Bases physico-chimiques des matières premières des usines de transformation. Description des technologies

L'invention concerne le domaine de la production de combustibles gazeux, liquides et/ou solides et peut être utilisée dans l'élimination des déchets végétaux à base de lignine, amidon, cellulose, polyose, composés humiques ou leurs dérivés. La transformation des matières premières végétales, choisies parmi les matières premières à base de lignine, d'acides humiques, de cellulose, d'amidon, de polyose ou de leurs dérivés, pour obtenir des mélanges combustibles gazeux, liquides et solides est réalisée par distillation sèche avec exposition simultanée aux rayonnements ionisants et à la température. . L'irradiation des matières premières est réalisée avec des rayonnements électroniques ou autres ionisants pendant la distillation sèche à haute température sans accès à l'air. La distillation des produits cibles volatils est réalisée dans un flux de gaz, principalement des alcanes gazeux, de l'hydrogène ou de la vapeur d'eau à pression modérée ou réduite. Pour augmenter le rendement de conversion et ajuster le rapport des fractions liquide, gazeuse et solide, le procédé de traitement est réalisé cycliquement en boucle fermée, renvoyant une partie des gaz et vapeurs en tête du procédé. Des facteurs de contrôle supplémentaires, en fonction de la composition de la charge d'alimentation, peuvent être l'utilisation d'additifs hydrocarbonés, une ozonation ou une alcalinisation préliminaire de la charge d'alimentation, sa dégradation biochimique partielle et l'utilisation de catalyseurs. Le résultat technique est d'augmenter le degré d'utilisation des matières premières et le rendement des fractions précieuses des hydrocarbures combustibles. 9 p.p. f-ly, 2 tab.

L'invention concerne le domaine de l'obtention de combustibles gazeux, liquides et/ou solides et peut être utilisée pour le stockage de matières végétales et déchets industriels d'origine végétale à base de lignine, amidon, cellulose, polyose, composés humiques et leurs dérivés.

Procédé connu de traitement par distillation sèche, consistant en la décomposition de la matière végétale d'origine à haute température sans accès à l'air pour former des produits solides, liquides et gazeux et la condensation de produits volatils en dehors de la zone d'exposition à la chaleur (prototype) (1) [ Rogovine ZA, Shorygina N .N. Chimie de la cellulose et de ses compagnons. - M : État. scientifique et technique. maison d'édition de littérature chimique, 1953, pp.226-227, 608-610].

Cependant, ce procédé connu produit un mélange d'eau, de dioxyde de carbone et de carbone avec une faible teneur en composants aptes à être utilisés comme combustible (hydrogène, hydrocarbures liquides résistants à la détonation, solides ou gazeux). Dans le procédé connu de distillation sèche, la matière première végétale initiale est exposée à des températures élevées, auxquelles la décomposition se produit non seulement de la matière première elle-même, mais également des produits résultants. En conséquence, les produits finaux sont dominés par des composants qui ne peuvent pas être utilisés comme combustible (eau, goudron, dioxyde de carbone). Le rendement total des composants combustibles récupérables ne dépasse pas 50 % en poids, dont pas plus d'un tiers est liquide.

L'objectif de la solution technique proposée est d'augmenter la complétude de l'utilisation des matières premières végétales, ainsi que d'améliorer la qualité des produits transformés qui en résultent.

Cet objectif est atteint par le fait que le traitement des matières végétales est effectué par distillation sèche sous l'action combinée des rayonnements ionisants et de la température, et que les produits volatils sont éliminés de force de la zone touchée dans un flux de gaz ou de vapeur.

La méthode de traitement des matières premières végétales par exposition aux rayonnements ionisants et à la température avec formation de produits de radiolyse est connue (2) [Ershov B.G. « Destruction chimique par rayonnement de la cellulose et d'autres polysaccharides. // Avancées de la chimie. 1998, volume 67, n° 4, pages 353-375].

Cependant, en utilisant cette méthode connue, il est possible d'obtenir une diminution du degré de polymérisation des macromolécules irradiées tout en conservant leur nature chimique, ainsi qu'une faible quantité d'hydrocarbures volatils économiquement intéressants, et uniquement en mélange avec radiolyse non utilisable. des produits.

Dans le procédé connu basé sur l'utilisation de rayonnements ionisants, le matériel végétal initial est introduit dans la zone d'exposition aux rayonnements et y est maintenu pendant une durée suffisante pour la formation de produits de radiolyse, qui, tout en restant dans cette zone, participent dans la régénération des molécules d'origine ou entrer dans de nouvelles interactions de réactions avec la formation de nouveaux produits, y compris majoritairement indésirables. Ce n'est qu'après la fin de la période d'exposition aux rayonnements ionisants que la masse réactionnelle est retirée du réacteur et que des produits de radiolyse en sont isolés, dont un mélange complexe nécessite une procédure complexe pour leur séparation. Dans ce cas, la fraction la plus précieuse des hydrocarbures combustibles et de l'hydrogène n'est qu'une fraction insignifiante parmi les produits de radiolyse (≤5% en poids).

Dans la solution technique proposée, la distillation sèche est réalisée lors d'une exposition aux rayonnements ionisants. De plus, afin d'augmenter le rendement relatif en produits gazeux, liquides et solides de décomposition des matières premières, il est recommandé qu'une partie des produits distillés soit séparée et mélangée avec la charge entrant dans la zone affectée.

Dans une version spécifique, l'effet - chauffage et irradiation - est réalisé directement avec un faisceau d'électrons d'une énergie de 0,4 à 10 MeV à un débit de dose supérieur à 0,5 kGy/s.

De plus, l'exposition et la distillation des produits volatils sont réalisées dans un flux d'hydrogène ou d'alcanes gazeux. Ces gaz peuvent être une partie séparable des produits de décomposition renvoyés en tête du procédé pour se mélanger avec la charge.

Il a été établi pour la première fois que la meilleure qualité des produits cibles de la transformation des matières premières végétales de nature aromatique par distillation sèche sous l'action des rayonnements ionisants et de la chaleur peut être obtenue si la matière première est préalablement ou lors de l'exposition mélangée à les alcanes liquides et/ou les composants liquides du pétrole (hydrocarbures extraits du pétrole séparément ou sous forme de mélange liquide).

À son tour, lors du traitement des matières premières végétales, dans lesquelles les polysaccharides et autres hydrocarbures saturés prédominent, la meilleure qualité des produits cibles est obtenue si la matière première est mélangée avec des composés insaturés au préalable ou pendant l'exposition.

Pour obtenir des produits cibles riches en calories et à faible poids moléculaire, il est recommandé d'ozoniser la matière première végétale initiale avant de l'introduire dans la zone d'exposition.

Une technique appropriée pour réguler la distribution des poids moléculaires dans le produit cible est l'alcalinisation de la matière végétale de départ.

Pour augmenter le rendement relatif des produits cibles gazeux et liquides, il est recommandé d'alterner l'action du rayonnement et de la température avec le traitement biochimique du matériau traité pendant le traitement.

Dans un mode de réalisation particulier, la sélectivité d'action et l'élimination des produits volatils sont contrôlées par la présence de catalyseurs homogènes ou hétérogènes dans la zone d'action.

Les auteurs de cette solution technique ont constaté que le degré d'utilisation des matières premières et le rendement des fractions précieuses d'hydrocarbures combustibles et d'hydrogène peuvent être considérablement augmentés et que la technologie de leur production peut être considérablement simplifiée si, dans le processus de distillation sèche , l'effet de la température est combiné avec l'effet du rayonnement ionisant et les produits de décomposition sont éliminés de force dans un courant de gaz ou de vapeur.

Il a été établi pour la première fois que le nouvel effet combiné offre la possibilité de réduire la température de traitement, la sélectivité de la décomposition des composants initiaux et la pertinence du processus de radiolyse des matières premières végétales. La fraction économiquement intéressante des composants du carburant, formée dans la zone touchée, inhibe le processus de décomposition des matières premières, et son niveau dans la zone touchée doit être surveillé et ne doit pas dépasser la limite admissible.

Vous trouverez ci-dessous des exemples illustrant les allégations solution technique.

Exemple 1. La lignine isolée du bois à l'usine de pâtes et papiers de Segezha est utilisée comme matière végétale. La matière première dans un flux de méthane est passée dans un réacteur creux chauffé placé sous le faisceau de l'accélérateur linéaire d'électrons U-003, où elle est exposée à un flux d'électrons avec un débit de dose de 5 kGy/s et une énergie de E = 8 MeV. A la sortie du réacteur, le mélange de produits volatils est refroidi à 20°C. Les produits condensés sont séparés du gaz dans un séparateur gaz-liquide inertiel. Le condensat résultant - un mélange d'hydrocarbures liquides et d'eau - est séparé sur une ampoule à décanter et drainé dans des réservoirs de stockage. Le mélange gazeux restant est envoyé vers un séparateur à membrane gazeuse, où l'hydrogène et les hydrocarbures gazeux sont récupérés. Les produits solides qui s'accumulent au fond du réacteur sont retirés et versés dans une installation de stockage. Si nécessaire, les impuretés non ciblées solubles dans l'eau en sont éliminées. Les produits contiennent 11 % en poids de gaz, 48 % en poids de liquide et 41 % en poids de solide. Parmi ceux-ci, les composants du carburant représentent respectivement 7, 38 et 39 % en poids. Le rendement des produits combustibles cibles pour 1 kWh d'énergie absorbée était de 1,2 kg. Ainsi, avec la conversion complète de la charge d'alimentation, 84 % en poids des produits cibles ont été obtenus.

Les résultats sont présentés dans les tableaux 1 et 2, où E est l'énergie du flux d'électrons ; est le débit de dose absorbée ; V est le taux d'alimentation massique des matières premières dans le réacteur, G est le type de gaz, H est la présence d'un réchauffeur ("+" - l'effet du rayonnement est combiné avec un chauffage supplémentaire; "-" - le chauffage est effectué uniquement par rayonnement), T est la température maximale dans la zone touchée, D - la pression absolue.

Exemple 2. Selon le procédé de l'exemple 1, une préparation d'acide humique (de Chemapol) a été traitée. L'isotope 60 Co a été utilisé comme source de rayonnement ionisant. Les conditions du procédé et les résultats obtenus sont présentés dans le tableau 1.

Exemple 3. Selon le procédé de l'exemple 1, de la cellulose de coton a été traitée. Les conditions du procédé et les résultats obtenus sont présentés dans le tableau 1.

Exemple 4. Par le procédé de l'exemple 1, de la sciure de bois (à feuilles caduques) a été traitée. Les conditions du procédé et les résultats obtenus sont présentés dans le tableau 1.

Exemple 5. Selon le procédé de l'exemple 1, de l'écorce de pin broyée a été traitée. Les conditions du procédé et les résultats obtenus sont présentés dans le tableau 1.

Exemple 6. Selon le procédé de l'exemple 1, de la paille de seigle hachée a été traitée. Les conditions du procédé et les résultats obtenus sont présentés dans le tableau 1.

Exemple 7. La lignine a été traitée selon le procédé de l'exemple 1, mais la charge d'alimentation a été pré-mélangée avec 14 % en poids de dodécane. Dans ce cas, le mélange brut a été irradié et chauffé uniquement par des électrons accélérés sans utiliser de source de chaleur supplémentaire. D'après le tableau 2, on peut voir que l'ajout d'alcane liquide à la charge permet d'augmenter le rendement en combustible liquide par rapport au solide, ainsi que le rendement global en produit cible. Le dodécane et ses homologues les plus proches sont également des composants liquides caractéristiques du pétrole.

Exemple 8. Par le procédé de l'exemple 1 lignine traitée, préalablement soumise à une ozonation (0,3 mol O 3 par mol de matières premières). Les données présentées dans le tableau 2 indiquent l'effet de l'ozone sur la redistribution des rendements relatifs des combustibles liquides et solides et une augmentation du rendement global de la conversion cible.

Exemple 9. La lignine a été traitée selon le procédé de l'exemple 1, mais la charge d'alimentation a été préalablement rendue alcaline avec de l'alcoolate de sodium, et le chauffage a été effectué uniquement au moyen d'un faisceau d'électrons. L'effet de la pré-alcalinisation, comme le montre le tableau 2, consiste également à augmenter le rendement relatif en combustible liquide, bien que le rendement global des produits cibles reste pratiquement inchangé.

Exemple 10. Selon le procédé de l'exemple 3, de la cellulose a été traitée, qui a été préalablement mélangée à de l'anthracène. L'échantillon a été chauffé uniquement en raison de l'absorption du faisceau d'électrons. Les données présentées dans le tableau 2 indiquent l'effet de l'anthracène sur le rendement global de la conversion cible avec une augmentation significative du rendement de la fraction combustible liquide.

Exemple 11. Une préparation commerciale de polyose a été traitée selon le procédé de l'exemple 1, mais après chauffage et irradiation, un traitement biochimique anaérobie des matières premières dans un réservoir de méthane a suivi. En conséquence, seuls des produits liquides et gazeux se sont formés et la teneur totale en composants du carburant a atteint 90% de la masse de la matière première. Les conditions du procédé et les résultats obtenus sont présentés dans le tableau 2.

Exemple 12 Selon le procédé de l'exemple 1, du polyose a été traité, qui a été préalablement pulvérisé avec un sel de nickel complexe. L'échantillon a été chauffé à la fois avec un appareil de chauffage et avec un faisceau d'électrons. Les données présentées dans le tableau 2 indiquent que l'additif avait un effet catalytique, augmentant considérablement le rendement en carburant liquide et le rendement global en substances cibles.

Exemple 13. Selon le procédé de l'exemple 3, de la cellulose de coton a été traitée, mais sous pression réduite - 102 mm Hg. Le tableau 2 montre qu'une diminution de la pression a contribué à une augmentation du rendement relatif des produits combustibles liquides.

Exemple 14. Selon le procédé de l'exemple 5, de l'écorce de pin a été traitée, mais sous pression réduite - 78 mm Hg. Les données présentées dans le tableau 2 indiquent un rendement supérieur en produit cible liquide sous pression réduite.

Exemple 15. Selon le procédé de l'exemple 1, la lignine a été traitée, mais la charge d'alimentation a été prémélangée avec 16 % en poids de la fraction liquide obtenue par distillation directe (point d'ébullition final 340°C) d'huile dévonienne. Le tableau 2 montre que l'ajout de composants liquides du pétrole (comme dans l'exemple 7) à la charge d'alimentation permet d'augmenter le rendement en combustible liquide par rapport au solide, ainsi que le rendement global du produit cible.

Dans tous les cas de mise en œuvre de la méthode proposée sans procédure de distillation, sans combinaison d'irradiation et de chauffage, et avec un retard en produits volatils dans la zone touchée, les résultats négatifs suivants ont été obtenus :

Croissance de 2 à 3 fois de la formation de résine ;

Diminution du rendement de la conversion cible d'au moins 1,5 à 2 fois, accompagnée d'une augmentation du rendement en composés toxiques et non utilisables ;

Formation de produits avec une radioactivité résiduelle à Е≥10 MeV.

Destruction profonde des composés volatils du combustible à СО 2 et Н 2 О à E≤0.4 MeV.

Ainsi, le procédé selon la solution technique revendiquée permet une transformation ciblée de matières premières végétales en composés combustibles gazeux, liquides et solides économiquement intéressants. Ceci est particulièrement précieux pour l'élimination des déchets de transformation du bois de gros tonnage (lignine, sciure de bois, écorce, etc.).

Actuellement, l'utilisation industrielle des déchets végétaux comprend les principaux domaines suivants :

Placement dans des décharges où la masse végétale subit une décomposition biochimique à long terme sous l'influence de facteurs extérieurs naturels (bactéries, air, humidité, lumière, etc.) ;

Séparation fractionnée de composants utiles ou de mélanges de ceux-ci, par exemple, la cellulose du bois, les sorbants médicaux de la lignine, etc. ;

Utilisation partielle de résidus végétaux comme combustible ménager ou additifs alimentaires pour animaux ;

Traitement chimique et biochimique, par exemple, pour la production d'alcool, de furfural et d'autres composés précieux.

Pour l'élimination des matières végétales en excès par ces procédés connus, des zones de stockage extrêmement grandes, des schémas de traitement technologiques complexes et un traitement des déchets à plusieurs étapes sont nécessaires. Une telle infrastructure nécessite des dépenses d'investissement importantes, une longue période de construction et de lancement, et n'est mise en œuvre que s'il existe un grand consommateur de produits dans la région. Si tous ces facteurs sont absents, alors l'essentiel des déchets végétaux s'accumule dans les décharges autour des usines de traitement, ayant un impact négatif sur l'environnement et compliquant le développement de nouveaux territoires.

