КОМПЛЕКСНЫЙ ПОДХОД К РЕШЕНИЮ ПРОБЛЕМЫ УТИЛИЗАЦИИ
ОТХОДОВ ЗЕРНОПЕРЕРАБАТЫВАЮЩЕЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
Куликов Д.А.
Филиал НОУ ВО Московский технологический институт в г. Оренбурге,
г. Оренбург, Российская Федерация
kda85@inbox.ru
В последние годы в результате глобализации рынка пищевых продуктов
отмечаются кардинальные изменения в структуре питания населения всей планеты.
Активно внедряются инновационные способы обработки сырья, создаются новые
продукты, научно обосновываются рационы питания различных категорий населения.
Результаты исследований отечественных и зарубежных ученых свидетельствуют о
целесообразности и крайней значимости дифференцированного подхода к построению
системы питания в зависимости от функционального состояния организма, возрастных
особенностей, характера выполняемой работы или места несения службы.
В современных условиях экономической нестабильности и существенной
зависимости от импортного сырья и продуктов питания в рационе населения нашей
страны отмечается несбалансированность по основным питательным веществам,
витаминам, пищевым волокнам, макро- и микроэлементам.
Напряженная экологическая обстановка в большинстве регионов обусловливает
необходимость создания специальных видов продуктов питания, оказывающих
положительное влияние на организм человек и укрепление его иммунитета.
Для обеспечения нормального функционирования организма человека необходимо
не только сбалансированное поступление энергии, белков, жиров, углеводов и других
важных веществ, но и соблюдение баланса взаимодействия таких незаменимых
компонентов питания, как аминокислоты, жирные кислоты, минеральные вещества.
Одним из перспективных решений данной задачи является комплексное использование
вторичных сырьевых ресурсов, применяя мало- и безотходные ресурсосберегающие
технологии. Пищевую и биологическую ценность продуктов питания можно повысить с
помощью более рационального использования всех морфологических частей зерна. [1]
Существующие технологии промышленной переработки зерна в крупу и муку
предусматривают тщательное отделение эндосперма от зародыша и оболочек, что
приводит к снижению содержания биологически активных веществ.
В поисках новых натуральных и недорогих компонентов, используемых для
обогащения продуктов питания, в последнее время стали обращать внимание на
вторичные сырьевые ресурсы зерноперерабатывающей отрасли. При переработке овса,
гороха, ячменя, проса образуется побочный продукт - мучка, являющийся ценным
вторичным сырьем. В Оренбургской области при переработке овса в крупу образуется 10
тысяч тонн мучки, при переработке гороха около 7 тысяч тонн гороховой мучки, такое же
количество при переработке гречихи, при переработке проса - 12 тысяч тонн просяной
мучки, а наибольшее количество мучки образовывается при переработке ячменя - до 35
тысяч тонн.
В настоящее время мучка используется в качестве компонента комбикормов. А
чаще всего просто вывозится на свалку, хотя химический состав предполагает более
широкое применение в различных отраслях промышленности.
Учитывая возможность дифференцированного использования мучек различных
видов, были проведены комплексные исследования их химического состава.
Так, на основании проведенных исследований можно сделать вывод о том, что
овсяная мучка по своему химическому составу существенно отличается от зерна овса и
овсяной крупы. По содержанию белка мучка, отобранная с первой системы шелушения,
превосходит зерно овса в 2,0 раза, крупу овсяную - в 2,5 раза. [2]
В процессе шелушения, вероятно, в мучку с первой системы попадает значительное
количество цветковых пленок, плодовых и семенных оболочек, что обусловливает
высокое содержание клетчатки (18,3 %).
Важнейшим показателем, определяющим биологическую ценность побочных
продуктов переработки овса, является аминокислотный состав белков.
По сумме незаменимых аминокислот овсяная мучка превосходит зерно овса и
пшеничную муку 1 сорта. Обращает на себя внимание, повышенное по сравнению с
белками зерна овса и белками пшеничной мукой 1 сорта содержание в мучке аргинина в
2,2 и в 4,1 раза соответственно. Также отличительной особенностью аминокислотного
состава овсяной мучки является высокое содержание лизина, дефицитного для зерновых
культур и продуктов их переработки. По количеству лизина овсяная мучка превосходит
зерно овса в 2,8 раза, а пшеничную муку 1 сорта - в 7,7 раза.
