
- •Міністерство освіти і науки україни національний університет харчових технологій
- •В.О. КРасінько біоенергетика та охорона довкілля конспект лекцій
- •Київ нухт 2013
- •1. Альтернативність біоенерготехнології
- •1.1. Джерела енергії. Розвиток нетрадиційних і відновних джерел енергії
- •1.2. Основні теорії і концепції в галузі технологічної біоенергетики
- •Глобальне споживання енергії
- •1.3. Характеристика паливно-енергетичного комплексу України
- •1.3.1. Нетрадиційні та відновлювані джерела енергії (нвде) у структурі пек України.
- •1.4. Проблеми вітчизняної та світової енергетики
- •1.5. Енергоощадні технології
- •Запитаня для самоперевірки
- •2. Біоенергетика і біоконверсія енергії
- •2.1. Напрями технологічної біоенергетики
- •Біоконверсія сонячної енергії
- •Сировинна база для біоенергетики
- •2.4. Біоконверсія продуктів фотосинтезу
- •Сумарний річний потенціал тваринницької сільськогосподарської біомаси в Україні
- •2.5. Вирішення питань охорони довкілля шляхом зниження парникового ефекту за використання біомаси як джерела енергії
- •2.6. Обмеження у використанні біомаси
- •Запитаня для самоперевірки
- •3. Альтернативність біопалива
- •Згідно статті 3 Закону України «Про альтернативні види палива» паливо визначається альтернативним, якщо воно:
- •Згідно статті 4 Закону України «Про альтернативні види палива» до альтернативних видів рідкого палива належать:
- •Згідно статті 5 Закону України «Про альтернативні види палива» до альтернативних видів газового палива належать:
- •3.1. Види біопалива
- •Перелік нормативно-правових документів, прийнятих в Україні, які регулюють відносини у сфері використання біопалива:
- •3.2. Тверде біопаливо
- •3.3. Одержання енергії з твердої біомаси
- •3.4 Рідке біопаливо
- •3.5. Характеристики моторних видів палива
- •3.6. Біоетанол
- •Запитаня для самоперевірки
- •4. Технологічні особливості одержання біоетанолу
- •4.1. Етапи виробництва біоетанолу на крохмалевмісній сировині
- •4.2. Виробництва біоетанолу на мелясі
- •4.3. Алкогольна ферментація гідролізатів деревини
- •4.4. Перспективи одержання біоетанолу в Україні
- •4.6. Продуценти біоетанолу
- •4.6.1. Метаболічна інженерія дріжджів Saccharomyces cerevisiae
- •4.7. Екологічні аспекти одержання біоетанолу
- •Характеристика продуктів переробки зернової барди 7
- •Запитаня для самоперевірки
- •5. Технологічні ососбливості одержання біодизелю
- •5.1. Сировинна база для одержання біодизелю
- •5.2. Технологічні особливості виробництва біодизелю
- •5.2.1. Виробництво чистого та модифікованого біодизелю з ріпаку
- •5.2.2.Технологія ріпаково-метильованого ефіру (рме)
- •5.3. Потенціал України у виробництві біодизелю
- •5.4. Переваги та недоліки біодизелю як пального
- •5.5. Питання охорони довкілля за виробництва біодизелю
- •Запитаня для самоперевірки
- •6. Метаногенез як біоенергетичний процес
- •6.1. Характеристика асоціації мікроорганізмів – продуцентів біогазу
- •6.2. Сировина для виробництва біогазу
- •6.3. Технологічні особливості виробництва біогазу
- •6.4. Промислові апарати для одержання біогазу
- •6.5. Переваги біогазових технологій
- •6.6. Недоліки біогазових технологій
- •Запитаня для самоперевірки
- •7. Біосинтез і фотосинтез енергетично багатих речовин
- •7.1. Біосистеми та процеси фотосинтезу і біосинтезу
- •7.2 Біопальне з біомаси водоростей
- •7.2.1. Можливості застосування та переваги використання мікроводоростей для виробництва біодизелю.