Le procédé de l'invention permet d'utiliser des installations compactes pour maximiser l'utilisation des masses végétales excédentaires sur le lieu de leur production, évitant ainsi une pollution massive environnement.

Le procédé de l'invention fournit les résultats suivants :

Le rendement en produits combustibles recyclables dépasse 75 % et peut atteindre 95 % de la masse de matières végétales transformées ; le produit cible liquide a une utilisation domestique et industrielle fiable en tant que composant de carburant pour moteur, jet ou diesel ;

Les sous-produits sont principalement de l'eau et, dans une moindre mesure, des oxydes de carbone. Le rendement de ces derniers est plusieurs fois inférieur à leur rendement lors de la pourriture spontanée de la masse végétale dans les décharges ;

Le procédé se caractérise par le respect de l'environnement, car il n'utilise pas et n'est pas axé sur l'utilisation de réactifs toxiques, et sa mise en œuvre n'est pas associée à l'apparition d'effets nocifs sur l'environnement et le personnel de production ;

Le procédé fournit une faible consommation d'énergie et de matériaux des matières premières de l'usine de traitement en raison de l'intégralité de l'absorption d'énergie dans le mélange traité, basse pression, la capacité de produire de la chaleur depuis l'intérieur d'une substance en absorbant l'énergie du rayonnement électronique.

1. Procédé de transformation de matières premières végétales choisies parmi les matières premières à base de lignine, d'amidon, de cellulose, de polyose, de composés humiques ou leurs dérivés en mélanges combustibles gazeux, liquides et solides par distillation sèche, caractérisé en ce que les matières premières végétales sont simultanément affectées par rayonnement ionisant et température, et les produits volatils sont distillés de la zone touchée dans un courant de gaz ou de vapeur.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le chauffage est réalisé directement par un faisceau d'électrons d'une énergie de 0,4 à 10 MeV à un débit de dose supérieur à 0,5 kGy/s.

3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'une partie des produits distillés est séparée et mélangée à la charge.

4. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'action est réalisée dans un flux d'hydrogène ou d'alcanes gazeux à pression normale ou réduite.

SUJET

Bases physico-chimiques des matières premières des usines de transformation

Planifier

Fonctionnalités de processus

Extractions,

Évaporation,

Précipitation,

Centrifugation et séparation,

Filtration (microfiltration, dialyse, ultrafiltration, osmose inverse) dans le traitement des matières végétales

▲ Extraction

Extraction fait référence à processus de transfert de masse.

Processus de transfert de masse - de tels procédés technologiques dont la vitesse est déterminée par la vitesse de transfert de matière (masse) d'une phase à l'autre par diffusion convective et moléculaire. Force motrice processus de transfert de masse - différence de concentration distribué substances en phase d'interaction.

Les processus de transfert de masse sont classés selon trois caractéristiques principales:

État agrégé de la matière,

Méthode de contact de phase,

La nature de leur interaction.

Selon l'état d'agrégation de la matière, les phases principales peuvent être représentées : "gaz - liquide" (GL), "gaz - solide" (G - TV.t), "liquide - liquide" (L - L), " liquide - solide "(Zh - TV.t) et autres.

Selon la combinaison de phases, il y a façons de les séparer... Ainsi, dans le cas d'une combinaison G – F, la séparation est possible par distillation, rectification, absorption et désorption, séchage et humidification ;

G - Tv.t - lyophilisation, adsorption, échange d'ions, adsorption fractionnée ;

F - F – extraction liquide ;

Zh – Tv.t - cristallisation fractionnée, extraction, adsorption, échange d'ions.

Le transfert de la substance à distribuer se produit toujours de la phase dans laquelle sa teneur est supérieure à celle d'équilibre, à la phase dans laquelle la concentration de cette substance est inférieure à celle d'équilibre.

Par la méthode du contact de phase les processus de transfert de masse sont divisés en processus

Avec contact de phase direct,

Contact à travers les membranes et

Pas de limites de phase visibles (claires).

Par la nature de l'interaction les procédés et dispositifs de transfert de masse sont divisés en périodique et continu... Dans les processus continus, il est possible d'organiser des mouvements à flux direct, à contre-courant, à flux croisé et combiné de composants.

Extraction dans le système "liquide - liquide" - le processus d'extraction d'une ou de plusieurs substances dissoutes d'un liquide à l'aide d'un autre liquide spécial qui ne se dissout pas ou ne se dissout presque pas dans le premier, mais dissout les composants extraits.

Le liquide utilisé pour extraire les composants est appelé extracteur... Le transfert de masse entre les phases se produit à leur contact direct... Le mélange liquide obtenu à la suite de l'extraction entre dans le séparateur, dans lequel il est divisé en extrait- une solution des substances extraites dans l'extractant et raffiner- la solution résiduelle dont ont été extraits les composants valorisables. Le processus d'extraction est effectué dans des appareils de différentes conceptions - extracteurs.

Lors de l'extraction dans le système « liquide - liquide », l'extrait et le raffinat sont séparés par décantation, puis le soluté est isolé de l'extrait par décantation, évaporation ou autres méthodes.

Utilisations de l'industrie périodique ou continu extraction selon les schémas suivants :

En une seule étape,

Contre-courant à plusieurs étages et

Extracteur à flux croisés à plusieurs étages.

Extraction en une étape il est utilisé lorsque le facteur de séparation est élevé. Elle consiste à mélanger la solution initiale et le solvant, et après avoir établi l'équilibre des phases, à séparer le mélange en extrait et raffinat. Des puisards sont utilisés pour séparer les émulsions et des séparateurs sont utilisés pour les émulsions difficiles à séparer.

Extraction en plusieurs étapes réalisée dans des extracteurs multi-sections ou des installations d'extraction. Elle peut être réalisée avec un extractant à contre-courant ou de manière combinée en présence de plusieurs extractants. L'extraction à contre-courant à plusieurs étages est plus efficace que l'extraction à flux croisés. Avec l'extraction à contre-courant, une force motrice moyenne plus élevée du processus est obtenue et une extraction plus complète du composant de la solution se produit.

L'extraction est largement utilisée pour extraire des produits de valeur à partir de solutions diluées, ainsi que pour obtenir des solutions concentrées.

L'avantage de l'extraction est qu'elle est réalisée à une température de fonctionnement du procédé basse. Cela permet la séparation de mélanges liquides de substances qui se décomposent à des températures élevées (par exemple, huiles essentielles, enzymes, antibiotiques).

Extraction des solides - Lixiviation .

Extraction des solides(lixiviation, extraction) - l'extraction d'une ou plusieurs substances d'un solide à l'aide d'un solvant à capacité sélective.

La lixiviation est un processus complexe en plusieurs étapes, qui consiste en la diffusion du solvant dans les pores du solide, la dissolution des substances extraites, la diffusion des substances extraites dans les capillaires du solide jusqu'à l'interface, et le transfert de masse des extraits. substances au cœur du flux d'extractant.

Dans l'industrie alimentaire, la lixiviation est utilisée pour traiter les corps poreux capillaires d'origine végétale ou animale. Des exemples de tels procédés sont le salage, le décapage, le fumage, etc. Dans ceux-ci, une solution saline ou aqueuse ou un gaz de composition complexe pénètre profondément dans un produit solide poreux, se mélange avec des solutions aqueuses remplissant leurs pores, et leur transfère une partie de son substances dissoutes.

Comme solvants utiliser

Eau (pour extraire le sucre des betteraves, du café, de la chicorée, du thé),

Alcool et mélange eau-alcool (pour l'obtention d'infusions dans la production de boissons alcoolisées et de bières non alcoolisées),

Essence, trichloroéthylène, dichloroéthane (dans l'extraction d'huile et la production d'huiles essentielles), etc.

La lixiviation est le processus principal dans l'industrie de la betterave sucrière. Il est utilisé dans la production de boissons alcoolisées pour la production de boissons alcoolisées aux fruits et d'infusions, dans la production de jus et d'extraits, dans l'industrie de l'extraction d'huile (à l'aide de l'essence, l'huile végétale est extraite des graines de tournesol).

L'extraction dans la transformation des aliments peut être effectuée différentes façons:

Par immersion de la matière à extraire ;

Pulvérisation par étape de solvant ;

Dans une méthode mixte, dans laquelle le matériau passe par l'étape de trempage, puis l'étape d'irrigation.

Lorsqu'il est immergé de la matière à extraire, le processus se déroule à contre-courant, lorsque le solvant et la matière à extraire se rapprochent continuellement l'un de l'autre.

L'avantage de l'extraction par immersion est la grande vitesse et la simplicité de la conception de l'appareil d'extraction. Inconvénients - dimensions importantes des extracteurs en hauteur, teneur élevée en impuretés dans le produit final, faible concentration du produit final.

Lors de l'extraction irrigation par étapes seul le solvant se déplace en continu, et la matière à extraire reste au repos dans le même récipient mobile (seau, chambre...) ou sur un tapis roulant.

Le produit final (par exemple, miscell) est obtenu avec une concentration et une pureté accrues en raison de l'autofiltration à travers la couche du matériau à extraire. Inconvénients - durée d'extraction augmentée, faible utilisation du volume géométrique.

Lors de l'extraction de manière mixte le processus se déroule en deux étapes. La première étape est réalisée trempage et mélange minutieux(étape d'extraction par immersion) du matériau à extraire dans un solvant en mouvement à co-courant. À la deuxième étape, la méthode d'irrigation par étapes est utilisée pour atteindre extraction finale et lavage matériau avec un solvant propre.

La combinaison d'une extraction par immersion et d'une irrigation par étapes dans une même unité vous permet de profiter des méthodes d'extraction et d'éviter leurs principaux inconvénients.

▲ Évaporation

Évaporation - un processus thermique, c'est la concentration (épaississement) de solutions, suspensions et émulsions (généralement des solides dans l'eau) lors de l'ébullition. Au cours du processus d'évaporation, la vaporisation (ébullition) se produit dans le volume du liquide évaporé en raison de l'apport d'énergie thermique.

Dans les industries alimentaires, chimiques et autres, les solutions aqueuses sont principalement soumises à l'évaporation.

L'évaporation permet de concentrer des solutions aqueuses d'alcalis (soude caustique, potassium caustique), de sels (NaCl, Na 2 S0 4, NH 4 NO 3, etc.) et de certains liquides à haut point d'ébullition, pour obtenir un solvant sous sa forme pure ( par exemple, pour le dessalement de l'eau de mer, à l'aide d'appareils de dessalement), des solutions sursaturées dans lesquelles s'effectue la cristallisation (solutions de saccharose, fructose, sucre de lait). Ce processus est utilisé dans les industries du sucre, de la conserve, de la confiserie, des produits laitiers et autres. Des solutions aqueuses de diverses substances sont également évaporées (des jus concentrés sont obtenus), des émulsions (lait), des suspensions (vinasse), etc.

Mécanisme d'évaporation

Au cours de l'évaporation, l'eau est éliminée de la solution sous forme de vapeur et la substance dissoute ou la phase dispersée des émulsions et des suspensions reste inchangée.

La chaleur est fournie pour l'évaporation divers liquides de refroidissement... Le liquide de refroidissement principal est sourd vapeur d'eau appelé chauffage ou primaire ou aigu... La vapeur générée lors de l'évaporation des solutions bouillantes est appelée secondaire ou ferry supplémentaire.

Méthodes d'évaporation .

L'évaporation s'effectue sous pression

Atmosphérique,

Élevé,

Sous vide.

Évaporation en dessous de pression atmosphérique La vapeur secondaire n'est généralement pas utilisée et est rejetée dans l'atmosphère.

Évaporation sous haute pression La vapeur secondaire peut être utilisée comme élément chauffant dans les appareils de chauffage, pour le chauffage, les besoins technologiques.

"+, -" L'évaporation sous pression est associée à une augmentation du point d'ébullition de la solution. Par conséquent, l'application de cette méthode est limitée par les propriétés de la solution et la température de l'agent chauffant. Par exemple, dans de telles conditions, la qualité de nombreux produits alimentaires (lait, sucre et jus de tomates, etc.) se dégrade. De plus, les coûts d'installation sont augmentés.

Évaporation Sous vide le processus peut être effectué à des températures plus basses, ce qui est important pour les solutions sujettes à la décomposition. Lors de l'utilisation de la vapeur de chauffage, les mêmes paramètres que pour l'évaporation sous pression atmosphérique, la force motrice du processus (différence de température utile) augmente. Cela vous permet de réduire la surface de chauffe dans l'appareil ou de raccourcir le temps de traitement.

"+, -" L'évaporation sous vide nécessite l'installation d'équipements supplémentaires (condenseur, pompe à vide, etc.) et une consommation de chaleur plus élevée pour l'évaporation. Cependant, cette méthode est largement utilisée pour la concentration de solutions à haut point d'ébullition et facilement décomposables.

Installations d'évaporation .

Classer par pression de service (voir ci-dessus), nombre de bâtiments(dispositifs).

L'évaporation sous pression atmosphérique, et parfois sous vide, est réalisée en simple évaporation appareils à un seul corps.

Utilisation généralisée multicoque les installations d'évaporation, qui comprennent plusieurs appareils (corps) reliés les uns aux autres fonctionnant sous pression décroissante dans le sens du premier corps au dernier. Dans de telles installations, il est possible d'utiliser la vapeur secondaire générée dans chaque bâtiment précédent pour chauffer le bâtiment suivant. Dans ce cas, seul le premier bâtiment est chauffé à la vapeur fraîche. Cela permet d'économiser une quantité importante de vapeur fraîche consommée.

Par la méthode de conduite du processus distinguer l'évaporation périodique de l'évaporation continue.

À évaporation périodique la solution d'origine est déchargée et l'appareil est chargé avec une nouvelle partie de la solution d'origine. Ils ne sont utilisés que dans les petites industries ou pour l'évaporation de solutions à des concentrations finales élevées.

À évaporation continue la vapeur de chauffage et la solution initiale sont fournies en continu, et la solution épaissie, la vapeur secondaire et le condensat de vapeur de chauffage sont éliminés en continu. Il est utilisé pour l'évaporation de produits de gros tonnage.

Fonctionnalités de processus séparation des produits

du fluide de culture

Pour séparer les particules en suspension du liquide de culture, différentes propriétés physico-chimiques des particules sont prises en compte :

Densité;

Propriétés de surface.

densité de particules:

sédimentation(décantation, sédimentation) - utilisé pour séparer les grosses particules dont la taille varie de 2,3 microns à 1 micron.

hydrocyclonage- de 5 microns à 700 microns ;

centrifugation- de 400 nm à 900 nm ;

ultracentrifugation- de 10 nm à 1 micron ;

Méthodes basées sur la séparation des suspensions par la taille des particules:

▪ filtrationà travers des filtres en tissu - les particules d'une taille de 10 microns à 1 mm sont séparées;

▪ microfiltration- utilisé pour des particules dont la taille varie de 200 nm à 10 µm ;

▪ ultrafiltration- utilisé pour des particules dont la taille varie de 10 nm à 5 µm.

Tailles comparatives de différents objets

Propriétés de surface des particules sont utilisées dans le processus flottaisonet ... La base cette méthode la capacité des cellules à être retenues par les bulles d'air est mise en évidence. Cette méthode permet d'éliminer des particules d'une taille de 1 à 200 microns.

Considérons les caractéristiques de l'utilisation des méthodes ci-dessus pour séparer les suspensions dans diverses industries.

▲ Décantation et sédimentation

Le plus souvent utilisé dans le processus de traitement des eaux usées - la décantation des boues activées, pour la séparation des cellules animales et végétales, des champignons filamenteux et de la levure de bière et autres particules en suspension.

Les cellules des micro-organismes et des particules en suspension ou colloïdales n'ont pas besoin d'être grosses : elles peuvent se concentrer sur des flocons, des agglomérats.

Le processus de décantation est souvent combiné avec une précoagulation ou une floculation. Dans les deux cas, un réactif est ajouté à la suspension - coagulants ou floculants.

Plusieurs cellules ou particules attachées à de longues molécules de coagulats ou de flocons forment la base de l'agglomérat, qui, de ce fait, a un poids plus important et moins de mobilité, ce qui conduit à une sédimentation.

Inconvénients de la méthode: durée de traitement longue (de quelques heures à une journée), séparation pas très bonne.

