L'invention concerne l'industrie des huiles et des graisses. Le procédé prévoit la préparation, l'extraction avec séparation de l'extrait correspondant, en utilisant dans le processus de chaque étape d'extraction un abaissement périodique et une augmentation jusqu'à la valeur initiale avec séparation de l'extrait correspondant. Avant extraction, la matière première est étuvée avec distillation simultanée d'huiles essentielles et de terpènes, puis l'extraction est réalisée avec de l'alcool éthylique aqueux à 70 %, suivie de la séparation de la masse d'extraction en une phase liquide et des boues solides par ébullition de l'extractant. La phase solide est lavée avec un extractant, la masse d'extraction est séparée en une phase liquide et une boue solide par ébullition, suivie de l'extraction de l'extrait. Les boues solides sont extraites avec un mélange de 20 % d'alcool éthylique - 80 % d'hydrocarbures non polaires de la série aliphatique, suivie d'une séparation de la masse d'extraction en une phase liquide et des boues solides par ébullition. Les boues solides sont lavées avec un agent d'extraction, la masse d'extraction est séparée en une phase liquide et des boues solides par ébullition, suivie de l'extraction de l'extrait. Les produits résultants sont dirigés vers l'isolement de produits cibles. L'invention permet d'augmenter la gamme de produits valorisables tout en simplifiant le processus technologique. 4 c.p. mouche.
L'invention concerne le domaine du traitement complexe de matières premières végétales avec libération de composants natifs : huiles essentielles, bioflavonoïdes, acides alimentaires naturels actifs, vitamines, micro- et macro-éléments, etc., pouvant être utilisés comme additifs biologiquement actifs dans les aliments. et des compositions pharmaceutiques, avec un large effet biologique.
La matière végétale est un biopolymère naturel natif, composé d'hydrates de carbone insolubles dans l'eau (cellulose, hémicellulose) et de lignine, contient des sucres solubles dans l'eau, de l'amidon, des pectines, des sels et d'autres composants, ainsi que des extraits - huiles essentielles, terpènes, polyphénols végétaux, stérols, lignanes, tanins, lipides, acides gras, composés azotés.
Avec le traitement complexe des matières premières végétales, ils obtiennent :
Huiles essentielles, terpènes utilisés en parfumerie, médecine, industrie alimentaire et de la conserve (Sokolnikov N.P., Kondratitskiy A.P., Technology of essential oil production, M., 1958) ;
Vitamines utilisées dans la production d'additifs alimentaires, l'industrie pharmaceutique;
Polyphénols - utilisés comme antioxydants dans la synthèse organique, la technologie, agriculture, production d'additifs alimentaires, matières premières en médecine vétérinaire, industrie pharmaceutique ;
Composés organiques - oligosaccharides utilisés comme liant dans la production de comprimés, de peintures, d'émulsifiants, de substances biologiquement actives, comme adhésifs ;
Produits techniques - biopolymère de bois insoluble natif contenant de la lignine et de la cellulose, utilisé comme matière première pour la production de microcellulose, de cellulose technique, de composants d'aliments pour bétail, de sorbants, de charbon, de noir de carbone, qui est utilisé comme sorbant pour nettoyer le sol, l'eau , drains technologiques, pour la collecte du pétrole, des produits pétroliers, pour la production de corindon, dans la fusion des métaux, comme charges pigmentaires, etc. (Kholkin Yu.I., Technologie de production d'hydrolyse. M.: Lesnaya promyshlennost, 1989).
Les méthodes existantes de traitement des matières végétales avec un bon rendement et un degré de pureté élevé suggèrent, dès l'étape d'extraction, l'obtention de composants d'une substance médicinale concentrée ou leur combinaison avec la séparation de l'extrait correspondant, ce qui permet d'obtenir deux ou plusieurs extraits ou leur mélange en tant que produits cibles ( RU 2045917 C1, 20.10.1995) et leur utilisation à l'unité ou dans une composition se présentant sous forme liquide, sous forme de pilules, comprimés, gélules, granulés. Pour l'exhaustivité de l'extraction et pour éviter la perte de substances extractibles des objets végétaux, une extraction multiple est utilisée.
