RU2744728C1 - Способ анаэробной переработки отработанных пивных дрожжей в метантенке - Google Patents
Способ анаэробной переработки отработанных пивных дрожжей в метантенке Download PDFInfo
- Publication number
- RU2744728C1 RU2744728C1 RU2020114173A RU2020114173A RU2744728C1 RU 2744728 C1 RU2744728 C1 RU 2744728C1 RU 2020114173 A RU2020114173 A RU 2020114173A RU 2020114173 A RU2020114173 A RU 2020114173A RU 2744728 C1 RU2744728 C1 RU 2744728C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- yeast
- digester
- brewer
- temperature
- biogas
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F11/00—Treatment of sludge; Devices therefor
- C02F11/02—Biological treatment
- C02F11/04—Anaerobic treatment; Production of methane by such processes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
- C05F—ORGANIC FERTILISERS NOT COVERED BY SUBCLASSES C05B, C05C, e.g. FERTILISERS FROM WASTE OR REFUSE
- C05F11/00—Other organic fertilisers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
- C05F—ORGANIC FERTILISERS NOT COVERED BY SUBCLASSES C05B, C05C, e.g. FERTILISERS FROM WASTE OR REFUSE
- C05F17/00—Preparation of fertilisers characterised by biological or biochemical treatment steps, e.g. composting or fermentation
- C05F17/50—Treatments combining two or more different biological or biochemical treatments, e.g. anaerobic and aerobic treatment or vermicomposting and aerobic treatment
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
- C05F—ORGANIC FERTILISERS NOT COVERED BY SUBCLASSES C05B, C05C, e.g. FERTILISERS FROM WASTE OR REFUSE
- C05F5/00—Fertilisers from distillery wastes, molasses, vinasses, sugar plant or similar wastes or residues, e.g. from waste originating from industrial processing of raw material of agricultural origin or derived products thereof
- C05F5/006—Waste from chemical processing of material, e.g. diestillation, roasting, cooking
- C05F5/008—Waste from biochemical processing of material, e.g. fermentation, breweries
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M1/00—Apparatus for enzymology or microbiology
- C12M1/107—Apparatus for enzymology or microbiology with means for collecting fermentation gases, e.g. methane
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M1/00—Apparatus for enzymology or microbiology
- C12M1/36—Apparatus for enzymology or microbiology including condition or time responsive control, e.g. automatically controlled fermentors
- C12M1/38—Temperature-responsive control
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A40/00—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production
- Y02A40/10—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production in agriculture
- Y02A40/20—Fertilizers of biological origin, e.g. guano or fertilizers made from animal corpses
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
- Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/40—Bio-organic fraction processing; Production of fertilisers from the organic fraction of waste or refuse
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Zoology (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Botany (AREA)
- Fertilizers (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области биотехнологии. Способ анаэробной переработки отработанных пивных дрожжей в метантенке заключается в том, что сверху в биогазовую среду метантенка с субстратом посредством форсунок выполняют дискретно-непрерывную подачу пивных дрожжей, распределяя по времени суточную норму, влажностью 85-95% и с температурой, не превышающей рабочую температуру метантенка, осуществляют анаэробное сбраживание в мезофильном или термофильном режиме и отводят вырабатываемый биогаз и сброженную массу. Изобретение позволяет повысить степень деструкции пивных дрожжей. 1 з.п. ф-лы.
Description
Изобретение относится к области биотехнологии, а именно к способам анаэробной деструкции отработанных пивных дрожжей с получением продукта, пригодного к использованию в качестве удобрения.
Здесь и далее под «деструкцией» подразумевается разрушение клеточной оболочки дрожжевых клеток и разложение органического вещества этих клеток на более простые органические соединения.
Под «переработкой» понимается технологический процесс по обращению с отходами, в результате которого получают пригодный к использованию в каком-либо качестве продукт.
В уровне техники известен способ анаэробной переработки отходов животного и растительного происхождения в биогазовой установке (RU 2700490 C1, 17.09.2019), состоящей из нескольких модулей. Подготовленный для переработки субстрат подают сверху в каждый из модулей и далее осуществляют его распределение, перемешивание и подогрев, производят анаэробное сбраживание, а также выполняют отвод биогаза и сброженной массы. Описанный способ обладает малой эффективностью при использовании его для переработки отработанных пивных дрожжей, так как дрожжевая клетка обладает высокой прочностью и трудно разрушаемой клеточной оболочкой, что снижает питательную ценность продукта, получаемого анаэробным сбраживанием, и существенно увеличивает время обработки.