▲ Centrifugation et séparation

Pour surmonter les difficultés de sédimentation précitées, les cellules sont soumises à la force centrifuge. Les centrifugeuses et les séparateurs qui créent cette force sont appelés précipitations.

▲ Filtration

La filtration assure la séparation des suspensions, poussières et brouillards à l'aide d'une cloison poreuse (filtre) capable de laisser passer un liquide ou un gaz et de retenir les particules solides en suspension dans celles-ci. La filtration s'effectue sous l'action de la différence de pression du fluide des deux côtés de la partition de filtrage. Le liquide traverse les pores de la cloison et des particules solides y sont retenues, formant une couche de sédiments. La filtration est utilisée pour une séparation plus fine des suspensions et des poussières que lors de la sédimentation.

Les performances du filtre et la pureté du filtrat obtenu dépendent en grande partie du choix correct de la partition du filtre.

Comme cloisons poreuses sont utilisés:

Matériaux granulaires : sable, charbon, amiante, etc. ;

Tissus : laine (principalement laine grossière), coton (calicot grossier, flanelle), minéral (tissu amiante), métal tissé (maille métallique) ;

Cloisons poreuses rigides (principalement en céramique);

Récemment, la pratique industrielle a également inclus matériaux synthétiques:

Polyamide (nylon, nylon, anide, etc.);

Polyacrylonitrile (aigle, nitro, dralon, etc.) ;

Chlorure de polyvinyle (Saran, Rovin, etc.); polyéthylène et polypropylène;

Polyester (terylène, dacron, lavsan, terital, etc.);

Fluorlon (téflon, fluorlon);

Métal recouvert de plastique.

Lors de la séparation des suspensions selon le type de filtre cloisons et propriétés de suspension le filtrage peut être

Avec la formation de sédiments à la surface de la cloison,

Avec colmatage des pores de la cloison filtrante et

Avec un type de filtration intermédiaire (obstruction des pores et sédimentation en surface).

Par destination le processus de filtrage peut être clairière ou épicerie.

Filtration d'épuration utilisé pour séparer les suspensions, les solutions de nettoyage des inclusions. Dans ce cas, le produit cible est le filtrat. Dans l'industrie alimentaire, la filtration de purification est utilisée pour clarifier les jus, le vin, les matières viticoles, le lait, la bière et d'autres produits.

Cibler filtration du produit- séparation des produits qui y sont dispersés de la suspension sous forme de précipité. Un exemple de ce type de filtration peut être la séparation de suspensions de levure, dans laquelle le produit cible est un sédiment (levure).

Le procédé de filtration en milieu industriel est réalisé sur filtres d'action périodique et continue.

Filtres par lots autoriser le filtrage dans n'importe quel mode.

Filtres continus ne fonctionnent qu'à une pression différentielle constante, assurant une évacuation continue des boues, ce qui est un avantage non négligeable.

Par la façon de créer une différence de pression(force motrice) distinguer les filtres, travailleurs sous pression, et des filtres, travail sous vide.

La filtration peut fournir une purification liquide presque complète des particules en suspension et dans ce a un avantage sur la sédimentation.

Afin d'augmenter la vitesse de filtration lors de la séparation de suspensions à faible concentration en phase solide ou contenant des substances muqueuses, la filtration est réalisée en présence de excipients empêchant le colmatage des pores du septum. Une couche de matière lui est appliquée avant de filtrer la suspension.

Comme excipients sont utilisés charbon finement dispersé, amiante, perlite, terre de diatomées et etc.

Les principales grandeurs caractérisant le procédé de filtration sont - débit et durée de filtration fonction de la perte de charge à travers le filtre, de la viscosité du filtrat et de la résistance hydraulique lors de la filtration.

La filtration est répandue dans tous les secteurs de l'industrie alimentaire. Par exemple, en brasserie, la filtration est utilisée pour séparer le malt concassé du moût et pour clarifier la bière. Dans la vinification, dans les jus, les conserves, les boissons alcoolisées, des parties des tissus des fruits et des baies sont filtrées. La filtration est largement utilisée dans la betterave sucrière, l'amidon et d'autres industries.

▲ Procédés membranaires– séparation de mélanges liquides sur cloisons semi-perméables. Extérieurement, ils sont similaires à la filtration conventionnelle, puisque la force motrice du processus est la différence de pression. En effet, l'utilisation de membranes semi-perméables séparer les vraies solutions(systèmes homogènes), tandis que la filtration ne peut séparer que la suspension, c'est-à-dire séparer la phase solide du liquide.

Considérant les méthodes membranaires comme une filtration au niveau moléculaire (par ordre d'augmentation de la taille et du poids moléculaire des particules retenues), les méthodes membranaires peuvent être classiquement divisées comme suit :

À méthodes membranaires le nettoyage comprend la dialyse, l'électrodialyse,

À méthodes baromembranaires- osmose inverse, ultrafiltration, microfiltration et filtration fine.

Méthodes baromembranaires.

Ils sont classés en fonction de la taille des pores des membranes utilisées et de la taille des particules retenues.

Osmose directe C'est la diffusion de molécules de solvant dans une solution à travers une membrane semi-perméable, lorsque la membrane ne laisse pas passer le soluté. La pression osmotique d'une solution (p 0) dépend de la concentration molaire du soluté et du degré de sa dissociation. Si p 0 > p G (pression hydraulique), alors il y a osmose directe. Si p 0 = p G, la diffusion de l'eau à travers la membrane s'arrête. Si p T> p 0, les molécules de soluté et d'eau passeront à travers la membrane dans le solvant. Ce mécanisme sous-tend l'osmose inverse et l'ultrafiltration.

Par conséquent, l'osmose inverse et l'ultrafiltration sont le transfert de molécules à travers une membrane sous une pression supérieure à l'osmotique, dans laquelle le solvant (eau) traverse la membrane, et le soluté, en fonction de son poids moléculaire et de la taille des pores de la membrane, est partiellement ou complètement retenu. Plus le taux d'ultrafiltration est élevé, plus la différence entre la pression de travail p G et la pression osmotique est importante.

Osmose inverse et ultrafiltration- répandu dans les industries chimiques, pétrolières, alimentaires, pharmaceutiques et enzymatiques.

Les avantages de l'ultrafiltration sont l'absence d'inactivation thermique des enzymes et une faible consommation d'énergie, ce qui permet de concentrer la solution sans transformation de phase à température ambiante et simultanément de la libérer des substances de ballast (faible poids moléculaire).

L'osmose inverse et l'ultrafiltration ont le même mécanisme, mais diffèrent par un certain nombre de paramètres.

Différences entre l'osmose inverse et l'ultrafiltration- avec l'osmose inverse, la séparation des substances de faible poids moléculaire se produit à une pression de fonctionnement allant jusqu'à 0,7-14 MPa, car p 0 dans ces solutions est grand. Des membranes à très petits pores sont utilisées (de 1 10 -4 à 2 10 -3 microns).

Au cours de l'ultrafiltration, les substances de haut et de bas poids moléculaire sont séparées, le but du processus est d'obtenir une solution concentrée de composés de haut poids moléculaire (par exemple, des enzymes). En même temps, la pression de travail est faible (de 0,07 à 0,7 MPa), car p 0 dans ces solutions est petit. Des membranes à pores larges (de 3 10 -3 à 150 10 -3 microns) sont utilisées.

Ces différences sont plutôt arbitraires.

Un modèle d'écoulement visqueux à travers les pores (équation de Poiseuille) et un modèle de transfert de masse par diffusion (loi de Fick) sont utilisés pour la description mathématique du processus de séparation membranaire. Il est généralement admis que si la taille des pores des membranes est inférieure à 3 10 -3, alors le procédé obéit à la loi de Fick (osmose inverse), lorsque la taille des pores des membranes est supérieure à 3 10 -3 (ultrafiltration) , le processus obéit à l'équation de Poiseuille.

Membranes.

Les membranes dans les usines d'ultrafiltration sont l'élément principal qui doit répondre à certaines exigences, sinon le processus de purification et de concentration peut ne pas se dérouler. Les membranes doivent être hautement perméables et sélectives, résistantes à l'action des solutions séparées et mécaniquement solides. Ils doivent avoir une faible adsorption sur les substances séparées et un faible coût. Selon ces indicateurs, les membranes polymères sont considérées comme les meilleures.

L'ultrafiltration utilise des membranes en cellophane, caoutchouc, polyéthylène, polystyrène, la cellulose et ses dérivés(notamment acétate de cellulose), polyphénol, acide polyacrylique, cermets, verre poreux, etc.

Applications d'osmose inverse et d'ultrafiltration.

Les matières premières végétales sont un véritable réservoir de ressources que les gens utilisent à différentes fins. Considérons ce que c'est et quelle utilité cela donne aux gens.

Ressources naturelles et matières premières végétales

Les ressources naturelles sont à la base du développement de l'activité économique nationale. Ils peuvent être à la fois sources de fonds :

• production;
• existence.

Par leur origine, ils peuvent être répartis dans les groupes suivants :

• biologique;
• terre;
• aquatique;
• minéral.

La Russie est très riche en ressources forestières. Jusqu'à 45% du territoire est boisé. Cela représente 771,1 millions d'hectares, soit 81,5 milliards de mètres cubes. En outre, il existe de nombreuses ressources foncières renouvelables dans le pays, qui s'élèvent à 1,7 milliard d'hectares. Parallèlement, les terres agricoles couvrent une superficie de 222 millions d'hectares. Ceux-ci comprennent 132 millions d'hectares de terres arables et 90 millions d'hectares de pâturages et de prairies de fauche. La plupart des terres agricoles sont situées dans la forêt-steppe, les forêts mixtes et le sud de la taïga. 90% des terres arables se trouvent ici, et les terres arables atteignent 80% dans certaines régions.

Mais les ressources naturelles sont une chose, les matières premières végétales en sont une autre. Ce dernier comprend les objets de travail qui sont extraits et produits par le travail humain. Par exemple, les arbres qui poussent dans une forêt sont ressources naturelles... Mais ceux qui sont abattus sont du bois classé comme matière première industrielle.

Les matières premières végétales sont :

• coton;
• maïs;
• bois;
• herbes medicinales.

Attardons-nous sur chacun de ces types séparément.

Coton

Cette fibre est obtenue à partir des capsules de coton, une plante vivace longue (jusqu'à deux mètres) à grandes fleurs. 90% est constitué de cellulose, 6% d'eau et les 4% restants d'impuretés minérales, grasses et cireuses. Le coton est une matière première végétale solide et résistante à la chaleur avec une hygroscopicité moyenne et une faible déformation.

En même temps, il est doux, élastique, avec une excellente capacité d'absorption, un matériau facilement teint. Parmi ses défauts, il est noté que la propriété jaunit avec le temps, et il est également facile de se froisser et de s'asseoir.

En Russie, le plus région appropriée pour la culture du coton est la région d'Astrakhan. Ici, 11 000 hectares de terres arables lui ont été alloués.

Lin

Les types de matières premières végétales les plus courants sont le lin commun et le lin est unique et vivace, avec des fleurs bleues et une tige presque nue.

La Russie se classe au premier rang mondial pour la culture de cette plante. Les principales zones où il pousse sont le centre et le nord-ouest. Le lin est largement utilisé dans les industries pharmaceutiques et textiles.

Les avantages du tissu en lin sont la résistance, la respirabilité, l'usure, la légèreté, la capacité d'absorption et de refroidissement, la résistance aux températures élevées lors du lavage et du repassage.

Mais il a aussi des inconvénients. Il s'agit d'une capacité rapide à se froisser et à mal repasser.

Les vêtements d'extérieur protègent le corps humain des rayons du soleil.

Maïs

C'est une autre matière première végétale très répandue en Russie. Parmi les cultures se trouvent :

• orge;
• du blé;
• seigle;
• maïs;
• L'avoine;
• sarrasin;
• Millet;
• légumineuses sélectionnées.

Le plus répandu en Russie est le blé, qui est récolté pour la moitié de la production russe totale. cultivé uniquement dans la partie européenne et au printemps - dans les régions du sud.

L'orge est considérée comme le deuxième en termes de production. Cette culture se développe presque partout. C'est la plus septentrionale. En Russie, il est le plus apprécié car dans le monde dans la culture de l'orge, notre pays se classe cinquième.

Le seigle est utilisé à la fois comme culture vivrière et fourragère. Il a besoin de moins de chaleur que le blé. Mais en termes de qualité nutritionnelle, il est inférieur à ce dernier. Il est cultivé dans les districts de Volga, Central, Volgovyatsk et Oural.

L'avoine s'utilise de la même manière que le seigle. La culture et le stockage du matériel végétal s'effectuent principalement dans la partie européenne du pays.

La culture la plus productive est le riz. Il aime beaucoup l'eau et la chaleur, c'est pourquoi il est cultivé dans les parties inférieures de la Volga, du Kouban et du territoire de Primorsky.

Le maïs est également chaud et aime l'eau. Dans les régions du sud, il est cultivé pour le grain et dans les régions du nord, pour la préparation d'ensilage.

Le sarrasin appartient aux cultures à faible rendement. Il est cultivé dans les zones forestières et steppiques forestières.

Bois

Le bois est une matière première industrielle très précieuse, qui est utilisée dans divers domaines technologiques, dans la construction, l'énergie, le transport ferroviaire et autres. En raison du fait que le traitement des matières premières végétales est facile, en raison de ses propriétés décoratives, il est particulièrement largement utilisé dans l'industrie du meuble et de la menuiserie. De plus, le bois est largement exporté à l'étranger.

Herbes medicinales

Les plantes qui contiennent des substances pharmacologiques actives et qui ont un effet thérapeutique sont appelées médicinales. Au total, il existe jusqu'à cinq cent mille espèces de plantes dans le monde, dont seulement cinq pour cent environ sont médicinales. La Russie peut être fière de toute la variété des espèces présentes sur son territoire. Plus de deux cents herbes médicinales y sont récoltées chaque année à des fins médicales.

De plus, il existe un stock important de plantes qui n'ont pas encore été étudiées. Dans ce service inestimable est rendu par l'expérience séculaire de la médecine traditionnelle.

Une plante médicinale est une matière première pour la production de substances actives pures à l'échelle industrielle. Ils sont obtenus sous la forme sous laquelle ils sont utilisés comme matière première pour des substances thérapeutiquement utiles.

Les matières premières des plantes médicinales sont utilisées pour la fabrication des jus. Ils sont produits à partir de plantes, à partir desquelles il est impossible d'obtenir des substances sous leur forme pure, lorsqu'en combinaison elles donnent le résultat le plus efficace.

Les matières premières sont utilisées pour collecter le thé médicinal. Son principal avantage est qu'il agit de manière complexe. Ce thé se boit en complément du traitement principal. Souvent, sa prise devient encore plus efficace qu'un médicament, même pour les maladies chroniques.

L'ajout de plantes médicinales aux aliments améliore leur qualité, les enrichit en vitamines et autres substances utiles, activant ainsi les processus physiologiques. De plus, les plantes médicinales sont bien commercialisées commercialement.

Les composés chimiques obtenus à partir de plantes médicinales deviennent souvent des modèles pour la production de produits pharmaceutiques. Mais leur objectif principal est de prendre des herbes médicinales. Vous pouvez souvent entendre les commentaires du public sur l'efficacité recettes folkloriquesà base d'herbes qui ont aidé à se débarrasser d'une variété de maux. Mais l'industrie médicale en prépare environ un tiers. Près de 80 % des médicaments utilisés pour les maladies cardiovasculaires et gastro-intestinales sont fabriqués à partir de cette matière végétale. Et même avec de tels nombres, le besoin de plantes continue de croître.

Ils sont étudiés par de nombreux instituts de recherche, établissements d'enseignement médical et pharmaceutique et autres. Les études menées à l'étranger sont bien connues. Les scientifiques russes ont étudié de nombreuses plantes médicinales. Des atlas, des cartes de répartition et des ouvrages de référence sont basés sur leurs travaux. Une analyse détaillée du matériel végétal a permis d'organiser leur collecte. Il a également contribué à sa diffusion et à son utilisation dans toutes les régions du pays.

Pharmacie verte à domicile

Il est conseillé d'avoir un ensemble d'herbes médicinales à la maison pour différentes occasions, afin qu'elles puissent non seulement protéger le corps, mais aussi le guérir en cas de maladie. Par exemple, l'écorce de chêne est une excellente prévention des troubles gastro-intestinaux. Et la camomille, le calendula ou l'herbe d'immortelle amélioreront la digestion. Pour la cystite et l'inflammation, un excellent remède est l'herbe de racines de violette, de busserole, de renouée et de réglisse. Les rhumes seront guéris par la rose sauvage, les feuilles de framboisier, l'herbe d'origan, le tussilage, les fleurs de tilleul et de calendula, etc. Les cônes d'herbes et de houblon d'agripaume aideront également à lutter contre le stress et l'insomnie.

