Комплексная микробиологическая переработка послеспиртовой барды с получением белоксодержащего кормового продукта

• Автор: Кузнецов, Илья Николаевич
• Шифр специальности: 03.01.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Минск
• Количество страниц: 120 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
Общая характеристика работы
1 Анализ мирового опыта использования послеспиртовой барды
1.1 Получение сухой барды применение ее компонентов в кормопроизводстве
1.2 Аэробная микробиологическая переработка барды
1.3 Анаэробная переработка послеспиртовой барды с получением биогаза и других продуктов
1.4 Комбинированные схемы переработки послеспиртовой барды и другие способы использования
1.5 Сравнительный технико-экономический анализ применения технологических схем переработки послеспиртовой барды
Выводы по гл.
2 Методы исследования и экспериментальные установки
2.1 Объект исследования
2.2 Анаэробная переработка послеспиртовой барды
2.3 Ферментативная обработка барды
2.4 Выделение и идентификация термотолерантого штамма-продуцента белка
2.4.1 Среды и реактивы
2.4.2 Определение отличительных признаков штамма
2.5 Определение качества сухой кормовой добавки на основе взвешенных веществ барды
2.6 Ультрафильтрационная очистка сброженного фугата барды
3. Исследование процесса анаэробной переработки послеспиртовой барды
3.1 Генерация биогаза при сбраживании послеспиртовой барды и её фугата
3.2 Изменение состава послеспиртовой барды в ходе анаэробной переработки
Выводы по гл.
4. Ферментативная обработка барды
Выводы по гл.
5 Выделение и идентификация продуцента белка для культивирования на послеспиртовой барде
Выводы по гл.
6 Моделирование процессов и создание технологии комплексной переработки послеспиртовой барды

6.1 Анаэробная ферментативно-микробиологическая обработка барды в термофильных условиях
6.2 Анаэробное сбраживание фугата ферментированной барды
6.3 Ультрафильтрационная очистка анаэробно сброженного фугата ферментированной барды
Выводы по гл.
7 Статистическая обработка экспериментальных данных
8 Технико-экономические показатели комплексной
микробиологической переработки послеспиртовой барды
Заключение
Библиографический список
Приложение А. Опытно-промышленный регламент
Приложение Б. Акт химико-биологической и биологотоксикологической экспертизы кормового продукта
Приложение В. Справка ЗАО «ДиАрКласс» о практическом
использовании результатов диссертационных исследований
Приложение Г. Акт ООО «Биотехстрой» о практическом
использовании результатов диссертационных исследований
Приложение Д. Акт получения опытного образца обогащенной
белком сухой барды
Приложение Е. Акт внедрения результатов НИР в учебный процесс
У О «БГТУ»
Приложение Ж. Расчет Инженерно-консалтинговой компании «ЭНЭКА» энергетической эффективности «Строительство биоэнергетического комплекса на КПП «Полесье»
Приложение 3. Проект ТУ на обогащенную белком сухую барду
Приложение И. Акт ООО «НИИ Биогазпро» о внедрении результатов диссертационной работы
Приложение К. Паспорт штамма Ьаскапсеа fermentati
ВВЕДЕНИЕ
Производство этанола из углеводсодержащего сырья сопровождается образованием крупнотоннажного отхода - послеспиртовой барды, количество которой во много раз превосходит выход продукта и достигает 135-150 м3 на 1000 дал этанола. Основным сырьем для производства высококачественного этанола является зерно злаков (пшеница, рожь, тритикале). При масштабах производства этанола в Республике Беларусь 11,4 млн. дал в год общий объем послеспиртовой барды составляет около 1,5 млн. м3.
Зерновая послеспиртовая барда содержит 6-8 % сухих веществ, которые включают 26-28 % сырого протеина, 13-14 % клетчатки, 6,0-7,5 % жира, 40,0-50,0 % безазотистых экстрактивных веществ, 7,6—7,8 % минеральных веществ. Около 50 % сухих веществ находятся в барде в растворенном состоянии, а вторая половина - в виде взвешенных веществ (дробина). В барде присутствуют мертвые клетки дрожжей-продуцентов этанола (источник протеина), органические кислоты, аминокислоты, витамины, микро- и макроэлементы. Наличие протеина и биологически активных веществ придает барде самостоятельную кормовую ценность, в связи с чем основным методом утилизации послеспиртовой барды в отечественной практике является реализация натуральной барды в качестве кормовой добавки. Однако барда не подлежит длительному хранению (развиваются гнилостные процессы), имеет место сезонность спроса на барду, существенны затраты на доставку ее потребителю. Кроме того, перевариваемость сырого протеина барды низкая и составляет около 52 %. - Этот показатель может быть увеличен до 85-89 % обогащением барды белком в результате аэробного культивирования на барде дрожжей рода Candida. При этом резко возрастает кормовая ценность барды, появляется возможность получения полноценной кормовой белково-витаминной добавки. Этот метод микробиологической переработки барды применяется на ряде спиртовых заводов Российской Федерации. Промышленная реализация технологии на серийном отечественном оборудовании показала ее главный недостаток: большие затраты энергии на аэрацию барды в дрожжерастильных аппаратах и на последующее обезвоживание дрожжевой биомассы при невысоком выходе продукта. Практически реализация продукта позволяет только покрыть затраты на его производство.
В настоящее время на предприятиях отрасли барда является обременительным отходом, создающим угрозу экологической обстановке вокруг предприятия. Несмотря на то, что накоплен достаточно большой мировой опыт переработки барды, главным препятствием для реализации имеющихся технологий являются большие энергетические затраты на производство сухих продуктов в связи с высокой влажностью барды.

2.6 Ультрафильтрационная очистка сброженного фугата барды
В экспериментах использовали полупроницаемые мембраны четырех типов: ПА, ПС, ПАН, фторлон производства НИИ «Физико-органической химии» НАН Беларуси.
МИФИЛ ПАН - умеренно гидрофильные мембраны на основе акрилонитрила. Характеризуются исключительной устойчивостью к действию нефтепродуктов, масел, ПАВ, растворенному и коллоидному железу. Отличаются повышенной задерживающей способностью по отношению к белкам и ферментам. Рекомендуются для разделения растворов белков, водомасляных эмульсий, очистки сточных вод.
МИФИЛ ПА - умеренно гидрофильные мембраны на основе
ароматического полиамида. Предназначены для разделения растворов высокомолекулярных соединений и биологически активных веществ в медицинской, фармацевтической, микробиологической и других отраслях промышленности. Обладают высокой химической стабильностью.
МИФИЛ ПС - умеренно гидрофильные мембраны на основе
ароматического полисульфона. Отличаются высокой устойчивостью к щелочам и кислотам, моющим агентам. Рекомендуются для использования в
фармацевтической, микробиологической, молочной и других отраслях промышленности.
Мембраны «МИФИЛ» различаются удельной производительностью по дистиллированной воде в стандартных условиях (р=0,1 МПА, Т= 25°С)и величиной показателя номинального молекулярно-массового предела задерживания (НММП), который представляет собой молекулярную массу глобулярного белка, задерживаемого в стандартных условиях не менее, чем на 95 % (таблица ).
Таблица 2.
Характеристики мембран
Мембрана Паспортная производительность по воде, дм3/м2-ч Условия эксплуатации
рн и °С Р, КПа
ПА-0,1 15-20 1-12
ПАН-50 80-140 2-10
ПАН-100 140-200
Фторлон 200-250 2-12
ПС-300 200-350 1-14 -