Фгу «Российский центр сельскохозяйственного консультирования» Консультация по современным методам переработки органических отходов Интенсивная биогазовая технология и её производные
| Вид материала | Документы |
- Рекомендации подготовили: Иванова Н. А. директор фгу сас «Новгородская». Ефимова, 111.49kb.
- О хозяйства, фгну «Росинформагротех», фгу «Учебно-методический центр сельскохозяйственного, 904.53kb.
- Программа вступительного экзамена по специальным дисциплинам для магистрантов специальности, 87.1kb.
- Технология переработки отходов рти и автопокрышек б/у пиролизом, 23.15kb.
- Рабочая учебная программа факультет, 281.64kb.
- Методического издания, 259.78kb.
- Положение Об организации утилизации и переработки бытовых и промышленных отходов, 89.39kb.
- Примерная программа наименование дисциплины технология хранения и переработки продукции, 328.32kb.
- Высшего профессионального образования, 245.81kb.
- Московский государственный открытый университет Научно-образовательный материал, 891.3kb.
Корма функционального назначения
Органические отходы, в современном кормопроизводстве почти не используется, из-за низкой биологической доступности организмом животного. Существуют ферментативные способы, но они достаточно дорогие по капитальным затратам и по себестоимости кормов. В растительных отходах главный компонент –целлюлоза, которая представляет собой линейный неразветвлённый полисахарид, элементарные звенья которого являются остатками глюкозы. Наличие длинных , жестких прямоцепочных молекул и почти правильной кристаллической упаковки, не позволяет органическому веществу растворяться в воде и иметь почти нулевую доступность для микробиологии.
Основные группы органических соединений:
- Хорошо растворимые соединения: простые сахара, органические кислоты;
- Плохо растворимые соединения: гемицеллюлозы;
- Не растворимые соединения: клетчатка, жиры, воск и смолы;
- Лигнин особая группа, высокая устойчивость к биологическим воздействиям.
Особенности ферментативного метода разрушения органического вещества, это индивидуальный подход к переработке отдельных видов органического вещества и многоплановость технологического процесса. Применяется, в случаях приготовления питательной среды для технологических процессов, где используются моно особи промышленных микроорганизмов «мутанты» работающих в закрытых стерильных условиях. Для микробиологических процессов, где используется широкий диапазон микробиологии природного происхождения в биореакторах или в организме животного, достаточно обеспечить биологическую доступность органического вещества физическим методом разрушения.
Это позволяет сделать электроплазменная технология, разрушить органическое вещество до частиц микроскопической дисперсности (10-2 – 10-4 см), при этом соответственно изменяются свойства дисперсных систем: растворимость, усвояемость частиц организмом и другие. Технология позволяет предложить новые кормовые смеси, благоприятно влияющие на организм животных. Целью, которой, является создание новых видов продукции, не уступающих по качеству продукции из первичного сырья и придание продукту повышенной биологической ценности, в сочетании с регуляторами клеточного метаболизма, (смесью модуляторов биологических эффектов), выполненных в виде смешеннолигандных (разнохарактерных лигандов) комплексных соединений, приготавливаемых по способу, описанному в патенте РФ № 2115657. Это регуляторы клеточного метаболизма, именуемые в дальнейшем витацитами (вита-жизнь, цито-клетка), являются предшественниками активных центров внутриклеточных ферментов. Применяется: в жидком виде, с 80% влажностью и с консервантом на основе муравьиной кислоты, срок сохранности не менее 1 месяца; в сухом виде (порошок), для сохранения биологической активность продукта, производиться в низкотемпературной вакуумной установке по технологии НОВ, разработанной коллективом Института машиноведения им. А.А. Благонравова РАН.
СХЕМА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ЛИНИИ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОГО ОБЕЗВОЖИВАНИЯ В ВАКУУМЕ
(НОВ)
Добавка к муке при выпечке хлеба.
Сочетание биогазовой и электроплазменной технологии позволяют с высокой эффективностью и с низкой себестоимостью конечного продукта, перерабатывать отруби, пивную дробину и другие органические отходы близкие по своему составу, в добавку к муке. Дополнительно для повышения биологической ценности и придания продукту статуса продукта функционального назначения добавляются витациты.
Витациты клеточное питание, предназначенное для непосредственного приема или в смеси с пищевыми продуктами в дозе от 30 до 50% от ежесуточной потребности организма человека в микронутриентах. витациты представляет собой смесь предшественников активных групп окислительно-восстановительных и других внутриклеточных ферментов, выполненных в виде смешеннолигандных (разнохарактерных) комплексных соединений биогенных металлов (Mg, Mn, Fe, Cu, Zn) различной композиции. В витациты, также входят органические соединения селена и йода, в которых эти эссенциальные микроэлемиенты образуют ковалентную связь (эти микроэлементы не формируют комплексы).