Stockage

Il est très important de bien conserver les herbes. Après tout, sinon, quelle que soit la richesse d'une pharmacie verte, les plantes perdront tout simplement leurs qualités curatives et deviendront inutiles. Chaque espèce doit être conservée séparément. L'endroit choisi pour le stockage doit être sombre, sec et propre. Les plantes odorantes sont éloignées des plantes inodores et les plantes vénéneuses des plantes non vénéneuses. Un bon récipient de stockage est un bocal en verre. Mais c'est encore mieux de les garder dans des sacs chiffons spéciaux pour qu'elles respirent. Chaque sac doit être signé, où, en plus du nom, vous devez indiquer l'année de collecte.

La durée est déterminée par les dates d'expiration. Si toutes les conditions de stockage sont remplies, alors :

• les fruits sont conservés pendant 3 ans;
• racines et écorce - 5 ans;
• fleurs, feuilles, bourgeons et herbes - 2 ans.

Collection

Le meilleur temps pour la récolte est sec et clair. Les racines des plantes médicinales sont déterrées à l'automne, lorsque la partie supérieure se dessèche, et cela peut aussi être fait au début du printemps. Mais le moment de la cueillette des herbes et des fleurs est la période de floraison. Les graines seront bonnes à maturité.

Il existe cependant des exceptions à la règle. Ensuite, ils sont décrits dans la caractéristique des plantes. La plupart des herbes sont séchées à l'ombre avec assez air. Les herbes séchées se cassent facilement mais conservent leur couleur.

Conclusion

Dans l'article, nous avons examiné quel type de matières premières végétales sont. Chacune des espèces est très importante pour la vie humaine. Mais au niveau des ménages, les matières premières des plantes médicinales et la consommation d'herbes médicinales jouent un rôle important.

Il est important que le public comprenne non seulement comment prendre correctement les herbes, mais aussi comment et quand les collecter et les stocker. Plantes médicinales stockées à la maison aideront plus d'une fois les membres du ménage avec divers problèmes.

À l'heure actuelle, la bioconversion est la voie la plus prometteuse pour recycler les déchets végétaux et les déchets végétaux. L'essence de la technologie de bioconversion est la suivante : les matières premières (déchets) contenant des polysaccharides complexes - substances pectiques, cellulose, hémicellulose, etc. sont exposées à des préparations enzymatiques complexes contenant de la pectinase, de l'hémicellulase et de la cellulase. Les enzymes sont une protéine extracellulaire purifiée et sont capables de détruire en profondeur les parois cellulaires et les polysaccharides structurels individuels, c'est-à-dire la division des polysaccharides complexes en polysaccharides simples est effectuée avec la construction ultérieure sur leur base d'une protéine alimentaire facilement digestible.

Les déchets suivants peuvent être utilisés comme matières premières initiales :

1. Composants végétaux des cultures agricoles : tiges de céréales et de cultures industrielles, paniers et tiges de tournesol, feu de lin, épis de maïs, pulpe de pomme de terre, légumineuses, déchets de foin et d'ensilage, déchets de vigne, plantations de thé, tiges de tabac.

2. Déchets de l'industrie de transformation des grains : son, déchets lors du nettoyage et du tri de la masse de grains (déchets de grains), mélange de mauvaises herbes, grains abîmés, grains ratatinés et germés, graines de plantes sauvages, grains de qualité inférieure.

3. Déchets de la conserverie, de l'œnologie et déchets de fruits : peaux, nids de graines, fruits défectueux, lingettes et marc, déchets de raisins, déchets de courgettes, bouts coupés de fruits, tourteaux, courgettes défectueuses, déchets de pois verts (têtes, volets , dispersion des grains, grains cassés, morceaux de feuilles, volets), déchets de choux, betteraves, carottes, pommes de terre.

4. Déchets de l'industrie sucrière : pulpe de betterave sucrière, mélasse, sirop raffiné, tourteau, récolte de betterave, queues de betterave.

5. Déchets de l'industrie brassicole et alcoolique : alliage d'orge (grains d'orge rétrécis, balles, paille et autres impuretés), déchets de polissage, particules de coquilles broyées, endosperme, grains cassés, poussière de malt, drêches de brasserie, mélasse, féculents(pommes de terre et céréales diverses), vinasse de distillerie, purée.

6. Déchets de l'industrie du thé : poussière de thé, blancs, poils, pétioles.

7. Déchets de l'industrie des huiles essentielles : déchets de matières premières herbacées et florales.

8. Huile usagée - industrie grasse : cosse de tournesol, cosse de coton.

9. Déchets de la confiserie et de l'industrie laitière.

Ainsi, toute matière première végétale et ses dérivés, en tant que source lignocellulosique, sont disponibles pour la bioconversion microbiologique en aliments glucidiques-protéinés et additifs alimentaires.

Parallèlement au traitement des composants de plantes et de céréales conditionnés, la technologie permet la restauration et l'augmentation multiple des propriétés alimentaires antérieures des matières premières infectées par la microflore pathogène, gâtées par les insectes ou partiellement décomposées en raison d'un stockage inapproprié.

Une fois le processus de bioconversion terminé, le produit final obtenu est un additif alimentaire - un concentré de glucides et de protéines (UBC), qui acquiert des propriétés alimentaires 1,8 à 2,4 fois supérieures à celles des céréales fourragères de bonne qualité, et possède également un certain nombre de propriétés essentielles et nécessaires. qui ne possèdent pas de matières premières céréalières traditionnelles.

La particularité du produit final obtenu par la technologie alternative de bioconversion microbiologique réside essentiellement dans le fait que la matière première pour la production de l'additif alimentaire UBC est traitée dans un environnement similaire à la microflore de la partie initiale de l'œsophage. , c'est à dire La première étape de la digestion, « la préparation des aliments pour la digestion », commence en dehors de l'œsophage. Par conséquent, le processus de digestion de ces aliments déjà directement dans l'œsophage des animaux, des oiseaux et des poissons se caractérise par un niveau élevé de processus biologiques et de digestibilité des aliments, ainsi que par une réduction des coûts enzymatiques et énergétiques du corps à tout le stade de digestion.

Ainsi, l'additif alimentaire résultant - UBC, se distingue par une valeur nutritionnelle élevée (protéines 22 ... 26%), une digestibilité plus facile, une activité biologique, ainsi qu'une valeur enzymatique, vitaminique et minérale.

L'additif alimentaire UBC est utilisé comme composant principal dans la production d'aliments mélangés dans un rapport de 1: 1, en tant qu'additif aux aliments végétaux grossiers, dans la production de mélanges alimentaires simples avec des céréales fourragères broyées, du son, des déchets de céréales, etc. ., avec un taux d'entrée jusqu'à 25 ... 65% ...

La production coûte en moyenne 1 kg. les aliments de haute qualité selon la technologie considérée ne dépassent pas 1 rouble et, en termes de valeur alimentaire, ils dépassent de 1,8 à 2,4 fois les indicateurs de céréales fourragères.

Comme dans l'alimentation traditionnelle, les produits obtenus à l'aide de la technologie alternative de la société Biocomplex sont conformes aux normes nutritionnelles acceptées et au contenu de l'ensemble nécessaire de vitamines et de micro-éléments, sont sans danger pour le vétérinaire, certifiés et respectueux de l'environnement. Selon le type de matière première et les exigences de produits finis, l'ensemble du processus de traitement microbiologique peut aller d'une à trois étapes et la durée du cycle de production complet peut aller de 4 à 6 jours. Avec une augmentation de la durée du processus, les coûts financiers pour le traitement des matières premières diminuent et les indicateurs zootechniques du produit final augmentent.

La technologie permet un fonctionnement de l'entreprise toute l'année, de faibles exigences pour les qualifications de la plupart des travailleurs, de faibles coûts énergétiques.

La technologie est respectueuse de l'environnement, n'a pas d'eaux usées et d'émissions.

La création d'un complexe industriel de traitement des déchets basé sur une technologie alternative de bioconversion microbiologique en aliments pour animaux peut être mise en œuvre à la fois pour résoudre des problèmes individuels et à des fins multifonctionnelles.

De plus, CJSC Biocomplex effectue la réanimation, la modernisation ou le reprofilage d'installations de production existantes et arrêtées pour la production d'aliments composés et d'additifs alimentaires. Par exemple, des complexes agricoles modulaires peuvent être montés sur la base d'installations de production existantes, d'équipements pour les magasins d'alimentation des fermes collectives, les meuneries et autres industries de transformation des aliments et des céréales, etc.

L'élément clé de la chaîne technologique est le bioréacteur, dans lequel s'effectue le processus de bioconversion microbiologique des déchets en aliments pour animaux. Les réacteurs sont polyvalents et vous permettent de travailler avec n'importe quelle matière première et de recevoir divers additifs alimentaires.

Le schéma technologique du complexe de production pour le traitement microbiologique des déchets végétaux en aliments pour animaux est illustré à la figure 5.

Riz. 5. : Schéma technologique de transformation microbiologique des déchets végétaux en aliments pour animaux : 1 - réception des matières premières en vrac et humides ; 2 - apport de matières premières liquides; 3 - trémies doseuses; 4 - mélangeur; 5 - bio-réacteur; 6 - compresseur; 7 - générateur de vapeur; 8 - sèche-linge; 9 - broyeur; 10 - envoi en sacs

Un mélange humide (55 %) de divers déchets est chargé dans le bioréacteur. À partir du moment du chargement de la matière première, le processus de bioconversion microbiologique dans le bioréacteur prend 4 à 6 jours (selon les paramètres zootechniques souhaités du produit final). Le résultat est un additif alimentaire humide - un concentré de glucides et de protéines (UBC). Ensuite, il est séché jusqu'à une teneur en humidité de 8 à 10 % et broyé. Après broyage, le concentré peut être utilisé pour la production d'aliments composés, où l'UBC est utilisé comme composant principal (65 à 25 %, selon la recette et l'usage prévu de l'aliment composé).

Les aliments composés obtenus à l'aide de la technologie de Biocomplex CJSC sur la base de l'additif alimentaire UBC ont des indicateurs de qualité tout à fait uniques :

L'aliment composé a une activité biologique élevée et sa digestion se caractérise par un processus de digestion plus compressé dans le temps et un niveau élevé de processus biologiques. Ainsi, la productivité de l'alimentation et l'efficacité de l'élevage d'animaux, d'oiseaux et de poissons lors de l'utilisation d'aliments composés à base d'UBC sont de 15 à 20 % plus élevées que lors de l'alimentation d'aliments composés similaires préparés à l'aide de la technologie traditionnelle. De plus, l'aliment composé a un effet thérapeutique et prophylactique et stimulant sur les systèmes immunitaire, hématopoïétique et le tractus intestinal, et aide également à éliminer les substances nocives de l'organisme (sels de métaux lourds, radionucléides, etc.).

Contrairement à la technologie classique de granulation à haute température, l'aliment composé produit à l'aide de la technologie Biocomplex subit une granulation à basse température sans utilisation de vapeur. Cela exclut la destruction des protéines et assure la préservation des vitamines dans l'aliment, même pendant un stockage à long terme.

L'aliment composé est nourri conformément aux normes et règles zootechniques traditionnelles, est absolument sûr à utiliser, ne provoque pas de symptômes allergiques et d'autres effets secondaires ou contre-indications.

La méthode d'obtention d'engrais à partir de déchets organiques de l'élevage, de l'aviculture et de la culture des plantes est également intéressante. Le procédé comprend : le mélange de fumier, de fientes de volaille et de déchets végétaux broyés en une biomasse homogène ; séparation de la biomasse en fractions liquide et solide par autodrainage du liquide de la biomasse et collecte dans un dispositif de stockage ; désinfection séparée des fractions liquides et solides par fermentation biothermique. La fraction liquide est désinfectée par fermentation anaérobie dans un récipient collecteur à une température de 35-40°C pendant 2-3 jours. La fraction solide est désinfectée par fermentation aérobie en tas ouverts à une température de 65-70°C. Inconvénients de la méthode : contamination gazeuse accrue de la zone de travail par des produits de fermentation gazeux toxiques, en particulier, phosphines, hydrogène sulfuré, mercaptans, ammoniac ; contamination de la zone de travail par des micro-organismes pathogènes résistants à la chaleur. Il est connu que les micro-organismes résistants à la chaleur ne meurent pas même à des températures supérieures à 100 ° C.

Lors de la préparation d'engrais à partir de déchets organiques de bétail, de volaille et de plantes, le fumier et le fumier de volaille sont mélangés avec des déchets végétaux broyés en une biomasse homogène. La biomasse résultante est séparée en fractions liquide et solide par séparation.La fraction liquide est désinfectée et détoxifiée par traitement dans une cellule électrolytique avec électrodes insolubles, et après traitement est ensemencée avec des souches de micro-organismes par fermentation aérobie et/ou anaérobie. La fraction solide est désinfectée et détoxifiée avec un mélange ozone-air et un rayonnement ultraviolet. Après prétraitement, la fraction liquide est versée sur la fraction solide. La biomasse humidifiée est chargée dans un tambour, inoculée avec des souches de microflore aérobie et / ou anaérobie, mélangée et chauffée à l'air chaud, des processus enzymatiques y sont activés. Après activation du processus enzymatique dans la biomasse, celle-ci est déversée en tas.

La méthode proposée pour préparer des engrais à partir de déchets organiques présente les particularités suivantes par rapport aux méthodes décrites dans la littérature :

Premièrement, la séparation de la biomasse en fractions est effectuée par séparation, ce qui accélère considérablement le processus de séparation de la biomasse en fractions solides et liquides et réduit ainsi la contamination gazeuse de la zone de travail par des émissions toxiques de produits de fermentation anaérobie de l'original. biomasse;

Deuxièmement, la désinfection avec détoxification simultanée de la fraction liquide est réalisée dans un électrolyseur à électrodes insolubles ;

Sous l'influence d'une décharge interélectrodes et de produits d'électrolyse intermédiaires : radicaux d'hydrogène, d'oxygène, groupes hydroxyles, l'enveloppe protectrice des micro-organismes est détruite, la destruction irréversible des systèmes enzymatiques, protéiques et ADN a lieu. L'efficacité de la suppression de la microflore pathogène dans la zone de travail de l'électrolyseur peut atteindre 99,9%.

Détoxification (neutralisation) des produits hydrosolubles de la fermentation anaérobie (décroissance naturelle) du fumier et du fumier de volaille : phosphine (PH3), phosphines (R-PH2), hydrogène sulfuré (H2S), mercaptans (R-SH), ammoniac (NH3 ), se produit dans le processus d'oxydation de ces produits dans l'espace anodique de l'électrolyseur et va à la formation d'acides phosphorique, sulfurique, nitrique et de leurs dérivés, respectivement, selon les équations :

R-PH2> R-H2PO4 ;

où R est un groupe alkyle, aryle, hétéroyle.

Les acides formés lors de l'oxydation sont neutralisés par les bases de la fraction liquide, notamment par l'ammoniac, avec formation de sels en milieu non toxique, acides, basiques, qui entrent dans la composante minérale des engrais organiques.

Troisièmement - avant la désinfection enzymatique biothermique, la fraction solide est traitée avec un mélange ozone-air et un rayonnement ultraviolet afin de la désinfecter et de la détoxifier.

Comme la fraction liquide, la fraction solide contenant du fumier et des fientes de volailles est une source concentrée d'agents pathogènes et de substances toxiques gazeuses. L'utilisation d'ozone pour la désinfection et la détoxification de la fraction solide est déterminée par l'opportunité suivante. D'une part, l'ozone est l'oxydant le plus puissant et le plus écologique après le fluor. L'effet bactéricide et antiviral de l'ozone s'étend à tous les types de microflore pathogène. L'efficacité des propriétés antimicrobiennes, fongicides, sporicides de l'ozone, avec contact direct et concentration optimale, est de 99,99%.

Les causes immédiates de la mort des bactéries et des virus sous l'action de l'ozone sont des lésions locales de la membrane plasmique des microorganismes et des modifications de leur contenu intracellulaire : oxydation des protéines, perturbation des mécanismes cellulaires.

