ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ПРОЦЕССА СУШКИ ПИВНОЙ ДРОБИНЫ

7
ГЛАВА 1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 12
1.1 Пивная дробина – ценный компонент кормовой базы 12
1.2 Современные способы переработки и утилизации пивной дробины 23
1.3 Оборудование, применяемое для обезвоживания и сушки пивной дробины 26
1.4 Интенсификация процесса сушки пивной дробины 28
1.5 Моделирование процессса испарения жидких растворов 30
ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ 35
ГЛАВА 2 ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 37
2.1 Объекты исследований 37
2.2 Методы исследований 38
ГЛАВА 3 МОДЕЛИРОВАНИЕ НЕСТАЦИОНАРНОГО ПРОЦЕССА ИСПАРЕНИЯ ЖИДКИХ РАСТВОРОВ 41
3.1 Разработка математической модели нестационарного процесса испарения жидких растворов с инертной поверхности при естественной конвекции 41
3.2 Идентификация математической модели нестационарного процесса испарения жидкости с инертной поверхности при естественной конвекции 49
3.3 Разработка математической модели нестационарного процесса испарения жидких растворов с инертной поверхности при вынужденной конвекции 56
3.4 Идентификация математической модели нестационарного процесса испарения жидких растворов с инертной поверхности при вынужденной конвекции 59

3.5 Экспериментальное исследование скорости испарения воды с инертной поверхности в условиях естественной и
вынужденной конвекции 70
ГЛАВА 4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛО- МАССООБМЕНА И КИНЕТИКИ СУШКИ МОДЕЛЬНЫХ РАСТВОРОВ 81
4.1 Экспериментальное исследование влияния температуры воздуха при его вынужденной конвекции в замкнутом
объеме на температуру мокрого термометра 81
4.2 Экспериментальное исследование влияния поверхности массообмена системы «вода – воздух» на температуру мокрого термометра при вынужденной конвекции воздуха
в замкнутом объеме 89
4.3 Экспериментальное исследование кинетики процесса испа- рения в зависимости от положения материала в сушильном шкафу 94
4.4 Анализ закономерностей и выявленных особенностей процесса испарения модельных смесей 101
4.4.1 Экспериментальное исследование кинетики процесса испарения дистиллированной воды из смеси «вода – белок» с инертной поверхности в изотермических условиях 101
4.4.2 Экспериментальное исследование тепло-массообмена при сушке раствора белка в случае вынужденной кон- векции 105
4.4.3 Самоорганизация яичного белка при
фазовых переходах в системе «белок - вода» 111
4.4.4 Исследование конформационных перестроек белка
при сушке 115

4.4.5 Хронологическое исследование конформации системы вода – денатурированный белок при сушки…………………..117
4.4.6 Кинетика испарения модельного раствора, содержа-щего белок, масло и сахар…………………………………….122
4.4.7 Микроскопический анализ особенностей структуро- образования при сушке модельных смесей, содержащих воду, белок, масло и сахар…………...............................126
ГЛАВА 5 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ КИНЕТИКИ СУШКИ ПИВНОЙ ДРОБИНЫ БЕЛОРЕЧЕНСКОГО И МАЙКОПСКОГО ПИВЗАВОДОВ 132
5.1 Сырье для производства пива на Белореченском и Майкопском пивзаводах 132
5.2 Технологические стадии производства пива и побочных продуктов на Белореченском пивзаводе 137
5.3 Технологические стадии производства пива и побочных продуктов на Майкопском пивзаводе 151
5.4 Сравнительный анализ технологий производства пива
и побочных продуктов на Белореченском и Майкопском пивзаводах 161
5.5 Экспериментальное определение физико-химических показателей пивной дробины Белореченского и
Майкопского пивзаводов 162
5.6 Экспериментальное исследование кинетики сушки сырой пивной дробины Белореченского пивзавода 167
5.7 Экспериментальное исследование кинетики сушки сырой пивной дробины Майкопского пивзавода 178
5.8 Определение содержания свободной и связанной влаги в пивной дробине 186
5.9 Экспериментальное исследование кинетики сушки пивной дробины Майкопского пивзавода: сырой, дробленой и отжатой 188

