|
Меласса кормовая патока представляет
собой межкристалльный маточный раствор, отделяемый в свеклосахарном
производстве при центрифугировании утфеля последнего продукта.
По химическому составу меласса является концентрированным
раствором сахарозы и несахаров, из которого невозможно дальнейшее выделение
сахара по обычной технологической схеме свеклосахарного производства. Однако
применение специальных методов осаждения сахарозы из мелассы окисями
щелочноземельных металлов (известковая, бариевая, стронциевая сепарация) и
других методов позволяет производить дальнейшее обессахаривание мелассы с
получением из нее 75—90 % кристаллического сахара.
Меласса является ценнейшим побочным продуктом
свеклосахарного производства. По общему количеству сухих веществ, поступающих
в нее из свеклы, меласса уступает жому, но по ценности этих веществ и их
разнообразию она значительно превосходит его.
Выход мелассы колеблется в пределах от 3,5 до 5 % к массе
свеклы. В ней содержится около 50 % растворенного сахара или от 10 до 15 %
всего сахара, содержащегося в перерабатываемой свекле.
Примерное содержание основных компонентов мелассы
приведено в табл. 2.2.5.
Несахар мелассы можно подразделить на неорганический и
органический. Органический в свою очередь подразделяется на безазотистый и
азотсодержащий, последний встречается в форме белков, амидов, аминокислот и
нитратов.
Из азотистых веществ в мелассе содержатся: бетаин,
пирролидон- Карбоновая, глутаминовая, аспарагиновая кислоты, лейцин,
изолейцин, гликоколь, аланин, валин.
Безазотистый несахар составляют углеводы (инверт,
рафиноза) и органические кислоты (молочная, муравьиная, уксусная, масляная,
лимонная).
В очень малых количествах в мелассе содержатся: кобальт,
железо, свинец, бор, цинк, кремний, серебро, йод, марганец, молибден.
Сахарная промышленность использует лишь незначительное
количество мелассы, употребляя ее в качестве добавки при производстве
сушеного обогащенного жома, амидной мелассы, а также лимонной кислоты.
На 1985
г. количество мелассы, идущей на производство
амидомииерального жома, определено исходя из необходимости увеличения
углеводного компонента в заменителях кормового белка для нужд животноводства.
Являясь ценным побочным продуктом свеклосахарного
производства, меласса полностью используется в народном хозяйстве и является
дефицитной.
Основные направления использования мелассы в народном
хозяйстве СССР за годы девятой пятилетки представлены в табл. 2.2.8.
Из данных таблицы видно, что меласса расходуется: на
производство спирта — 57%, для целей животноводства — около 20, для пищевых
производств (кислот, дрожжей) — около 15, на прочие цели — 8 %.
Обладая'высокими кормовыми достоинствами, меласса в то же
время благодаря своему химическому составу является ценным сырьем для
производства ряда продуктов и веществ в некоторых отраслях промышленности.
Непосредственно в сахарной промышленности меласса, как
было отмечено ранее, используется лишь в незначительном количестве, а именно
при производстве обогащенных видов сушеного жома.
К основным направлениям научных разработок в области
использования мелассы в сахарной промышленности следует отнести:
а)
дополнительное извлечение сахара из мелассы (обессахаривание);
б)
применение мелассы как углеводного и связывающего компонента при производстве
кормов на основе сушеного жома.
Прейскурантом оптовых цен на продукцию сахарной
промышленности № 34-02, утвержденным Госкомитетом цен Совета Министров СССР 2
июня 1972 г.,
установлены следующие цены на мелассу (при содержании в ней 46 % сахара),
руб. за 1 т:
При сахаристости мелассы выше или ниже 46 % производится
соответственно надбавка к оптовой цене или скидка с нее за каждый процент
отклонений в размере:
при отпуске по оптовым ценам (без налога с оборота) — 1 р.
52 к.;
при отпуске по оптовым ценам (с налогом с оборота) — 2 р.
72 к.
Обессахаривание мелассы. Обессахаривание мелассы является
одним из наиболее старых методов ее переработки, позволяющих получать
дополнительный сахар. Однако экономичность обессахаривания мелассы зависит от
ряда факторов: количества получаемой мелаесы, возможности и экономической
эффективности применения ее для других целей, необходимости в дополнительном
выходе сахара и др.