D'autre part, l'ozone, en tant qu'oxydant énergétique des composés chimiques, oxyde les produits toxiques de la décomposition naturelle : phosphine, phosphines, sulfure d'hydrogène, mercaptans, ammoniac en acides phosphorique, sulfureux, sulfurique, nitrique et leurs dérivés, respectivement, selon les équations suivantes :

3PH3 + 4O3> 3H3PO4 ;

3R-PH2 + 4O3> 3R-H2PO4 ;

3H 2 S + 4O 3 > 3H 2 SO 4;

H 2 S + O 3 > H 2 SO 3;

R-SH + O 3> R-SO 3 H;

3R — SH + 4O 3 > 3R — HSO 4 ;

NH 3 + O 3 > HNO 3 + H 2 O

En termes quantitatifs, seul l'ammoniac est légèrement oxydé en raison de son potentiel redox élevé.

Les acides formés lors de l'oxydation donnent des sels d'ammonium non toxiques avec un excès d'ammoniac.

Étant donné que l'efficacité de désinfection de l'ozone est déterminée par le contact direct de l'ozone avec l'objet, en particulier avec la surface des particules de biomasse, afin d'augmenter le degré de désinfection de la biomasse, le dispositif de désinfection prévoit un traitement supplémentaire de celle-ci avec des ultraviolets. radiation.

Les rayons ultraviolets avec une longueur d'onde de 205-310 nm ont le plus grand effet bactéricide. Les virus et bactéries sous forme végétative (bâtons, coques) sont plus sensibles aux rayonnements UV (UVR). Les champignons et les protozoaires sont moins sensibles. Les formes les plus résistantes sont les spores de bactéries et de champignons.

La mort des micro-organismes sur les surfaces directement situées à 2 m de la source UV pulsée atteint 99,99% en 15 minutes à une dose de 50 m J/cm2. Dans le même temps, sur des surfaces tournées vers la source à 45-90 degrés, la mort des microbes varie déjà entre 57,6 et 99,99 %.

Effet désinfectant rayonnement ultraviolet, principalement en raison de réactions photochimiques, à la suite desquelles des dommages irréversibles à l'ADN, à l'ARN et aux membranes cellulaires se produisent, ce qui provoque la mort des micro-organismes. Les rayons ultraviolets se propagent en ligne droite et agissent principalement sur les acides nucléiques, exerçant des effets à la fois létaux et mutagènes sur les micro-organismes. Seuls les rayons adsorbés par le protoplasme de la microcellule ont des propriétés bactéricides.

Pour assurer un effet maximal de désinfection de la surface des particules de la fraction solide, celles-ci sont retournées en continu. Cette dernière est obtenue en déplaçant la fraction solide le long de la ligne technologique à l'aide d'une vis - dans le cas d'un traitement avec un mélange ozone-air et d'une table vibrante - dans le cas d'une irradiation ultraviolette.

Quatrièmement - après désinfection et détoxification, immédiatement avant l'empilement, la fraction solide est inoculée avec les souches enzymatiques nécessaires, humidifiée avec une fraction liquide neutralisée et soumise à une activation enzymatique dans un bio-fût à 45-55®.

L'utilisation de la méthode proposée pour préparer des engrais à partir de déchets organiques réduit la libération de produits gazeux toxiques et de micro-organismes pathogènes dans l'environnement, fournit des conditions de travail salubres et hygiéniques dans les installations de production et crée des conditions pour la production accélérée d'engrais organiques respectueux de l'environnement à partir d'animaux et déchets de volaille et matières végétales.

La solution technique proposée peut être utilisée en agriculture pour la préparation accélérée d'engrais organiques à partir de déchets d'animaux, de volailles et de cultures.

Le procédé de préparation d'engrais à partir de déchets organiques est mis en oeuvre à l'aide d'un dispositif comprenant : un mélangeur de biomasse 1, un séparateur 2, un réservoir de stockage d'une fraction liquide 3, un électrolyseur 4, un conteneur pour une fraction liquide neutralisée 5, une semence réservoir 6, convoyeur à bande pour fraction solide 7, broyeur 8, vis sans fin avec carter 9, ozoniseur 10, table vibrante 11, lampes ultraviolettes 12, convoyeur à vis 13, arroseur 14, bio-tambour 15, souffleur 16, convoyeur à bande - gerbeur 17, piles 18.

Le fumier, le fumier de volaille (sous forme de pulpe) et les déchets végétaux déchiquetés sont introduits dans le mélangeur 1. Les déchets organiques sous forme de pulpe sont mélangés à une biomasse homogène et pompés dans le séparateur 2 pour séparer la biomasse en liquide et solide fractions. La fraction liquide avec le rapport phosphore, azote et potassium - 1,4 : 1,0 : 1,6 et la teneur en solides colloïdaux en suspension d'au moins 1 % est introduite dans le réservoir de stockage d'égalisation 3, puis dans l'électrolyseur à électrodes insolubles. Le traitement électrochimique de la fraction liquide est effectué à une densité de courant sur les électrodes de 2 A/dm2, la surface d'électrode de 0,5 m 2 pour 1 m 3 / heure de liquide traité, avec une distance entre les électrodes de 30 mm, le temps de traitement du liquide 5-10 minutes. Les fractions liquides neutralisées et détoxifiées sont recueillies dans des conteneurs 5 puis pompées dans la cuve à graines 6, où elles sont ensemencées avec des souches de microorganismes de fermentation aérobie ou anaérobie et remises à la fraction solide (vis 13) à travers un dispositif d'irrigation 14. Le l'excès de liquide neutralisé est utilisé pour l'irrigation des cultures.

Fraction solide séparée : biomasse poreuse et friable à faible adhérence, du séparateur 2 est acheminée vers le convoyeur à bande 7 et le broyeur 8, avec les paramètres de broyage de sortie - 5-25 mm.

La biomasse broyée est introduite dans le dispositif à vis 9, où la désinfection et la détoxification de la fraction solide sont effectuées en pompant le mélange ozone-air de l'ozoniseur 10 à travers le dispositif à vis. Le rapport entre l'ozone dans le mélange ozone-air et le sulfure d'hydrogène et les mercaptans dans les effluents de biogaz de la phase solide est de 2-4:1, respectivement. Le degré de désinfection et de détoxification de la fraction solide est régulé par la concentration d'ozone dans le mélange ozone-air, la vitesse de son pompage à travers le dispositif à vis et le temps de contact. En quittant le dispositif à vis 9, la fraction solide tombe sur une table vibrante inclinée 11 avec des lampes ultraviolettes 12 fixées au-dessus, où une désinfection supplémentaire de la biomasse de la microflore pathogène est effectuée. Caractéristiques techniques des émetteurs ultraviolets : gamme de longueurs d'onde de 185 à 400 nm, durée d'impulsion de 1 s à 10 s, densité de puissance d'impulsion du rayonnement jusqu'à 120 kW/m2.

Une désinfection supplémentaire de la fraction solide est effectuée au moyen d'une fermentation biothermique. A cet effet, la fraction solide est transférée de la table vibrante 11 au convoyeur à vis 13. Lors du déplacement dans le convoyeur, elle est enrichie par l'aspersion 14 avec des souches de fermentation provenant du réservoir à graines 6 et humidifiée avec la fraction liquide et déversée dans le bio-tambour 15. Dans le bio-tambour, la fraction solide humidifiée est déplacée et mélangée, chauffée à une température de 45-550C avec de l'air chaud provenant du ventilateur 16 jusqu'à ce que le processus enzymatique soit activé. Après fermentation biothermique dans un bio-fût, la masse est placée en tas 17 pour une maturation de 45 à 60 jours.

1. Caractéristiques générales des matières premières végétales et des technologies pour leur transformation
1.1 Produits végétaux
1.2 Approches technologiques de la transformation des matières premières végétales
2. Caractéristiques générales des installations d'hydrolyse
2.1 Présentation des installations d'hydrolyse
2.2 Déchets issus de la production d'hydrolyse
3. Recyclage des déchets solides des industries d'hydrolyse
3.1 Traitement physique et chimique
3.2 Traitement biotechnologique
3.2.1 Biochimie des biopolymères végétaux

3.2.3 Exemples de technologies de biodégradation des matières premières végétales
4. Production d'aliments pour animaux
4.1 Composition des aliments
4.2 Additifs alimentaires
4.3 Additifs alimentaires microbiens
1. Caractéristiques générales des matières premières végétales et des technologies pour leur transformation

Les ressources en biomasse végétale sont constamment renouvelées grâce à la photosynthèse, et elles servent déjà aujourd'hui source importante matières premières pour la production de diverses substances et matériaux organiques, y compris ils sont utilisés pour le traitement chimique en certains types de monomères, polymères et matériaux polymères : fibres, films et plastiques.
Cependant, cette dernière direction n'a pas encore atteint de tels volumes pour concurrencer quantitativement les substances et matériaux à base de matières premières minérales organiques - pétrole et gaz. Néanmoins, la situation évolue considérablement en faveur de l'utilisation de ressources végétales renouvelables, car les prix du pétrole et du gaz sont en constante augmentation et une grave pénurie de ces types de matières premières est attendue dans un avenir prévisible.
Ceci est également facilité par le développement rapide de la bio processus technologiques transformation des matières premières végétales, qui présentent des avantages significatifs par rapport aux technologies thermochimiques et chimiques traditionnelles en termes de rendement élevé des produits cibles, d'efficacité et de respect de l'environnement.
Les inconvénients de l'utilisation de matières premières végétales renouvelables sont une base de matières premières et une gamme d'utilisation limitées, le manque de production de masse d'équipements et la difficulté de l'automatisation.
Les ressources végétales renouvelables sont une source quasi inépuisable de polysaccharides - cellulose, hémicellulose, amidon - qui sont microbiologiquement transformés en divers types de substances et composés utilisés dans une grande variété d'industries.

Produits végétaux
Les matières premières végétales ont une application large et variée dans l'alimentation, les pâtes et papiers, la chimie, le textile, la médecine, la pharmacie, la parfumerie, la cosmétique et bien d'autres.
Il existe 8 groupes de ressources végétales :
1. Plantes médicinales. Les plantes de ce groupe contiennent diverses substances biologiquement actives (alcaloïdes, glycosides, coumarine, vitamines, etc.) qui, lorsqu'elles pénètrent dans le corps humain, ont un effet thérapeutique (cicatrisant). Ces matières premières végétales sont utilisées en médecine et en pharmacie. Sur leur base, des médicaments sont fabriqués, dont la forme galénique et l'action sont très diverses.
2. Les plantes fourragères servent de nourriture aux animaux sauvages et domestiques.
3. Plantes grasses oléagineuses, à partir des fruits ou des graines desquelles sont obtenues des huiles végétales (comestibles) ou industrielles.
4. Les plantes à huile essentielle contiennent une variété d'huiles essentielles, qui sont des mélanges de diverses substances (alcools, éthers, terpènes) et ont une odeur particulière (par exemple : chélidoine, ortie). De telles plantes sont utilisées dans l'industrie cosmétique et de la parfumerie pour la production de produits cosmétiques et de parfumerie, en médecine et en pharmacie pour la production de produits pharmaceutiques.
5. Plantes mellifères. Toutes les plantes qui produisent du nectar et du pollen constituent une bonne base pour l'apiculture. Et aussi largement utilisé dans l'industrie alimentaire.
6. Plantes vénéneuses. Certains types de plantes vénéneuses sont utilisées comme agents insecticides et antifongiques.
Les matières premières végétales ont une grande variété d'applications dans l'industrie alimentaire, le travail du bois, le textile, les industries pharmaceutiques et médicales, chimiques. Et aujourd'hui encore, les matières premières végétales renouvelables sont d'une grande importance.
Plantes alimentaires - Les plantes végétales (salades) sont utilisées dans les aliments sous forme de salades, de soupes, de plats principaux (par exemple, la fougère).
- Les plantes épicées-aromatiques et épicées, combinées dans un sous-groupe, contiennent des huiles essentielles volatiles et agréablement odorantes, des glycosides, des toniques et d'autres substances et sont traditionnellement utilisées dans l'industrie alimentaire.
- Les plantes à boire sont utilisées pour préparer des boissons et leur donner un goût et un arôme particuliers, ainsi que des substituts du thé et du café (par exemple: millepertuis, épilobe ou thé Ivan), y compris presque tous les fruits et baies.
- Les plantes féculentes et céréalières pour la production d'amidon ou (sous forme sèche et moulue) comme additif à la farine lors de la cuisson du pain.
Usines industrielles - Les usines de teinture contiennent des produits chimiques colorants dans diverses parties d'entre elles, le plus souvent des glycosides. Ils sont utilisés dans les industries chimiques, alimentaires et autres.
- Les installations de bronzage contiennent des tanins (tanins). On trouve des extraits issus du tannage brut large application dans l'industrie du cuir, du textile, de l'aviation, ainsi qu'en médecine.
- Les plantes fibreuses par la physique - propriétés mécaniques leurs organes sont adaptés à une utilisation dans l'industrie textile et l'artisanat populaire (tissage à partir de saule).
- Spécialement - les plantes technologiques se distinguent par un certain nombre de propriétés utiles qui leur permettent d'être utilisées pour optimiser certains processus technologiques, pour protéger les produits alimentaires de la détérioration pendant le stockage et à d'autres fins (par exemple: airelle, chélidoine).
Dans ce cas, les matières premières végétales peuvent être traitées à la fois par des procédés thermochimiques et chimiques traditionnels (pyrolyse, hydrolyse acide) et par des technologies microbiologiques : hydrolyse enzymatique, conversion microbiologique, etc. (Fig. 1)
Riz. 1 Processus de transformation des matières premières végétales et de ses produits
Technologies de transformation du bois.
Pour obtenir divers types de substances organiques, des procédés de traitement thermique et thermochimique des matières premières végétales, principalement des matières ligneuses et des produits agricoles, y compris leurs déchets, ont été développés depuis longtemps. Ces méthodes sont la pyrolyse (décomposition thermique sans accès à l'air), l'hydrolyse acide, ainsi que des procédés complexes combinant pyrolyse et hydrolyse. Dans ce cas, un certain nombre de substances précieuses sont obtenues, dont certaines peuvent être le point de départ pour l'obtention de divers types de monomères.
De nouveaux procédés de pyrolyse catalytique (acide) de matières végétales avec l'utilisation d'acides inorganiques, de sels et de divers composés inorganiques - les retardateurs de flamme comme catalyseurs sont prometteurs. Dans ce cas, du furfural, du lévogdukosan (1,6-anhydro-b-D-glucopyranose) et d'autres substances organiques sont également formés, sur la base desquels divers monomères peuvent être obtenus pour obtenir des matériaux polymères - fibres, films, plastiques.
Au cours de l'hydrolyse des matières végétales en présence d'acides, diverses réactions chimiques se produisent, mais à des vitesses différentes pour différents composants. Il existe deux grands groupes de réactions :
cellulose > hexose ;
hémicelluloses > dextrines > pentoses + hexoses.
De plus, des réactions secondaires peuvent se produire à des taux inférieurs :
pentoses> furfural;
furfural> substances humiques + acide formique;
hexoses > oxyméthylfurfural ;
oxyméthylfurfural> substances humiques + acide lévulinique + acide formique.
En choisissant les conditions d'hydrolyse, les réactions secondaires peuvent être minimisées.
L'hydrolyse en deux étapes la plus prometteuse du bois et d'autres déchets végétaux sous pression utilisant de l'acide sulfurique à faible concentration comme catalyseur :
Lors de l'hydrolyse des matières premières végétales, son utilisation complexe complète est nécessaire, ce qui permet de créer des technologies plus économiques. Dans ce cas, le principal déchet est la lignine. Cependant, en raison des difficultés à utiliser des quantités importantes de lignine pour l'hydrolyse, il est préférable d'utiliser des matières végétales contenant un minimum de lignine, car son utilisation est la plus difficile et la plus énergivore.
Par conséquent, un type important de matière première est constitué de produits agricoles contenant de l'amidon et de déchets agricoles contenant un minimum de lignine et un peu d'amidon, par exemple l'épi de maïs. Leur hydrolyse acide ou, de préférence, enzymatique, permet d'obtenir diverses substances de bas poids moléculaire, notamment du glucose pour sa transformation biochimique ultérieure en divers monomères et polymères pour obtenir des fibres et des films, notamment l'acide lactique et les polyesters aliphatiques - polyalcanoates.
Délignification du bois. L'essence des processus de délignification est réduite à l'élimination de la lignine de la biomasse ligneuse pour obtenir de la cellulose. L'utilisation la plus répandue de la pâte de bois est la production de papier et de carton, ainsi que divers dérivés chimiques de la cellulose. Actuellement, nouveau, plus acceptable dans plan écologique technologies de production de cellulose, notamment basées sur les méthodes de délignification oxydative du bois à l'oxygène en milieu soude ou soude (délignification oxygène-alcalin et oxygène-soude). Le processus de délignification du bois avec le réactif le moins cher et le plus écologique - l'oxygène moléculaire présente des avantages tels que l'absence de soufre nauséabond émissions de gaz, faible toxicité des eaux usées, blanchiment plus facile de la cellulose au stade ultérieur.
Gazéification du bois. Étant donné que la biomasse et les glucides contiennent beaucoup d'oxygène et d'humidité, le processus de gazéification nécessite beaucoup moins de vapeur d'eau que la gazéification des charbons fossiles. La réaction de gazéification oxydante de la biomasse végétale est réalisée en mode autothermique par ajout d'oxygène ou d'air.
Une méthode de gazéification du bois basée sur le vapocraquage de matières volatiles du bois dans un lit fixe d'un catalyseur aluminium-nickel est proposée. Dans ce cas, le rendement en produits gazeux augmente de 50 à 90 % par rapport au procédé non catalytique. Le rapport H2/CO élevé (1,96) permet d'utiliser le gaz de synthèse produit pour produire du méthanol sans l'étape de conversion du CO à la vapeur.
Les procédés de gazéification oxydante de la biomasse végétale broyée dans un lit fluidisé d'un catalyseur d'oxydation semblent prometteurs. Sur cette base, il est possible de créer des procédés combinés de traitement de la biomasse avec la production simultanée de gaz combustible ou de gaz de synthèse, ainsi que de matériaux carbonés poreux.
Liquéfaction du bois et de la lignine. Création de méthodes économiques pour obtenir des mélanges d'hydrocarbures liquides à partir de déchets de bois permettra de résoudre le problème de leur utilisation et de réaliser des économies de matières premières pétrolières. Des directions prometteuses pour l'obtention de combustibles liquides sont associées au développement de procédés de réduction catalytique de la biomasse végétale et de ses composants avec de l'hydrogène, du monoxyde de carbone et d'autres agents réducteurs.