Наиболее близким аналогом является способ переработки отработанных пивных дрожжей (RU 2215426 C2, 10.11.2003), включающий обработку жидких пивных дрожжей влажностью 90-92% путем декантации в течение 10-12 часов до получения отстоя влажностью 80-82%, сепарирования полученного отстоя до влажности 75-77% путем фильтрации, центрифугирования отфильтрованной массы до влажности 65-70% и последующей сушки до влажности 10% с получением сухих кормовых дрожжей. Данный способ также малоэффективен в силу использования большого количества оборудования, высокой энергоемкости процесса и недостаточно высокой деструкции пивных дрожжей. При сушке питательные вещества, присутствующие в жидких пивных дрожжах, переходят в нерастворимое состояние, а клеточная оболочка дрожжей остается неразрушенной, что приводит к снижению питательной ценности конечного продукта.
Задачей настоящего изобретения является повышение эффективности деструкции отработанных пивных дрожжей в метантенке биогазовой установки с получением продукта, обогащенного витаминами и аминокислотами, полученными в результате жизнедеятельности анаэробных микроорганизмов, в дополнение к полезным веществам, изначально содержавшимся в дрожжах.
Техническим результатом является повышение степени деструкции отработанных пивных дрожжей.
Технический результат достигается тем, что способ анаэробной переработки в метантенке отработанных пивных дрожжей осуществляют тем, что подают сверху в биогазовую среду метантенка с субстратом посредством форсунок пивные дрожжи влажностью 85-95%, затем осуществляют анаэробное сбраживание в мезофильном или термофильном режиме и выполняют отвод вырабатываемого биогаза и сброженной массы.
Как правило, дрожжи подают с температурой 27-30°С.
За счет распыления пивных дрожжей форсунками в верхней части метантенка в атмосферу, сформированную продуктами жизнедеятельности субстрата, дальнейшего движения дрожжей вниз в данной среде и взаимодействия непосредственно с микроорганизмами субстрата повышается степень деструкции отработанных пивных дрожжей, что улучшает ценность продукта на выходе как удобрения.
Способ анаэробной переработки отработанных пивных дрожжей осуществляют в метантенке биогазовой установки. Так как пивные дрожжи не содержат необходимых микроорганизмов для переработки, то сначала в метантенк помещают субстрат для создания в свободном пространстве биогазовой среды, являющейся анаэробной. В качестве субстрата применяют либо не полностью сброженную массу из другой установки с высоким содержанием активных микроорганизмов, либо питательную среду, в которую добавлена заранее выделенная микробиологическая культура. При этом в зависимости от вида органического вещества, являющегося питанием для микроорганизмов, в данном случае – это отработанные пивные дрожжи, и температурного режима работы метантенка, состав микробного сообщества может меняться – происходит размножение именно тех бактерий, которые лучше приспособлены к существующим условиям. Именно поэтому для запуска метантенка проще всего использовать субстрат из другой, уже работающей установки, причем на таком же или близком сырье.
Для эффективной деструкции дрожжевых клеток требуется их ослабить, что достигается подачей жидких дрожжей в агрессивную биогазовую среду путем распыления с помощью форсунок, выполненных в верхней части метантенка. То есть, чем дольше дрожжевые клетки будут находиться в такой среде, тем активные разрушаются клеточные стенки. Этим и определяется расположение форсунок сверху – на максимально возможном расстоянии от поверхности субстрата. Наибольший эффект достигается при разнесении форсунок друг от друга так, чтобы образующийся аэрозоль заполнял весь свободный объем установки. При этом допускается верхняя подача дрожжей путем кольцеобразного расположения форсунок.
Так, отработанные дрожжи впрыскивают дискретно-непрерывно, равномерно распределяя по времени суточную норму вносимого сырья. Повторное внесение субстрата или дополнительного питания для его микроорганизмов не требуется, но допустимо.
Подаваемые дрожжи имеют влажность 85-95%, так как при влажности менее 85% впрыскивание в качестве аэрозоля будет затруднено, а влажность свыше 95% снижает эффективность не только самой переработки, но и последующего использования, в том числе транспортировки, получаемого менее концентрированного продукта. Если влажность дрожжей изначально находится в указанном диапазоне, то дополнительно подготовку дрожжей не осуществляют.
Также для повышения степени деструкции предпочтительно подавать отработанные дрожжи с температурой, не превышающей рабочую температуру метантенка, которая при мезофильном режиме работы составляет 30-40°С, а при термофильном – 50-55°С. Дрожжи при этом преимущественно подогревают до температуры 27-30°С. Длительное выдерживание данной температуры приводит к автолизу дрожжей, но и кратковременная обработка способствует их деактивации, что облегчает дальнейшую переработку. Возможна подача дрожжей без подогрева, однако в этом случае удлиняется время обработки за счет термического шока метанобактерий, очень чувствительных к изменению рабочей температуры. Эта чувствительность обуславливает и требования к температуре подогрева.
