Переработка отходов пищевой промышленности. Учебное пособие

пневмосушилках (до содержания 90 % сухих веществ) и смешанный, по которому 60-65 % дефеката высушивается искусственным путем, а остальная часть – на открытых площадках. Сравнительные данные удельных капитальных вложений и себестоимости 1 т высушенного дефеката позволили отдать предпочтение естественной сушке.

Дефекат может быть использован как удобрение не только под сахарную свеклу, но и под озимые и яровые зерновые культуры, под которые подсевают бобово-злаковые травы. За рубежом высушиваемый дефекат в качестве удобрения используется не только в сельском хозяйстве, но и в лесном.

Затраты, связанные с промышленной переработкой дефеката, незначительны по сравнению с тем эффектом, который может быть получен в сельском хозяйстве от его использования для известкования кислых почв.

Жомопрессовая и диффузионная воды. Практически никак не используются в хозяйстве и такие отходы производства, как жомопрессовая и диффузионная воды. Жомопрессовая вода образуется в процессе хранения жома в жомовых ямах в количествах 25-30 % от массы жома. Выход диффузионной воды, получаемой в процессе переработки свеклы, составляет 120 % к массе перерабатываемого сырья. В ней содержится 0,10-0,15 % сахара и 0,15 % других органических веществ, однако то обстоятельство, что в ней содержится сапонин, ограничивает возможность использования этого отхода производства.

Из-за недоброкачественности жомопрессовая и диффузионная воды практически не находят применения, их выкачивают на поля фильтрации.

Отходы сахарорафинадного производства

Основным отходом сахарорафинадного производства является рафинадная патока. Состав рафинадной патоки, выпускаемой сахарорафинадными заводами, различен. Выход ее – около 1 % к массе рафинада.

Рафинадная патока используется полностью. Она находит применение в хлебопекарном и кондитерском производстве, при изготовлении безалкогольных напитков. Особо широко применяется она в качестве сырья при получении молочной кислоты, что связано с содержанием в ней большого количества инвертного сахара, легко усвояемого молочнокислыми бактериями. Из 1 т патоки в настоящее время получают до 90 % химически чистой концентрированной молочной кислоты, а на 1 т молочной кислоты уходит 2,5-3,5 т мелассы при расходовании ряда вспомогательных материалов – мела, извести, активированного угля и т. д.

-11-

Отходы производства спиртовой промышленности

Среди отраслей пищевой промышленности спиртовая отличается наибольшими успехами в утилизации отходов.

При переработке мелассы и крахмалсодержащего сырья на выработку спирта уходит только 30-33 % их сухого вещества и почти такая же часть переходит в углекислоту, а остальная доля перерабатываемого сырья (30-35 %), а также азотистые соединения переходят в барду – отход производства. Мелассная и зернокартофельная барда различны по составу и направлениям использования.

Мелассная (первичная) барда – наибольший по массе отход спиртового производства – получается при перегонке зрелой бражки, содержащей спирт, отработавшие дрожжи и экстрактивные вещества. Выход ее составляет свыше 3,5 м3 на 1 т перерабатываемой мелассы. До настоящего времени мелассная (послеспиртовая) барда из-за большого содержания воды используется крайне нерационально. Большая часть ее сбрасывается на поля орошения. Содержащиеся в барде органические соединения, попадая на поля фильтрации, загрязняют воздух продуктами разложения. Мелассная барда, обладая высокой кислородной недостаточностью, часто служит источником загрязнения водоемов. Кроме того, выкачивание барды на поля фильтрации приводит к нерациональному использованию земельных площадей. Содержание этих полей обходится дорого.

Утилизация сухих веществ мелассной барды позволит не только значительно сократить площадь полей фильтрации и существенно оздоровить бытовые условия близлежащих к спиртовым заводам районов, но и дать возможность получить большое количество высокоценных дополнительных продуктов.

Одним из основных направлений использования свежей первичной мелассной барды является выращивание кормовых дрожжей. На эти нужды расходуется до 80 % общего количества мелассной барды.