Approches technologiques de la transformation des matières premières végétales
Selon le type de produit obtenu, on distingue les technologies suivantes de transformation des matières premières végétales : procédés thermochimiques et chimiques (pyrolyse, hydrolyse acide), technologies microbiologiques : hydrolyse enzymatique, conversion microbiologique, etc.
Dans le dernier quart du XXe siècle, la micro-industrie méthodes biologiques et les technologies de traitement des matières premières végétales lignocellulosiques. Cependant, ils présentent un certain nombre de caractéristiques par rapport aux procédés bien connus d'hydrolyse de l'amidon, les principales sont :
prétraitement des matières végétales, y compris traitement d'activation ;
culture de micro-organismes et obtention de préparations enzymatiques;
la transformation biochimique réelle de la matière première en produit cible (glucose ou autres hexoses) ;
séparation de la biomasse obtenue et isolement du produit cible (glucose, etc.) ;
recyclage.
Le choix des souches de micro-organismes détermine en grande partie l'efficacité des processus biochimiques.
La dégradation microbiologique des matières végétales est réalisée dans des conditions aérobies ou anaérobies, par des méthodes périodiques et continues utilisant diverses technologies et solutions instrumentales.
Le choix d'un schéma technologique spécifique doit être déterminé en fonction du type de matériel végétal utilisé, du type de micro-organismes et de nombreux autres facteurs. Où grande importance a l'optimisation du milieu nutritif contenant des sources de carbone, d'azote, ainsi que de phosphore, de soufre, d'ions de métaux alcalins et alcalino-terreux, d'oligo-éléments et d'autres substances minérales. Les conditions de culture des micro-organismes, notamment le pH du milieu, la concentration des composants, le jeu de température rôle important en garantissant une productivité maximale, en minimisant les réactions secondaires et en garantissant un rendement maximal du produit cible.
L'isolement et la purification du produit intermédiaire ou fini obtenu sont effectués en fonction de la composition du milieu réactionnel et des propriétés du composant extrait à l'aide différentes méthodeségalement utilisé dans les technologies chimiques traditionnelles : filtration, centrifugation, extraction, sorption, échange d'ions, séparation membranaire, électrodialyse et autres.
Comme mentionné précédemment, le traitement des matières premières végétales est également effectué à l'aide de thermochimie et procédés chimiques(pyrolyse - décomposition thermique sans accès à l'air, hydrolyse acide, etc.).
La pyrolyse ou distillation sèche du bois est l'une des méthodes anciennes de sa transformation pour obtenir divers produits, notamment le charbon de bois, le goudron, la térébenthine, etc. Actuellement, les procédés de pyrolyse de transformation du bois et d'autres matières premières végétales permettent d'obtenir divers produits utilisés dans processus organiques synthèse.
L'hydrolyse des matières premières végétales est la méthode la plus prometteuse de transformation chimique du bois, car, en combinaison avec des procédés biotechnologiques, elle permet d'obtenir des aliments pour animaux et des produits alimentaires, biologiquement actifs et pharmaceutiques, des monomères et des résines synthétiques, du carburant pour moteurs à combustion interne et divers produits à des fins techniques. La production d'hydrolyse est basée sur la réaction du clivage hydrolytique des liaisons glycosidiques des polysaccharides de la biomasse de matières premières végétales lignifiées avec la formation de monosaccharides comme principaux produits de réaction, qui sont soumis à d'autres traitements biochimiques ou traitement chimique, ou font partie de produits commercialisables. Le processus d'hydrolyse et la production d'hydrolyse sont décrits plus en détail au chapitre 2.
Caractéristiques générales des installations d'hydrolyse
L'industrie de l'hydrolyse regroupe des industries basées sur le traitement chimique des matières végétales par la conversion catalytique de polysaccharides en monosaccharides. Produits à partir de matières végétales non alimentaires - déchets d'exploitation forestière, de sciage et de travail du bois, ainsi que Agriculture- levure alimentaire, alcool éthylique, glucose et xylitol, furfural, acide organique, lignine et autres produits. L'importance économique nationale de l'industrie de l'hydrolyse réside principalement dans le fait qu'elle utilise d'énormes ressources de déchets végétaux pour la production de produits de valeur (pâtes et papiers et industries microbiologiques), dont la production dans d'autres industries consomme une quantité importante de nourriture et aliments pour animaux (céréales, pommes de terre, mélasse, etc.).
Basé sur les technologies d'hydrolyse de la biomasse végétale dans les années 30-70. du siècle dernier en URSS, une industrie de l'hydrolyse a été créée (plus de 40 usines d'hydrolyse et biochimiques), où les matières premières suivantes étaient utilisées : déchets de travail du bois (copeaux de bois, brames, copeaux, sciure de bois) et pâtes et papiers (sulfite alcool), les déchets agricoles (épis de maïs, balles de tournesol, paille, etc.), ainsi que certains types de déchets de transformation alimentaire. À la fin des années 1980, les produits suivants étaient fabriqués dans les entreprises de l'industrie de l'hydrolyse en URSS: alcool éthylique - 15 millions de décalitres par an; levure alimentaire - 400 000 tonnes par an; furfural - 30 000 tonnes par an; dioxyde de carbone - 25 000 tonnes par an; xylitol - 3 000 tonnes par an;
En outre, les usines d'hydrolyse produisaient des alcools furfurylique et tétrahydrofurylique, du tétrahydrofurane, du xylitan, du sucre alimentaire, des lignobriquettes, de la nitrolignine, de la lignine médicinale et d'autres produits. Dans la seconde moitié du 20e siècle, des usines d'hydrolyse ont été construites en Chine, en Bulgarie, au Brésil et à Cuba en utilisant les technologies développées à VNIIHIDROLIZ. L'éventail des sources possibles de matières premières pour la fabrication de produits d'hydrolyse étudiés à VNIIHIDROLIZ couvre à la fois des espèces russes traditionnelles et exotiques pour nous : bagasse, dattes, etc. etc.
À ce jour, 16 usines d'hydrolyse fonctionnent en Russie, produisant principalement de l'alcool éthylique et des produits contenant de l'alcool. Dans le même temps, le niveau de production des produits traditionnels a fortement baissé, à l'exception de la production d'alcool éthylique. Par exemple, la production de levure alimentaire a diminué de plus de 10 fois, le furfural - 5 fois et le xylitol n'est pas produit du tout.
Il convient de noter que, comme on le sait, des catalyseurs acides et salins sont utilisés dans le procédé d'hydrolyse. Dans le même temps, la technologie d'hydrolyse la plus utilisée avec de l'acide sulfurique dilué. Les résultats de nombreuses années de recherche dans le domaine de l'hydrolyse avec des acides concentrés (sulfurique et chlorhydrique) permettent de conclure que ce type de technologie est prometteur. Les chercheurs étrangers adhèrent à une opinion similaire.
Une usine pilote d'une capacité de 600 tonnes de glucose par an a été exploitée avec succès à Kansk (Russie) pendant plusieurs années, sur laquelle la technologie de production de glucose cristallin par la méthode d'hydrolyse du bois avec de l'acide chlorhydrique hautement concentré a été mise en œuvre. .
Ainsi, la Russie dispose des capacités scientifiques, technologiques et industrielles nécessaires à la production d'éthanol-carburant. Dans le même temps, étant donné que notre pays est dans la zone d'agriculture à risque, et d'autre part, dispose d'importantes réserves de bois, la production d'éthanol à l'aide des technologies d'hydrolyse semble opportune.
Sous certaines conditions, les capacités existantes des entreprises d'hydrolyse peuvent devenir un objet d'investissement, ce qui augmentera considérablement (2 à 3 fois) la production d'alcool éthylique, ainsi que restaurera la production d'autres produits spécialisés. Grâce à l'utilisation de technologies pour l'utilisation intégrée des matières premières, la mise en œuvre de technologies d'économie d'énergie, y compris l'utilisation de l'hydrolyse de la lignine comme combustible énergétique, le coût de l'éthanol peut être réduit d'au moins 2 fois.
La technologie d'hydrolyse comprend la justification et la caractérisation des paramètres technologiques et des schémas du processus de traitement hydrolytique des matières premières végétales pour obtenir un hydrolysat - une solution aqueuse de monosaccharides, le principal produit intermédiaire de production. Les schémas technologiques, les caractéristiques et les modes de fonctionnement des principaux équipements constituent la base des réglementations technologiques de la production.

Vue d'ensemble des installations d'hydrolyse
Production de levure hydrolytique.
La levure fourragère est produite à partir des types de matières premières glucidiques suivantes : hydrolysats de bois et déchets végétaux de la production agricole et vinasse sans alcool de la production d'hydrolyse-alcool ; liqueurs de sulfite et préhydrolysats de production de sulfate-cellulose; vinasse désalcoolisée - un déchet de la production d'alcool éthylique lors de la transformation des betteraves sucrières.
Des micro-organismes sont également cultivés sur des matières premières hydrocarbonées. La charge de biomasse microbienne peut également être obtenue en utilisant des hydrocarbures oxydés, principalement du méthanol et de l'éthanol, comme matière première.
Les principales étapes de la production de levure fourragère sont : l'obtention et la préparation de l'hydrolysat pour le traitement biochimique, la culture continue de la levure (fermentation), la concentration et le séchage de la levure.
Obtention d'éthanol.
Dans la production d'alcool, la technologie d'hydrolyse et de préparation d'un hydrolysat pour le traitement biochimique ne diffère pas beaucoup des processus correspondants dans la production de levure. La différence est que le bois de conifère est utilisé dans la production d'alcool, dont l'hydrolyse permet d'obtenir un rendement plus élevé en hexoses par rapport aux matières premières contenant des pentoses. Afin d'obtenir une concentration élevée en monosaccharides, l'hydrolyse est réalisée à une valeur plus faible du module d'hydromodulation de l'acide de cuisson (environ 12) et le substrat n'est pas dilué avant fermentation.
La technologie du furfural et de ses dérivés.
Contrairement à la production d'alcool et de levure, basée sur le traitement biochimique des monosaccharides d'hydrolysats, la production de furfural est basée sur les processus de transformations chimiques des monosaccharides. Les paramètres de traitement des matières premières végétales dans la production de furfural devraient assurer l'hydrolyse des hémicelluloses et la déshydratation des pentoses monosaccharides résultants. À l'échelle industrielle, le furfural est obtenu exclusivement à partir de matières premières végétales et, par conséquent, ce produit n'est fabriqué que dans des entreprises d'hydrolyse.
Technologie du xylitol alimentaire.
Le xylitol est obtenu par hydrogénation d'hydrolysats d'hémicellulose de matières premières contenant du pentosane, contenant principalement du xylose. Les matières premières végétales contenant du pentazane sont la seule source de xylitol, qui n'est produit que par l'industrie de l'hydrolyse.
Le processus technologique de production de xylitol comestible peut être divisé en les étapes principales suivantes : formation mécanique et la valorisation chimique des matières premières contenant du pentosane ; hydrolyse pentose-hexose en deux étapes des matières premières; préparation d'hydrolysat de pentose pour le procédé d'hydrogénation ; hydrogénation de la solution de xylose ; purification de la solution de xylitol; concentration de la solution de xylitol et cristallisation du xylitol.
Technologie d'alimentation en glucides.
A l'heure actuelle, les besoins de la production agricole en fourrage glucidique augmentent, mais ils sont loin d'être pleinement satisfaits. À cet égard, dans la production par hydrolyse, de nouvelles directions de traitement des matières premières végétales sont en cours de développement pour obtenir des additifs alimentaires en glucides végétaux et en sucre hydrolysé. En figue. 2 montre un schéma général d'obtention d'aliments à partir de matières végétales par diverses méthodes.

