Химия и химические технологии/ 5. Фундаментальные проблемы и создания новых материалов и технологий

к.т.н. Кенжибаева Г.С., Рысбаева Г.С.

Южно-Казахстанский государственный университет им. М. Ауэзова, Республика Казахстан

Использование отходов пивоваренной промышленности для получения ксилита

Важнейшая задача развития современного промышленного производства - разработка безотходных и малоотходных технологий. Отходы при полном и рациональном использовании могут стать вторичным материальным сырьем, позволяющим расширить ассортимент продукции пищевого и технического назначения.

Пивоварение относится к одной из отраслей пищевой промышленности, в которых используется большое количество сырья. Однако даже при переработке высококачественного сырья только 75...78 % сухих веществ можно непосредственно использовать для получения целевого продукта традиционного состава и вкуса. Оставшуюся часть сухих веществ составляют как неизбежные технологические потери, так и отходы, которые не могут быть в полном объеме повторно использованы при производстве солода и пива и поэтому должны быть отнесены к вторичным материальным ресурсам. Эти отходы часто характеризуются наличием значительных количеств белковых веществ, не крахмальных полисахаридов, минеральных веществ, витаминов и других ценных компонентов, что предопределяет необходимость их использования. Наиболее ценным отходом пивоваренного производства является пивная дробина.

В настоящее время пивную дробину реализуют в основном на корм скоту. Перспективным является переработка пивной дробины методом гидролиза для получения растворов сахаров и их последующего использования, например для получения ксилита. На первой стадии процесса пивную дробину натуральной влажности подвергают дезинтеграции в дисковой мельнице в течение от 1-5 с с частотой колебаний вибратора 10 - 50 Гц, а затем отделяют твердую фазу от жидкой суспензии с помощью шнекового пресса. Жидкая суспензия представляет собой пасту, обогащенную белком, а твердая фаза с влажностью 40 - 50% имеет вид волокнистой массы и обогащена клетчаткой. На второй стадии процесса осуществляют высокотемпературную промывку. Твердую фазу смешивают с водой в соотношении 1:3-5, выдерживают при периодическом перемешивании в течение 10 - 30 мин при 140 - 160^oС с последующим отделением твердой фазы, затем подвергают гидролизу 0,5 - 2,5 %-ной кислотой в течение 2 - 4 ч при 100 - 120^oС. Данный способ позволяет сохранить пентозаны от кислотного распада в процессе облагораживания растительного сырья. Доля ксилозы от суммы сахаров гидролизата повышается с 57 % (исходное сырье - пивная дробина) до 70 - 71 %.

Было проведено прямое (процессы гидролиза и гидрирования раздельные) и гидролитическое гидрирование (процессы гидролиза и гидрирования совмещены) (таблица 1).

Таблица 1. Прямое и гидролитическое гидрирование моносахаридов

Влияние количества введенной добавки на активность многокомпонентного Cu- Al - ФХ катализатора, P_H2 –6 МПа

Добавка Ме, %	t ^0С	Выход ксилита за 60 мин (%)		W× 10^4 моль ¾¾¾¾¾ г кг/мин
		Прямое гидрирование	Гидролитическое гидрирование	Прямое гидрирование	Гидролитическое гидрирование
1	2	3	4	5	6
1,0	50	49,8	37,4	15,5	11,6
	100	74,4	55,9	15,5	11,6
3,0	50	70,0	42,03	21,4	16,0
	100	91,3	68,6	32,6	25,1
5,0	50	75,4	56,6	23,0	17,2
	100	100	75,1	35,0	26,3
7,0	50	73,0	56,1	22,6	16,9
	100	94,6	72,1	33,4	25,1
10,0	50	59,7	45,9	19,5	14,6
	100	85,4	64,2	31,8	23,9

Из результатов экспериментов в таблице 1, видно, что наибольшую активность проявляет катализатор из сплава с 5 мас. % ФСМ. Выход ксилита при 100 ⁰С на 60 минуте гидрирования составляет 100%. Известно, что добавки ферросплавов увеличивают удельные поверхности и объемы пор с относительно высокими размерами за счет диспергирования частиц скелетной меди оксидами металлов, одновременно уменьшая долю микро- и супермикропор в катализаторах.

Все эти изменения в структуре и адсорбционных свойствах разработанных нами катализаторов и определяют, в конечном счете, их высокую каталитическую активность при восстановлении гидролизатов пивной дробины.

Таким образом, в результате проведенных исследований показана возможность использования альтернативного вида сырья для синтеза ксилита– отходов переработки пивной дробины. В процессе каталитической переработки гидролизатов пивной дробины предложены эффективные сплавные медные катализаторы, модифицированные ферросиликомарганцем (ФСМ).

Литература

1.Калунянц К.А. Химия солода и пива. – М.: Агропромиздат, 1990.- 176с.

2. Колпакчи А.П., Голикова Н.В., Андреева О.В.- Вторичные материальные ресурсы пивоварения М.: Агропромиздат , 1986.- 160с.

3. Кедельбаев Б.Ш., Шертаева Н.Т., Уразбаева К.А. Разработка метода синтеза катализаторов для получения промышленно важных продуктов. Поиск, №1,2002 г. С 8-10.