Однако использование мелассной барды для выращивания кормовых дрожжей не решает полностью вопроса ее утилизации, так как объем последрожжевой (вторичной) барды значительно увеличивается от первоначального объема. Последрожжевая барда содержит 6,5-7 % сухих веществ и используется (в пределах 10-11 %) для производства кормового концентрата витамина В12, бардяного жома и гранулированных органоминеральных удобрений. Кроме того, вторичную барду можно использовать на корм скоту.

Существует способ приготовления концентрата витамина В12 из отходов спиртовой промышленности. Добавление концентрата витамина В12 вполне заменяет в рационах птиц животный белок растительным, что способствует повышению живой массы птицы и качества яиц. Добавление концентрата витамина В12 при выращивании рыбы также значительно повышает рыбопродуктивность.

-12-

Составные элементы вторичной барды – калий, азот, фосфор, микроэлементы – являются эффективным удобрением. На некоторых спиртозаводах барду разбавляют водой в 3-5 раз и частично используют для орошения полей. Однако на большинстве спиртозаводов последрожжевая барда сбрасывается на поля фильтрации, которые во многих случаях превратились уже в накопители, где барда подвергается метановому брожению и отравляет атмосферу в радиусе 5-10 км.

Непременным условием рационального использования барды с ликвидацией полей фильтрации является ее сгущение до такой плотности, которая не допускает развития микрофлоры.

Значительное количество упаренной барды может быть использовано на производство гранулированных органоминеральных удобрений. Существует способ упаривания последрожжевой барды с использованием ее в качестве компонента гранулированных органоминеральных удобрений в смеси с суперфосфатом. Особенно эффективно внесение этого вида удобрений под сахарную свеклу, а также под такие сельскохозяйственные культуры, как картофель, кукуруза, озимая пшеница, лен. Использование гранулированных органоминеральных удобрений способствует не только повышению урожайности, но и качеству сельскохозяйственной продукции.

Первичную послеспиртовую барду также используют непосредственно на корм скоту. Ее кормовая ценность составляет 0,06 корм. ед. на 1 кг, она отличается высоким содержанием амидов и минеральных солей. Однако в этой барде мало углеводов, солей, нет каротина, витамина D. Поэтому рационы с бардой следует сбалансировать, включив корма, богатые кальцием, углеводами, витаминами А и D. Скармливание мелассной барды крупному рогатому скоту, а также молодняку дает хорошие результаты. Наряду с применением свежей барды для скармливания скоту, ее можно использовать для запаривания грубого корма, позволяющего сохранить содержащиеся в барде питательные вещества.

Мелассная барда представляет собой дешевое сырье и полноценную среду для получения глютаминовой кислоты, бетаина и глютамата натрия. Содержание глютаминовой кислоты в мелассе составляет около 2,3 % на сухое вещество. Выход глютаминовой кислоты из мелассы подвержен сильному колебанию, который зависит от происхождения и качества мелассы. Диапазон значителен – выход этого продукта из мелассы, полученной из свежей свеклы, составляет до 2 % к ее массе, а из гнилой – до

0,7 %.

В процессе сбраживания мелассы на спирт образуется побочный продукт брожения – глицерин, при выделении которого получают остаток (гудрон). Этот остаток производства разбавляют до 75 %-ного содержания сухих веществ и сжигают. В результате получается бардяная зола, объем которой составляет около 65 кг на 1 т мелассы. Переработка золы в соли калия и натрия позволяет получить соду, соляную кислоту, поташ. Последний находит применение при изготовлении хрусталя. Кроме того,

-13-

бардяная зола как дополнительное питание для дрожжей находит применение на некоторых дрожжевых заводах, перерабатывающих малозольную мелассу, что значительно повышает выход дрожжей и улучшает их качество.

Зернокартофельная барда является отходом производства при использовании зернокартофельного сырья для производства спирта.

Зернокартофельная барда представляет собой ценную добавку к кормам для скота. Скармливание барды молочному скоту повышает удои молока, а при откорме скота на мясо дает значительный его привес. Используют ее и в зимнее время, что обусловливает необходимость ее консервирования, осуществляющегося методом молочнокислого заквашивания и позволяющего сохранять ее длительное время, а также высушивания. Консервированная барда охотно поедается скотом. Зернокартофельная барда используется и сушеной, по содержанию белковых веществ и витаминов она является ценным витаминизированным белковым кормом.