E - extrusion; GR - broyage à chaud; KODVM - pulpe fourragère saccharifiée ; RUK - additif alimentaire à base de glucides végétaux ; RUBK - aliment protéiné glucidique végétal ; RMD - supplément à base de plantes et de minéraux
Riz. 2 Schéma général d'obtention d'aliments pour animaux à partir de matières végétales par diverses méthodes
Déchets des usines d'hydrolyse
La production des produits commercialisables principaux et secondaires à partir des matières premières transformées caractérise le niveau de perfection technologique et détermine en grande partie l'efficacité économique de la production. La profondeur d'utilisation des matières premières affecte également le respect de l'environnement de la production. Plus le rendement des produits cibles est faible, plus les déchets solides, liquides et gazeux qui polluent l'environnement sont générés.
Ces dernières années, le développement des industries de l'hydrolyse et le fonctionnement stable d'un certain nombre d'entreprises en exploitation sont principalement limités par des facteurs environnementaux, dont l'importance a été longtemps sous-estimée.
Pour une solution radicale au problème de la protection de l'environnement, il est nécessaire d'utiliser une technologie optimale pour l'environnement, y compris un traitement complet des matières premières, la purification et l'utilisation des eaux usées et des émissions de gaz.
Une pollution environnementale importante se produit en raison des émissions de gaz (poussière et gaz, vapeur et gaz, gaz-air). La pollution élevée des émissions de gaz limite le travail d'un certain nombre d'entreprises.
Les entreprises d'hydrolyse se caractérisent par des émissions constantes et périodiques, chaudes et froides, élevées et faibles aux points de rejet, organisées (prévues par le schéma technologique) et non organisées (causées par des fuites d'équipements et de communications). En raison de l'imperfection des processus technologiques et des équipements, un aérosol contenant de l'air, des gaz non condensables, des vapeurs d'eau et des impuretés organiques, de fines gouttelettes liquides et des particules solides (poussières) de la matière première, de la lignine, des levures, des cendres, etc. atmosphère.
Une quantité importante d'émissions de la production principale (80-90%) tombe sur les stocks, les neutraliseurs, les sécheurs. Les points d'émission d'émissions sont les crépines, les fermenteurs, les bassins de sédimentation, les collecteurs et autres équipements.
L'impact négatif des émissions de vapeur-gaz sur l'environnement est principalement associé à la présence de furfural. L'état sanitaire de l'atmosphère est également affecté par le rejet des fermenteurs avec l'air d'échappement des cellules vivantes du producteur (levure asporogène) et des produits protéiques dans l'air d'échappement après les atomiseurs.
Aux émissions des principaux halls de production s'ajoutent les émissions des chaufferies.
À l'heure actuelle, la purification de l'air d'échappement doit être effectuée dans toutes les entreprises du profil de levure. Ainsi, avec la technologie de culture continue des levures pendant la fermentation dans le fermenteur, il se produit : en passant à proximité de l'aérateur, le milieu nutritif circulant s'enrichit en oxygène de l'air. Du fait de la circulation de petites bulles, le temps de séjour moyen de l'air dans le fermenteur et son taux d'utilisation augmentent. Les grosses bulles traversent une fois le fermenteur. L'air évacué passe à travers un filtre ou un épurateur Venturi pour éliminer les cellules microbiennes et est rejeté dans l'atmosphère. Ainsi, il est nécessaire de sceller les fermenteurs dans toutes les usines et d'organiser le traitement de l'air extrait. La question de la condensation des vapeurs contenant du furfural générées dans les inventeurs, les collecteurs et les bassins de sédimentation revêt également une importance particulière.
Ainsi, l'utilisation généralisée de méthodes de nettoyage à sec et humide des émissions avec des usines de collecte de poussières et de gaz hautement efficaces est nécessaire pour la création d'une technologie de production d'hydrolyse à faibles déchets et sans déchets.
Le principal effluent polluant de la production de levure hydrolytique est le liquide de culture épuisé (OLC) ou le moût de post-levure (PDB). Elle représente 30 à 35 % de la quantité totale de pollution en volume. Pour 1 tonne Abs. les matières premières sèches dans OKZh contiennent 100-150 kg de substances sèches; leur concentration est de 0,9-1,3%.
En raison de la teneur élevée en impuretés, l'OLC appartient aux effluents très concentrés et nécessite un nettoyage et une élimination en profondeur.
L'évaporation sous vide d'OKZh permet d'obtenir un condensat de vapeurs secondaires, adapté à une utilisation dans la production principale à la place de l'eau douce, et un résidu post-levure (PDO) sous forme de concentré liquide ou à l'état pulvérulent après séchage .
Les entreprises industrielles disposent de deux systèmes d'approvisionnement en eau : l'eau technique pour les besoins de la production et boire de l'eau pour les besoins du ménage. Les eaux usées industrielles et domestiques sont évacuées par des systèmes d'égouts séparés et traitées dans des installations de traitement différentes ou communes. Lors de la création de systèmes d'approvisionnement en eau en circulation, un traitement séparé des eaux usées industrielles et ménagères est requis.
Dans les entreprises de l'industrie de l'hydrolyse, les principales eaux usées sont : OKL de la production de levure et de levure alcoolique ; eaux usées d'autres ateliers de production et ateliers auxiliaires; eau conditionnellement propre (normativement propre) après l'équipement d'échange de chaleur ; orage de la zone générale et eaux usées ménagères.
Selon leur objectif fonctionnel, toutes les méthodes de traitement des eaux usées sont divisées en traitement des eaux usées en magasin et traitement hors site.
Le traitement local en atelier est utilisé pour éliminer partiellement certains types de contaminants pour l'utilisation ultérieure de l'eau traitée dans le système d'approvisionnement en eau en circulation ou dans des cycles fermés d'utilisation de l'eau le long du flux de processus principal, afin de réduire le niveau global de pollution des eaux usées envoyées pour traitement plus complet aux installations de traitement hors site d'une entreprise industrielle ou aux stations d'épuration des eaux usées de la ville. Lors du nettoyage en magasin, il est possible d'utiliser des méthodes mécaniques, chimiques, biologiques et électrochimiques.
Le traitement des eaux usées hors site est utilisé pour traiter les effluents généraux. Le traitement mécanobiologique combine le traitement mécanique des eaux usées des matières en suspension et le traitement biologique des impuretés dissoutes.
Les principaux contaminants dissous sont éliminés lors du traitement biologique (biochimique) des eaux usées. Cette méthode est basée sur la capacité des micro-organismes à assimiler les composés organiques et inorganiques des eaux usées.
Pour intensifier les procédés de traitement biologique des eaux usées, des méthodes de sélection ciblée de cultures de micro-organismes, de stabilisation aérobie des cultures, l'utilisation de mutagènes chimiques, etc. sont testées.
Le traitement biologique des eaux usées est réalisé en aération ou en aérofiltres.
Dans l'industrie de l'hydrolyse, le principal type d'équipement pour le traitement biologique des eaux usées est le mélange de bassins d'aération, dans lesquels les eaux usées traitées et les boues activées sont dispersées dans le bassin d'aération le long de la paroi longitudinale et le mélange de boues est également évacué. Lors de la deuxième étape du traitement biologique, où la concentration de contaminants est abaissée, il est possible d'utiliser des bassins d'aération à déplacement, dans lesquels l'eau entrante ne se mélange pas avec l'eau précédemment fournie.
La méthode la plus radicale pour protéger les masses d'eau de la pollution est la transition vers des schémas technologiques avec des schémas d'utilisation de l'eau entièrement ou au maximum fermés.
Lors de la création de processus technologiques sans déchets, il est d'une grande importance de trouver des moyens d'utiliser rationnellement l'excès de boues activées provenant des installations de traitement.
Les déchets issus de la production d'hydrolyse sont de gros tonnage et comprennent : la lignine d'hydrolyse de procédé (THL), les boues, les boues d'épuration dans les bassins de décantation primaires, les boues activées en excès après traitement biologique des eaux usées et les eaux usées industrielles. Surtout en grandes quantités, il se forme du THL, dont la production représente 30 à 40% de la masse de matières premières transformées, soit 3,5 millions de tonnes / an.
Ainsi, le problème de l'utilisation de la lignine est une tâche sérieuse et multiforme de la production d'hydrolyse. Le problème des déchets solides issus de la production d'hydrolyse est discuté plus en détail au chapitre 3.

Recyclage des déchets solides des industries d'hydrolyse
Comme mentionné précédemment, le traitement des déchets solides est du plus grand intérêt dans la question de l'utilisation des déchets issus de la production d'hydrolyse.
Les déchets solides de l'hydrolyse comprennent les biopolymères, qui se répartissent en : dérivés d'amidon, polymères cellulosiques, polymères à base de lignine.
L'amidon est un polysaccharide de haut poids moléculaire. Il est formé de deux polysaccharides - l'amylose et l'amylopectine. Les plantes décomposent l'amidon, dont les produits sont des sources d'énergie et le principal matériau de biosynthèse. Dans l'industrie, la mélasse, l'alcool, le caoutchouc artificiel et d'autres produits importants sont obtenus à partir de l'amidon.
L'amidon est le principal nutriment de réserve dans de nombreuses plantes. Dans les tubercules de pomme de terre, il contient en moyenne 15-18%, dans les autres légumes et fruits - beaucoup moins.
La cellulose (cellulose) est un polysaccharide caractérisé par un degré élevé de polymérisation ; les parois cellulaires des tissus végétaux en sont principalement constituées. La résistance chimique de la cellulose est élevée. Ce composé ne se dissout pas dans l'eau même lorsqu'il est bouilli.
Ses molécules se décomposent sous l'action d'acides forts lorsqu'elles sont chauffées et sous pression. Ce procédé permet d'obtenir de l'alcool technique à partir de matières premières non alimentaires. La cellulose est absorbée dans l'estomac complexe des ruminants, qui contient des bactéries qui décomposent les fibres et facilitent leur digestion.
Il a été constaté que l'augmentation de la teneur en cellulose est associée à la résistance mécanique des tissus, à la transportabilité et à la conservation de la qualité des légumes et des fruits. La teneur en cellulose dans les fruits varie de 0,5 à 2%, dans les légumes - de 0,2 à 2,8%.
La lignine est une substance de haut poids moléculaire qui accompagne la cellulose. Présent dans les tissus végétaux lignifiés. En quantité notable (dixièmes de pour cent), la lignine s'accumule dans la betterave pendant la surmaturation et le grossissement des faisceaux fibreux vasculaires. Dans les autres fruits et légumes, sa teneur est insignifiante.

Traitement physico-chimique
L'incinération est la méthode physique et chimique la plus courante de traitement des déchets solides.
Comme mentionné précédemment, la lignine est le type de déchets le plus tonnage provenant de la production d'hydrolyse. Par conséquent, il est nécessaire d'examiner plus en détail les méthodes de traitement physico-chimique de la lignine.
À l'heure actuelle, l'industrie utilise divers schémas pour la préparation préliminaire de la lignine et sa combustion dans les chaufferies.
Les schémas les plus efficaces pour la préparation et la combustion du carburant avec broyage préalable de la lignine. L'application pratique se trouve dans les circuits semi-ouverts et les circuits d'injection directe, selon lesquels la lignine est séchée avec les gaz de combustion d'une chaudière à vapeur dans des tuyaux de séchage descendants, et broyée et séchée dans des ventilateurs de broyeur.
Méthodes de carbonatation de la lignine. A partir de la lignine technique, il est possible d'obtenir divers matériaux carbonés (en particulier des charbons de lignine) grâce à sa carbonisation thermique ou chimique. Collaktivit est un sorbant polyfonctionnel - charbon actif obtenu à la suite de la carbonisation chimique de la lignine technique avec de l'acide sulfurique concentré. La principale application pratique de la colactivite est la purification de l'hydrolysat de pentose dans la production de xylitol.
Oxydation de la lignine par l'acide nitrique. Parmi les nombreuses méthodes de traitement chimique de l'hydrolyse de la lignine avec la production de ses dérivés, les méthodes d'oxydation et de nitration de la lignine avec de l'acide nitrique ont trouvé une application pratique. Les dérivés de lignine résultants sont utilisés dans le forage de puits de pétrole et de gaz comme réactifs pour réduire la viscosité, la contrainte de cisaillement et la perte de fluide des solutions d'argile fraîches et salines.
Convertisseur de rouille de lignine. Le convertisseur de rouille est une composition à plusieurs composants à base de lignine d'hydrolyse modifiée. La lignine est capable de former des composés complexes avec des oxydes de fer et d'autres composés du fer.
Le convertisseur de rouille est utilisé dans la préparation du métal pour la peinture et pour empêcher sa corrosion dans de nombreux secteurs de l'économie nationale.
Obtention de la lignine médicale. La lignine médicale est utilisée pour traiter les maladies gastro-intestinales aiguës de nature infectieuse et non infectieuse, accompagnées de dysbiose et d'intoxication. La technologie de production de lignine à des fins médicales est relativement simple. L'hydrolyse de la lignine est purifiée des impuretés, activée par un traitement alcalin à des températures élevées, lavée des alcalis et broyée.

Traitement biotechnologique 3.2.1 Biochimie des biopolymères végétaux

Dans la nature, il existe un certain nombre de micro-organismes qui produisent certaines enzymes nécessaires au traitement des matières végétales. Ces enzymes comprennent les cellulases, les pectinases, les xylanases, les laccases, les peroxydases, les tyrosinases, etc.
Tout d'abord, ce sont des champignons microscopiques.
En général, les champignons qui détruisent le bois sont divisés en quatre groupes :
1. Champignons de pourriture brune - appartiennent à la subdivision des basidiomycètes, détruisent principalement les polysaccharides du bois.
2. Les champignons de la pourriture blanche - - appartiennent à la subdivision des basidiomycètes, détruisent principalement la lignine, mais sont capables de détruire les polysaccharides.
3. Champignons de pourriture molle - champignons marsupiaux et imparfaits, détruisent les polysaccharides et la lignine.
4. Les champignons bleu-marsupial et les champignons imparfaits vivent principalement grâce aux protéines résiduelles dans les cellules parenchymateuses. Ils détruisent les polysaccharides dans une mesure limitée.
Les bactéries sont capables de détruire les polysaccharides et la lignine, cependant, leurs propriétés morphologiques (croissance coloniale) ne leur permettent pas d'agir comme des destructeurs très efficaces dans la fermentation en phase solide.
Les champignons de la pourriture blanche produisent diverses enzymes qui aident à l'absorption de la lignine. Certains des champignons produisent principalement de la laccase, d'autres de la peroxydase et de la tyrosinase. Le processus de fabrication des enzymes diffère selon que l'enzyme est utilisée à l'intérieur ou à l'extérieur des hyphes.
Le complexe lignocellulosique du substrat végétal est constitué de trois composants principaux : la cellulose, l'hémicelluloe et la lignine. Le rapport des composants diffère selon les substrats.
La plus sensible à la dégradation est l'hémicellulose, qui se compose de monomères tels que le xylose (xylane), l'arabinose (araban) et le mannose (mannane). Un complexe d'enzymes spécifiques de ce substrat décompose les polysaccharides en oligomères puis en sucres monomères. La cellulose se compose d'un monomère de glucose et est étroitement emballée dans des microtubules, qui sont également clivés par un complexe d'enzymes cellulases : les enzymes C1 détachent les microfibrilles, les enzymes Cx forment des oligomères et la glucosidose (cellobiase) clive le monosucre. La plus résistante à la dégradation enzymatique est la lignine, qui se compose de divers monomères phénoliques, qui peuvent également se combiner de différentes manières.
La destruction combinée de tous les composants du bois a été observée chez toutes les espèces de champignons sauvages. Une enzyme a été trouvée qui nécessite du cellobiose (un produit de décomposition de la cellulose) pour la destruction de la lignine lorsqu'elle est combinée avec la lockase. Cette enzyme a été nommée cellobiosequinone oxydoréductase. Plus tard, il a été montré que la présence de cellobiosequinone oxydase réductase n'est pas nécessaire pour la décomposition de la lignine par le champignon Phanerohaete chrisosporium. La présence de laccase est absolument indispensable. La modification de la lignine sous l'influence des champignons de la pourriture blanche est une augmentation de la teneur en groupes carbonyle et carboxyle.
Les producteurs de cellulases les plus efficaces sont les champignons. Les systèmes enzymatiques des champignons contiennent, en règle générale, de multiples formes des deux formes de cellulases. Les principaux producteurs de cellulases sont des champignons des genres Trichoderma, Fusarium, Chaetomium, Dematium, Stachybotrys, Styzanus, Aspergillus, etc.
Le producteur de cellulases le plus étudié, qui est d'une grande importance pratique, est le champignon du sol Trichoderma viride (reesei). Il sécrète au moins 2 isoenzymes de cellobiohydrolase. L'action catalytique optimale des cellulases de la plupart des champignons se produit à un pH de 4-5.
Parmi les bactéries anaérobies, le plus célèbre producteur de cellulases est Clostridium thennocellum. La structure des cellulases de ces bactéries diffère significativement des cellulases des champignons. Ce micro-organisme sécrète de grandes formations supramoléculaires, qui contiennent au moins 14 protéines différentes, y compris des molécules de cellulase - les cellulosomes (poids moléculaire total supérieur à 2 millions). Des formations similaires trouvé dans certaines autres bactéries anaérobies, y compris. dans l'estomac des ruminants.
Les champignons des genres Trichoderma et Aspergillus sont des producteurs actifs de xylanases et de pectinases.

3.2.2 Micro-organismes destructeurs de matières premières végétales

Facteurs biologiques, ou agents de biodégradation des matières végétales, le bois sont des organismes vivants qui peuvent avoir un effet destructeur sur lui, parmi ces micro-organismes figurent les bactéries, les champignons.
Les bactéries détruisent le bois de manière limitée, elles se multiplient par division cellulaire et ne peuvent se déplacer dans le bois, à l'exception de celui qui est sous l'eau. Les bactéries ont tendance à coloniser les cellules du bois en utilisant des protéines comme sources de nourriture. Il ne fait aucun doute que non seulement les champignons mais aussi les bactéries peuvent détruire la lignine. Cependant, sa décomposition se produit si lentement qu'elle semble totalement insignifiante en comparaison avec d'autres processus métaboliques des bactéries. Les composés complexes (lignine, cellulose) sont inaccessibles à la levure.
Ainsi, les destructeurs les plus actifs des matières végétales sont les champignons microscopiques, et les moisissures jouent un rôle important dans le processus de destruction.
Le substrat végétal contient des substances organiques facilement assimilables telles que des sucres solubles, des oligosaccharides, de l'amidon. Ces composés sont consommés par tous les micro-organismes et, en premier lieu, par les moisissures compétitives - Trichoderma, Penicillium, Aspergillus, Mucor, etc. Ces champignons sont également appelés "sucre".
Des composés difficilement accessibles sous forme de polysaccharides : cellulose, hémicellulose, pectine sont utilisés par des champignons qui ont des complexes correspondants d'enzymes hydrolytiques : cellulases, pectinases, xylanases. En décomposant la cellulose du complexe lignocellulosique, ces champignons laissent la lignine intacte, ce qui donne aux substrats un aspect brun plus foncé. Parmi eux se trouvent des moisissures compétitives telles que Trichoderma, parmi lesquelles Trichoderma viride est prometteuse dans la production de xylanases, et Aspergillus niger est la pectinase.
L'action destructrice du champignon du genre Phanerochaete, qui provoque la "pourriture blanche", et le champignon du genre Fusarium sont également bien connus.
Les agents responsables des dommages biologiques au bois sont principalement liés aux groupes de champignons suivants : Coniophora, Tyromyces, Zentinus, Serpula, Gloeophyllum, Trametes, Pleurotus, Schizophyllum.
Les champignons qui détruisent principalement la lignine comprennent Polystictus versicolor et quelques autres (par exemple, Stereum hirsutum). Il existe également des champignons qui agissent simultanément sur la lignine et la cellulose ; tels sont Pleurotus ostreatus, Ganoderma applanatum, Polyporus adustus, Armillaria mellea.