Techniquement, la tâche peut être réalisée par extraction en mode vide-impulsion lorsque la pression est relâchée pour faire bouillir l'extractant, maintien sous vide, restauration de la pression atmosphérique initiale et chauffage du mélange à la température initiale et séparation de l'extrait après 5 pressions cycles. Cela vous permet de chauffer la matière première à une température qui ne provoque pas de dénaturation de la matière, de mouiller et d'imprégner la matière première chauffée et dégazée avec un solvant chauffé en mode vide-impulsion ( RU 2163827 C2, 03.10.2001).
L'inconvénient de cette méthode est le travail sous vide et un faible taux d'utilisation des matières premières, car dans des conditions supercritiques, seule la partie liposoluble est extraite, tandis que toutes les substances hydrosolubles restent dans les boues solides, qui ne subissent aucun traitement ultérieur, et un broyage important des matières premières ne permet pas d'assurer une extraction complète des caroténoïdes et des tocophérols, car les matières premières de taille inférieure à 0,3 mm ont tendance à coller entre elles, ce qui complique le processus d'extraction (EA Shaftan et al. Utilisation de l'extrait de Rosa L. à des fins cosmétiques ressources végétales, 1976. Vol. XIV, v.2 pp. 208-211).
L'essence technique la plus proche du projet et de la complexité de l'utilisation des matières premières est une méthode de traitement par extraction de baies d'églantier broyées avec de l'eau et du gaz liquéfié non polaire. La pression dans le mélange d'extraction est périodiquement relâchée à une valeur qui assure l'ébullition de l'extractant, et est augmentée jusqu'à la valeur initiale. Cela permet de réduire la durée du cycle technologique avec l'isolement d'un complexe de produits cibles, dont l'extraction de substances naturelles à partir de matières premières déstructurées ( RU 2251918, A23L 1/212, 2005). L'invention permet de créer des conditions optimales et efficaces pour l'obtention d'extraits avec un rendement maximum en substances actives, notamment en vitamine C.
L'inconvénient de cette méthode est l'utilisation de dioxyde de carbone, qui est dans un état supercritique, qui nécessite un séchage de la charge et conduit à la perte d'une partie des substances biologiquement actives. Un autre inconvénient de ce mode de traitement des matières premières est que la technologie d'extraction simplifiée utilisée ne permet pas une extraction complète de l'extrait après l'achèvement de l'étape, et l'élimination des déchets crée certaines difficultés d'ordre technique et économique lorsque transformation industrielle les plantes. De plus, la technologie proposée ne prévoit pas le processus de recyclage et de retour des réactifs dans le cycle et, par conséquent, augmente le coût des produits cibles.
L'objectif technique de la présente invention est de développer un procédé pour une technologie intégrée de traitement de matières premières végétales utilisant diverses parties de plantes, divers degrés d'humidité, augmentant la gamme de produits extraits, tout en simplifiant le processus technologique, en réduisant la résistance à la diffusion d'extraction, ainsi que la réduction des coûts énergétiques dus à l'extraction avec un extractant à composition variable, la séparation exhaustive de la masse liquide d'extraction des matières premières extraites lors de la libération de la pression et, par conséquent, une augmentation du taux d'utilisation des matières premières.
