8.3. Переработка отходов спиртового и ацетонобутилового производства

8.3.1. Характеристика послеспиртовой и ацетонобутиловой барды

Для производства этилового спирта используется крахмалсодержащее (картофель, зерно злаковых культур), сахаросодержащее (меласса – отход свеклосахарного производства), инулинсодержащее сырье (топинамбур) и гидролизаты древесных и растительных отходов.

В Республике Беларусь более 80 заводов перерабатывают в этанол крахмалсодержащее сырье, главным образом, пшеницу. Зерно измельчают, смешивают с водой, разваривают для разрушения клеток и клейстеризации крахмала, охлаждают, осахаривают ферментными препаратами микробного происхождения или солода и сбраживают спиртообразующими дрожжами Saccharomyces cerevisiae. В бражке накапливается 10–11% об. спирта, который выделяется ректификацией. Из 1 т зерна пшеницы получается 64,0–66,5 дал этанола, после извлечения из бражки которого остается послеспиртовая барда. Количество барды составляет 0,12–0,14 м³/дал спирта.

Сырьем для ацетонобутилового производства является меласса и кукурузная мука. Заваренную муку и простерилизованную мелассу смешивают, полученную смесь (затор) охлаждают и сбраживают. Возбудителем ацетонобутилового брожения являются бактерии Clostridium acetobutylicum. Процесс брожения имеет двухфазный характер: в первой фазе происходит интенсивный рост культуры с накоплением в культуральной среде органических кислот (уксусной, масляной); при снижении значения рН до 4,5–5,0 начинается вторая фаза – культура меняет метаболизм и переходит к пакоплению нейтральных продуктов – этанола, ацетона и бутанола в соотношении 1 : 3 : 6. Общее содержание растворителей в бражке составляет 1,8–2,0%. После извлечения их из бражки ректификацией остается ацетоно-бутиловая барда.

И послеспиртовая (зерновая, картофельная, мелассная), и ацетонобутиловая барда содержат от 3,5 до 10% сухих веществ, среди которых моно- и дисахариды, крахмал, органические кислоты, минеральные вещества, аминокислоты, витамины. В послеспиртовой барде, кроме того, присутствует побочный продукт спиртового брожения – глицерол, а в барде, полученной при использовании мелассного сырья, – бетаины. Последние представляют собой органические основания (внутренние соли аминокислот, например, бетаин глицина – СН₃N⁺СН₂СОО^–), которые составляют до 15–20% от сухих веществ мелассы и микроорганизмами не усваиваются.

Зерновую барду используют в натуральном виде в качестве кормовой добавки, однако перевариваемость сырого протеина в этом случае не превышает 52%. Этот показатель может быть увеличен до 85–89% обогащением барды белком культивируемых микроорганизмов. При высушивании натуральной барды увеличивается срок хранения продукта, но распылительная сушка барды затруднена из-за налипания материала на внутренние поверхности аппарата. Существуют примеры использования упаренной барды как удобрения в смеси с суперфосфатом, в качестве пластификатора при производстве цемента и бетона.

Наиболее рациональной является биотехнологическая переработка барды. Являясь хорошей средой для выращивания микроорганизмов, барда может быть использована для получения кормовой белково-витаминной добавки и кормового препарата витамина В₁₂.