Мелассная барда и ее использование

Мелассная барда содержит около 10% сухих веществ и 90% воды. Сухие вещества барды состоят из органических и минеральных веществ. К органическим веществам относятся белки, бетаин, глютаминовая кислота и другие аминокислоты, пентозы, глицерин, муравьиная, уксусная, гликолевая, молочная и янтарная кислоты, гуминовые соединения. Минеральные вещества барды содержат соли калия, натрия, кальция и микроэлементы (кобальт, медь, железо, марганец, бор и др.). Барда содержит также витамины. Длительное время мелассная барда не использовалась. Ее обычно выкачивали на фильтрационные поля, где происходила ее минерализация. При этом не только не использовались ценные составные части барды (глютаминовая кислота, бетаин, глицерин, микроэлементы, витамины), но и создавались большие трудности в работе. Для полей фильтрации необходима большая площадь, на каждые 1000 дал спирта суточной производительности завода требуется 10 га; земля таких полей пустует, так как на ней ничего не произрастает. Кроме того, в результате разложения составных частей барды образуются дурно пахнущие вещества, поэтому такие поля фильтрации загрязняют воздух.

Мелассная барда содержит пентозы, белки, глицерин, витамины и другие вещества, и поэтому является ценным кормом для скота в натуральном и упаренном виде.

Мелассную барду используют в качестве удобрения на полях под зерновые культуры и на свекловичных плантациях. В кислые почвы рекомендуют вносить мелассную барду в смеси с фильтр-прессной грязью, т. е. отходом свеклосахарного производства. Мелассную барду используют также для выращивания кормовых дрожжей, для получения глицерина и бардяной золы, глютаминовой кислоты и бетаина.

Получение кормовых дрожжей. Кормовые дрожжи служат ценным продуктом в животноводстве. Они содержат 48-54% белков, 25-35% углеводов, 2-3% жира, 6-8% минеральных веществ. Основная ценность кормовых дрожжей состоит в том, что они - богатый источник белков и витаминов. Мелассная барда содержит сахара, глицерин, органические кислоты и поэтому может служить питательной средой для выращивания кормовых дрожжей.

При производстве спирта из мелассы кормовые дрожжи получают выделением спиртовых дрожжей из барды после перегонки бражки дополнительным культивированием специальных дрожжей на необездрожженной барде, т. е. содержащей отработанные дрожжи; культивированием специальных дрожжей на обездрожженной барде, т. е. полученной после перегонки бражки, из которой выделены отработанные дрожжи для использования в качестве хлебопекарных.

Чтобы выделить отработанные спиртовые дрожжи в качестве кормовых, мелассную барду охлаждают до 30-35°С и дважды сепарируют. Полученный дрожжевой концентрат (дрожжевое молоко) содержит 250-300 г/л дрожжей. Его можно использовать непосредственно для корма скота (жидкие дрожжи) или высушить и получить сухие кормовые дрожжи. Выход сухих кормовых дрожжей влажностью 8-10% составляет около 3 кг из 1 м³ барды. Более целесообразно не ограничиваться выделением отработанных дрожжей из барды, а использовать ее в качестве питательной среды для выращивания кормовых дрожжей. В производстве кормовых дрожжей пользуются дрожжеподобными грибами: кандида тропикалис СК-4, кандида тропикалис Л-2, торула утилис С-1. Технологическая схема получения кормовых дрожжей выращиванием их на обездрожженной барде:

Барду по выходе из перегонного аппарата охлаждают в теплообменнике до 25-30°С, добавляют фосфорное и азотистое питание и подкисляют до pH 4,8-5,2 серной или соляной кислотой. В качестве источника фосфора применяют суперфосфатную вытяжку, диаммонийфосфат, динатрийфосфат и ортофосфорную кислоту, в качестве источника азота - сернокислый аммоний. Для увеличения выхода кормовых дрожжей к барде добавляют 1% мелассы, которую предварительно разбавляют до 30% сухих веществ, смешивают с горячей бардой и при 80-90°С выдерживают 20 мин. Выращивание дрожжей производят непрерывно в дрожжерастильном чане. Одновременно с притоком барды в дрожже- растильный чан подают засевные дрожжи в количестве 40-50% от количества усвояемых углеродсодержащих веществ барды, считая на дрожжи 75%-ной влажности. Указанный засев обеспечивают возвратом дрожжей после сепарации и дрожжами, размноженными из чистой культуры.