Овсяная мучка содержит значительное количество жира от 7,9 до 14,8 %. Анализ
научной литературы показал, что сведения о липидах овсяной мучки ограничиваются
лишь их содержанием.
В связи с чем, был изучен фракционный состав липидов овсяной мучки,
полученной с разных систем шелушения.
Преобладающей фракцией липидов овсяной мучки являются триацилглицериды
(83,7-84,2 %). Количество полярных липидов и фосфолипидов в овсяной мучке
незначительно (0,35-0,40 %). Содержание стеринов в мучке находится в пределах от 0,68
до 0,70 %.
С целью определения биологической эффективности был изучен жирнокислотный
состав липидов овсяной мучки, полученной с различных потоков.
По результатам эксперимента установили, что жирнокислотный состав липидов
овсяной мучки, полученной с различных систем, существенно не отличается.
Жирнокислотный состав овсяной мучки состоит на 80,30-80,97% из ненасыщенных
жирных кислот. Насыщенные жирные кислоты, не обладающие физиологической
активностью и играющие роль запасного энергетического вещества, представлены в
основном пальмитиновой кислотой (16,10-16,48 %).
Основным представителем мононенасыщенных жирных кислот является олеиновая
кислота (35,60-35,72 %), усиливающая синергизм линолевой кислоты.
Линолевая кислота является главным представителем диеновых ненасыщенных
жирных кислот, количество которой в мучке с первой системы составляет 39,02 %. Она
обладает
высокой
физиологической
активностью,
обеспечивает
нормальное
функционирование и рост кожных покровов, проницаемость капилляров (таблица 2.9) [3].
Соотношение полиненасыщенных жирных кислот ω-3 и ω-6 составляет в мучке
1:5-1:6, что является оптимальным. Также в овсяной мучке была идентифицирована
малоизученная ω-9 кислота. Указанные кислоты проявляют мощные антиоксидантные
свойства и способствуют снижению артериального давления, предотвращению
тромбообразования, повышению устойчивости организма к инфекционным заболеваниям,
нормализации психоэмоционального состояния, процессов памяти, работы желез
внутренней секреции.
Фитостерины - вещества стероидной природы, являются составной частью
неомыляемой фракции растительных липидов. Растительные стерины обладают высокой
биологической активностью. Организм человека не может синтезировать эти вещества,
они должны поступать в организм с едой, причем суточная доза этих веществ
относительно велика.
К настоящему времени сведения о содержании и составе стеринов овсяной мучки
отсутствуют. Поэтому определение качественного и количественного состава стеринов
овсяной мучки представляет значительный интерес.В ходе работ установили, что среди
стеринов овсяной мучки преобладает β-ситостерин (66,16 % от суммы), характеризующийся
наиболее высокой биологической активностью. Он проявляет гипохолестеринемическое
действие, снижая абсорбцию холестерина в кишечнике. Стигмастерин присутствует в
овсяной мучке в количестве 11,54 % от суммы и обладает эстрогенной, противоопухолевой,
противогрибковой и бактериостатической активностью. Содержание холестерина в липидах
овсяной мучки незначительно.
Исходя из полученных данных, можно сделать вывод о высокой биологической
активности
стеринов
овсяной
мучки,
проявляющих
иммуномодулирующие,
онкопротекторные, гипогликемические, антиоксидантные эффекты в организме человека
Изучение углеводного комплекса овсяной мучки, отобранной с различных потоков,
показало, что содержание крахмала в мучке составляет 29,5-44,2 %.
Анализ овсяной мучки, полученной с центрофугала, позволил установить, что в
ней содержится 1,2 % сахаров. Сахара представлены моносахаридами и полисахаридами.
В овсяной мучке простые сахара состоят из глюкозы (8,4 %) и галактозы (10,8 %),
сложные сахара включают сахарозу (48,0 %) и раффинозу (32,8 %).
Помимо крахмала и сахаров в овсяной мучке содержатся пищевые волокна,
представленные клетчаткой, левулезанами и гемицеллюлозой, входящими в состав
семенных оболочек, клеточных стенок и попадающими в мучку в процессе переработки
зерна в крупу.
