Биоконверсия растительного сырья и его отходов

Полученная смазочная  композиция на основе жиропеномассы была апробирована в качестве смазочного компонента бурового раствора.

Промышленные  испытания смазочной композиции на основе модифицированной жиропеномассы проводились при бурении морской скважины Штокмановского месторождения в интервале 1702 ?2306 м. В результате введения модифицированной жиропеномассы в буровой раствор значение коэффициента трения фильтрационной корки снизилось в 1,5 раза, коэффициент трения скольжения пары «сталь?сталь» во всем диапазоне исследуемых нагрузок уменьшился в среднем в 1,6 раза, скорость изнашивания стали при максимальной удельной нагрузке (140 МПа) снизилась в два раза.

Параллельно были проведены исследования триботехнических свойств бурового раствора с этой же скважины, обработанного широко используемыми в бурении смазочными добавками ? СПРИНТ-2, РАМБС и СДЭБ. Испытания показали, что модифицированная пеномасса не только не уступает традиционно используемым при бурении смазочным добавкам, но и превосходит их, особенно по противоизносной способности.

По результатам  исследований разработана нормативная  документация на технологию приготовления  и использования в составе  бурового раствора смазочной композиции на основе модифицированной жиропеномассы.

При изучении возможности  использования соапстока в составе смазочной композиции последний не подвергали модификации (омылению), так как он изначально содержит значительное количество (до 20 %) натриевых мыл, а непосредственно смешивали с глинистой суспензией в разных соотношениях.

Результаты исследования показали, что количество вводимого  в композицию соапстока не должно превышать 1,5 %. При этом на 40 % снижается коэффициент трения фильтрационной корки и в два раза коэффициент трения пары «сталь-сталь» по сравнению с показателями глинистой суспензии. Дальнейшее увеличение содержания соапстока в смеси приводит к ухудшению ее антифрикционных свойств.

Испытания также  показали, что по антифрикционным  свойствам смазочная композиция на основе соапстока не уступает традиционным смазкам, используемым при бурении скважин, но значительно уступает смазке на основе модифицированной жиропеномассы. Это объясняется высоким содержанием в жиропеномассе свободных жирных кислот, которые по сравнению с мылами способны образовывать между поверхностями трения более прочные граничные слои.

Предложенная  технология переработки и использования  жиропеномассы и соапстока в составе технических смазочных композиций позволит решить экологическую проблему рыбоперерабатывающих предприятий, связанную с утилизацией указанных жировых отходов. Кроме того, применение разработанных составов, например, при бурении нефтегазовых скважин, значительно повышает эффективность технологического процесса благодаря хорошим антифрикционным свойствам предложенных композиций.  

Глава 4. Переработка отходов  сельского хозяйства, пищевой и зерноперерабатывающей  промышленности в  кормовые добавки  и комбикорма по технологии микробиологической биоконверсии

    Технология  микробиологической биоконверсии отходов  предназначена для переработки  сырьевых компонентов, не используемых в традиционном кормопроизводстве, в высококачественные углеводно-белковые кормовые добавки и комбикорма.

    Суть  технологии биоконверсии заключается в следующем: сырьевые компоненты (отходы) содержащие сложные полисахариды - пектиновые вещества, целлюлозу, гемицеллюлозу и др. подвергаются воздействию комплексных ферментных препаратов, содержащих пектиназу, гемицеллюлазу и целлюлазу. Ферменты представляют собой очищенный внеклеточный белок и способны к глубокой деструкции клеточных стенок и отдельных структурных полисахаридов, т.е. осуществляется расщепление сложных полисахаридов на простые с последующим построением на их основе легко усвояемого кормового белка.

    Другими словами, трудно усваиваемое сырье  переходит в легко усваиваемую  животными форму путем расщепления  неусваиваемой молекулы белка на простые аминокислоты.

    В качестве исходных сырьевых компонентов  могут быть использованы следующие  отходы:

1. Растительные компоненты сельскохозяйственных культур: стебли зерновых и технических культур, корзинки и стебли подсолнечника, льняная костра, стержни кукурузных початков, картофельная мезга, трава бобовых культур, отходы сенажа и силоса, отходы виноградной лозы, чайных плантаций, стебли табака.