На некоторых спиртозаводах зернокартофельную барду используют для производства сухих дрожжей. Выход выращенных на жидкой барде кормовых дрожжей может составить свыше 20 кг абсолютно сухого дрожжевого концентрата на 1 м3 натуральной барды. Введение в среду в процессе выращивания кормовых дрожжей на барде углекислого аммония позволяет получать продукт с высоким содержанием перевариваемого протеина.

До недавнего времени не находили применения в народном хозяйстве отработанные дрожжи, которые накапливаются при переработке мелассы на спирт.

Дрожжи, выработанные из спиртовой бражки до ее перегонки, не содержат постороннюю микрофлору и имеют незначительную бактериальную загрязненность, они обладают подъемной силой и отвечают требованиям хлебопекарных дрожжей. По устойчивости они несколько уступают дрожжам, выработанным на специализированных дрожжевых заводах, и обладают пониженной активностью при расстойке теста. В то же время производство хлебопекарных дрожжей на спиртозаводах обходится значительно дешевле, чем на специализированных заводах.

Углекислый газ брожения, образующийся при переработке на спирт мелассы и крахмалсодержащего сырья, является ценным продуктом для углекислотного производства.

Степень использования углекислоты при переработке зернокартофельного сырья составляет примерно 70 %, при переработке мелассы – 50 %. В результате очистки ее можно получить как пищевую, так и химически чистую углекислоту в виде товарной жидкой или твердой углекислоты.

Углекислота широко используется в отраслях пищевой промышленности, где потребляется около 40 % ее вырабатываемого

-14-

количества. Она, прежде всего, применяется в производстве безалкогольных напитков, минеральных вод, пива, газированных соков. Кроме того, углекислота находит применение также в тепличном хозяйстве для подкормки выращиваемых овощей. Часть ее используется для наполнения противопожарного оборудования, в литейном производстве.

Разработан способ использования отходящей углекислоты брожения для получения углекислого аммония, который используется в качестве заменителя азота в кормовых рационах животных. Это позволяет восполнить недостающий белок (на 25-30 %) в кормовых рационах жвачных животных и экономит корм. Наиболее эффективно использование углекислого аммония при скармливании силоса.

Его применяют также и в сельском хозяйстве как газовое удобрение, которое восполняет недостаток углекислого газа атмосферы, так необходимого для фотосинтеза.

Важной разработкой использования углекислоты является получение жидкой углекислоты в переохлажденном виде – безбалонный способ. Широко используется углекислота в машиностроении для сварочных целей, куда поступает почти половина вырабатываемого ее количества.

Эфироальдегидная фракция (головные примеси спирта) – отход спиртовой промышленности – используется полностью в народном хозяйстве. Этот вид отхода спиртового производства направляется в результате его разгонки для получения дополнительного спирта. Внедрены новые методы – разгонка в процессе брагоректификации с повышением выхода ректификованного спирта с 96 % до 98,5 %, а также централизованная разгонка эфироальдегидной фракции с получением ректификованного пищевого спирта.

Эфироальдегидная фракция может использоваться на заводах синтетического каучука, в производстве красок и денатурированного спирта. Одним из методов ее использования является возврат в бражку в начальных стадиях брожения, что позволяет наряду с увеличением выхода спирта использовать ее на месте без создания емкостей для хранения и необходимости транспортировки.

Сивушное масло представляет собой бесцветную или желтоватую жидкость с острым запахом, основными компонентами которого являются высшие спирты (изобутиловый, протиловый, амиловый). Выход сивушного масла составляет 0,25-0,35 % к массе зернокартофельного и мелассного спирта-сырца.

Высшие спирты, содержащиеся в сивушном масле, представляют собой большую ценность и используются в качестве сырья для химического синтеза. Сивушное масло издавна применяется в лакокрасочном и парфюмерно-косметическом производстве, а в последнее время – во флотационном производстве, при обогащении руд.