La tâche est résolue du fait que :
Lors de la préparation des matières premières, les fruits, les feuilles, les pousses, les tiges et les racines des plantes extraits sont utilisés sans séchage ni broyage préalables des fruits, et le broyage des tiges et des racines des plantes est effectué jusqu'à une taille de 10-30- 50 mm avec une densité apparente de 0,25-0,4 t / m 3;
Dans le procédé de traitement complexe des matières premières végétales, l'étape de cuisson à la vapeur de la matière première est introduite avec distillation simultanée des huiles essentielles et leur absorption exhaustive ultérieure par des hydrocarbures non polaires et isolement ultérieur du produit cible ;
L'extraction est réalisée en relâchant périodiquement la pression dans le mélange d'extraction à une valeur qui assure l'ébullition de l'extractant, accompagnée de processus de cavitation, dans lesquels chaque particule de la couche de matériau non miscible est lavée intensivement et plusieurs fois par l'extractant et la pression est augmentée à la valeur initiale (généralement 5-6 cycles). Tout cela conduit à une forte augmentation du transfert de chaleur et de masse et, par conséquent, à une intensification du processus d'extraction. La pression est augmentée à la valeur initiale, des substances naturelles sont extraites de matières premières partiellement détruites, ce qui assure une augmentation de la profondeur d'extraction des matières premières biologiques en raison de la destruction de sa structure cellulaire au cours du processus d'extraction et s'accompagne d'une diminution de sa résistance à la diffusion et, en conséquence, le développement de la surface de contact des phases avec un extractant contenant de l'eau, de l'alcool et une émulsion d'un hydrocarbure aliphatique non polaire ayant un point d'ébullition ne dépassant pas 90 ° C dans les conditions de séparation de la masse d'extraction en extrait et phase solide, avec leur rapport massique, respectivement (5,0-10,0) :( 0,5-1), et la masse le rapport des matières premières et des hydrocarbures non polaires inclus dans l'émulsion est de 1,0 : 5 à 1,0 : 10 et est déterminé par la densité apparente de la matière première ;
Après les cycles de relâchement périodique de la pression à une valeur qui assure l'ébullition de l'extractant, le refroidissement et la condensation ultérieure des vapeurs de solvant, la masse d'extraction est séparée en une phase liquide et une boue solide en faisant bouillir l'extractant en raison de la surpression résultante ;
Obtenue après séparation de la masse d'extraction, la phase solide est lavée avec un agent d'extraction, la masse d'extraction est séparée en une phase liquide et une boue solide par ébullition et extraction ultérieure de l'extrait ;
Le procédé d'extraction est réalisé de manière similaire avec un mélange de 20 % d'alcool éthylique - 80 % d'un hydrocarbure non polaire de la série aliphatique (hexane, éther de pétrole, etc.) ;
La fraction des huiles essentielles et des terpènes est dirigée vers l'isolement des produits cibles ;
Les extraits sont envoyés pour séparation. Les vitamines hydrosolubles, les oligosaccharides et les bioflavonoïdes sont isolés de la phase hydroalcoolique, et l'extrait hydroalcoolo-alcoolique est séparé en exfoliant : la phase aqueuse et la phase hydrocarbonée d'huiles, de stérols, de lipides, d'acides gras, de résines et de bioflavonoïdes. , qui sont retirés du procédé en tant que produit cible , suivi de la séparation des huiles, des stérols, des lipides, des acides gras et des résines de la phase hydrocarbonée, de la phase aqueuse contenant des vitamines hydrosolubles, des oligosaccharides et des bioflavonoïdes, suivie d'une purification supplémentaire de bioflavonoïdes par cristallisation fractionnée.
Les boues solides restant après extraction avec un mélange d'alcool éthylique et d'hydrocarbure aliphatique non polaire sont débarrassées des traces de l'extractant et un complexe minéral contenant des micro- et macroéléments est obtenu, qui est utilisé comme additif alimentaire dans l'alimentation animale.
Les solvants utilisés au stade de l'absorption et de l'extraction sont recirculés, dégazés de l'air, stockés et conservés sous « respiration » d'azote et remis dans le cycle après régénération à l'aide de réfrigérateurs-condenseurs.
En tant qu'hydrocarbure non polaire avec un point d'ébullition ne dépassant pas 90 ° C, qui fait partie de l'extractant, des mélanges d'hydrocarbures non polaires sont utilisés, obtenus à partir d'essence de distillation directe avec un point d'ébullition ne dépassant pas 90 ° C, préalablement purifié des résines d'impuretés polymères par filtration, ainsi que du n-hexane, du nefras, etc.