Известны следующие основные способы обессахаривания
мелассы:
а)
известковый, баритовый, стронциевый (сепарация сахара из мелассы);
б)
ионитный, основанный на практически полном удалении из нее ионизированных
несахаристых веществ.
Подробное описание способов и методов имеется во многих
технических ii специальных руководствах по сахарному производству.
В 1956—1960 гг. в сахарной промышленности СССР
предусматривалось широкое внедрение известкового способа сепарации (способ
Стеф- фена), позволяющего извлечь из мелассы до 70—75 % содержащегося в ней
сахара. Но осуществлялся он с большим трудом и длительно применялся лишь на
малом числе заводов (Жердевский, Эртильский, Мизочский, ЕланьЖоленовский и
др.). В настоящее время этот способ в СССР уже не применяется. Однако на ряде
зарубежных сахарных заводов (Франция, Бельгия и др.), известковый способ
сепарации применяется в усовершенствованном виде с непрерывным осаждением
сахарата.
Основными причинами неудовлетворительной работы многих
сепара- ционных цехов в нашей стране являлись: неудовлетворительное качество
известняка, поступающего на сахарные заводы; тяжелые и вредные условия труда
в сепарационных цехах и особенно в отделении подготовки известковой пудры;
плохое качество мелассы (особенно при переработке свеклы с низкими
технологическими качествами) и трех- кальциевого сахарата, затрудняющее
получение сахара-песка, соответствующего ГОСТу; недостаточная отработка
производственной схемы; ряд организационных вопросов.
По указанию директивных органов ВНИИСПом в 1975 г. произведен
экономический расчет и обоснование народнохозяйственной и отраслевой
целесообразности использования в СССР зарубежного опыта извлечения сахара из
мелассы. Эта работа показала, что подход к вопросу о целесообразности
сепарации сахара из мелассы в СССР и за рубежом должен быть различным.
Сепарацнонные цехи или предприятия по извлечению сахара из
мелассы за рубежом работают не систематически, а в зависимости от
конъюнктурных цен на кристаллический сахар и мелассу.
В капиталистических странах возможности и степень
извлечения сахара из свеклы (коэффициент производства) практически исчерпаны.
Коэффициент производства там достигает 80—85 % (против 70—72 % в среднем по
СССР), а разрыв между дигестией (сахаристостью) свеклы при ее доставке на
завод и выходом кристаллического сахара составляет около 2,5 % массы свеклы.
Поэтому сепарация в зарубежных условиях является дополнительным средством
увеличения выхода кристаллического сахара из свеклы после почти предельного
извлечения сахара обычными приемами.
В СССР разрыв между дигестией свеклы при ее доставке на
завод и выходом кристаллического сахара достигает около 5 %, т. е. вдвое
превышает зарубежный. Поэтому при экономической оценке сепарации сахара,
которая рассматривается как средство повышения выхода сахара из свеклы, ее
эффективность должна сопоставляться с эффективностью других способов
повышения степени использования сырья, конкурирующих с сепарацией.
Как установлено исследованиями ВНИИСП, известковая
сепарация сахара из мелассы, увеличивая выход кристаллического сахара, в то
же время не увеличивает степени использования сахара, извлекаемого из свеклы,
включая переработку мелассы на спирт и другие продукты.
При этом в результате безвозвратных потерь сахара в
процессе сепарации общее количество используемого сахара уменьшается на 20—25
% к массе сахара, содержащегося в сепарируемой мелассе. На каждую тонну
дополнительно получаемого кристаллического сахара расходуется около 3 т
мелассы, из которых более 0,5 т безвозвратно теряется в щелоках. В расчете на
1 млн. т сепарируемой мелассы может быть получено дополнительно
кристаллического сахара не более 350 тыс. т, безвозвратно потеряно сахара 100
тыс. т и уменьшены ресурсы мелассы на 850 тыс. т, что соответствует 425 тыс.
т сахара, растворенного в мелассе.