Основное преимущество клетчатки овсяной мучки заключается в том, что она
представлена в основном растворимым полисахаридом - β-глюканом. В овсяной мучке с
первой системы содержание β-глюканов составляет 15 %, что в 3,0 раза больше
содержания β-глюканов в целом зерне. Наличие в овсяной мучке растворимой клетчатки
обуславливает вязкость овсяных отваров. Известно, что β-глюканы обладают ярко
выраженными иммуномодулирующими и радиопротекторными свойствами.
Флавоноиды - наиболее многочисленная группа как водорастворимых, так и
липофильных фенольных соединений. Изучение флавоноидов представляет большой
практический интерес, так как они могут выступать в качестве биологических
модификаторов реакций и мощных антиоксидантов
Как показали исследования, овсяная мучка содержит флавоноид рутин,
обладающий Р-витаминной активностью и оказывающий положительное влияние на
сосудистый тонус. Помимо этого овсяная мучка содержит апигенин и гиперозид,
проявляющие антиоксидантные свойства и целый ряд других флавоноидов.
Таким образом, методом тонкослойной хроматографии удалось установить, что в
овсяной мучке содержатся представители различных классов флавоноидов.
Анализ минерального состава овсяной мучки свидетельствует, что по содержанию
калия она превосходит зерно в 1,4 раза, по содержанию марганца в 3,0 раза, по
содержанию фосфора в 1,4 раза. Овсяная мучка выгодно отличается от зерна содержанием
железа (63,7 мг/100 г) [3].
Проведенные исследования показали, что овсяная мучка является важнейшими
источниками целого ряда витаминов. По содержанию витаминов Е, В
2
, В
6
, РР и
каротиноидов овсяная мучка превосходит зерно овса соответственно в 1,8, 3,6, 2,7, 3,2 и
15 раз.
Аналогичные сведения были получены и по другим видам мучек, что
свидетельствует об их уникальном полноценном химическом составе и делает
перспективным вторичным сырьем для различных отраслей промышленности.
В частности наиболее перспективными направлениями работы с различными
видами мучек представляются:
- хлебопекарная и кондитерская промышленность – производство лечебно-
профилактических,
диетических,
функциональных
хлебобулочных
и
мучных
кондитерских изделий (все виды мучек);
- масложировая промышленность – производство дешевого, но при этом
сбалансированного по пищевой и биологической ценности масла (овсяная и просяная
мучка);
- фармакологическая промышленность – в качестве субстратов, компонентов
питательных сред и самостоятельных биологически активных веществ (овсяная, ячменная,
просяная мучки);
- химическая промышленность – производство биоразлагаемых ПВХ пленок
(гречневая и овсяная мучки);
- косметологическая промышленность – производство биологически активных
компонентов восков и кремов (ячменная, гречневая мучки).
Литература
1.
Куликов Д. А. Новые тенденции использования вторичного сырья крупяного
производства/Д. А. Куликов//Приволжский научный вестник. -2014. -№ 5 (33). -С. 36-38.
2.
Куликов Д. А. Перспективные направления применения побочных
продуктов переработки крупяных культур/Д. А. Куликов//Образовательная среда сегодня
и завтра: сб. материалов VIII Междунар. науч.-практ. конф/под ред. Г. Г. Бубнова. -М.:
Изд-во Моск. гос. индустр. ун-та. 2013. -С. 371-374.
3.
Эффективность использования вторичного сырья крупяного производства/Т.
А. Никифорова, С. Г. Пономарев, Д. А. Куликов, С. М. Севериненко, В. Г.
Байков//Хлебопродукты. -2011. -№ 7. -С. 50-51.
РЕШЕНИЕ ПРОБЛЕМЫ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД НА ОАО ПО
«СТРЕЛА» Г.ОРЕНБУРГА
Медведев С.А.
