ИСТОЧНИКИ СЫРЬЯ

При накоплении биомассы дрожжей источником углерода могут служить сахара: глюкоза, ксилоза, мальтоза, сахароза, манноза, галактоза, арабиноза, а также уксусная кислота, этиловый спирт и другие органические вещества. Некоторое количество углеводов содержится в отходах пищевой промышленностй, которые тоже возможно использовать для выращивания дрожжей. К таким отходам следует отнести послеспиртовую барду заводов производства этилового спирта биохимическим способом из мелассы, зерна и картофеля; соковые воды крахмальных заводов; отбросный щелок, получаемый при известковой сепарации мелассы; отходы некоторых других пищевых производств. Количество дрожжей, которое возможно получить на этих заводах, определяется количеством отходов. Ресурсы их в нашей стране сравнительно невелики.

Значительное количество кормовых дрожжей можно выработать из растительного сырья. На гидролизно-спиртовых и сульфитно-спиртовых заводах для выращивания дрожжей используется послеспиртовая барда. На некоторых целлюлозно-бумажных комбинатах в процессе сульфатной варки также можно получить сахарсодержащий раствор, именуемый предгидролизатом Предгидролизаты после инверсии пригодны для выработки дрожжей. Щелок, получаемый при сульфитном способе ппрки целлюлозы, широко используется для выработки этилового спирта. Этот же щелок может быть использован для выработки дрожжей. Некоторые виды сульфитного щелока нецелесообразно перерабатывать на этиловый спирт ввиду незначительного содержания в них гексоз. К таким отнорится щелок от марки целлюлозы высокого выхода. Потребность народного хозяйства СССР в кормовых дрожжах за счет использования вышеперечисленных отходов целлюлозной промышленности может быть удовлетворена лишь в незначительной степени. Большое количество дрожжей должно быть получено из других, более значительных источников сырья. Таким сырьем в нашей стране являются отходы древесины хвойных и лиственных пород, отходы сельского хозяйства (подсолнечная лузга, кукурузная кочерыжка, гуза-пая, камыш и т. д.). Растительное сырье очень разнообразно по свойствам и гранулометрическому составу.

По происхождению его можно разделить на две группы:
1) древесное сырье (многолетние растительные ткани);
2) растительные отходы сельского хозяйства (однолетние растительные ткани).

 Древесное сырье разделяется на хвойное и лиственное. Оба эти вида в одинаковой степени пригодны для производства дрожжей. В общем балансе древесного сырья хвойная древесина составляет примерно 70%, а лиственная 30%. Из хвойных пород древесины на переработку чаще всего поступает сосна, ель и в районах Восточной Сибири – лиственница. Из лиственных пород преобладает береза и осина. Древесное сырье поступает на гидролизные заводы в виде дров или отходов лесопиления. Вследствие более высокой стоимости дров использовать их на производство дрожжей менее выгодно. Кроме того, дрова необходимо превращать в технологическую щепу, что вызывает дополнительные эксплуатационные расходы.

Отходы древесины разделяются на следующие виды:
1. Отходы лесопиления (твердые и мягкие: горбыль, брусок, опилки, щепа и др.).
2. Отходы фанерного, мебельного, спичечного и других производств (шпон, «карандаш» и др.).
3. Отходы производства дубильных экстрактов (одубина).
4. Отходы канифольно-экстракционных заводов (щепа после экстракции осмола).
5. Лесосечные отходы.

Многие из этих отходов (опилки, стружки, одубина, щепа после экстракции) пригодны для гидролиза без какой-либо дополнительной обработки. Другие же виды отходов (горбыль, рейки, шпон, «карандаш», лесосечные отходы) требуют измельчения, сортировки. Качество древесного сырья определяется требованиями МРТУ 13-02-3-66.

По техническим условиям щепа для гидролизного производства должна иметь следующие размеры (мм):
Длина вдоль волокна.....3–35
Толщина.....до 5

Размер опилок не нормируется. Сырье может содержать минеральных примесей (пыль, песок) до 1,0%; гнили до 6%; коры до 12%. Не допускается присутствие обугленных частиц.

Отходы, содержащие проклеивающие или пропитывающие материалы, в качестве сырья для гидролизно-дрожжевых заводов использовать нельзя, если эти вещества являются токсичными по отношению к дрожжам (например, отходы, полученные при обработке клееной фанеры).

Одубина – отход производства дубильных экстрактов. Перед экстракцией дубовую древесину измельчают в щепу. Размер щепы неоднороден и колеблется от 3–6 до 45 мм. Примерно половину щепы составляет фракция с размером частиц 5–15 мм. Влажность одубины равна 52–60%. Для гидролиза одубину можно использовать без предварительной обработки.

Экстракционная щепа – отход канифольно-экстракционных заводов. Перед экстракцией сосновые пни измельчают в технологическую щепу, по крупности удовлетворяющую МРТУ 13-02-3-66. Влажность щепы после экстракции составляет 8– 10%. Удельный выход Сахаров из нее примерно на 10% меньше выхода их из обычной древесины. В предварительной подготовке отработанная экстракционная щепа не нуждается.

