СВЕКЛОВИЧНЫЕ ХВОСТИКИ И ОБЛОМКИ СВЕКЛЫ

 

В начальной стадии переработки свеклы появляются отходы производства: при неоднократной погрузке и разгрузке свеклы, при механизированной подаче ее на завод.

При этих операциях большинство хвостиков отламывается, кроме того, образуются дополнительные свекловичные отходы в виде обломков свеклы — «боя». Количество свекловичных отходов составляет примерно 2 — 3% к массе свеклы, их сахаристость около 16%. Свекловичные отходы представляют большую ценность.

Типовая схема улавливания и переработки хвостиков состоит в том, что всю транспортерно-моечную воду пропускают через ротационные хвостикоулавливатели; вода вместе с грязью проходит через сита и направляется в отстойники, а хвостики и обломки свеклы поступают в мойку-классификатор, где от них отделяют посторонние примеси. Далее свекловичные отходы взвешивают и направляют в производство или на корм скоту. Возможно использование отходов для производства кормовых дрожжей.

«а ЖОМ

Жом является основным отходом свеклосахарного производства. Действительно, в среднем можно считать, что из 25 кг сухих веществ, содержащихся в 100 кг перерабатываемой свеклы, кристаллического сахара-песка получается около 15 кг. Остальное количество их (около 10 кг, или 40 % от всех сухих веществ свеклы) переходит в отходы, и из них около 5,5 кг, т.е. более половины, остается в жоме. Жом как отход сахарного производства находит широкое применение.

Применение жома для кормовых целей. Жом является хорошим кормом для скота. Его используют в свежем, кислом и сухом виде (табл. 12.1).

Таблица 12 J

Кормовая ценность различных видов жома

 

 

Виды жома	Содержание в 100 кг жома
Кормовые единицы	Перевари-ваемый протеин, кг	Кальций, г	Фосфор, г	Каротин, мг
Свежий		0,9
Кислый		0,8			–
Сушеный		3,9			–

 

По питательности жом находится между овсом и луговым сеном. Он уступает им лишь немного по содержанию азотистых веществ, но содержание безазотистых, легко усваиваемых веществ в нем в 1,5 раза больше, чем в свежем сене, и почти столько же, сколько в овсе.

Наиболее полно питательные вещества жома используются при скармливании его в свежем виде (до 75% сухих веществ свежего жома являются усвояемыми, у кислого - 56%). Выход жома при работе на диффузионных установках непрерывного действия составляет около 80% к весу свеклы с содержанием лишь 5 — 7% сухих веществ, т.е. такой жом содержит 95 — 92% воды. Для удаления излишней влаги (40 — 50%) с целью повышения транспортабельности жом прессуют, доводят содержание сухих веществ до 12 — 16%.

Для прессования жома наиболее перспективны горизонтальные прессы с дырчатым конусом, снабженные двухзаходящими витками и автоматическим регулированием степени отжатия жома.

В настоящее время большая часть жома подвергается длительному хранению, т.е. силосованию.

При хранении его в открытых жомохранилищах (жомовых ямах) под влиянием микроорганизмов жом скисает и получается так называемый кислый жом. Исследованиями установлено, что при хранении в течение 6 месяцев он теряет 50% сухих веществ, следовательно, хранить в ямах такое ценное кормовое средство нерационально.

Рациональное хранение жома методом силосования может быть осуществлено лишь в ямах небольших размеров, быстро заполняемых жомом, отпрессованным до содержания сухих веществ 13 — 15%. Жом необходимо утрамбовывать и укрывать. Потери сухих веществ в этом случае снижаются в 4раза. Строительство таких силосных сооружений надо осуществлять как можно ближе к местам потребления — фермам, скотооткормочным пунктам.

ВНИИСП проведены опыты кислотной обработки жома при его силосовании. Оказалось, что наилучший эффект достигается при обработке жома перед укладкой технической соляной кислотой в количестве 0,5% к весу отпресованногованного жома. Потери питательных веществ в жоме, обработаном

соляной кислотой, в 20 раз меньше, чем при контрольном хранении его в заводской жомовой яме.

Кислый жом, как и свежий, при очень большом содержании углеводов беден белками, что снижает его кормовую ценность. В последнее время для обогащения азотсодержащими веществами рекомендуется обработка жома аммиачной водой. Присутствующие в жоме органические кислоты, реагируя с аммиаком, образуют соответствующие соли аммония, усваиваемые живым организмом с образованием белков.