Филиал НОУ ВО Московский технологический институт в г. Оренбурге,
г. Оренбург, Российская Федерация
alidar@yandex.ru
Очистка
сточных
вод
и
утилизация
отходов
являются
актуальными
экологическими проблемами не только в Российской Федерации, но и в мире. Основными
загрязнителями сточных вод химической и нефтехимической промышленности являются
ионы тяжелых металлов и нефтепродукты. Тяжелые металлы (медь, цинк, свинец, кадмий
и др.) представляют серьезную опасность с точки зрения их биологической активности и
токсических свойств. Нефтепродукты, попадая в водоемы, приводят к нарушениям
экологического баланса и делают невозможным нормальное функционирование
биологических систем. [1], [2]
Качество воды – это характеристика состава и свойств воды, определяющая ее
пригодность для конкретных видов водопользования. Качество воды оценивается
комплексом разнообразных показателей. Основными показателями качества воды
являются цветность, запах и вкус, жесткость и щелочность, содержание железа, марганца
и некоторых других элементов.
Водные объекты считаются загрязненными, если состав или состояние их вод
изменены в результате деятельности человека до такой степени, что они стали
непригодными для целей, которым они служили до начала их использования человеком.
Веществом, загрязняющим воду, является каждое соединение, вызывающее нарушение
норм качества воды. [3]
В качестве объекта исследования были выбраны сточные воды на ОАО
производственное объединение «Стрела» г.Оренбурга.
Оренбургская область характеризуется высокой концентрацией промышленных
предприятий, находящихся на ее территории и представляющих черную и цветную
металлургию, машиностроение, производство строительных материалов, пищевую
промышленность, транспорт, жилищно-коммунальное хозяйство (ЖКХ) и т.д.
Экологическая обстановка Оренбургской области в целом характеризуется как
неблагоприятная. Ее территория подвергается высокой степени техногенного загрязнения
и антропогенной деградации ландшафтов, в результате чего произошло обеднение эко
системного и биологического разнообразия, резко ухудшились медико-экологические
условия жизни.
Классификация степени загрязненности воды - условное разделение всего
диапазона состава и свойств природной воды в условиях антропогенного воздействия на
различные интервалы с постепенным переходом от «условно чистой» к «чрезвычайно
грязной» с учетом ряда дополнительных факторов. [4]
В соответствии санитарно – эпидемиологическими правилами и нормами СанПиН
2.2.1./2.1.1. 1200-03 (новая редакция) [5], СанПиН 2.2.1./2.1.1. 2555-09 (новая редакция) и
СанПиН 2.2.1./2.1.1. 2739-03 (новая редакция) Открытое акционерное общество
«Производственное
объединение
«Стрела»
согласно
санитарной
квалификации
промышленных
объектов
и
производств,
относится
к
«Металлургическим,
машиностроительным и металлообрабатывающим объектам производства», и пункту 10
«производство металлообрабатывающей промышленности с чугунным, стальным (в
количестве до 10 тыс. т/год) и цветным (в количестве до 100 т/год) литьем» - ІV класса
опасности с ориентировочной санитарно-защитной зоной 100 метров.
При осуществлении технологических процессов производства цеха №15 ОАО «ПО
«Стрела» образуются промышленные стоки в виде отработанных растворов электролитов
и промывных вод. Специфическими загрязняющими веществами в производственных
сточных водах являются химические соединения: хрома шестивалентного, хрома
трехвалентного, цинка, меди, никеля, натрия; неорганические кислоты: серная, азотная,
фосфорная. Очистка и обезвреживание загрязненных промсточных вод предусмотрена
реагентным методом на объектах химической очистки в составе станции нейтрализации.
Сооружения по очистке сточных вод построены в 1970 году по проектной
документации, разработанной в 1969 году. На данные сооружения по очистке сточных вод
имеется утвержденная техническим директором Общества в 2011 году и действующая в
настоящее время Производственная инструкция «Обезвреживание сточных вод и
электролитов на станции нейтрализации цеха 15», которая устанавливает порядок
нейтрализации отработанных электролитов и сточных вод на станции нейтрализации.
На станции нейтрализации происходит процесс обезвреживания (нейтрализации)
промывных сточных вод с цеха № 15.