Лесосечные отходы, состоящие из 15% хвои, 25% коры и 60% древесины, содержат редуцирующих веществ примерно на 15% меньше, чем обычное древесное сырье. Из хвойных пород выход PB составляет 36, а из лиственных 42 вместо 46–48%. Доброкачественность гидролизатов также ниже, вследствие чего выход дрожжей из PB меньше нормального. При переработке лесосечных отходов можно получить выход дрожжей из PB 40–42 вместо 46–48%. По размерам измельченные лесосечные отходы могут соответствовать обычным древесным отходам (МРТУ 13-02-3-66), но в отличие от них имеют повышенное содержание коры и гнили.

Лесные богатства нашей страны распределены неравномерно. В некоторых районах древесину нельзя использовать в качестве сырья для производства дроябкей и нужно привлекать другие, местные виды сырья. Например, в Целинном крае производство кормовых дрожжей можно организовать только на базе переработки соломы хлебных злаков; в Узбекистане на базе трех видов сырья: хлопковой шелухи, гуза-паи (стебель хлопчатника) и некоторых лекарственных трав (например, костра кенафа); на Украине и Северном Кавказе сырьем может служить подсолнечная лузга и кукурузная кочерыжка.

Из большего разнообразия растительных отходов сельского хомийстил наибольшее промышленное применение в гидролизной промышленности получили кукурузная кочерыжка и подсолнечная лузга. Эти виды сырья сосредоточиванием на маслозаводах и на заводах по калибровке семян кукурузы. Для организации дрожжевого производства производительностью 10–14 тыс. т в год приходится транспортировать что сырье с нескольких заводов. На одном заводе одновременно можно перерабатывать оба вида указанного сырья. Подсолнечную лузгу перед подачей в производство целесообразно пропускать через вальцы для повышения удельной загрузки гидролизаппарата.

На гидролизных заводах, расположенных на территории Узбекской ССР, в настоящее время перерабатывается шелуха хлопковых семян по комплексной схеме с использованием пентоз для производства ксилитана, а гексоз – для выработки дрожжей. Количество хлопковой шелухи, перерабатываемой на гидролизных заводах, в общем сырьевом балансе имеет незначительный удельный вес.

Одним из видов сырья для Узбекской CCP и других хлопководческих районов нашей страны могла бы явиться гуза-пая (стебель хлопчатника). По данным В. С. Мининой, из гузапаи можно получить выход PB в пределах 35–38% от веса абс. сухого сырья и выход дрожжей от полученных PB до 50%. Ежегодное возобновление количества гуза-паи в Узбекской CCP таково, что из этого сырья можно выработать значительное количество дрожжей. Для того чтобы использовать гуза-паю экономически целесообразно, необходимо организовать серийный выпуск машин для ее уборки и измельчения. Целесообразно, чтобы на гидролизный завод гуза-пая поступала уже в измельченном виде. Это облегчит погрузочно-разгрузочные работы. Отсутствие таких машин пока не позволяет действующим гидролизным заводам в хлопководческих районах широко использовать этот вид сырья.

Считается, что выход дрожжей из камыша только на 10% меньше, чем из древесины, и может составить 195–210 кг с \ т абс. сухого сырья. Выход дрожжей из PB доходит до 50% и выше. Массовая переработка камыша возможна после разработки и изготовления нужного количества уборочных машин. Ввиду ограниченной зоны распространения в нашей стране камыша удельный вес ёго в общем балансе сырья, предназначенного для производства дрожжей, незначителен.

Считают, что можно получить выход дрожжей из соломы, равный 180 кг из 1 г абс. сухого сырья. Для удобства транспортировки солома должна поступать на завод в тюках весом 15–20 кг, размером 360X500X800–900 мм или других габаритов в соответствии с условиями транспорта. Тюки соломы перевязывают проволокой или бумажной веревкой. Перед подачей в гидролизаппарат солому целесообразно измельчить. Полученная сечка должна иметь длину 100–120 мм. При измельчении имеется два отрицательных фактора: необходимость использования ручного труда на развязывание тюка, стянутого проволокой или веревкой, и очень незначительная удельная плотность загрузки гиролизаппарата сырьем (70–90 кг на 1 м³) в связи с разрыхлением соломы. Для увеличения удельной загрузки аппарата лучше всего солому паковать в мелкие тюки, перевязывая их только веревкой (шпагатом), и подавать в гидролизаппарат в неразвязанном и неизмельченном виде.

Пока только на одном Янги-Юльском гидролизном заводе в качестве сырья применяется костра кенафа.

Исследования, проведенные на Краснодарском гидролизном заводе, показали полную пригодность рисовой шелухи для получения гидролизата, содержащего 2,36% PB, обеспечивающего выход дрожжей 47–49% от PB. Рисовая шелуха сохраняет хорошую фильтрующую способность, что обеспечивает нормальный отбор гидролизата из гидролизаппарата.