Сушка жома

Наиболее рациональным способом хранения жома является сушка, которая одновременно повышает его транспортабельность. Жом высушивается до содержания влаги 10 — 12%. С целью экономии топлива жом предварительно отпрессовывают до содержания сухих веществ (25 — 30%). В настоящее время разрабоно несколько способов сушки жома.

Классический (наиболее широко применяемый в настоящее время) способ представляет собой сушку прессованного жома топочными газами, получаемыми при сгорании топлива. Установка для сушки жома этим способом представлена на рис 12.1. Она состоит из топочного устройства, сушильного барабана и циклона. Топочное устройство непосредственно связано с вращающимся сушильным барабаном. Подача высушиваемого жома в сушильный барабан проводится при помощи загрузочного устройства, в ту часть его, куда поступают и топочные газы, т.е. высушиваемый жом и топочные газы в сушильном барабане движутся прямоточно. Это обус­ловлено тем, что температура топочных газов составляет 700 — 800°С, т.е. очень высокая. Поэтому в случае противоточного движения частички высушенного жома соприкасались бы с топочными газами с высокой темпера­турой, что привело бы к их возгоранию. Движение топочных газов через сушильный барабан осуществляется при помощи вентилятора. Вместе с отсасываемым воздухом захватываются и мелкие частички жома. Отделение их проводят в циклоне, установленном после вентилятора. Жомовую мелочь, отделенную в циклоне, направляют к основной массе жома, которая поступает в склад.

 

Рисунок 12.1 Установка для сушки жома

1 – топка; 2 – сушильный барабан; 3 – загрузочное устройство;

4 – разгрузочная камера с шнеком выгрузки; 5 ~ циклон

 

Жом высушивают до влажности 10 — 12%. Высушивание до более низкой влажности не имеет смысла, так как сухой жом является гигроскопичной массой, способной поглощать влагу. Поэтому при хранении сухой жом все равно поглотит влагу из воздуха до равновесной влажности, равной 10 — 12%. Кроме того, пересушенный жом слишком хрупкий и при перегрузках и транспортировке в нем образуется много мелочи и пыли, что связано с большими потерями продукта. Количество сухого жома составляет примерно 5% к массе свеклы. Этот способ сушки жома имеет ряд недостатков. Одним из них является высокий расход топлива, что сдерживает его широкое применение. Для повышении эффективности сушки жома было предложено перед сушкой его в сушильном барабане проводить предвари­тельное подсушивание при помощи тепла конденсатов вакуум-аппаратов. Такой способ реализован на сахарном заводе Offenau (Германия). На этом заводе прессованный жом с содержанием сухих веществ 31 % подсушивает­ся до концентрации сухих веществ 40% и затем направляется в сушильный барабан жомосушильной установки.

Сушка жома перегретым паром. В последнее время предложено проводить сушку прессованного жома перегретым паром. Производственные исытания такого способа проведены на сахарном заводе Puttrshoek в Голландии. Сушка жома на этом заводе проводилась при температуре 220°С и давлении 2,5 атм. Коэффициент использования тепла в сушильной установке довольно высокий (около 90%). Пар после сушильной установки используется для обогрева 1 и 2 корпусов выпарной установки. Сушильная установка работает в замкнутом цикле, что предотвращает попадание в ок­ружающую среду запахов и пыли жома. При производительности сушиль­ной установки 18 т/ч сухого жома количество выпариваемой воды состав­ляет 37 т/ч. Высушенный жом имеет высокое качество, хорошо набухает в воде. Его можно гранулировать с добавлением 3% мелассы.

Сухой жом Expandat (торговая марка). Это новый вид сухого жома, получаемого с применением экструзионной обработки используемого в каче­стве корма для крупного рогатого скота. Его получают из прессованного жома путем высушивания до содержания сухих веществ 80 — 82%, смеши­вания с 20 — 40% мелассы, добавлением минеральных или других добавок. Такую смесь подвегагают экструзионной обработке с последующим досуши­ванием до содержания сухих веществ примерно 90%. Высушенный продукт имеет частицы размером от 8 до 19 мм. Преимущество этого продукта в сравнении с гранулированным жомом состоит в том, что частички жома, полученные с применением экструзионной обработи, менее твердые и животные охотнее поедают этот корм. Энергетическая (кормовая ценность) Expandata составляет примерно 12 МДж/кг сухого вещества.