При действующих в СССР оптовых ценах на мелассу
дополнительные поступления за получаемый из нее кристаллический сахар не
превышают дополнительных издержек производства при переработке мелассы на
сахарном заводе и заменяющего мелассу зернокартофельного сырья на спиртовом
заводе.
Таким образом, даже при наличии сепарационных цехов их
функционирование в настоящее время было бы экономически неоправданным.
Увеличение выхода сахара путем его известковой сепарации
из мелассы является довольно капиталоемким способом и может быть оправдано
только после максимально возможного использования сырья на основной фазе
свеклосахарного производства, как это и имеет место в странах, где
применяется сепарация сахара из мелассы.
На основании проделанной работы ВНИИСП пришел к выводу,
что в настоящее время и на перспективу до 1985—1990 гг. организация сепарации
сахара применявшимся в СССР известковым способом является экономически
нецелесообразной.
Для дополнительного извлечения сахара из мелассы применим
также способ деминерализации продуктов свеклосахарного производства с помощью
ионообменных смол. В частности, установлена перспективность ионообменной
очистки промежуточных продуктов (оттеков) сахарного производства.
Основные преимущества деионизации оттеков заключается в
повышении выхода кристаллического сахара на 0,7—1 % к массе свеклы (в
зависимости от состава несахаров деионизнруемых оттеков) за счет сокращения
содержания сахара в мелассе, улучшения качества сатурационного сока после
смешения его с деионизированным оттеком, снижения нагрузки на последнюю
ступень кристаллизации.
Утилизация отдельных несахаров (в частности, глутаминовой
кислоты) из регенерационных растворов ионитной установки позволяет
вырабатывать ценные побочные продукты, а также снижать количество и вредность
сточных вод от ионитной установки.
В то же время необходимо совершенствование технологических
схем, оборудования и ионообменных материалов, а также решение комплекса
вопросов, связанных с практической реализацией предложений по деионизации
оттеков сахарного производства.
При выборе способа увеличения выхода сахара из свеклы за
счет снижения его содержания в мелассе целесообразно проводить специальные
исследования с учетом более эффективных новых разработок и зарубежного опыта.
Представляют интерес исследования, которые способствуют
повышению выхода сахара и снижению его содержания в мелассе (применение
поверхностно-активных веществ при варке утфелей, непрерывное получение
утфелей, автоматизация процесса уваривания, новые способы подготовки воды для
диффузии, очистка зеленой патоки различными методами, работа завода с выводом
сиропа).
Наряду с разработкой способов использования мелассы в
качестве обогащающего компонента при производстве различных видов сушеного
жома разработан также способ обогащения мелассы карбамидом для использования
ее в кормовых целях. Получаемая при этом так называемая «амндная меласса»
предназначена для непосредственного скармливания животным.
Добавка карбамида к мелассе осуществляется по той же
схеме, что и при производстве амидного жома. Приготовленная амидная масса
выкачивается в резервуар, из которого отпускается потребителям.
Зарубежный опыт использования мелассы. В зарубежных
сахаропроизводящих странах мелассу используют по-разному, причем технология
применения мелассы в разных отраслях промышленности и ее экономичность во
многом зависят от физико-химических свойств перерабатываемой мелассы.
Как уже отмечалось выше, на отдельных зарубежных сахарных
заводах (США, Франция, Бельгия и др.) применяется известковая сепарация
сахара из мелассы.
По данным «Технологии свеклосахарного производства» Мак
Джинниса, изданной на русском языке (1971, г.), известковая сепарация сахара нашла
распространение на заводах США, особенно в западных штатах, где содержание
сахар-а в мелассе составляет 2,3—3,8 % массы свеклы. Из мелассы извлекается
до 70 % сахара.
В 1971 г.
в Бельгии (фирма УКМАС) разработан новый непрерывный способ известковой
сепарации сахара из мелассы и создана установка непрерывного действия системы
«РТ» для сепарации сахара из мелассы.
Производство эффективных ионитных смол позволило в
последние годы использовать их также для получения из мелассы дополнительного
сахара. Значительный эффект дает так называемый безмелассный метод работы
сахарных заводов. Одной из разновидностей таких способов является метод,
разработанный западногерманской фирмой БМА и нашедшей практическое применение
в Японии, США и ФРГ.