2. Отходы зерноперерабатывающей промышленности: отруби, отходы при очистке и сортировке зерновой массы (зерновые отходы), зерновая сорная примесь, травмированные зерна, щуплые и проросшие зерна, семена дикорастущих растений, некондиционное зерно.

3. Отходы консервной, винодельческой промышленности и фруктовые отходы: кожица, семенные гнезда, дефектные плоды, вытерки и выжимки, отходы винограда, отходы кабачков, обрезанные концы плодов, жмых, дефектные кабачки, отходы зеленого горошка (ботва, створки, россыпь зерен, битые зерна, кусочки листьев, створки), отходы капусты, свеклы, моркови, картофеля.

4. Отходы сахарной промышленности: свекловичный жом, меласса, рафинадная патока, фильтрационный осадок, свекловичный бой, хвостики свеклы.

5. Отходы пивоваренной и спиртовой промышленности: сплав ячменя (щуплые зерна ячменя, мякина, солома и др. примеси), полировочные отходы, частицы измельченной оболочки, эндосперма, битые зерна, солодовая пыль, пивная дробина, меласса, крахмалистые продукты (картофеля и различных видов зерна), послеспиртовая барда, бражка.

6. Отходы чайной промышленности: чайная пыль, сметки, волоски, черешки.

7. Отходы эфирно-масличной промышленности: отходы травянистого и цветочного сырья.

8. Отходы масло - жировой промышленности: подсолнечная лузга, хлопковая шелуха.

9. Отходы кондитерской и молочной промышленности.

    Таким образом, любое растительное сырье  и его производные, как лигноцеллюлозный источник, доступны для микробиологической биоконверсии в углеводно-белковые корма и кормовые добавки.

    Наряду  с переработкой кондиционных растительных и зерновых компонентов, технология позволяет восстановление и многократное увеличение прежних кормовых свойств сырья, зараженного патогенной микрофлорой, испорченного насекомыми или частично разложившегося из-за неправильного хранения.

    В процессе биоконверсии в некондиционных компонентах уничтожаются болезнетворная микрофлора, яйца гельминтов, возбудители тяжелых заболеваний (бруцеллез, туберкулез, холера, тиф и др.), а также и вредные паразитирующие простейшие (аскариды, солитеры и др.). При этом кормовая ценность некондиционного сырья после соответствующей обработки превышает кормовую ценность кондиционных аналогов в 1,4-1,8 раз.

    После завершения процесса биоконверсии получаемым конечным продуктом, является кормовая добавка - углеводно-белковый концентрат (УБК), который приобретает кормовые свойства в 1,8-2,4 раза превосходящие фуражное зерно хорошего качества, а также обладает рядом существенных и необходимых свойств, которыми не обладает традиционное зерновое сырье.

    Особенностью  конечной продукции, получаемой по альтернативной технологии микробиологической биоконверсии, в основном является то, что по своей сути, сырье для производства кормовой добавки УБК проходит обработку в среде аналогичной микрофлоре начального участка пищевода, т.е. первый этап пищеварения - «подготовка корма к перевариванию» начинается вне пищевода. Поэтому процесс переваривания таких кормов уже непосредственно в пищеводе животных, птиц и рыбы характеризуется высокими уровнем биологических процессов и переваримостью корма, а также сниженными ферментными и энергетическими затратами организма на всем этапе пищеварения.

Таким образом получаемая кормовая добавка - УБК, отличается высокой питательностью (протеин 22…26%), более легкой усвояемостью, биологической активностью, а также ферментной, витаминной и минеральной ценностью.

Кормовая добавка УБК, используется как основной компонент при производстве комбикормов в соотношении 1:1, как добавку к грубым растительным кормам, при производстве простых кормовых смесей с измельченным фуражным зерном, отрубями, зерно отходами и пр., с нормой ввода до 25…65%.

Средние затраты на производство 1 кг. высококачественного корма по рассматриваемой технологии не превышают 1 руб., а по кормовой ценности превышают показатели фуражного зерна в 1,8-2,4 раз.