Разведение засевных дрожжей из чистой культуры производят периодически в четыре стадии: колба и дрожжевые маточники емкостью 15,120 и 1 200 л. В качестве питательной среды в этих четырех стадиях применяют стерильное мелассное сусло, подкисленное серной или соляной кислотой. Дальнейшее накопление засевных дрожжей проводят непрерывно в дрожжанке. Питательную среду готовят разбавлением барды водой в соотношении 1:1 с добавлением 10 кг стерилизованной мелассы на 1 м³ разбавленной барды. Приток питательной среды в дрожжанку и отвод зрелых дрожжей составляет 10% полезной емкости дрожжанки в час. В дрожжанке поддерживают температуру 30°С, pH 4,6-4,8 и непрерывно подают воздух. Количество дрожжей (75%-ной влажности) по выходе из дрожжанки должно составлять 18-20 г/л. Один раз в семь суток дрожжи полностью передают в дрожжерастильный чан и после стерилизации всей аппаратуры и трубопроводов цикл разведения дрожжей повторяется.

При переработке необездрожженной барды подсев дрожжей в дрожжерастильный чан производят только дрожжами чистой культуры. В этом случае процесс накопления засевных дрожжей удлиняется на одну стадию, проводимую на неразбавленной барде непрерывным способом в большой дрожжанке. В этой стадии накапливают 50 г/л дрожжей, что полностью обеспечивает засев дрожжерастильного чана без возврата отсепарированных дрожжей. Лучше выделять дрожжи из необездрожженной барды на сепараторах и выращивать кормовые дрожжи на отсепарированной барде. При этом дрожжи спиртового брожения присоединяют к суспензии кормовых дрожжей, сепарируют и высушивают.

При выращивании товарных кормовых дрожжей в дрожжерастильном чане поддерживают температуру 32-34°С и в него непрерывно продувают воздух 30 м³/час на 1 м³ сусла. Длительность выращивания составляет 8-8,5 ч. Дрожжевая бражка с содержанием 50 г/л дрожжей непрерывно поступает из дрожжерастильного чана в дезэмульгатор, где гасится пена. Выделение дрожжей из бражки производят трехступенчатой сепарацией. После третьей ступени сепарации дрожжевой концентрат содержит 600 г/л дрожжей и поступает для высушивания в сушилку. Сухие дрожжи из сушилки поступают на расфасовку. Выход воздушно-сухих дрожжей из 1 м³ барды составляет 11-13 кг, при добавлении к барде 1 % мелассы - 16-20 кг. Дрожжевой концентрат по пути в сушилку целесообразно облучать ультрафиолетовыми лучами для превращения провитамина эргостерола, содержащегося в дрожжах, в витамин D₂. Наличие витамина D₂B корме исключает заболевание молодняка рахитом.

Согласно техническим условиям, кормовые дрожжи должны соответствовать следующим требованиям:

1. Внешний вид - чешуйки, гранулы или порошок коричневого цвета.

2. Вкус и запах, свойственные дрожжам, посторонний запах и вкус не допускаются.

3. Влажность не более 12%.

4. Кислотность не более 1 г уксусной кислоты на 100 г абсолютно сухого продукта.

5. Содержание общего белка на абсолютно сухое вещество не менее 43%.

6. Содержание золы (на абсолютно сухое вещество) не более 12%.

Вторичная барда, полученная после отделения дрожжевого

концентрата на сепараторах, мало отличается по химическому составу от первичной, т. е. обычной барды, поэтому ее можно применять в жидком или упаренном виде для получения кормовых концентратов. При производстве кормовых концентратов и кормовых дрожжей возможна сушка дрожжевой бражки без ее сепарации в смеси с наполнителями: кукурузные кочерыжки, солома, отруби, жом (отход свеклосахарного производства). Такой способ упрощает работу дрожжевого цеха и улучшает кормовые достоинства концентрата за счет белков и витаминов дрожжей.