Le procédé est réalisé de la manière suivante : pour la mise en oeuvre du procédé technologique, les fruits, feuilles, pousses, parties de tiges et de racines de plantes sont utilisés séparément ou sous forme de mélange sans séchage ni broyage des fruits, ce qui permet d'obtenir composants individuels et/ou leurs compositions, et le broyage des parties de tiges et de racines de plantes est effectué dans le broyeur de l'unité d'alimentation dans la trémie à la taille des copeaux de traitement avec une densité apparente de 0,25-0,4 t/m 3 et introduit dans un réacteur-extracteur émaillé à enveloppe chauffante à vapeur.
Un réacteur-extracteur avec un faux fond en maille est utilisé et des tuyaux avec des trous de 1,5 × 2,0 mm sont posés radialement sur le faux fond en maille de l'extracteur pour alimenter en vapeur le réacteur et retirer la phase liquide.
Le réacteur est préchauffé à une température de 110-120°C. La vapeur est alimentée par le tuyau de dérivation inférieur du réacteur pour mouiller la matière première et normaliser la teneur en humidité de la matière première, la matière première est chauffée à 105 ° C, les huiles essentielles et les terpènes sont distillés avec de la vapeur. La distillation est dirigée vers l'isolement des produits cibles, qui sont séparés par des procédés connus.
Une solution aqueuse d'alcool éthylique à 70 % est introduite dans le réacteur à partir de l'unité d'alimentation. Il est conseillé de maintenir le rapport massique des phases solide et liquide dans les proportions : M matières premières de broyage : M éthanol aqueux = 1 : 4, module de volume 1 : 1, car un rapport solvant/matière extractible plus élevé entraîne la production d'extraits à faible concentration.
Les vannes d'entrée et de sortie sont fermées et la masse réactionnelle dans l'extracteur est chauffée en y faisant passer de la vapeur pour atteindre une pression dans le réacteur de 0,5 MPa et une température de 125°C. Une pression constante dans le réacteur pendant tout le processus d'extraction est maintenue par l'apport supplémentaire de vapeur à travers les tuyaux disposés radialement du faux fond de l'extracteur.
Après 10 minutes de passage de vapeur et atteignant une pression de 0,5 MPa, un robinet à tournant sphérique est ouvert pour se connecter à un échangeur de chaleur pipe-in-pipe. Après avoir maintenu 10 minutes pour renvoyer l'extractant de l'échangeur de chaleur vers l'extracteur, la vanne est fermée et de la vapeur est fournie pour atteindre une pression de 0,5 MPa. Cette opération est effectuée 5 à 6 fois. Les tissus mous des matières végétales (fruits, pousses, feuilles) sont détruits sous l'effet mécanochimique d'une onde de choc générée dans des conditions transition de phase"Liquide-vapeur" et l'ébullition continue de l'extractant. Dans les tiges et la partie racinaire, l'extrait est expulsé à travers les parois des cellules criblées végétales et l'extraction est accélérée en raison des processus de cavitation provoqués par l'ébullition du solvant, accompagnés d'un mélange intensif et, par conséquent, d'une diminution du temps de diffusion.
Pour éliminer rapidement l'extrait après avoir atteint une pression de 0,5 MPa, l'extrait hydroalcoolique de vitamines hydrosolubles d'oligosaccharides, de flavonoïdes est pressé à travers un faux fond en maille de l'extracteur avec des tuyaux posés avec des trous de 1,5 × 2,0 mm. Après séparation de la masse d'extraction obtenue, la phase solide est lavée avec un extractant dans les proportions : M matières premières de broyage : M éthanol aqueux = 1 : 0,25-0,5, module de volume 10 : 1-2. La masse d'extraction est séparée en une phase liquide et une boue solide en faisant bouillir l'extractant et en l'expulsant en raison de la surpression résultante. Pour une extraction complète de l'extrait de la boue, cette opération est effectuée 2 à 3 fois. L'extrait hydroalcoolique combiné est envoyé au réacteur pour arracher l'extractant. Après distillation d'alcool éthylique à 70 % dans un appareil de distillation sous vide, le produit cible est obtenu - une solution aqueuse d'acides alimentaires naturels actifs, de vitamines, d'oligosaccharides, de flavonoïdes, qui est utilisée sous la forme d'une substance médicinale concentrée ou est séparée en composants par des procédés connus. La solution distillée d'éthanol à 70 % est recyclée dans le procédé via l'unité d'alimentation en extractant.