Exemples de technologies de biodégradation des matières premières végétales
La plupart des matières végétales se présentent sous la forme de polymères résistants tels que la cellulose, l'hémicellulose et la lignine, qui ne sont pratiquement pas ou pas du tout utilisés par l'organisme animal comme nutriments. Afin d'améliorer l'assimilation des composants des matières premières végétales, des méthodes physiques, chimiques et biologiques pour la destruction des polymères et leur conversion en produits plus précieux sont en cours de développement intensif.
Pour la bioconversion des glucides à partir de matières végétales, différents groupes de micro-organismes sont utilisés : bactéries, levures, champignons microscopiques.
Actuellement, il existe au moins cinq directions de bioconversion des matières premières végétales (dont les déchets des élevages, qui peuvent être considérés comme des déchets de transformation des matières premières végétales) : obtention de concentrés protéiques à usage alimentaire et fourrager à partir de masse verte de végétaux ; protéinisation microbienne de l'amidon et des matières premières contenant de la cellulose pour l'obtention de produits alimentaires et fourragers ; méthanisation et fractionnement ou traitement aérobie des déchets des élevages à la fois pour obtenir des engrais organiques de haute qualité, des additifs alimentaires, du biogaz (à des fins énergétiques) et pour protéger l'environnement ; conservation des aliments afin de préserver voire d'augmenter leur valeur nutritionnelle ; traitement complexe des matières premières végétales.
De nouvelles perspectives sont ouvertes par la fermentation en phase solide de substrats hydratés à 50-60% d'humidité. Pour une telle fermentation d'amidon et de matières premières agricoles contenant de la cellulose (grain, son, paille, enveloppe, tige, etc.), des champignons filamenteux peuvent être utilisés. Dans des conditions de laboratoire et de semi-production, en utilisant la culture de type levure d'Endomycopsis fibuliger, des produits céréaliers avec une teneur en protéines de 18-20% ont été obtenus, et avec l'aide de Trichoderma lignorum, des produits de paille avec une teneur en protéines de 12-18 % ont été obtenus. En termes de valeur biologique, la protéine de ces produits n'est pas inférieure à la protéine de levure. La masse mycélienne contient moins acides nucléiques que la levure. Le produit résultant peut servir de source de vitamines B et d'enzymes hydrolytiques.
Des travaux sont également en cours sur la dégradation microbienne de la lignine, ce qui ouvre la perspective d'obtenir des protéines microbiennes non seulement à partir de la cellulose et de l'hémicellulose végétale, mais aussi de la lignine, le polymère le plus durable de la paroi cellulaire. Malheureusement, il n'existe toujours pas d'équipements performants pour la fermentation en phase solide de matières premières végétales à l'échelle industrielle.
Ainsi, la biodégradation des matières végétales et des sous-produits de l'agriculture et de l'industrie résout simultanément les problèmes de production et d'environnement. Il s'agit d'atteindre deux objectifs en un seul processus : l'utilisation (biodégradation) et la transformation de matières premières inutiles en produits utiles (bioconversion).
4. La production de fourrage
4.1 Composition des aliments

La production fourragère est un ensemble de mesures organisationnelles, économiques et agrotechniques utilisées pour créer une base fourragère pour l'élevage.
Pour l'élevage normal, il est nécessaire que l'aliment contienne des protéines, des graisses, des glucides, des vitamines dans certaines proportions.
Les divers aliments utilisés dans l'élevage diffèrent par leur composition et leur valeur nutritionnelle et appartiennent à différents groupes de classification.
Les fourrages sont regroupés selon leur origine et les qualités les plus importantes (teneur en nutriments par unité de masse, propriétés physiques, influence physiologique, etc.).
Par origine (la classification du spécialiste GOBogdanov est prise comme base) les aliments sont divisés en aliments verts, juteux, grossiers, concentrés, déchets alimentaires de production industrielle, déchets alimentaires, aliments pour animaux et origine microbiologique, minéraux, azotés non protéiques et autres additifs, aliments vitaminés, antibiotiques.
Le fourrage vert est une masse verte qui est donnée aux animaux au pâturage et sous forme de tonte. Les légumineuses et les céréales et leurs mélanges sont cultivés pour le fourrage vert - pois, vesce, maïs, seigle, avoine, céréales et légumineuses, ainsi que tournesol, colza et quelques autres.
Nourriture juteuse. Ce groupe comprend le fourrage ensilé, l'ensilage préfané, les tubercules et les melons.
En Russie, les betteraves fourragères, les carottes fourragères, les rutabagas, les navets, les pommes de terre, les citrouilles fourragères et les courgettes sont cultivées à partir de racines, de tubercules et de melons.
Le fourrage d'ensilage est le fourrage succulent susmentionné qui est conservé grâce au conservateur - l'acide lactique, qui s'accumule pendant l'ensilage à la suite de la fermentation lactique.
Le fourrage est le foin de prairies de fauche naturelles et artificielles - foin de légumineuses et de graminées céréalières, farine de foin et d'herbe, ensilage enrubanné, paille de céréales.
Les légumes verts, juteux et grossiers sont également appelés volumineux.
L'aliment concentré contient plus de 0,65 unité d'aliment pour 1 kg (l'unité d'aliment est une unité de mesure et de comparaison de la valeur nutritionnelle totale de l'aliment. Sur la base d'une unité d'alimentation, les taux d'alimentation pour les animaux de ferme sont calculés). Ce groupe comprend les céréales et les légumineuses fourragères (grains entiers et broyés, grains, farine), les aliments concentrés et certains déchets de production technique (tourteaux, farines, semis, grains coupés, germes de malt, etc.). Les aliments concentrés sont des mélanges de divers aliments secs à base de grains concassés avec des additifs de minéraux, vitamines, antibiotiques et autres substances biologiquement actives. Les aliments concentrés sont destinés à compléter le régime principal d'aliments grossiers et succulents.

4.2 Additifs alimentaires (équilibrage des aliments)

Aujourd'hui, il y a deux problèmes dans l'élevage : 1) équilibrer les aliments et 2) recycler les déchets. Dans le même temps, il existe des additifs alimentaires qui sont des déchets de production dans n'importe quel domaine. Cette bioconversion permet de résoudre ces deux problèmes.
De manière générale, le sens économique et biologique de l'élevage consiste en la transformation de polymères végétaux en polymères d'origine animale, qui ont une valeur nutritionnelle ou technologique plus élevée pour l'homme. Ainsi, l'élevage repose sur deux piliers, deux piliers. La première base est un aliment composé dans lequel les polymères végétaux sont étroitement emballés et complétés par les composants d'équilibrage nécessaires d'origine animale, microbienne, synthétique et minérale. La deuxième base est constituée d'animaux et d'oiseaux qui agissent comme des convertisseurs biologiques. Comme, grâce aux progrès de la génétique et de la sélection, le taux de processus anabolisants dans les races et les croisements modernes devient de plus en plus élevé, le facteur limitant dans le développement de l'industrie est la capacité du système digestif à impliquer des nutriments dans les processus de biosynthèse dans le corps à un taux approprié. Par conséquent, il existe un besoin pour un soutien fonctionnel du système digestif à l'aide d'un complexe d'additifs alimentaires qui augmentent l'efficacité de l'assimilation des aliments.
La classification généralement acceptée des additifs alimentaires est la suivante :
additifs techniques qui agissent directement sur l'alimentation, tels que les acides organiques ; additifs sensoriels qui affectent la prise alimentaire, tels que les arômes ; suppléments nutritionnels qui fournissent le niveau requis d'acides aminés, de vitamines et d'oligo-éléments dans l'alimentation ; additifs zootechniques qui améliorent l'utilisation des éléments nutritifs des aliments pour animaux, par exemple des enzymes, des antibiotiques ; coccidiostatiques et histomonostatiques; Le groupe 4 - additifs zootechniques - présente le plus grand intérêt, mais quelques clarifications et classifications supplémentaires selon des critères biologiques sont ici nécessaires. Les principaux régulateurs du système digestif comprennent les enzymes alimentaires, les antibiotiques alimentaires, les probiotiques et les prébiotiques. Ils ont une nature biologique différente et, par conséquent, des mécanismes d'action primaires différents. Cependant, ils exercent tous leur influence sur la santé et la productivité de l'animal, très probablement de manière similaire, à savoir par la régulation de la population microbienne dans le tractus gastro-intestinal, le tractus gastro-intestinal.
Ceci a été particulièrement bien étudié pour les antibiotiques alimentaires. Les antibiotiques sont des produits de synthèse microbiologique ou chimique qui inhibent la croissance d'autres micro-organismes. Les antibiotiques réduisent le nombre de micro-organismes dans les intestins. Dans le même temps, le risque de développer des maladies causées par la microflore opportuniste diminue et, dans le même temps, une partie des nutriments précédemment consommés par les microbes intestinaux va à l'organisme hôte. Les deux processus conduisent à une sécurité et une productivité accrues. Cependant, l'utilisation d'antibiotiques s'accompagne inévitablement de phénomènes négatifs : destruction de la microflore intestinale bénéfique, risques environnementaux. Dans les pays à haute exigences d'hygiène l'utilisation d'antibiotiques alimentaires pour les produits d'origine animale est soit totalement interdite, soit fortement limitée. À la recherche d'une alternative aux antibiotiques, les experts ont commencé à accorder plus d'attention aux enzymes alimentaires, aux probiotiques et aux prébiotiques.
Les enzymes fourragères appartiennent à la classe des hydrolases et ont la capacité de détruire les polymères végétaux inaccessibles au système digestif des animaux supérieurs. Les enzymes fourragères sont isolées à partir de champignons ou de bactéries. Les enzymes fourragères n'agissent pas directement sur les microbes intestinaux, mais elles affectent leur base alimentaire. Les xylanases et les glucanases, qui constituent la base des compositions enzymatiques, détruisent les polysaccharides non amylacés (NSP) des parois cellulaires, rendant l'amidon et les protéines de céréales plus accessibles au système digestif de la volaille. Les enzymes fourragères sont également capables de décomposer le NCP soluble, réduisant ainsi la viscosité du chyme et accélérant son mouvement dans l'intestin. Ensemble, ces facteurs permettent de maintenir la microflore intestinale à un niveau contrôlé, favorable à l'organisme hôte. La concurrence des microbes pour les ressources alimentaires diminue et, bien que pas dans la même mesure que dans le cas des antibiotiques, le risque de développer une microflore opportuniste diminue.
Les probiotiques sont des micro-organismes vivants bénéfiques, normalement, en règle générale, inclus dans la biocénose intestinale, mais en quantité insuffisante. Ce groupe d'additifs alimentaires sera discuté plus en détail dans la section suivante.
Tableau N1
Avantages et inconvénients des différents types d'additifs alimentaires
Additifs alimentaires
Mécanisme d'action et effet positif
Limites et inconvénients
Enzymes alimentaires, incl. phytases
Destruction des polysaccharides non amylacés solubles et insolubles ; hydrolyse des phytates; diminution de la viscosité du chyme; augmenter la disponibilité des nutriments.
Absence d'influence sur la composition spécifique de la population intestinale.
Nourrir les antibiotiques
Destruction de certains des micro-organismes du tube digestif ; redistribution des nutriments en faveur de l'organisme hôte, réduisant le risque de maladie
Ne pas détruire le PCN ; destruction de la microflore bénéfique; effets environnementaux et sanitaires négatifs.
Probiotiques
Adsorption sur l'épithélium intestinal, synthèse d'acides organiques ; déplacement de la microflore pathogène.
Échec de la destruction du PCN
Prébiotiques
Création de conditions favorables à la microflore bénéfique et déplacement de la microflore pathogène.
Échec de la destruction du PCN
Enfin, les prébiotiques sont un nouveau groupe additifs alimentaires, pas encore complètement formés et pas strictement définis. Les prébiotiques comprennent des composés organiques de faible poids moléculaire (oligosaccharides, acides organiques), des dérivés de cellules de levure, etc., qui favorisent le développement de microbes bénéfiques et empêchent le développement de micro-organismes nocifs. Avec une certaine rugosité, nous pouvons dire qu'un prébiotique est soit un aliment, soit un autre type de synergiste pour un probiotique.
Les principales caractéristiques des additifs alimentaires, leurs avantages et inconvénients sont résumés dans le tableau N 1.

Additifs alimentaires microbiens
Les probiotiques (grec pro - pour + bios - vie) sont des additifs alimentaires microbiens vivants qui ont un effet bénéfique et améliorent l'état de l'équilibre microbiologique intestinal du corps de l'animal. Les probiotiques sont des moyens de régulation artificielle de la flore intestinale normale des animaux, généralement des lactobacilles. Auparavant, cette définition couvrait également les substances sécrétées (par opposition sémantique aux antibiotiques). L'eubiotique est un concept plus spécialisé qui désigne des préparations à partir de micro-organismes représentatifs de la microflore normale des intestins des animaux et destinés également à normaliser la flore intestinale (bifidumbactérine, bificol, lactobactérine).
Lorsqu'il est introduit dans le tractus gastro-intestinal avec de la nourriture ou en tant que médicament thérapeutique et prophylactique distinct, le micro-organisme probiotique colonise l'intestin, déplace les organismes pathogènes de l'épithélium intestinal, crée une acidité défavorable aux agents pathogènes, libère d'autres facteurs antimicrobiens et augmente l'immunité. En conséquence, la microflore intestinale est modifiée dans le sens souhaité.
Il existe aujourd'hui un grand nombre de préparations probiotiques utilisées en élevage. Examinons brièvement certains d'entre eux.
Bioplus 2B
Il se compose de deux souches de cultures microbiennes - B. subtilis et B. licheniformis. Ils se complètent en termes de spectre d'activité antagoniste antibactérienne, de production d'enzymes et d'acides aminés et, ce qui est très important, ne suppriment pas les micro-organismes résidents. L'utilisation de BioPlus 2B n'entraîne pas la formation de souches résistantes de bactéries pathogènes, ce qui est observé dans le cas de l'utilisation d'antibiotiques. Les bactéries qui composent la préparation BioPlus 2B synthétisent les enzymes amylase, lipase et protéase, tandis que la digestion est considérablement améliorée. Les animaux prennent du poids plus rapidement, la nourriture est économisée. Le médicament est stable et technologiquement facile à utiliser.
Lactoamilovorine
Ce médicament est destiné à la prévention et au traitement des maladies diarrhéiques des porcelets, veaux, poulets de chair, normalisation de l'équilibre microbien dans le tube digestif. Créé à partir d'une culture pure de Lactobacillus amylovorus BT-24/88, isolé à partir d'intestins de porcs. Augmente la sécurité du bétail et l'efficacité de l'élevage des animaux.
Cellobactérine
La cellobactérine est une association de micro-organismes isolés du rumen de ruminants ayant une activité cellulolytique élevée et la capacité de produire des acides organiques (lactique, acétique, etc.). En raison de son activité cellulolytique, la cellobactérine, comme les enzymes alimentaires, détruit les polysaccharides non amylacés dans les aliments. Cependant, si dans les enzymes alimentaires, chaque molécule d'enzyme fonctionne séparément en solution, dans les bactéries, les enzymes complémentaires sont collectées dans des blocs spécialisés sur les membranes, ce qui leur permet de détruire même les structures denses des membranes cellulaires. Par conséquent, Cellobacterin augmente efficacement la digestibilité non seulement des céréales, mais également de la farine et du son de tournesol. En raison de la formation d'acides organiques de faible poids moléculaire et. éventuellement, un certain nombre d'autres facteurs antimicrobiens La cellobactérine remplit la fonction d'un probiotique classique, c'est-à-dire déplace la microflore conditionnellement pathogène.

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