Гранулирование жома. Сухой жом имеет очень низкий насыпной вес (250 кг/м³), и для его хранения требуются склады большой емкости, транспортировка его также связана с определенными трудностями Прессование сухого жома с получением брикетов или гранул позволяет увеличить насыпной вес сухого жома примерно в 3 раза, так как объемный вес брикетов около 750 кг/м³. В настоящее время от производства брикетов отказались, и он выпускается в виде гранул, использование которых удобнее.

Для брикетирования (гранулирования) используются ротационные прессы ПБ-5 с горизонтально расположенной плоской матрицей и цилиндрической матрицей, ось которой расположена горизонтально. Модификации этих прессов схематически представлены на рис. 12.2

 

 

Рисунок 12.2 Ротационный пресс для гранулирования сухого жома

а) с горизонтально расположенной матрицей;

б) с цилиндрической матрицей, ось которой расположена горизонтально

 

Для увеличения питательной ценности к свекловичному жому рекомендуется добавлять мелассу, сгущенную барду, преддефекованный осадок. Такой жом в отличие от обычного сухого жома называется паточным, бардяным, сеппа-жом и т.д.

Паточный (мелассовый) сухой жом получают добавлением мелассы к сухому жому перед брикетированием (гранулированием). Меласса должна быть хорошо смешана с жомом, для чего применяются смесители различных конструкций. Линия для получения гранулированного жома схематически представлена на рис. 12.3.

Возможно добавление преддефекованиого осадка вместе с мелассой к прессованному жому при его высушивании. При этом получают особый род сухого жома, получивший название «сеппа-жома».

 

 

Рисунок 12.3 Гранулирование сухого жома

1– элеватор сухого жома; 2– распределительный шнек; 3– бункер;

4–питающий шнек; 5– пресс-гранулятор; 6– классификатор; 7–- охлаждение жома; 8– вентилятор; 9– гидроциклон; 10–упаковочный автомат; 11– конвейер

 

Сухой жом в качестве топлива для ТЭЦ. В последнее время прорабатывается вопрос использования всего сушеного жома в качестве топлива для выработки тепла и электроэнергии. Согласно проведенным расчетам, для завода производственной мощностью 12 тыс. т свеклы в сутки и содержании мякоти в свекле 5,5% использование сухого жома в качестве топлива обеспечит завод теплом и электроэнергией.

Использование жома для производства пищевого пектина. Известен способ производства пищевого пектинового порошка из сухого жома, разработанный Всесоюзным научно-исследовательским институтом кондитерской промышленности. По этому способу сухой жом подвергают гидролизу с

2–процентным раствором соляной кислоты, из полученного гидролизата после нейтрализации выделяют при помощи хлористого алюминия коллоидный осадок пектина и высушивают его. Способ был апробирован на Нальчикской кондитерской фабрике.

Сухой пектиновый порошок находит применение в кондитерской промышленности вместо яблочного пектина и других желирующих веществ. В настоящее время проводится разработка способа с использованием для осаждения пектина спирта.

Известна и технология получения из жома и пектинового клея. Однако его клеющая способность ниже синтетических клеев, получаемых в настоящее время, поэтому его не вырабатывают

 

МЕЛАССА

По общему количеству сухих веществ, поступающих в мелассу из свеклы, меласса уступает жому, но по ценности этих веществ и их разнообразию значительно превосходит последний.

 

Химический состав мелассы на 100 г сухого вещества, %

 

Сахароза
Азотистые вещества
Безазотистые органические вещества
Зола

 

Содержание азота в сухом веществе мелассы около 2%. Почти 1/3 всех азотистых веществ составляет бетаин. Остальные азотистые вещества — аминокислоты, из которых больше всего глутаминовой.

Меласса является ценным кормовым средством, в настоящее время она находит все более широкое применение в производстве комбикор­мов. Содержание влаги в комбикормах с мелассой не должно превышать 20%, так как иначе они портятся при хранении. Наиболее полноценный корм получается при смешивании мелассы со жмыхами масличных растений.

Меласса находит широкое применение для получения различных ценных химических продуктов: спирта, кормовых дрожжей, глутаминовой, молоч­ной, лимонной, масляной кислот, бетаина, бутилового спирта, глицерина, ацетона, поташа и т.д.

В настоящее время основное количество товарной мелассы перерабаты­вается в различные химические продукты микробиологическим способом путем сбраживания содержащегося в ней сахара.

