способ утилизации спиртовой барды из зернового сырья

Формула изобретения

Способ переработки спиртовой барды из зернового сырья путем ее нейтрализации, флокуляции и разделения на осадок и осветленную водную фазу, отличающийся тем, что флокуляцию проводят при рН 7,5-8,5, а для флокуляции используют анионный флокулянт с молекулярной массой не менее 15·10⁶, представляющий собой продукт взаимодействия полиакриламида с натриевой солью акриловой кислоты.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к спиртовой и кормовой промышленности, а именно к способам переработки отходов спиртового производства на основе зернового сырья с получением кормового продукта, а именно к способам утилизации спиртовой барды.

Существует способ утилизации спиртовой барды, полученной при производстве спирта из зерна, предусматривающий выращивание на ней дрожжей, отделение биомассы от культуральной жидкости, биологическую очистку культуральной жидкости, смешение биомассы дрожжей с бактериальной биомассой активного ила и получение дрожжебактериального продукта (SU № 841350, C12F 3/10, 1980).

Схема, организованная по такому способу, является довольно сложной и дорогостоящей.

Известен способ переработки спиртовой барды путем ее предварительного механического разделения (Денщиков М.Т. Отходы пищевой промышленности и их использование. - М.; Пищепромиздат, 1963, стр.200-203, рис.50) на грубодисперсную фазу (зерновая дробина, чешуйки и т.п.) и плохо фильтруемую однородную суспензию, включающую коллоидную кислую взвесь. После отделения грубодисперсной фазы оставшаяся суспензия проходит стадию упаривания в традиционных многокорпусных выпарных аппаратах, а затем сушку до конечной влажности по методу двухстадийного обезвоживания. При этом дробина доводится до сухого состояния либо путем самостоятельной обработки в отдельном сушильном аппарате, либо в смеси с упаренным концентратом.

Использование данного метода для получения сухой барды для корма животных требует повышенных энергозатрат. Кроме этого рассмотренный способ характеризуется значительными экологически грязными стоками.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ переработки спиртовой барды из зернового сырья с получением кормового продукта, который предусматривает следующие стадии: отделение дробины, разрушение кислой коллоидной смеси с образованием осадка и осветленной фазы, очистку осветленной фазы от растворенных органических веществ. Стадия разрушения кислой коллоидной смеси включает операцию нейтрализации до рН 6-7, коагуляцию и флокуляцию, причем для получения легкофильтруемого осадка предусмотрен многократный контакт осадка с новыми порциями коллоидной взвеси. Для коагуляции применяют глину сложного состава, сульфат и/или хлорид железа, сульфат и/или хлорид алюминия или используют процесс электрокоагуляции. Для флокуляции применяют Полиэлектролит ВПК-402, представляющий собой водорастворимый катионный флокулянт (RU № 2259394, C12F 3/10,2005).

Недостатком данного процесса является многостадийность, сложность и повышенная энергоемкость.

Известно, что вода спиртовой барды, поступающая на очистку после отделения дробины, представляет собой кислую коллоидную смесь, состоящую из взвешенных примесей, коллоидных частиц органического происхождения сложного состава (полурастворенных белковых коллоидных взвесей) и растворенных органических соединений. При использовании коагулянтов и флокулянтов, указанных в прототипе, вода освобождается только от взвешенных примесей с частичным удалением коллоидных частиц (см. пример 1 описания изобретения). Поэтому для наиболее полного отделения коллоидных частиц дополнительно предусматривают электрокоагуляцию и многократный возврат в цикл осадка для контакта с новыми порциями кислой коллоидной взвеси.

Техническим результатом предлагаемого технического решения является упрощение технологии переработки спиртовой барды с получением водной осветленной фазы, практически не содержащей взвешенных веществ.

Указанный технический результат достигается тем, что исходную барду нейтрализуют до рН 7,5-8,5, а для флокуляции используют анионный флокулянт с молекулярной массой не менее 15·10 ⁶, представляющий собой продукт взаимодействия полиакриламида с натриевой солью акриловой кислоты. Кроме того, перед нейтрализацией и флокуляцией из исходной барды отделяют дробину.

