких кислот і вітаміну ВІ2 у метановій бражці. Культура повинна мати рН 7,5...8,5; якщо він нижче 7,5 і вміст летких кислот перевищує 4,5 г/л, зменшу­ють приплив барди. У 1 м³ метанової бражки накопичується 1,2...2,0 г вітаміну В_І2. Додання до вторинної барди джерел азоту у вигляді меляси, дріжджового автоліза-ту, сульфату амонію чи кукурудзяного екстракту сприяє більшому накопиченню вітаміну В₁₂.

Гази, які утворюються при метановому бродінні, відправляють у газголь­дер, а потім спалюють у парових котлах. Теплота згоряння газів 27000...29000 кДж/кг. Вони мають неприємний запах, зумовлений наявністю сірководню, ін­долу і скатолу.

Метанову бражку перед упарюванням нейтралізують технічною соляною кис­лотою до рН 5,5...6,5 з ціллю запобігання термічного руйнування вітаміну В_]2. По­тім метанову бражку у підігрівачах нагрівають до 90° С ретурною парою і спрямо­вують у дегазатор, при цьому із 1 м³ метанової бражки виділяється біля 1 м³ газів. Метанову бражку, яка містить 3,5..,4% сухих речовин, упарюють у чотирьох-корпусній установці до концентрації сухих речовин 35...40%. У першому корпусі температура кипіння 125...128° С, у другому- 115, у третьому- 100 і у четвертому -75...78°С.

Упарену метанову бражку висушують у розпилювальній сушарці до вологості 3,7...10% і одержаний кормовий концентрат вітаміну B_J2 фасують у крафт-мішки із внутрішньою поліетиленовою вкладкою.

Готовий продукт - порошок коричневого кольору, вологістю не більше 10%, вміст вітаміну В_]2 не менше 50 мг/кг, загального білка у перерахунку на сухі речо­вини не менше 27 %. Крім вітаміну В ,₂ у 1 кг містяться 1,5...1,6 мг тіаміну, 50...60 мг рибофлавіну, 80...90 мг нікотинової кислоти, 40...50 мг піридоксину і 0,35...0,40 мг біотину.

Витрата кормового концентрату вітаміну В _І2 становить 4...4,5 кг на 1 т кормів.

311

ВИРОБНИЦТВО РІДКОГО І ТВЕРДОГО ДЮКСИДУ ВУГЛЕЦЮ

Теоретичний вихід діоксиду вуглецю при спиртовому бродінні становить 95,6% від виходу етилового спирту. При безперервному бродінні він може бути утилізова­ний на 70%.

Ще недавно діоксид вуглецю викоритовувався головним чином у харчовій про­мисловості - у виробництві безалкогольних напоїв, шипучих вин, шампанського, для газування води. Останнім часом галузь його використання значно розширила­ся; зварювальне і ливарне виробництва, обробка металів різанням, промислова ене­ргетика та ін. Одночасно зросли вимоги до його чистоти.