Un extractant alcoolique au n-hexane (solution à 20 % d'éthanol - 80 % de n-hexane) est introduit dans un réacteur porté à une température de 105 à 110 °C, contenant des boues, après avoir extrait la fraction polaire de l'unité d'alimentation. Il est conseillé de maintenir le rapport massique des phases solide et liquide dans les proportions : M matières premières de broyage : M hexane-éthanol = 1-4, module de volume 1 : 1.
Après 10 min, pour mouiller la matière première avec l'extractant et atteindre une pression de 0,5 MPa, qui est maintenue par un apport de vapeur supplémentaire à la chemise du réacteur, une vanne à boisseau sphérique est ouverte pour se connecter à un échangeur de chaleur pipe-in-pipe. Après avoir maintenu 10 min pour renvoyer l'extractant de l'échangeur de chaleur, la vanne est fermée et de la vapeur est fournie à la double enveloppe pour atteindre une pression de 0,5 MPa. Cette opération est effectuée 5 à 6 fois. Pour éliminer l'extrait, après avoir atteint une pression de 0,5 MPa, l'extrait aqueux n-hexane-alcool du complexe lipide-caroténoïde liposoluble est pressé sous forme d'émulsion formée en raison du résidu d'eau dans la matière première de les boues solides contenant de la lignine et de la cellulose. Après séparation de la masse d'extraction obtenue, la phase solide est lavée avec un extractant dans les proportions : M matières premières de broyage : M hexane-éthanol = 1 : 0,5-1, module de volume 10 : 1-2. La masse d'extraction est séparée en une phase liquide et une boue solide en faisant bouillir l'extractant et en l'expulsant en raison de la surpression résultante et envoyée pour séparation. Pour une extraction complète de l'extrait de la boue solide, cette opération est effectuée 2 à 3 fois. L'extrait combiné eau-n-hexane-alcool est destiné à l'isolement des produits cibles. Le produit cible est un extrait d'un complexe lipide-caroténoïde liposoluble, qui est utilisé sous la forme d'une substance médicinale concentrée, ou est séparé en composants séparés par des procédés connus. L'émulsion eau-n-hexane distillée est protégée et le n-hexane est recyclé dans le procédé via l'unité d'alimentation en extractant.
Les boues solides restantes après l'extraction à l'alcool-n-hexane sont débarrassées des traces de l'extractant, tandis que la distillation des traces de solvant de la farine épuisée est réalisée en l'exposant à de la vapeur d'eau surchauffée et en chauffant la farine dans la zone de déchargement. Le produit isolé est séché, un complexe minéral contenant des micro- et macroéléments est obtenu, qui est utilisé comme additif alimentaire dans l'alimentation animale.
Ainsi, la méthode proposée de traitement complexe dans un seul processus technologique permet une utilisation plus efficace des matières premières végétales au cours de son traitement complexe pour obtenir les composants alimentaires biologiquement actifs les plus précieux. Grâce à l'introduction de l'étape de cuisson à la vapeur avec distillation des huiles essentielles, des terpènes, une extraction par étapes avec l'utilisation de solvants de polarité différente, un traitement complexe des matières premières végétales et la possibilité d'élargir la gamme d'additifs biologiquement actifs sont atteints, et la l'extraction de l'extrait des boues solides par surpression permet d'obtenir une séparation exhaustive de l'extrait.
La méthode proposée vous permet d'utiliser des matières premières à divers degrés d'humidité et d'augmenter le coefficient d'utilisation en raison d'une séparation plus complète de l'extrait et d'un traitement séparé ou sous la forme d'un mélange de fruits, feuilles, pousses, tige et parties de racine différents types usines permet d'obtenir soit des composants individuels et/ou leurs compositions et, par conséquent, d'augmenter la gamme de produits valorisables, tout en réduisant la consommation d'énergie dans la production de produits, de simplifier la technologie des procédés, ce qui permet par conséquent d'utiliser rationnellement les matières premières des matières premières végétales.