Сущность его заключается в том, что сахарный завод,
работая по двухпродуктовой схеме, весь оттек от утфеля II продукта направляет
на деионизацию. Деионизированный оттек не поступает полностью на уваривание
утфеля I продукта вместе с сатурационным соком и клеровкой желтого сахара, а
разделяется так, что 30 % его выводится из технологического потока и
подвергается особой переработке.
Значительный интерес представляют разработанные в
последние годы способы обессахаривания мелассы с помощью ионообменной
хромотографии (способ фирмы «БМА» в ФРГ, способ А/О «Суоми сокери» в
Финляндии и способ получения жидкого сахара из мелассы фирмы «Реджане» в
Италии), позволяющие извлекать из мелассы до 98—99 % сахара с одновременным
использованием на корм скоту и в качестве удобрений ранее бросовых отходов от
деминерализации.
ВНИИСП, Гипросахпром и Укргипросахпром в 1978 г. обобщили новейшие
данные по обессахариванию мелассы в «Мероприятиях по выбору наиболее
эффективного способа извлечения сахара из мелассы применительно к условиям
отечественной сахарной промышленности», в которых в 'отличие от
вышеприведенных выводов ВНИИСП 1975
г. проявлена заинтересованность в применении
усовершенствованного непрерывного способа известковой сепарации по опыту
бельгийский фирмы «РТ» и способа производства жидкого сахара из мелассы по
методу финского А/О «Суоми сокери».
В зарубежной практике заметна тенденция к расходованию все
больших количеств мелассы в качестве составной части комбикормов для скота, а
в отдельных случаях и самостоятельно. Так в ФРГ расход мелассы на корм скоту
увеличился с 20 до 50 %, в США в настоящее время на корм скоту используется
около 80 % общего количества израсходованной мелассы.
Меласса за рубежом является сырьем для производства
этилового спирта; ферментативного глицерина (при специально направленном
спиртовом брожении); бутанола; ацетона; молочной, протеиновой и других кислот
методом апоксидативного (при отсутствии кислорода) брожения; пищевых и
кормовых дрожжей; уксусной, итаконовой, лимонной и щавелевой кислот методом
оксидативного брожения (в присутствии кислорода); глутаминовой кислоты;
глутамината натрия; сорбита; фурфурола; маннита (методом химической
обработки).
В США (Невада) мелассу используют при взрыве горных пород
нитратом аммония, в качестве средства, замедляющего его действие.
В очень незначительных количествах мелассу используют для
увеличения прочности красок, применяющихся для окраски стали.
В некоторых литейных цехах мелассу в количестве 4—5 %
добавляют к формовочному материалу (песку-земле). При электролитическом
методе получения алюминия угольные аноды, насаженные на металлические
ниппели, для увеличения прочности опускают в массу, состоящую из графита и
мелассы.
При искусственной или естественной (воздушной) сушке
древесины ее для предотвращения растрескивания предварительно смазывают
смесью из раствора поваренной соли и мелассы.
Мелассу добавляют в некоторые клеющие средства. Так, смесь
натриевого жидкого стекла и мелассы вполне пригодна для наклейки этикеток на
консервные банки из белой жести.
В Италии мелассу используют при производстве суррогатов
кофе, сухих электробатарей и т. д. В ряде зарубежных стран из мелассы
вырабатывают пластмассу и ферменты.
Мелассу используют для получения ряда химических
соединений, применяющихся в фармацевтической, химической и других отраслях
промышленности.
Уже давно известно несколько методов высушивания мелассы,
но большинство из них оказалось неэкономичными. В последнее время в Японии
мелассу высушивают следующим методом: ее разжижают до содержания 50 % СВ,
затем в течение 1 ч смешивают с 5 % Са(ОН)г. Смесь высушивают в
вакуум-сушилках, причем тепловым агентом служит горячий воздух температурой
150 °С.
Высушенная меласса представляет собой светло-коричневый
порошок следующего состава (в %): влаги — 3,20; редуцирующих веществ — 23,16;
сахара (определение поляризационным методом) — 65,63; золы — 19,82; азота —
0,63.
Высушенную мелассу в основном используют в качестве добавок
в корм скоту и в комбикормовой промышленности.
|