Процесс обезвреживания хромсодержащих стоков заключается в восстановлении
шестивалентного хрома до трехвалентного сульфидом натрия в кислой среде при рН= 3-4
с последующим осаждением хрома трехвалентного в осадок щелочью рН =8-9
Стоки от промывочных ванн цеха № 15 самотеком поступают в приемную емкость
станции нейтрализации объемом 45 м3 размещенную на отметке (- 4200мм.)
Отработанные электролиты с хлопьеобразным осадком небольшими порциями
через сливные трапы или промывочные ванны поступают в приемный резервуар станции
нейтрализации, где смешиваются с промывными сточными водами, поступающими со
всех гальванических участков цеха15.
В приемном резервуаре происходит смешение хромсодержащих и кислотно-
щелочных стоков.
На первом этаже станции нейтрализации установлены баки- реакторы объемом 20
м
3
, в которых происходит процесс нейтрализации сточных вод, в подвальном помещении
размещены насосы для перекачивания стоков, реагентное хозяйство, отстойник
нейтрализованных стоков расположен отметке
– 4200 мм рядом со станцией
нейтрализации.
Стоки приемной емкости насосом перекачиваются в реактор, куда подаются и
нейтрализующие реагенты (сульфит натрия, едкий натр, серная кислота).
Для ускорения процесса осаждения трехвалентного хрома после проведения
реакции нейтрализации добавляют 0,1% раствор полиакриламида. Перед сливом
нейтрализованных стоков в отстойник обязательно производится качественный анализ на
отсутствие хрома шестивалентного, кислотность раствора. Запись результатов
нейтрализации по каждому реактору производится в производственном журнале. Из
реактора стоки самотеком поступают в отстойник, где происходит окончательное
отстаивание сточной жидкости.
Обезвреживание
кислотно-щелочных
стоков
производится
совместно
с
хромсодержащими стоками при подщелачивании которых до рН = 8-9 совместно с
гидроокисью хрома переходят в осадок гидроокиси тяжелых металлов: меди, никеля,
цинка.
Осадок, образующийся в отстойнике, имеет влажность 98-99 %. Далее осадок из
отстойника насосом подается на вакуум-фильтр.
Обезвреженные отходы после нейтрализации в виде высушенных осадков
(влажность осадков составляет 50 %) собираются в герметичные металлические емкости и
временно накапливаются на бетонированной площадке с навесом на станции
нейтрализации до сдачи в утилизацию.
Из анализа химико-аналитического контроля за 2016 год следует, что комплекс
водоохранных сооружений по основным специфическим параметрам работает с низкой
эффективностью.
Cредние остаточные концентрации загрязняющих веществ в
разбавленных сточных водах ОАО «ПО «Стрела», сбрасываемых в городской коллектор
(канализационный колодец по улице Терешковой), превышали допустимые нормативные
показатели (ДНП), по следующим ингредиентам:
- железу – 0,86 мг/дм
3
,превышение нормативов – в 8,6 раза;
- аммоний-иону – 2,92 мг/дм
3
,превышение допустимых показателей – в 9,14 раза;
- сульфатам – 107,0 мг/дм
3
,превышение нормативов – в 1,3 раза.
Максимальные концентрации загрязняющих веществ в разбавленных сточных
водах ОАО «ПО «Стрела», сбрасываемых в городской коллектор (канализационный
колодец по улице Терешковой), превышали допустимые уровни по следующим
ингредиентам:
- железу – 1,55 мг/дм
3
,превышение нормативов – в 15,5 раза;
- аммоний-иону – 7,3 мг/дм
3
,превышение допустимых показателей – в 22,8 раза;
- сульфатам – 115,0 мг/дм
3
,превышение нормативов – в 1,4 раза.
Минимальные концентрации загрязняющих веществ в разбавленных сточных водах
ОАО «ПО «Стрела», сбрасываемых в городской коллектор (канализационный колодец по
улице Терешковой), превышали допустимые показатели, по следующим ингредиентам:
- железу – 0,47 мг/дм
3
,превышение нормативов – в 4,7 раза;
- аммоний-иону – 1,14 мг/дм
3
,превышение допустимых показателей – в 5,2 раза;
- сульфатам – 96,1 мг/дм
3
,превышение нормативов – в 1,17 раза.