Далее, согласно предлагаемому изобретению, как только распыленные дрожжи оседают на поверхности субстрата, осуществляют анаэробное сбраживание в мезофильном или термофильном режиме. Микроорганизмы субстрата переходят на питание отработанными дрожжами, дополнительно обогащая смесь продуктами своей жизнедеятельности, так состав субстрата постепенно обновляется. Выбор режима осуществляют в зависимости от времени года из соображений энергоэкономичности, технических возможностей по поддержанию требуемой температуры, а также сезонных колебаний количества подлежащих утилизации отработанных пивных дрожжей, т.к. при термофильном режиме скорость сбраживания увеличивается вдвое, и соответственно уменьшается время удерживания перерабатываемого сырья в метантенке.
Перерабатываемое органическое вещество постепенно опускается вниз к выходному отверстию, находящемуся в нижней четверти установки. Отвод сброженной массы в приемную емкость выполняют за счет повышения давления в метантенке, вследствие выделения биогаза. При этом отвод вырабатываемого биогаза, состоящего, главным образом, из метана и углекислого газа с примесью аммиака и сероводорода, осуществляют непрерывно.
Следует отметить, что перемешивание в установке не предусмотрено, т.к. оно снижает эффективность деструкции.
Полученный в результате улучшенной деструкции дрожжевых клеток конечный субстрат обогащен продуктами жизнедеятельности анаэробных микроорганизмов (витаминами и аминокислотами) в дополнение к полностью раскрытым полезным веществам, изначально содержавшимся в отработанных пивных дрожжах, и, соответственно, пригоден к использованию в качестве удобрений, а при соблюдении повышенных санитарных норм возможно получение продуктов, пригодных для использования в качестве кормовых и биологически активных добавок за счет наличия широкого спектра витаминно-минеральных компонентов.
Установка, реализованная для осуществления способа по настоящему изобретению, успешно прошла испытания с подтверждением заявленных характеристик.
Таким образом, при использовании предлагаемого изобретения повышается степень деструкции отработанных пивных дрожжей, ценность получаемого продукта увеличивается, эффективность работы установки повышается.
Claims (2)
1. Способ анаэробной переработки отработанных пивных дрожжей в метантенке, характеризующийся тем, что сверху в биогазовую среду метантенка с субстратом посредством форсунок выполняют дискретно-непрерывную подачу пивных дрожжей, распределяя по времени суточную норму, влажностью 85-95% и с температурой, не превышающей рабочую температуру метантенка, осуществляют анаэробное сбраживание в мезофильном или термофильном режиме и отводят вырабатываемый биогаз и сброженную массу.
2. Способ по п.1, характеризующийся тем, что дрожжи подают с температурой 27-30°С.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020114173A RU2744728C1 (ru) | 2020-04-20 | 2020-04-20 | Способ анаэробной переработки отработанных пивных дрожжей в метантенке |
PCT/RU2021/050095 WO2021215967A1 (ru) | 2020-04-20 | 2021-04-09 | Способ анаэробной переработки отработанных пивных дрожжей в метантенке |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020114173A RU2744728C1 (ru) | 2020-04-20 | 2020-04-20 | Способ анаэробной переработки отработанных пивных дрожжей в метантенке |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2744728C1 true RU2744728C1 (ru) | 2021-03-15 |
Family
ID=74874405
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020114173A RU2744728C1 (ru) | 2020-04-20 | 2020-04-20 | Способ анаэробной переработки отработанных пивных дрожжей в метантенке |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2744728C1 (ru) |
WO (1) | WO2021215967A1 (ru) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2408546C2 (ru) * | 2009-03-19 | 2011-01-10 | Российская академия Сельскохозяйственных наук Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства (ГНУ ВИЭСХ) | Метантенк для анаэробной обработки органических отходов |