В качестве нейтрализующего агента можно использовать известь, соду, гидроксид натрия и др.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1 (сравнительный - по прототипу)

Из спиртовой барды, взятой в количестве 1 л с рН 3,5, температурой 90°С и содержанием: воды 89,6%, растворенных органических веществ 2,3%, взвешенных веществ 6,0%, сухих веществ 8,2%, механически отделялись крупные взвешенные частицы (дробина). Полученная коллоидная взвесь имела следующий состав, мас.%: вода - 96, растворенные органические вещества - 2,3, взвешенные вещества - 2,5, сухие вещества - 4,8. Нейтрализацию коллоидной взвеси проводили содой (NаНСО₃ ) до рН 6,5 с одновременной коагуляцией глиной и полимером марки ВПК-402 (высокомолекулярный сильноосновной катионный полимер, получаемый путем радикальной полимеризации мономера диметилдиаллиламмонийхлорида). Состав глины, мас.%: SiO₂ 54-40, Аl₂О ₃ 16, СаО 3-15, MgO 1-2, Fe₂O₃ 3-4, MnO 0,1, TiO₂ 0,2, P₂O₅ 0,2. После отстаивания и отделения от осадка полученная осветленная водная фаза имела следующий состав, мас.%: взвешенные вещества 2,1, растворенные органические вещества 2,1, сухие вещества 4,2. Содержание взвешенных веществ, сухих веществ (общее содержание примесей) определяли по методике ПНДФ 14. 1:2.110-97.

Пример 2

Из спиртовой барды, взятой по примеру 1, механически отделялись крупные взвешенные частицы (дробина). Нейтрализацию коллоидной взвеси проводили известью до рН 7,5 с одновременной флокуляцией анионным флокулянтом Flopam AN 934 с молекулярной массой 15·10⁶. После отстаивания водная фаза имела следующий состав, мас.%: взвешенные вещества 0,045, растворенные органические вещества 2,0, сухие вещества 2,045.

Пример 3

Из спиртовой барды, взятой по примеру 1, механически отделялись крупные взвешенные частицы (дробина). Нейтрализацию коллоидной взвеси проводили известью до рН 7,5 с одновременной флокуляцией анионным флокулянтом Росфлок КВП с молекулярной массой 15·10⁶. После отстаивания водная фаза имела следующий состав, мас.%: взвешенные вещества 0,049, растворенные органические вещества 2,1, сухие вещества 2,149.

Пример 4

Из спиртовой барды, взятой по примеру 1, механически отделялись крупные взвешенные частицы (дробина). Нейтрализацию коллоидной взвеси проводили известью до рН 8,5 с одновременной флокуляцией анионным флокулянтом Росфлок КВП с молекулярной массой 15·10⁶. После отстаивания водная фаза имела следующий состав, мас.%: взвешенные вещества 0,04, растворенные органические вещества 2,1, сухие вещества 2,14.

Пример 5

Из спиртовой барды, взятой по примеру 1, механически отделялись крупные взвешенные частицы (дробина). Нейтрализацию коллоидной взвеси проводили известью до рН 6.0 с одновременной флокуляцией анионным флокулянтом Flopam AN 934 с молекулярной массой 15·10⁶. После отстаивания водная фаза имела следующий состав, мас.%: взвешенные вещества 0,2, растворенные органические вещества 2,0, сухие вещества 2,2.

Пример 6

Из спиртовой барды, взятой по примеру 1, механически отделялись крупные взвешенные частицы (дробина). Нейтрализацию коллоидной взвеси проводили известью до рН 7,5 с одновременной флокуляцией анионным флокулянтом Flopam AN 920 с молекулярной массой 12·10⁶. После отстаивания водная фаза имела следующий состав, мас.%: взвешенные вещества 1,8, растворенные органические вещества 2,0, сухие вещества 3,8.

Пример 7

Из спиртовой барды, взятой по примеру 1, механически отделялись крупные взвешенные частицы (дробина). Нейтрализацию коллоидной взвеси проводили известью до рН 7,5 с одновременной флокуляцией анионным флокулянтом Flopam AN 956 с молекулярной массой 18·10⁶. После отстаивания водная фаза имела следующий состав, мас.%: взвешенные вещества 0,03, растворенные органические вещества 2,0, сухие вещества 2,03.