- •Запитаня для самоперевірки
- •8. Біоводень як перспективний вид біопалива
- •8.1. Біотехнологічні способи одержання водню
- •8.2. Фотобіоніка – створення штучних систем біоводню
- •8.3. Продуценти водню
- •8.4. Компоненти біосистем водню
- •8.5. Питання охорони довкілля за виробництва біоводню
- •Запитаня для самоперевірки
- •9. Технологічні основи одержання біопрепаратів на основі мікроорганізмів для інтенсифікації біоенергетичних процесів.
- •9.1. Використання біокаталітичних процесів у біоенерготехнологіях
- •9.2. Особливості одержання та застосування ферментів целюлолітичного комплексу у біоконверсії целюлозовмісної сировини в енергоносії
- •Очистка і характеристика ендоглюканаз із мікробних джерел 11
- •Очистка і характеристика целобіаз із мікробних джерел 11
- •Запитаня для самоперевірки
- •10. Проблеми безпеки біоенерготехнологій
- •10.1. Створення безвідходних або маловідходних біоенерготехнологій
- •10.2. Проблеми безпеки біопалива
- •10.3. Пошук нових технологічних рішень та біологічних агентів для подолання проблем біоенергетики
- •Проблеми виробництва рідкого біопалива
- •Запитаня для самоперевірки
- •Список рекомендованої літератури
Характеристика продуктів переробки зернової барди 7
Продукт переробки зернової барди |
Од. Вимір. |
Сирий протеїн |
Клітковина |
БЕВ |
Цукор
|
Жир
|
Фосфор
|
Кальцій
|
Сира зола
|
DDG |
% |
161,4 |
116,0 |
0,0 |
0,0 |
21,9 |
0,4 |
1,4 |
53,0 |
DDGS |
% |
252,0 |
117,0 |
423,0 |
0,2 |
54,0 |
5,4 |
1,8 |
54,0 |
ДКК |
% |
458,6 |
20,4 |
260,6 |
0,7 |
43,8 |
7,7 |
4,1 |
99,4 |
Схема переробки зернової барди в "DDG"
Барда із бражної колони надходить на фільтр-прес або декантерную центрифугу для відокремлення зважених сухих речовин від рідкої фази. Отримана в процесі сепарації тверда фаза з вмістом СР 30...40%, подається транспортером у сушильну роторно-трубчасту піч, де сушиться до вмісту СР 90%, після чого готовий "DDG" подається на грануляцію і пакування. Отримана в процесі сепарації рідка фаза надходить на очисні спорудження. Розчинені сухі речовини (білок), що містяться в рідкій фазі, також надходять в очисні спорудження, що є недоліком схеми переробки зернової барди в "DDG"
Схема переробки зернової барди в "DDGS"
Отримана в процесі сепарації рідка фаза, надходить на багатоступінчасту станцію випарювання, де концентрується до вмісту СР 35...40% при температурі нижче 100°С (під вакуумом). Концентрована рідка фаза після випарної станції подається в змішувач, де змішується із твердою фазою, обробленою як описано вище, і далі - у сушильну роторно-трубчасту піч. У сушильній печі відбувається сушіння продукту до вмісту СВ 90%, після чого готовий "DDGS" подається на грануляцію й упакування. Конденсат з випарної станції направляється в очисні спорудження.
.