CN105036477A (zh) * | 2015-08-05 | 2015-11-11 | 枞阳县宇瑞环保科技有限公司 | 一种酒厂污水处理方法 |
RU2571146C2 (ru) * | 2010-05-03 | 2015-12-20 | Бди-Биоэнерджи Интернэшнл Аг | Способ выделения |
RU2646621C2 (ru) * | 2016-05-26 | 2018-03-06 | Федеральное государственное учреждение "Федеральный исследовательский центр "Фундаментальные основы биотехнологии" Российской академии наук" (ФИЦ Биотехнологии РАН) | Способ переработки органических компонентов твёрдых бытовых отходов и отходов механобиологической очистки хозяйственно-бытовых сточных вод и устройство для его реализации |
-
2020
- 2020-04-20 RU RU2020114173A patent/RU2744728C1/ru active
-
2021
- 2021-04-09 WO PCT/RU2021/050095 patent/WO2021215967A1/ru unknown
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2408546C2 (ru) * | 2009-03-19 | 2011-01-10 | Российская академия Сельскохозяйственных наук Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства (ГНУ ВИЭСХ) | Метантенк для анаэробной обработки органических отходов |
RU2571146C2 (ru) * | 2010-05-03 | 2015-12-20 | Бди-Биоэнерджи Интернэшнл Аг | Способ выделения |
CN105036477A (zh) * | 2015-08-05 | 2015-11-11 | 枞阳县宇瑞环保科技有限公司 | 一种酒厂污水处理方法 |
RU2646621C2 (ru) * | 2016-05-26 | 2018-03-06 | Федеральное государственное учреждение "Федеральный исследовательский центр "Фундаментальные основы биотехнологии" Российской академии наук" (ФИЦ Биотехнологии РАН) | Способ переработки органических компонентов твёрдых бытовых отходов и отходов механобиологической очистки хозяйственно-бытовых сточных вод и устройство для его реализации |
Non-Patent Citations (4)
Title |
---|
ГОЛУБЕВ И.Г. и др. Рециклинг отходов в АПК: справочник, М., ФГБНУ "Росинформагротех", 2011, С.58-60. * |
ДАДАШЕВ М.Н. и др. Экологически безопасная технология переработки отходов пивоварения, Пиво и напитки, 2011, N 5, С.18-20. * |
ШАЯХМЕТОВ Р.Г. Исследование способов перемешивания в метантенках, Молодой ученый, 2010, Т.1, N 12 (23), С.43-45. * |
ШАЯХМЕТОВ Р.Г. Исследование способов перемешивания в метантенках, Молодой ученый, 2010, Т.1, N 12 (23), С.43-45. ДАДАШЕВ М.Н. и др. Экологически безопасная технология переработки отходов пивоварения, Пиво и напитки, 2011, N 5, С.18-20. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2021215967A1 (ru) | 2021-10-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Ubalua | Cassava wastes: treatment options and value addition alternatives | |
US3973043A (en) | Feedlot animal wastes into useful materials | |
CN100387551C (zh) | 一种以陈旧生活垃圾为原料生产活性营养肥的方法 | |
Tripathi et al. | Optimisation of solid substrate fermentation of wheat straw into animal feed by Pleurotus ostreatus: a pilot effort | |
CN109437989B (zh) | 一种利用山核桃壳为原料制备栽培基质的方法 | |
SI20979A (sl) | Postopek in naprava za pridobivanje bioplina, ki vsebuje metan, iz organskih substanc | |
DE102016014103B4 (de) | Verfahren zur stofflichen Verwertung von industrieller und agrarischer Biomasse und von biogenen Reststoffen | |
CN102020360B (zh) | 一种橡胶生产废水的处理方法 | |
CN1891677A (zh) | 一种苹果渣综合利用处理方法 | |
CN105948853B (zh) | 一种以菌渣为基底的有机肥垛式发酵方法 | |
CN112159824B (zh) | 一种禽畜粪污的全资源再生利用方法 | |
CN105948841B (zh) | 一种以菌渣为基底的有机肥槽式发酵方法 | |
CN105036830A (zh) | 猪粪发酵有机肥及其制备方法 | |
CN106587559A (zh) | 一种污泥厌氧消化的方法 | |
FR2500990A1 (fr) | Procede d'utilisation des produits du metabolisme des animaux, installation pour sa mise en oeuvre et produits obtenus par ledit procede | |
CN103725737A (zh) | 一种生物法处理剩余污泥产污泥蛋白的方法 | |
CN111574254A (zh) | 一种利用酱香型白酒酒糟发酵有机肥的生产工艺 | |
CN107047958A (zh) | 一种能源草和酒糟的综合利用方法 | |
CN109678622A (zh) | 一种秸秆废弃物无害化处理衍生有机肥料的方法 | |
CN101390567A (zh) | 一种dds生物蛋白饲料的生产方法 | |
RU2744728C1 (ru) | Способ анаэробной переработки отработанных пивных дрожжей в метантенке | |
CN110655422A (zh) | 一种促腐熟保氮素的堆肥方法及有机肥料的应用 | |
CN1285156A (zh) | 固态好氧发酵生产酒糟菌体蛋白饲料的工艺方法 | |
EA042562B1 (ru) | Способ анаэробной переработки отработанных пивных дрожжей в метантенке | |
Abdullah et al. | The influences of stirring and cow manure added on biogas production from vegetable waste using anaerobic digester |