5.10 Экспериментальное исследование кинетики сушки
фильтрата пивной дробины Майкопского пивзавода 201
ГЛАВА 6 РАЗРАБОТКА СПОСОБА И ЛИНИИ ПЕРЕРАБОТКИ ПИВНОЙ ДРОБИНЫ В СУХУЮ КОРМОВУЮ ДОБАВКУ
ДЛЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ЖИВОТНЫХ 214
6.1 Разработка способа переработки пивной дробины в сухую кормовую добавку для сельскохозяйственных животных 214
6.2 Разработка линии переработки пивной дробины в сухую кормовую добавку для сельскохозяйственных животных 216
6.3 Технико-экономическое обоснование разработанной
линии переработки пивной дробины в сухую кормовую добавку для сельскохозяйственных животных 220
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ 226
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 228
ПРИЛОЖЕНИЕ А Протокол испытаний. Масло подсолнечное нерафинированное высший сорт холодного прессования фасованное с торговой маркой «Краснодарское
элитное» 246
ПРИЛОЖЕНИЕ Б Протокол испытаний. Яйцо куриное столовое 247
ПРИЛОЖЕНИЕ В Протокол испытаний. Пивоваренный ячменный солод (Pilsner mail) ООО «Курский солод» 248
ПРИЛОЖЕНИЕ Г Протокол испытаний. Оценка качества. Сырая
пивная дробина (ООО «Белореченский пивоваренный завод») 249
ПРИЛОЖЕНИЕ Д Протокол испытаний. Оценка качества. Сырая
пивная дробина (ООО «Майкопское пиво») 250
ПРИЛОЖЕНИЕ Е Акт испытаний. Аминокислотный состав. Сырая пивная дробина (ООО «Белореченский пивоваренный
завод») 251
ПРИЛОЖЕНИЕ Ж Акт испытаний. Аминокислотный состав. Сырая
пивная дробина (ООО «Майкопское пиво»). 252

ПРИЛОЖЕНИЕ З Протокол испытаний. Физико-химические показа- тели. Сырая пивная дробина (ООО «Белореченский
пивоваренный завод») 253
ПРИЛОЖЕНИЕ И Протокол испытаний. Физико-химические показа- тели. Сырая пивная дробина (ООО «Майкопское
пиво») 254
ПРИЛОЖЕНИЕ К Протокол испытаний. Сырая пивная дробина. Токсич- ность. (ООО «Белореченский пивоваренный завод) 255
ПРИЛОЖЕНИЕ Л Протокол испытаний Сырая пивная дробина. Токсич- ность (ООО «Майкопское пиво») 256
ПРИЛОЖЕНИЕ М АКТ о промышленном использовании разработанной линии переработки пивной дробины на корм для жи- вотных (ООО «Белореченский пивоваренный завод») 257
ПРИЛОЖЕНИЕ Н АКТ ПЕРЕДАЧИ научно-технических исследований (ООО «Белореченский пивоваренный завод») 258
ПРИЛОЖЕНИЕ О АКТ о промышленном использовании разработанной линии переработки пивной дробины на корм для жи- вотных (ООО «Майкопское пиво») 259
ПРИЛОЖЕНИЕ П АКТ ПЕРЕДАЧИ научно-технических исследований (ООО «Майкопское пиво»)

Весь текст будет доступен после покупки

1.1 Актуальность работы. В Указе Президента РФ № 642 от 01.12.2016г.
«О Стратегии научно-технологического развития Российской Федерации» к наиболее значимым большим вызовам «отнесено возрастание антропогенных нагрузок на окружающую среду до масштабов, угрожающих воспроизводству природных ресурсов, и связанный с их неэффективным использованием рост рисков для жизни и здоровья граждан».
Отходом пивного производства является пивная дробина, богатая клетчаткой, белками, жирами и незаменимыми аминокислотами. Прямое использование пивной дробины в качестве кормовой добавки для сельскохозяйственных животных осуществляется лишь частично путем её закупки в нативном виде предпринимателями, работающими в сельской местности, или частными собственниками. Срок хранения свежей пивной дробины влажностью 80-85 % составляет от 2 до 3 суток, после чего дробина закисает, теряет свои полезные свойства и в ней происходит накопление токсинов. Малая часть отечественных пивзаводов перерабатывает жидкую пивную дробину в сухую гранулированную. Основная масса дробины ежедневно сбрасывается в городскую канализацию (при расположении пивзавода в черте города) или на поля фильтрации, выделяя в биосферу продукты гниения с образованием газов с неприятным запахом (индол, скатол, аммиак). В связи с этим актуальной задачей является переработка пивной дробины.
Наибольшее распространение получил способ переработки в сухую кормовую добавку путем механического обезвоживания и сушки. Из двух основных стадий сушка характеризуется высокими энергетическими затратами. Интенсификация процесса сушки позволит снизить энергетические затраты на производство дробины, получить сухую дробину влажностью от 9 до 10 % с длительным сроком хранения без потери её кормовой ценности и обеспечить экологическую безопасность производства.
Теоретические основы тепло-массообмена и аппаратурное оформление