Комплесными соединениями (хелатами) или как принято в последнее время – координационными соединениями называются определенные молекулярные соединения, при сочетании компонентов которых образуются положительно или отрицательные ионы, способные существовать как в кристаллической форме, так и в растворе. В зависимости от числа функциональных групп в молекуле, способных давать координационные связи с металлом, различают двух до n-дентатные комплексообразующие реагенты, соответственно обусловливающие образование один, два, три и более циклов с ионом металла и характеризующие устойчивость молекулы комплексного соединения, хелатный эффект использован природой, в частности, ею выработаны такие жизненноважные координационные соединения: как гемоглобин: хлорофилл, энтербактерин, кобаламин, витаминизависящие ферменты, кальций связывающие белки и др. Большинство комплексообразующих реагентов (лигандов), участвующих в клеточном метаболизме, способны образовывать с биогенными металлами координационные соединения различной устойчивости. По устойчивости образования комплексных соединений биогенные металлы располагаются в следующей последовательности:
Mg < Mn < Fe < Co < Ni < Cu > Zn
На устойчивость комплексных соединений также влияют химические свойства витаминов, которые прочности связывания их с ионом металла располагаются в ряд:
РР < B3 < H < B6 < B1 < B13 < B15 < B2 < Bc
Особенность смешеннолигандных комплексов состоит в том: что конструирование их молекул осуществляется путем включения во внутреннюю сферу их молекул разнохарактерных лигандов. Приготовление смешеннолигандного комплекса биогенного металла осуществляют в следующей последовательности. Сначала растворяют соль металла, т.е. образуют гидрат металла. Затем растворяют первый лиганд, например, витамин и растворы постепенно смешивают при постоянном перемешивании. В итоге образуется однолигандное комплексное соединение типа:
Me + L = [ Me (L) nH2O],
где Ме – гидратированный ион металла, L – лиганд, n – число координированных молекул воды.
Поскольку использовали гидратированный ион металла, то во внутренней сфере находится, т.е. образуется аквакомплекс. Количество молекул внутрисферной воды зависит от числа занимаемых ими координационных связей металла и зависит от его природы. Эта вода экранирована лигандом от цетральнго атма (металла) и поэтому весьма лабильна, что облегчает её легко замещается на донорные атомы других лигандов. После образования комплекса с одним лигандом отдельно растворяют второй лиганд (Х) и растворы постепенно смешивают при постоянном перемешивании. В итоге формируется смешеннолигандный комплекс – [Me (L) (Х) (n –z)H2O)], где Х-второй лиган, z – число молекул воды, заместившейся на второй лиганд.
Из общих моментов, характеризующих условия формирования смешеннолигандных аквакомплексных соединений необходимо отметить такой фактор, как выбор лигандов. Их выбор определяется с учетом функций компонентов аквакомплекса в метаболизме клеток и с учетом их катаболических путей. Поэтому характерной особенностью разнолигандных комплексов состоит в том, что совмещение во внутренней сфере комплексов биогенных металлов водорастворимых витаминов с аминокислотами, пептидами, фосфатом и азот- и углеродсодержащими веществами (например, оксикислоты и др.) в итоге приводит к формированию моделей активных центров металлоферментов, т.е. участков ферментов, ответственных как за каталитическое действие, так и за специфическое действие.
Сказанное проиллюстрируем конкретными примерами. Так сочитанность во внутренней сфере комплекса марганца пантотеновой кислоты с цистеином представляет собой предшественник кофактора. А, который играет фундаментальную роль в биохимических процессах. Другим примером формирования активных групп ферментов, которые моделируют кофермент, является комплекс магния с тиамином и фосфатной группой. Этот комплекс - предшественник активной группы фермента пируватдекарбоксилазы. Её активной группе требуется магний и кофермент тиаминпирофосфат, который представляет собой эфир пирофосфорной кислоты и тиамина.