Получение глицерина и бардяной золы. Для извлечения глицерина обездрожженную барду обрабатывают бардяной золой, отстаивают, фильтруют, выпаривают в выпарных аппаратах до содержания сухих веществ 75%, а затем окончательно упаривают до содержания сухих веществ 95% в автоклавах с подвижной поверхностью нагрева. Из упаренной барды глицерин отгоняют с водяным паром под вакуумом. Полученный глицерин-сырец очищают при помощи ионообменных смол или вторично подвергают дистилляции. Барду, из которой выделен глицерин, разбавляют водой до содержания сухих веществ 75% и сжигают в топках паровых котлов. Теплотворная способность барды с содержанием 75% сухих веществ 2500 ккал/кг. При сжигании получают бардяную золу; последнюю используют для получения калиевых и натриевых солей. В пересчете на 1 т мелассы получают около 15 кг глицерина и 80 кг бардяной золы; кроме того, получают пар для энергетических и тепловых нужд.

Получение глицерина, глютаминовой кислоты и бетаина. Из мелассной барды можно извлечь глицерин, глютаминовую кислоту и бетаин.

Глицерин СН₂ОНСНОНСН₂ОН широко применяется в производстве взрывчатых веществ, пластмасс, красок, косметических товаров и др.

Глютаминовая кислота

широко применяется в качестве лечебного средства. Натриевая соль глютаминовой кислоты - глютамат натрия - придает пищевым продуктам естественный вкус и свежесть, и поэтому его применяют в консервной промышленности, в производстве мороженых овощей, маргарина, пищевых концентратов и других продуктов питания.

Глютаминовая кислота содержится в барде в виде ангидрида - пирролидонкарбоновой кислоты

которая под действием сильных кислот или оснований легко гидролизуется в глютаминовую кислоту.

Бетаин применяют в виде лечебного средства, чаще всего в виде солянокислого бетаина - ацидина, а также для предохранения от порчи пищевых продуктов.

Для получения глицерина, бетаина и глютаминовой кислоты мелассную барду сгущают в выпарных аппаратах до содержания сухих веществ 50%. Затем барду обрабатывают разбавленной серной кислотой; образовавшиеся сернокислые соли кальция, калия и натрия вследствие малой растворимости в концентрированной барде выпадают в осадок, который отделяют на центрифуге. Затем барду повторно выпаривают до содержания сухих веществ 82-85%. Из упаренной барды отгоняют глицерин водяным паром под разрежением, гидролизуют барду соляной кислотой. При гидролизе пирролидонкарбоновая кислота превращается в глютаминовую.

Гидролизат охлаждают, при этом выпадает осадок - смесь хлористых солей и гуминовых веществ. Осадок отделяют на центрифуге, а фугат выпаривают до относительной плотности 1,32-1,33. При выпаривании выпадает осадок, который представляет собой смесь хлористых солей калия, натрия и ацидина. Выпавший осадок называют сырой солью ацидина; его отделяют на центрифуге. Осадок служит для получения сырой соли ацидина, а фугат - для получения глютаминовой кислоты.

Сырую соль ацидина растворяют в соляной кислоте, в которой плохо растворимы хлористые соли калия и натрия. Они остаются в осадке, отделяемом фильтрацией. Раствор ацидина выпаривают до образования кристаллов и охлаждают, выпавшие кристаллы отделяют фильтрацией. Так как последние недостаточно чистые, их растворяют в воде, обрабатывают раствор активным углем и отфильтровывают. Отфильтрованный раствор ацидина охлаждают, при этом он кристаллизуется. Полученные кристаллы ацидина промывают этиловым спиртом и высушивают до содержания влаги не более 0,5%. Продукт просеивают и упаковывают.

В фугат, полученный после отделения сырой соли ацидина, добавляют соляную кислоту и проводят кристаллизацию, в процессе которой выпадают в осадок кристаллы хлоргидрата глютаминовой кислоты. Хлоргидрат отфильтровывают и растворяют в воде. Раствор обрабатывают активным углем и фильтруют. Осветленный раствор хлоргидрата глютаминовой кислоты нейтрализуют раствором едкого натра; при нейтрализации выпадают кристаллы глютаминовой кислоты, после чего раствор медленно охлаждают и проводят повторную кристаллизацию.

Кристаллы глютаминовой кислоты отделяют на центрифуге, растворяют в воде и добавляют раствор едкого натра - образуется глютамат натрия. Раствор осветляют активным углем, добавляют соляную кислоту и вторично проводят кристаллизацию полученной глютаминовой кислоты. Выпавшие кристаллы глютаминовой кислоты отделяют на центрифуге, промывают холодной водой и высушивают. Повторная кристаллизация позволяет получать глютаминовую кислоту высокой чистоты (99,8%).