Лютерная вода – конденсат водяного пара получается при брагоректификации. Выход ее составляет около 300 % к массе получаемого

-15-

спирта в зависимости от степени очистки спирта. Учитывая то, что лютерная вода на выходе имеет температуру 100 °С, она может с успехом быть использована в качестве теплоносителя. Лютерную воду частично используют для промывки сивушного масла. Порогом полного использования ее в производстве является наличие стойкой мути, что обусловливает иногда вывод ее в канализацию. Отсюда необходимость очистки лютерной воды, в результате чего она становится прозрачна, не имеет постороннего запаха и по содержанию солей жесткости приближается к дистиллированной воде. В очищенном виде лютерная вода может быть применена для питания паровых котлов, мойки бутылок и других производственных нужд.

Отходы производства масложировой промышленности

Масложировая промышленность базируется на семенах масличных культур – подсолнечника, льна, сои, хлопчатника, рыжика, арахиса, горчицы, рапса, кунжута. В производстве растительного масла получают большое количество отходов в виде шротов и жмыхов масличных культур, подсолнечной лузги, фузов, соапстоков и т. д. В народном хозяйстве полностью используются такие виды отходов этого производства, как жмых

ишрот семян масличных культур, фильтрационные осадки, фузы отстойные

исоапстоки.

Жмых и шрот. Все семена масличных культур имеют оболочки, которые при переработке семян на масло отделяются, составляя основной вид отходов маслобойного производства – жмых и шрот. Жмых получают при извлечении масла прессованием, в нем содержится до 10 % жира. При обезжиривании семян экстрагированием с помощью растворителей получают шрот с содержанием жира до 1 %.

Высокое содержание белковых веществ в жмыхе и шроте обусловливает их большую ценность для использования на кормовые цели. В силу особенностей химического состава перерабатываемых семян и применяемых технологических процессов жмых и шрот, содержащие значительное количество протеина, по своему составу стоят на втором месте после кормов животного происхождения, но намного дешевле их. Поэтому широко применяются для кормления скота и птицы.

Анализ данных, характеризующих направления использования жмыха и шрота, свидетельствует о прогрессивных изменениях, выражающихся в возрастании доли жмыха и шрота, направляемых в комбикормовую промышленность.

Жмых и шрот некоторых масличных культур используются и для пищевых целей. Так жмых и шрот арахиса, кунжута, сои, горчицы, занимающие небольшой удельный вес в общем количестве жмыха и шрота,

-16-

применяются в хлебопекарном, кондитерском, макаронном и в других производствах.

Подсолнечная лузга является значительным по количеству отходом переработки семян масличных культур. Соотношения ядра и кожуры (плодовой оболочки семян – лузги) у семян подсолнечника в зависимости от сорта колеблется в широких пределах. В обычных семенах традиционных сортов масса оболочки составляет более 40 % массы семян. В то же время у высокомасличных семян подсолнечника с содержанием масла до 50 % (на сухое вещество) выход лузги от массы семян почти в два раза ниже, чем из семян других сортов. Лузга представляет собой одревесневшую растительную ткань, которая однородна по физической структуре, постоянна по химическому составу и физико-механическим свойствам. Она содержит в своем составе жиры (до 2 %), протеин (до 4 %), безазотистые экстрактивные вещества, а также клетчатку (50-60 %) и т. д.

Учитывая значительные ресурсы подсолнечной лузги, а также ценный состав, необходимо признать, что до настоящего времени подсолнечная лузга еще недостаточно используется. Основной причиной малоэффективного использования подсолнечной лузги является применение большей ее части (свыше 75 %) в качестве технологического топлива для котельных и сушек. Однако при этом не используются ценные составные части лузги. Подсолнечная лузга – ценное сырье для получения различных продуктов методом комплексной ее переработки. Она богата пентозанами и гексозанами. Следовательно, она перспективный и полноценный исходный продукт для гидролизного производства. Кроме того, подсолнечная лузга является одним из наиболее рентабельных видов сырья для выработки кормовых дрожжей.

Промышленная переработка подсолнечной лузги заключается в использовании ее для получения этилового спирта (технического), а также кормовых дрожжей. Выход этилового спирта составляет ориентировочно 100 л из 1 т абсолютно сухих веществ лузги.

Значительно возросла доля подсолнечной лузги (к общему ее количеству), используемой в гидролизно-дрожжевом производстве.

Богатые белком, фосфором, а также витаминами кормовые дрожжи выращивают из пектинового гидролизата, получаемого наряду с гексозным гидролизатом во время гидролиза сухой лузги. Примерный выход сухих дрожжей из 1 т подсолнечной лузги составляет 180-200 кг.