процесса сушки пищевых продуктов отражены в работах А.В. Лыкова, А.С. Гинзбурга, П.А. Ребиндера, С.П. Рудобашты, И.А. Рогова, Е.П. Кошевого, Е.Н. Константинова, А.Н. Острикова, А.А. Шевцова, С.Т. Антипова и др.
Диссертационная работа выполнена в соответствии с госбюджетной научно-исследовательской темой ФГБОУ ВО «Кубанский государственный технологический университет» «Производственная безопасность и экологическая обстановка на предприятиях города и края» (№ гос. регистрации 3.1.16.20).
1.2 Цель и задачи исследований. Цель исследований – интенсификация процесса сушки пивной дробины путем снижения энергозатрат на ее переработку без потери кормовой ценности.
В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:
– разработать и идентифицировать по экспериментальным данным математические модели нестационарного процесса испарения жидких растворов с инертной поверхности при естественной и вынужденной конвекции;
– экспериментально и теоретически исследовать тепло-массообмен системы «вода – воздух» в случае вынужденной конвекции в замкнутом объеме;

Весь текст будет доступен после покупки

ГЛАВА 1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР


1.1 Пивная дробина – ценный компонент кормовой базы

Отходом пивного производства является пивная дробина, которая скла- дируется на открытых площадках и в котлованах полигонов, выделяя в био- сферу ядовитые продукты гидролиза и гниения [109]. Хранение сырой пивной дробины в течение трех суток приводит к образованию и выделению в био- сферу ядовитых продуктов гидролиза и гниения с накоплением веществ, обра- зующих газы с неприятным запахом – индол, скатол и аммиак [151].
В связи с этим процентное содержание воды в сырой пивной дробине ко- леблется в широких пределах от 75 до 90 %. По данным [111] содержание воды составляет 75-85 %, в сухом остатке содержится 6,6 % белка, 1,7 % жира и 9,7 % безазотистых экстрактивных веществ. Аналогичные значения химиче- ского состава и питательности сырой пивной дробины приведены в работе [6] для четырех пивоваренных заводов: «САН ИнБев», «Степан Разин», «Бал- тика», «Хайнекен» (г. Санкт-Петербург). Наибольшее значение сухих веществ 23,6 %, сырого протеина 5,63 %, сырой клетчатки 4,69 %, сырого жира 2,13 % обменной энергии 2,47 МДж/кг, кормовых единиц 0,22 к.ед./кг содержится в пивной дробине пивоваренного завода «Балтика».
Исследованию физико-химических свойств сырой пивной дробины по- священо много работ [3, 5, 11]. Процентное содержание воды в дробине опре- деляется способом её транспорта в приемный сборник, в качестве которого применяют гидравлический путем разбавления дробины оборотными водами и пневматический путем прессования при помощи винтового насоса и транс- порта нагнетаемым воздухом.
Глубокий анализ, проведенный в [11], показал, что частицы сухой пивной дробины разного размера имеют различный химический состав. В частицах с размером 0,27 мм содержание белка и липидов было максимальным 23,5 % и 5,5 %, соответственно, а содержание клетчатки и минеральных веществ –