Возможны композиции Витацитов, когда второй лиганд вместе с металлом комплекса и витамином не входит в состав активной группы фермента, но своим участием в метаболических процессах клетки усиливает действие первого реагента. Типичным примером является комплекс магния с витамином В1 и глутаминововой кислотой. Магний и витамин В1 в организме человека в качестве кофакторов известных ферментативных реакций включены в широкий спектр метаболических процессов. В частности, они участвуют в функционировании клеток нервной системы. Важно отметить, что глутаминовая кислота является одним из немногих соединений в дополнение к глюкозе
При переработке пивной дробины (отрубей), обозначенным методом, специалисты ВНИИ хлебопекарной промышленности и ВНИИПБ и ВП разработали пшеничный хлеб и галеты с лечебно-профилактическими свойствами. Особенность этих хлебобулочных изделий состоит в том, что наряду с пшеничной мукой эти хлебобулочные изделия содержали от 15 до 20% обработанной пивной дробины (отрубей), которая перед приготовлением хлеба и галет была обогащена смесью витацитов в виде аквакомплексов биогенных металлов с витаминами в дозе, составляющей 30% от ежесуточной потребности человека в витаминах. На основе обобщения многочисленных данных по азотному, минеральному питанию, источников энергетических ресурсов и потребности в витаминах дрожжей, в том числе применяемых в хлебопечении, были выбраны витамины с аминогруппой, которые являются активаторами роста и развития этих микроорганизмов. Введение витацитов в сбраживаемое пшеничное тесто с добавкой обработанной пивной дробиной улучшило качественные показатели хлеба по сравнению контролем.
При выпечки галет использование витацитов существенно улучшило органолептику изделия. Особенность этого эксперимента заключалось в том, что выпечка хлеба и галет производилась с применением бездрожжевого теста, состоящего из смеси пшеничной муки с обработанной пивной дробиной, варьируемой в пределах от 10% до 20% от массы муки, и витацитов в дозе, обеспечивающей суточную потребность человека в витаминах, таким образом, полученные результаты пробных выпечек хлебобулочных изделий с добавкой в пшеничную муку обработанной пивной дробины с витацитами дали возможность не только определить хлебопекарные свойства этой смеси, но и улучшить качественные показатели изделий, придав при этом им свойства продуктов функционального назначения.
Терапевтический эффект от приёма продуктов функционального назначения
Фармакотерапевтическая группа: средство сдерживания процесса старения организма, при длительном приёме процесса омоложения, поднятие жизненного тонуса, снижения утомляемости за счёт энергизации клетки, защита от токсического воздействия окружающей среды, алкоголя, воздействия радионуклидов / значительное /.
Фармакологические свойства: коррекция микроэкологических нарушений в желудочно-кишечном тракте, восстановления волос и их цвета /исчезают седые волосы/, у пожилых людей останавливается процесс увядания кожи /кожа становиться эластичной и гладкой / , на внутренних органах вследствие тяжелых заболеваний / инфаркт, деформации на почках, язвах, проблемы с железами внутренней секреции и т.д./ где былирубцы, отмирание ткани, происходит восстановление тканей до естественных форм, артерии и сосуды становятся эластичным, следствие нормализуется кровяное давление, головные боли /если причиной были спазмы сосудов/, исчезают проблемы с мочеиспусканием /простатит.
Добавка к муке производиться с влажностью -80%, с консервантом на основе муравьиной кислоты, в сухом виде порошок, производиться в низкотемпературной вакуумной станции, при температуре - +45С
Сравнение основных выходных параметров классической и интенсивной биогазовой технологии
На примере переработке 1 т АСВ (абсолютно сухого вещества) органического вещества.
| Наименование выходных продуктов | Классическая Технология Европа - Америка | Интенсивная технология. Россия. | ||
| Одна стадия – анаэробный процесс реагентная очистка воды | Две стадии- анаэробный + аэробный процесс | Три стадии- анаэробный + аэробный + микроводоросли | ||
| Биогаз, м/куб | 300 - 500 | 670 | 910 | 1530 и более |
| Метан, м/куб | 210 - 350 | 570 | 774 | 1 300 |
| Электроэнергия + тепловая энергия, , Мвт/ Гкал | 0,6/1,2 – 1,0/ 1,7 | 1,63/ 2,7 | 2,2 / 3,7 | 3,7 / 6,3 |
| Тепловая энергия (котельная), Гкал | 1,75 – 2,9 | 4,8 | 6,5 | 10,8 |
| Органическое удобрение АСВ, т | 0,65 – 0,42 | 0,33 | В любое время из технологии | В любое время из технологии |
| Время технологического процесса | 4 – 30 дней | 3-4 часа | 3-4 часа | 3 – 4 часа |
| Витамин В12 (кормосмесь) | нет | да | да | да |
| Корма | нет | да | да | да |
| Продукты питания | нет | да | да | да |
| Объём биореактора, м/куб | 300 - 200 | 50 | 70 | 120 |
| Занимаемая площадь, % | 100 | 15 | 30 | 115 |
| Себестоимость производства, % | 100 | 50 и менее | 60 и менее | 90 и менее |