Не эффективная эксплуатация комплекса сооружений химической очистки ОАО
«ПО «Стрела», низкий процент очистки и обезвреживания загрязняющих веществ
подтверждается результатами химических анализов качественного состава возвратных
вод. В разбавленные хозбытовыми и иными категориями стоков на выпуске в сети
городской канализации, по сведениям аккредитованной химической лаборатории ООО
«Оренбург Водоканал», регистрировались превышения концентрации специфических
загрязнений.
Методы очистки сточных вод возможно разделить на механические, физико-
химические и биохимические. В процессе очистки сточных вод образуются осадки,
которые подвергаются обезвреживанию, обеззараживанию, обезвоживанию, сушке,
возможна последующая утилизация осадков. Если по условиям сброса сточных вод в
водоем, требуется более высокая степень очистки, то после сооружений полной
биологической очистки сточных вод устраивают сооружения глубокой очистки. В
соответствии с «Правилами охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами»
сточные воды после очистки перед сбросом в водоем подвергают обеззараживанию с
целью уничтожения патогенных микроорганизмов. [7], [8], [9]
В качестве перспективного метода очистки сточных вод предприятия можно
порекомендовать способ, предложенный группой авторов Куликов Д.А., Мучкаева В.В.
[6]
Способ основан на комплексном использовании биоферментных и кавитационных
технологий, позволяющих оперативно решать целый ряд экологических проблем.
Предлагаемая технология выгодно отличается от существующих аналогов тем, что
деструкция сточных вод достигается аппаратным способом, сочетающим в себе как
традиционную обработку биопрепаратами на основе липолитически активных бактерий,
так и путём воздействия физических полей в замкнутом объёме оборудования установки.
Литература
1.Мережко
О.
Е.
Влияние
промышленных
выбросов
на
растительный
мир//Образовательная сре-да сегодня и завтра: сб. науч. тр. IX Междунар. науч.-практ.
конф. -М.: МТИ, 2014. -С. 276-278.
2. Шарифуллина Л.Р. Система обеспечения государственного надзора и контроля в сфере
техно-сферной безопасности: монография. -М.: МТИ, 2014.
3. Глебов В.В. Динамика загрязнения атмосферы столичного мегаполиса/В.В. Глебов,
К.Ю. Михайличенко, А.Я. Чижов//Вестн. Моск. городского пед. ун-та. Сер.: Естественные
науки. -2012. -№ 2 (10). -С. 59-67.
4.Шарифуллина Л.Р. Международные подходы к формированию системы химической
безопасно-сти//Образовательная среда сегодня и завтра: материалы VIII Междунар. науч.-
практ. конф.: сб. науч. тр. -М.: МГИУ, 2013. -С. 469-472.
5. Тытар В.А. К вопросу концептуального моделирования управления системами
техносферной
безопасности
в
условиях
перехода
к
устойчивому
развитию//Фундаментальные исследования. -2013. -№ 10-10. -С. 2178-2181.
6. Куликов Д.А. Разработка комплексного биопрепарата с целью очистки сточных вод и
почв
на
предприятиях
пищевой,
химической
и
перерабатывающей
промышленностей//Задачи системного ана-лиза, управления и обработки информации:
межвуз. сб. науч. тр. -М.: МТИ, 2015. -С. 249-252.
7. Мелкумян А.М. Современные методы очистки сточных вод/Мелкумян А.М., Саморядов
С.В.//Архитектура. Строительство. Реставрация.
XXI
век: Сборник материалов
Всероссийской научно-практической конференции. -М., 2014. -С. 101-108.
8. Vedenyapina M.D., Simakova A.P., Kuznetsov V.V., Makhova N.N., Vedenyapin A.A.
Mechanism of the electrochemical dehydrogenation of hexahydropyrimidine on a boron-doped
diamond electrode//Russian Journal of Physical Chemistry A. -2015. -V. 89, N. 4. -P. 703-705.
9. Vedenyapina M.D., Borisova D.A., Strel´tsova E.D., Rakishev A.K., Vedenyapin A.A.
Electrochemical degradation and mineralization of tetracycline on a borondoped diamond
electrode//Russian Chemical Bulletin. -2014. -V. 63, N. 8. -P. 1843-1847.
Достарыңызбен бөлісу: |