минимальным, 13,8 % и 2,4 %, соответственно. Состав жирных кислот липи- дов представлен насыщенными 24,85 %, мононенасыщенными 10,17 % и по- линенасыщенными жирными кислотами 61,85 % с общим содержанием 96,87 %. Значительное содержание среди насыщенных кислот составляет пальмитиновая 21,95 %, мононенасыщенных – олеиновая 7,26 %, полиненасы- щенных – линолевая 46,91 %. Среди показателей безопасности в сухой пивной дробине обнаружены свинец, мышьяк и кадмий, но их концентрации не пре- вышают допустимых значений.
Сравнение физико-химических показателей, минеральных веществ и ви- таминов в сырой и сухой пивной дробине приведено в [81]. Содержание мине- ральных веществ, в мг/кг, кальция, калия, фосфора, магния, натрия, железа, меди, цинка, марганца, кобальта, йода повышается в сухой дробине до 3-6 раз. Содержание витаминов токоферола, тиамина, рибофлавина и холина также увеличивается. Исключением является каротин, содержание которого в сырой дробине составляет 1,6 мг/кг, а в сухой – полностью отсутствует.
Результаты исследований химического, аминокислотного и жирнокис- лотного состава липидов сухой пивной дробины [73, 74, 5, 6, 11, 135] свиде- тельствуют о том, что она относится к высокобелковым продуктам. Исследо- вания показателей безопасности сухой пивной дробины, проведенные в [11], показали отсутствие пестицидов, микотоксинов и ртути. Концентрация ток- сичных элементов свинца, мышьяка и кадмия не превышает допустимого уровня. Радионуклеиды цезий-137 и стронций-90 присутствуют, но предельно допустимые концентрации не превышены.
Применение кормовых добавок с использованием сухой пивной дробины в рационах молодняка симментальской породы в условиях Центральной Яку- тии оказало положительное вличние на продуктивность животных [90, 91].
В [113] для расширения ассортимента хлебобулочных изделий в качестве вторичного сырья использовали молочную сыворотку, пивную дробину и муку зародышей пшеницы. Установлено, что введение вторичного сырья в ре- цептуры хлебобулочных изделий привело к интенсивному процессу брожения

теста, укрепляющему действию на клейковину муки Улучшло органолептиче- ские, физико-химические показатели качества и химический состав готового изделия и снизило усушку в процессе хранения хлеба по сравнению с кон- трольными образцами.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Антипов С.Т. Внедрение принципов устойчивого развития производства биоразлагаемой упаковки из вторичных материальных ресурсов пищевых производств / С.Т. Антипов, С.В. Шахов, М.О. Жигулина // Вестник ВГУИТ, 2014. № 4. С. 53-57.
2. Ахметвалиев М.С. Теоретическое определение выхода жидкой фракции пивной дробины в вибрационно-центробежной центрифуге / М.С. Ах- метвалиев, В.Н. Николаев, А.В. Литаш // Аграрный вестник Урала, 2017.
№ 8. С.56-59.
3. Балашов О.Ю. Особенности получения прессованных кормов из побочных продуктов пивоваренного производства / О.Ю. Балашов, В.В. Утолин, Н.Е. Лузгин // Аграрный вестник Верхневолжья. 2018. № 1 (22). С. 50-54.
4. Батищева Н.В. Инновационные способы утилизации пивной дробины // Технические науки, 2016. № 6. С. 10-14.
5. Большаков В. Консервирование пивной дробины / В. Большаков, В. Сол- датова, И. Никонов, Г. Лаптев // Животноводство России, 2008. № 3. С. 66-67.
6. Большаков В.Н. Создание технологических основ процесса утилизации отходов пивоваренной промышленности путем микробиологической пе- реработки на нужды животноводства / В.Н. Большаков, Е.А. Лапицкая, Л.А. Кряжевских, И.Н. Никонов, В.В. Солдатова, Т.Н. Грудинина, В.И. Прокопьева, Г.Ю. Лаптев // Аграрный вестник Урала, 2009. № 10
(64). С. 37-40.
7. Бояршинов Б.Ф. Конвективный теплообмен при испарении жидкости в га- зовый поток / Б.Ф. Бояршинов, Э.П. Волчков, В.И. Терехов // Известия СО АН СССР. 1985. Вып. 3, № 16. С. 13-22.

Весь текст будет доступен после покупки