Пример 8

Из спиртовой барды, взятой по примеру 1, механически отделялись крупные взвешенные частицы (дробина). Нейтрализацию коллоидной взвеси проводили известью до рН 7,5 с одновременной флокуляцией катионным флокулянтом Flopam FO 4240 с молекулярной массой 18·10⁶. После отстаивания водная фаза имела следующий состав, мас.%: взвешенные вещества 2,0, растворенные органические вещества 2,0, сухие вещества 4,0.

Пример 9

Спиртовую барду, взятую по примеру 1, нейтрализовали известью до рН 7,5 с одновременной флокуляцией анионным флокулянтом Flopam AN 934 с молекулярной массой 15·10⁶. После отстаивания водная фаза имела следующий состав, мас.%: взвешенные вещества 0,03, растворенные органические вещества 2,0, сухие вещества 2,03.

Пример 10

Спиртовую барду, взятую по примеру 1, нейтрализовали известью до рН 7,5 с одновременной флокуляцией анионным флокулянтом Flopam AN 956 с молекулярной массой 18·10⁶. После отстаивания водная фаза имела следующий состав, мас.%: взвешенные вещества 0,03, растворенные органические вещества 2,0, сухие вещества 2,03.

Пример 11

Спиртовую барду, взятую по примеру 1, нейтрализовали известью до рН 6.0 с одновременной флокуляцией анионным флокулянтом Flopam AN 934 с молекулярной массой 15·10 ⁶. После отстаивания водная фаза имела следующий состав, мас.%: взвешенные вещества 1,5, растворенные органические вещества 2,0, сухие вещества 3,5.

Пример 12

Спиртовую барду, взятую по примеру 1, нейтрализовали известью до рН 6.0 с одновременной флокуляцией анионным флокулянтом Flopam AN 956 с молекулярной массой 18·10⁶. После отстаивания водная фаза имела следующий состав, мас.%: взвешенные вещества 1,2, растворенные органические вещества 2,0, сухие вещества 3,2.

Пример 13

Из спиртовой барды, взятой по примеру 1, механически отделялись крупные взвешенные частицы (дробина). Нейтрализацию коллоидной взвеси проводили известью до рН 9.0 с одновременной флокуляцией анионным флокулянтом Flopam AN 934 с молекулярной массой 15·10⁶. После отстаивания водная фаза имела следующий состав, мас.%: взвешенные вещества 0,04, растворенные органические вещества 2,0, сухие вещества 2,04.

Пример 14

Спиртовую барду, взятую по примеру 1, нейтрализовали известью до рН 9.0 с одновременной флокуляцией анионным флокулянтом Flopam AN 956 с молекулярной массой 18·10⁶. После отстаивания водная фаза имела следующий состав, мас.%: взвешенные вещества 0,03, растворенные органические вещества 2,0, сухие вещества 2,03.

Используемые в приведенных примерах флокулянты:

Росфлок КВП представляет собой анионную эмульсию высокомолекулярного частично гидролизованного полиакриламида.

Флокулянты Floram серии AN представляют собой анионные эмульсии, полученные путем сополимеризации мономеров акриламида и акрилата натрия в различных пропорциях. Они отрицательно заряжены с плотностью заряда в диапазоне от 1 до 50% и имеют молекулярную массу от 5·10⁶ до 22·10⁶.

Флокулянты Floram серии FO представляют собой катионные эмульсии, полученные путем сополимеризации мономеров акриламида и метилхлорида в различных пропорциях. Они положительно заряжены с плотностью заряда в диапазоне от 0 до 15% и имеют молекулярную массу от 3·10⁶ до 15·10^6.

Из приведенных примеров видно, что предложенный способ позволяет значительно упростить технологию переработки спиртовой барды с получением осветленной водной фазы, содержащей не более 0,05 мас.% взвешенных частиц.

Использование анионного флокулянта с молекулярной массой менее 15·10⁶ в заявленном интервале рН не позволяет получать флокулы, состоящие не только из взвешенных, но и из коллоидных частиц, и для получения осветленной водной фазы, максимально очищенной от взвешенных частиц, потребуется использовать дополнительные операции по очистке.

При нейтрализации коллоидной взвеси до рН 6.0 с использованием заявленного флокулянта эффективность отделения взвешенных частиц падает. При нейтрализации коллоидной взвеси до рН свыше 8.5 получается щелочная вода выше нормы, увеличивается расход нейтрализущего агента при той же эффективности отделения взвешенных частиц.