Подсолнечная лузга может также служить сырьем для получения фурфурола. Разработанный термический метод получения фурфурола из подсолнечной лузги и стержней кукурузных початков позволяет получать одновременно с фурфуролом также ряд ценных химических продуктов – уксусную кислоту, метанол, ацетон, фенолы. Примерный выход продуктов при переработке лузги составляет около 40 %, в том числе свыше 8 % фурфурола, 10 % угля активированного, 5 % фенолов, 6 % уксусной кислоты.

-17-

Фосфатидный концентрат получается при обработке растительных масел в процессе гидратации. Содержание фосфатидов в сырых маслах зависит от содержания их в перерабатываемом материале, режима работы и технологии производства, а также от способа последующей очистки. В состав фосфатидов входят ненасыщенные жирные кислоты, которые ускоряют окислительные процессы в тканях организма.

Фосфатиды могут использоваться как на пищевые, так и технические цели. Пищевой фосфатидный концентрат используется в пищеконцентратной, хлебопекарной и других отраслях промышленности, технический – при производстве комбикормов, заменителя цельного молока, обогащении шрота и т. д.

Одним из перспективных направлений является использование фосфатидов на кормовые цели. По содержанию полезных веществ 1 кг фосфатидов эквивалентен 10 кг жмыха.

Наибольший интерес в фосфатидном наборе представляет лецитин, который, быстро поглощая воду, набухает, образуя эмульсию и коллоидный раствор. Как и весь фосфатидный набор, лецитин обладает эмульсирующей способностью и в качестве эмульгатора широко применяется в маргариновой промышленности. Фосфатиды входят также в состав различных препаратов фармацевтической и косметической промышленности. Они применяются в кожевенной промышленности для смягчения кож, в текстильной промышленности и в производстве пластмасс.

В процессе переработки соевых семян наряду с маслом – основным видом продукции – получают оболочку как отход производства, содержание которой в соевых семенах составляет 8-9 % массы семян. Она богата углеводами и минеральными солями, что определяет ее использование на корм скоту. Кроме того, процесс переработки соевых семян сопровождается получением жмыхов, пищевых и кормовых шротов. Так, из пищевого соевого шрота можно получить соевую муку, добавление которой в пшеничный хлеб повышает его питательную ценность.

Оболочка семян горчицы составляет 20-25 % к массе зерна. Для достижения основной цели – получения масла и порошка горчичного – семена горчицы обрушивают и отделяют шелуху от ядра. В результате образуется пищевая крупа, из которой получают масло и пищевой жмых, а также мелкие отходы – техническая крупа. Шелуха используется в качестве топлива, а техническая крупа идет на переработку на масло и технический жмых. Горчичный жмых содержит наряду со значительным количеством продуктов, имеющих высокую питательную ценность, и ряд вредных веществ, поэтому невозможно его применять на корм скоту и основная масса технического горчичного жмыха используется как топливо.

Разработан способ обработки горчичного жмыха с удалением из него ядовитых веществ. С этой целью массу горчичного жмыха увлажняют, прогревают паром при температуре 100-105 °С, постоянно перемешивают, потом сушат. Получается продукт коричневого цвета с приятным запахом и

-18-

вкусом, который с успехом можно применять вместо дорогостоящих животных кормов.

На предприятиях консервной, кондитерской и ликероводочной промышленности в процессе переработки свежих плодов получают их отходы – косточки, которые направляются для переработки с целью получения горькоминдального масла. Их подвергают обрушиванию с отделением ядра от скорлупы. Выход скорлупы и жмыха косточковых зависит от вида основного сырья. Так, скорлупа абрикосов составляет 70-78, а их жмых 17-19 % от массы косточек; сливы – соответственно 75-82 и 12-14 %, вишни – 70-80 и 15-18 %; персика – 85-88 и 7-8 %, алычи – 75-78 и 11-12 %. Косточковая крошка, полученная при производстве косточковых масел, используется в основном для обработки деталей в машиностроении и для приготовления активированного угля.