Очисні
споруди
Сепарація
Змішування
Сушіння
Ферментація
ДКК
Дріжджі
Випарювання
Рідка
фаза
Очисні
споруди
Переробка зернової барди в DDGS
Сепарація
Змішування
Сушіння
DDGS
Тверда
фаза
Сушіння
DDG
Переробка зернової барди в DDG
Дистиляція
Випарювання
Очисні
споруди
Барда
Випарювання мелясної барди
Ферментація
Сепарація
Очисні
споруди
Біогаз
Метановий
мул
Переробка мелясної барди на біогаз
Рис. 4.7. Схема переробки спиртової барди та її можливі варіанти 7
Схема переробки зернової барди в "ДКК"
Барда із бражної колони надходить у апарат ферментативного гідролізу, де відбувається біохімічне збагачення барди за рахунок ферментативної обробки та переведення зважених речовин у розчинний стан для подальшої їхньої утилізації дріжджами. У результаті ферментативного гідролізу клітковини утворяться засвоювані дріжджами органічні сполуки. Асиміляція цих поживних речовин дозволяє переробити небілкову частину зважених сухих речовин барди в біомасу кормових дріжджів, підвищивши загальний вміст білка в готовій продукції (її поживну цінність).
Збагачена барда надходить на фільтр-прес або декантерную центрифугу для відокремлення зважених сухих речовин від рідкої фази. Отримана тверда фаза з вмістом СР 30...40% подається транспортером у змішувач. Отримана в процесі сепарації рідка фаза, надходить у ферментер, через барботується повітря. Температура ферментації (30...32°С) підтримується постійно за допомогою рециркуляції дріжджової суспензії насосом через зовнішній теплообмінник, а заданий рівень кислотності (рН = 4,4...4,6) – шляхом добавки сірчаної кислоти. Спінена дріжджова суспензія з ферментера самопливом надходить у флотатор, де відбувається відокремлення згущеної біомаси дріжджів від культуральної рідини. Відфільтрована культуральна рідина подається на другий ступінь ферментації. Спінена дріжджова суспензія із другого ферментера самопливом надходить у флотатор, де також відбувається відокремлення згущеної біомаси дріжджів від культуральної рідини. Рідка фаза дріжджової суспензії відбирається й надходить на доочищення в очисних спорудженнях.
У флотатор надходить спінена дріжджова суспензія з обох ступенів ферментації, де розділяється на дріжджовий концентрат і рідину. Дріжджовий концентрат подається на сепарацію, а рідина – на очисні спорудження.
На сепараторах відбувається подальше згущення дріжджового концентрату, звідки він направляється на барабанний вакуум-фільтр, а відсепарована рідина – на очисні спорудження. На барабанному вакуум-фільтрі здійснюється остаточне згущення дріжджового концентрату до вмісту СР 25...35%. Згущений дріжджовий концентрат подається транспортером у змішувач, де змішується із твердою фазою, отриманою в результаті сепарації збагаченої барди, а отримана суміш транспортером направляється в сушильну роторно-трубчасту піч. У сушильній печі відбувається сушіння продукту до вмісту СР 90%, після чого готовий "ДКК" подається на грануляцію і пакування.
Схема переробки мелясної барди в біогаз
Барда із бражної колони надходить у гідролізний танк (усереднювач) Гомогенізована маса з гідролізного танка перекачується в метантенк, де в результаті метанової ферментації відбувається активний процес переробки органіки мелассной барди з одночасним виділенням біогазу. Біогаз, одержаний у метантанку, подається в газове сховище, а звільнена від органічниїх забруднень барда – на декантаційну центрифугу, де відбувається розділення її на тверду (активний мул з вмістом СР 30%) і рідку фази. Активний мул, отриманий у процесі декантації, використовується в сільському господарстві як добриво, а рідка фаза подається в другий ступінь анаеробного реактора, де проходить процес остаточної переробки органіки в біогаз.
У барді, що пройшла два ступені анаеробних реакторів, знижується вміст ХСК із 40000 мг/л до 4000 мг/л і БСК із 14000 мг/л до 1400 мг/л. Установка додаткового ступеня фільтрації (на базі краплинних фільтрів) повністю вирішує питання очищення мелясної барди (ХСК знижується до 70 мг/л, БСК - до 30 мг/л), і дає можливість її повторного використання у виробництві у вигляді технологічної води.