Производство спирта. Производство этилового спирта является наиболее разработанным процессом переработки мелассы методом брожения. При современном состоянии его технология сбраживания мелассы не представляет никаких затруднений и проводится дрожжами при температуре 20 — 25°С. Мелласса перед сбраживанием подкисляется серной кислотой до величины рН 4,5 — 5. Такая кислотность благоприятна для развития дрожжей и достаточна для подавления развития других микроорганизмов, которые могут вызывать побочное брожение. Для размножения микроорганизмов и поддержания брожения в мелассу вводят сернокислый аммоний и фосфорную кислоту.

Выход спирта составляет около 46 кг/л, или 58 л на 100 кг введенной с мелассой сахарозы. После сбраживания мелассового раствора и отгонки из бражки спирта остается барда, из которой сепарированием отделяют

кормовые дрожжи. Их получается около 5% к весу перерабатываемой мелассы, считая на прессованные дрожжи с 25% сухого вещества.

Паточная барда может быть использована для получения аминокислот, глицерина, бетаина, твердой углекислоты и др.

Получение дрожжей. Для получения дрожжей мелассу разбавляют до 5% СВ, добавляют сернокислый аммоний, суперфосфат и сбраживают. Процесс брожения ведется приточным способом при продувании воздуха. Выход прессованных дрожжей, содержащих около 25% СВ, составляет 100 кг из 100 кг мелассы. Сухое вещество дрожжей состоит в основном из белков и богато витаминами, поэтому паточные дрожжи могут быть использованы не только в хлебопекарной промышленности, но и в качестве корма для скота.

Из мелассы путем брожения получают также лимонную, молочную, масляную кислоты, ацетон и бутиловый спирт (ацетонобутиловое брожение).

Выделение сахара из мелассы. В мелассе остается около 32% сахара, вводимого в производство со свеклой. С народнохозяйственной точки зрения было бы целесообразно использовать мелассу именно для получения сахара, а не чего-либо другого при условии, что метод получения не слишком дорог и сложен.

В настоящее время известно несколько способов сепарации сахара из мелассы:

■известковый — сахар осаждается в виде трехкальцевого сахарата;

■баритовый — сахар осаждается в виде монобариевого сахарата;

■стронциевый — сахар осаждается в виде бистронциевого сахарата.

Однако все эти способы не нашли широкого применения из экономических соображений. Построенные в 50 — 60-е годы XX столетия в РФ около 30 сепарационных цехов на сахарных заводах затем были ликвидированы.

По имеющимся сведениям в настоящее время в мире способ известковой сепарации применяется всего на одном заводе. Сущность его состоит в том, что мелассу разбавляют водой до 9 — 10% СВ, полученный раствор обрабатывают на холоду 110% тонко измельченной обожженной извести (к весу сахара). При перемешивании образуется осадок трикальцыевого сахарата. Этот осадок отфильтровывают на вакуум-фильтрах и промывают. Полученный фильтрат (щелок I) содержит еще некоторое количество сахара в виде моно- и дикальциевого сахарата. Для извлечения сахара щелок нагревают до 80 — 90°С и фильтруют.

Осадок трехкальциевого сахарата, полученного в результате нагревания щелока I, смешивается с трисахаратом, полученным на холоду, разбавляется промоями, а полученную суспензию направляют на дефекацию. Фильтрат (щелок II) содержит незначительное количество сахара и почти все несахаpa мелассы и может быть использован для получения ценных веществ (глутаминовой кислоты, бетаина и т.д).

При помощи известковой сепарации можно повысить выход сахара примерно на 1,5% к весу свеклы.

ФИЛЬТРАЦИОННЫЙ ОСАДОК

Получающийся на сахарном заводе фильтрационный осадок имеет следующий примерный химический состав, % на сухое вещество:

Сахар
Пектиновые вещества	1,7
Безазотистые органические вещества	9,5
Азотистые органические вещества	5,9
В том числе азот	0,9
Углекислый кальций	74,2
Известь в виде солей разных кислот	2,8
Прочие минеральные вещества	3,9
В том числе фосфорная кислота	1,7
Итого

 

Фильтрационный осадок является хорошим удобрением и дает наибольший эффект на кислых подзолистых почвах, требующих известкования.

Влажность фильтрационного осадка после вакуум-фильтров примерно 50%. Применение фильтрационного осадка во влажном состоянии затруднено, так как он малотранспортабелен и, кроме того, при существующих способах обработки почв его трудно равномерно распределить по поверхности поля. Осадок после механизированных прессов имеет меньшую влажность (примерно 30%), что позволяет его непосредственно использовать для указанных целей.

Использование фильтрационного осадка для иных целей не получило широкого распространения.