В последние годы проведены исследования по использованию больших запасов торфа малой степени разложения (до 20%) в качестве сырья для выработки дрожжей. Только в европейской части РСФСР можно обеспечить таким сырьем более 60 заводов с общей производительностью около 1,3 млн т в год. По одному из вариантов технологической схемы производства гидролизу подвергается торф влажностью 80–85%. Разработан способ непрерывного гидролиза разбавленной до 5% серной кислотой при температуре 150° С выходом PB 23%. Остаток, отжатый на прессах до влажности 40–42%, предполагается использовать как топливо. Этот вариант производства дрожжей может оказаться наиболее целесообразным, так как он может быть решен в комплексе со строительством тепловых электростанций. По второму варианту использования торфа предполагается проводить гидролиз торфа, высушенного до влажности 15% в аппарате шнекового типа, концентрированной серной кислотой с модулем 0,2. При этом считают, что из 1 т. абс. сухого торфа можно получить 330–335 кг PB.

ПОДГОТОВКА СЫРЬЯ И ПОДАЧА ЕГО В ПРОИЗВОДСТВО

В сырьевом цехе гидролизного завода обычно осуществляются прием, хранение, сортировка (удаление посторонних примесей) и подача сырья в производство.

В зависимости от местоположения источника сырья (лесозавод, склад древесины и др.) на гидролизно-дрожжевой завод сырье поставляется автомобильным, железнодорожным, непрерывным механическим или пневматическим транспортом. Устройство для приема сырья зависит от вида сырья, транспорта и типа склада. Для приема измельченного сырья из железнодорожных нагонов и автомашин сооружаются приемные воронки. Дли сырья, подаваемого пневмотранспортом, устанавливают циклоны. Принятое сырье направляют на расходный или резервный склад. В зависимости от вида сырья и климатических условий выбирается способ его хранения – открытый или мкрытый. Расходный склад обычно располагается вблизи гидролизного отделения. Такой склад должен вмещать переходящий напас сырья на 3–4 суток работы. Резервный склад рассчитывается на большую вместимость (15–20-дневный запас) сырья.

На гидролизный завод поставляют мягкие (опилки, стружка) нлн твердые отходы (дрова, горбыль и т. д.), тюки соломы, пакеты гуза-паи. Соответственно этому выбирают и вид транспорта.

В соответствии с требованиями технологии сырье должно быть измельчено до определенных размеров. С этой целью сортировку проводят на стационарной решетке или на механических сортировках, устанавливаемых на потоке сырья.

Если завод перерабатывает два или три вида сырья, для каждого вида предусматривается соответствующая площадь в расходном складе. Каждый склад обеспечивается соответствующими средствами загрузки и разгрузки склада, площадями или емкостями для хранения сырья. Склады бывают кучевые и бункерные. Кучевые в свою очередь подразделяются на открытые и закрытые. В кучевых складах сырье насыпают на подготовленную площадь. Закрытые склады сооружаются для сырья мелкого и скоропортящегося от воздействия влаги.

Формирование и разгрузка куч производится бульдозером, который передвигает сырье к загрузочной воронке подземного ленточного транспортера, подающего сырье в производственный корпус. Разгрузка открытого склада кукурузной кочерыжки производится скреперным устройством. Формирование кучи и перемещение сырья по территории склада, вне пределов действия скреперного устройства, осуществляется при помощи зернометной машины.

На многих заводах склад загружают при помощи горизонтального скребкового или ленточного транспортера, расположенного на верхней галерее склада. Сырье с него ссыпается вниз, образуя кучу. Транспортер для разгрузки склада сооружается в подземной проходной галерее. Для хранения сырья и защиты его от влияний атмосферных осадков или распыливания ветром предусмотрено здание шатрового типа, в котором располагается загрузочный транспортер.

Бункерное хранение сырья производится в металлическом или железобетонном квадратного или круглого сечения бункере. Для выгрузки сырья в нижней части бункера имеются отверстия. Для регулирования количества выгруженного из бункера сырья устанавливается питатель тарельчатого типа. Склад бункерного типа имеет ряд преимуществ, а именно: компактность и меньшие эксплуатационные затраты.

Сырье со склада в гидролизаппараты подается системой последовательно расположенных транспортных устройств, передающих сырье на распределяющий транспортер, установленный над гидролизаппаратами. Чаще всего применяются скребковые или ленточные конвейеры, реже пневмотранспорт. Для вертикальной подачи сырья применяются ковшовые элеваторы. Сырье, подаваемое в гидролизное отделение, должно быть освобождено от металлических предметов. Для этого на транспортерах устанавливаются магнитные сепараторы.

Освобожденное от металлических примесей сырье передается на распределяющий транспортер гидролизного отделения. На большинстве заводов этот транспортер делается в виде ленточного конвейера, который может быть стационарный или передвижной – реверсивный.