RÉCLAMER
1. Procédé de traitement complexe de matières premières végétales, prévoyant la préparation, l'extraction avec séparation de l'extrait correspondant, utilisant dans le processus de chaque étape d'extraction une détente périodique à une valeur qui assure l'ébullition de l'extractant et une augmenter jusqu'à la valeur initiale avec la séparation de l'extrait correspondant, caractérisé en ce qu'avant l'étape d'extraction étuvage de la charge avec distillation simultanée des huiles essentielles et des terpènes, puis procéder à l'extraction avec de l'alcool éthylique aqueux à 70 %, suivi d'une séparation de la masse d'extraction en une phase liquide et des boues solides en faisant bouillir l'extractant en raison de la surpression qui en résulte, la phase solide est lavée avec un extractant, la masse d'extraction est séparée en phase liquide et boues solides par ébullition, suivi de l'extraction de l'extrait, puis du solide les boues sont extraites avec un mélange de 20 % d'alcool éthylique - 80 % d'un hydrocarbure non polaire de la série aliphatique, suivi d'une séparation de la masse d'extraction en une phase liquide et tve Boues solides en faisant bouillir l'extractant en raison de la surpression qui en résulte, les boues solides sont lavées avec l'extractant, la masse d'extraction est séparée en une phase liquide et des boues solides par ébullition, suivie de l'extraction de l'extrait, puis de la fraction de l'essentiel les huiles et extraits sont envoyés à la séparation des produits cibles, et la boue solide restant après extraction avec un mélange d'alcool éthylique - un hydrocarbure non polaire de la série aliphatique, elle est débarrassée des traces de l'extractant par chauffage et d'un complexe minéral contenant des micro- et macroéléments est obtenu, qui est utilisé comme additif alimentaire dans l'alimentation animale.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que des fruits, des feuilles, des pousses, des parties de tiges et de racines de plantes sont utilisées comme matières premières végétales.
3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que les fruits, feuilles, pousses, parties de tiges et de racines de plantes extraits sont utilisés sans séchage et broyage préalables des fruits.
4. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que les parties de tige et de racine des plantes sont broyées à une taille de 10-30-50 mm et avec une densité apparente de 0,25-0,4 t/m 3.
5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rapport massique des phases solide et liquide lors de l'extraction avec une solution aqueuse d'alcool éthylique et d'alcool éthylique - un hydrocarbure apolaire de la série aliphatique par rapport à la matière première est de 1 : 4, le module de volume est de 1: 1.
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, chutes 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 de la décharge interélectrode et des produits intermédiaires d'électrolyse : radicaux d'hydrogène, d'oxygène, groupes hydroxyles, la coque 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 avec des bases de la fraction liquide, en particulier avec de l'ammoniac, avec formation de sels en milieu non toxique, acides, basiques, qui sont inclus dans le composant minéral 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 des 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, offre des conditions de travail hygiéniques 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 proposition solution technique peut être utilisé en agriculture pour la préparation accélérée d'engrais organiques à partir de déchets d'animaux, de volailles et de récoltes.
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, un convoyeur à bande pour une fraction solide 7, broyeur 8, dispositif à vis sans fin avec un carter 9, ozoniseur 10, table vibrante 11, lampes à ultraviolets 12, convoyeur à vis sans fin 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 acheminés vers le mélangeur 1. Déchets organiques sous forme de pulpe sont mélangés à une biomasse homogène et pompés dans le séparateur 2 pour séparer la biomasse en fractions liquide et solide. 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 des électrodes est de 0,5 m 2 pour 1 m 3 / heure du liquide traité, avec une distance entre les électrodes de 30 mm, le temps de traitement du liquide est de 5 à 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 : la biomasse poreuse et friable à faible adhérence, du séparateur 2 est acheminée vers le convoyeur à bande 7 et le broyeur 8, avec des paramètres de sortie de broyage de 5 à 25 mm.
La biomasse broyée est introduite dans le dispositif à vis 9, où la fraction solide est désinfectée et détoxifiée 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. Caractéristiquesémetteurs 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.