Как и в традиционных кормах, продукция, полученная по альтернативной технологии компании Биокомплекс, соответствует принятым стандартам по питательности и содержанию необходимого набора витаминов и микроэлементов, ветеринарно безопасна, сертифицирована и является экологически чистой. [подробное описание конечной продукции]

В зависимости  от вида исходного сырья и требований к готовой продукции, весь процесс  микробиологической обработки может  проходить от одного и до трех этапов, а длительность полного цикла производства может находиться в переделах от 4 до 6 суток. С увеличением длительности процесса снижаются финансовые затраты на переработку сырья и повышаются зоотехнические показатели конечной продукции.

Технология предусматривает  круглогодичный режим работы предприятия, низкие требования к квалификации большинства  рабочих, малые энергетические затраты.

Технология - экологически безопасная, не имеет сточных вод  и выбросов.

Создание производственного  комплекса для переработки отходов на основе альтернативной технологии микробиологической биоконверсии в корма может быть реализовано как для решения отдельных задач, так и многофункционального назначения.

Кроме того, ЗАО  Биокомплекс осуществляет реанимацию, модернизацию или перепрофилирование действующих и остановленных производств под выпуск комбикормов и кормовых добавок. Например, модульные фермерские комплексы могут быть смонтированы на основе имеющихся производственных помещений, оборудования колхозных кормоцехов, комбикормовых заводов и других пищевых и зерноперерабатывающих производств и пр.

Ключевым элементом  технологической цепи является биореактор, в котором и осуществляется процесс микробиологической биоконверсии отходов в корма. Реакторы являются универсальными и позволяют работать с любым сырьем и получать различные кормовые добавки.

Технологическая схема производственного комплекса по микробиологической переработке растительных отходов в корма, показана на рисунке.

Рис. 1.: Технологическая  схема микробиологической переработки растительных отходов в корма: 1 - прием сыпучего и влажного сырья; 2 - прием жидкого сырья; 3 - бункеры-дозаторы; 4 - смеситель; 5 - био-реактор; 6 - компрессор; 7 - парогенератор; 8 - сушилка; 9 - измельчитель; 10 - отгрузка в мешки.

Влажная (55%) смесь  различных отходов загружаются  в биореактор. С момента загрузки сырья, в биореакторе процесс микробиологической биоконверсии протекает в течении 4-6 дней (в зависимости от желаемых зоотехнических параметров конечной продукции). В результате получается влажная кормовая добавка - углеводно-белковый концентрат (УБК). Затем ее сушат до влажности 8 - 10 % и измельчают. После измельчения концентрат можно использовать для производства комбикормов, где в качестве основного компонента используется УБК (65 - 25% в зависимости от рецепта и целевого назначения комбикорма) .

Комбикорма, полученные по технологии ЗАО «Биокомплекс» на основе кормовой добавки УБК, обладают совершенно уникальными качественными показателями:

Комбикорм обладает высокой биологической активностью, а его переваривание характеризуется  более сжатым по времени процессом  пищеварения и высоким уровнем  биологических процессов. Таким  образом, продуктивность кормления  и эффективность выращивания  животных, птиц и рыбы при использовании  Комбикорма на основе УБК на 15-20% выше, чем при скармливании аналогичных  комбикормов, приготовленных по традиционной технологии. Кроме того, комбикорм  обладает лечебно-профилактическим и  стимулирующим эффектом для иммунной, кроветворной систем и кишечного  тракта, а также способствует удалению вредных веществ из организма (солей  тяжелых металлов, радионуклидов  и т.д.).

В отличие от классической технологии высокотемпературного гранулирования, комбикорм, произведенный  по технологии Биокомплекс, проходит низкотемпературное гранулирование без использования пара. Что исключает деструкцию белка и обеспечивает сохранность витаминов в корме даже при длительном хранении.

Комбикорм скармливается  по традиционным зоотехническим нормам и правилам, абсолютно безопасен  в использовании, не вызывает аллергических  симптомов и других побочных явлений  или противопоказаний. 

ЛИТЕРАТУРА

1. Ахназарова С.Л., Кафаров В.В. Методы оптимизации эксперимента в химической технологии : учеб. пособие для хим.-технол. спец. вузов. ? 2-е изд., перераб. и доп. ? М. : Высш. шк., 1985. ? 327 с.