Для получения технического касторового масла используют семена клещевины, в результате переработки которых получают отходы в виде жмыха и шрота. Жмых и шрот клещевины, которые соответственно содержат 0,92 и 0,68 корм. ед., богаты белками (свыше 40 %), обладают высокой клеющей способностью. Эти отходы после специальной обработки могут быть использованы на корм скоту. Кроме того, из них рационально вырабатывать клей.

После получения масла из чайных семян остается жмых, выход которого составляет 40 % к массе перерабатываемых семян. Высушенный, измельченный порошкообразный жмых чайных семян может быть использован как инсектицидное средство для борьбы с сельскохозяйственными вредителями.

В процессе получения табачного (махорочного) масла остается жмых, который после предварительного обязательного промывания теплой водой для удаления водорастворимого никотина, может быть использован на корм скоту. Целесообразно его использовать также в виде дробленого порошка как инсектицидное средство в борьбе с вредителями сельскохозяйственных культур.

При переработке семян арбуза, отличающихся высокой масличностью лузги (9-10 %), получают шрот, выход которого составляет около 70 % к массе перерабатываемых семян. Шрот богат протеином – до 40 %, что обусловливает его высокую ценность как корма для скота.

При получении из мякоти плодов помидоров томатного сока, соусов, томата-пюре и томата-пасты остаются выжимки (жмых) в виде семян и кожуры, а также небольшого количества мякоти. Выход таких отходов составляет 70-78 % к массе перерабатываемого сырья. В этих жмыхах содержится, %: воды – 70, семян – до 20, кожуры – около 7. Свежеполученные выжимки содержат большое количество влаги, малотранспортабельны и не могут храниться даже непродолжительное время. Их необходимо подвергать сухой или влажной переработке, после

-19-

чего жмых, обладающий большой питательной ценностью, может быть использован на корм скоту.

Впроцессе извлечения масла из семян рыжика получают жмых, который до последнего времени считался полукормовым средством из-за содержания в нем до 0,2 % горчичного масла. В настоящее время возможности применения его для скармливания сельскохозяйственным животным расширены, ибо получают жмых с пониженным содержанием в нем горчичных масел – до 0,05 %. Рыжиковый жмых содержит, %: воды – свыше 7, сырого протеина – около 42, сырого жира – около 7, сырой клетчатки – свыше 12, сырой золы – 6, безазотистых экстрактивных веществ

–до 33. В таком виде он считается полноценным белковым кормом и используется на корм скоту.

Воболочке семян тунги содержится значительное количество дубильных веществ. Получаемый при производстве тунгового масла жмых представляет собой ценное удобрение. Из-за содержания ядовитых веществ жмых и шрот тунги не применяются для кормовых целей. Скорлупа может использоваться как топливо.

Впроцессе получения кедрового масла из кедровых орехов получают шелуху и жмых. Содержание шелухи составляет свыше 50 % и пленки, окружающей ядро, – до 1,0-1,5 %. Шелуха используется в качестве удобрения, как топливо, а также для получения активированного угля. Выход жмыха семян кедровых орехов составляет до 49 % массы чистого ядра и до 18 % от массы ореха и широко используется в кондитерской промышленности.

Лузга сафлора – ценного масличного сырья – может быть использована в качестве удобрения и как топливо.

Фузы. В процессе хранения фильтрованного масла образуется осадок – остаточные фузы, в которых содержится до 95 % экстрагирующих эфиром веществ.

Отличительной чертой фузов подсолнечного масла является наличие в них наряду с маслом и фосфатидами значительного количества белков. Отстойные фузы льняного масла содержат свыше 5 % белковых веществ при содержании до 70 % жира и 25 % сырых фосфатидов. Эти фузы могут быть сырьем для получения фосфатидных концентратов. Фузы подсолнечного, арахисового, соевого масел, полученные в процессе переработки первосортных семян, могут быть использованы в кондитерской, сыроваренной, хлебопекарной промышленности путем выработки сухих пищевых фосфатидов. Фузы, полученные при гидратации хлопковых семян, могут найти применение после извлечения масла в мыловаренном производстве. Обезжиренные фузы, содержащие белковые вещества, находят применение в качестве корма для скота.

Для отбелки жиров и масел при рафинировании применяются отбельные порошки, которые после обработки содержат красящие вещества и другие примеси, а также значительное количество масла. На ряде заводов

-20-