Кукурудзяні дистилятори зернові

Таблиця даних

Відпрацьовані зерна, зерна вологих дистиляторів, зерна вологих дистиляторів, мокрі зерна дистиляторів, WDG
Сушені дистилятори зерна, дистилятори сушені зерна, дистилятори сушені зерна, сушені дистилятори зерна, DDG
Мокрі дистилятори зерна з розчинними речовинами, мокрі дистилятори зерна з розчинними речовинами, дистилятори вологі зерна з розчинними речовинами, WDGS, DWGS
Сушені дистилятори зерна з розчинними речовинами, дистилятори сушені зерна з розчинними речовинами, дистилятори сушені зерна з розчинними речовинами, сушені дистилятори зернові з розчинними речовинами, DDGS
Розчинні розчини дистиляторів (CDS), розчинні розчинені дистилятори (DDS)

Дистилятори також можуть бути записані Дистилятори та Дистилятори.

Зерно кукурудзяних дистиляторів - основний побічний продукт перегонки спирту із зерна кукурудзи. Лікеро-горілчані заводи виробляють алкогольні напої, промисловий етанол та етанолове біопаливо з наступними побічними продуктами (визначення наведені в Процеси):

Витрачені зерна, вологі зерна, шet distillers зерно (WDG), вологі дистилятори зерна з розчинними речовинами (WDGS)
Висушені дистилятори зерна (DDG), висушені дистилятори зерна з розчинними речовинами (DDGS)
Конденсовані дистилятори розчинні (CDS), висушені розчинні дистилятори (DDS)

Існує два основних процеси винокурі: винокурня сухого помелу та винокурня мокрого помелу. Процес сухого помелу (або сухого помелу) є основним процесом отримання етанолу. Цей процес починається з видалення висівок шляхом подрібнення перед замочуванням зерна у воді, в результаті чого утворюється етанол та різні побічні продукти "дистиляторів". Процес мокрого подрібнення починається з замочування зерен, а потім відокремлює ядро на різні фракції, що дозволяє виробляти багато харчових та промислових продуктів, включаючи крохмаль, фруктозу, олію та етанол. Цей процес дає численні побічні продукти, включаючи кукурудзяну клейковину, корм для кукурудзяної клейковини та борошно із зародків кукурудзи (USGC, 2012).

Хоча офіційні та торгові визначення існують для різних побічних продуктів кукурудзяного винокуріння, межі між цими продуктами можуть бути дещо нечіткими. Зокрема, кількість розчинних речовин, змішаних до зерна дистиляторів для створення DDGS, може бути змінною. Насправді багато досліджень не визначають, чи використовуваний продукт був із розчинними речовинами чи без них, і практично всі доступні зерна кукурудзяних дистиляторів є DDGS, тому практичне розмежування зерна кукурудзяних дистиляторів з розчинними речовинами чи без них рідко буває корисним (Schingoethe, 2006).

Цей технічний паспорт стосуватиметься в першу чергу DDGS виробництва сухого помелу етанолу на основі кукурудзи, яке зараз є домінуючим побічним продуктом винокурі. Зміни в цій галузі були колосальними. У США лікеро-горілчані заводи виробили в 1992 році два мільйони тонн зерна кукурудзяних дистиляторів, причому 40% - від виробництва алкогольних напоїв та 60% - від виробництва біопалива. У 2010 р. США були головним світовим виробником біопалива на основі етанолу з кукурудзи, а американські кукурудзяні винокурні давали понад 34 млн т зерна кукурудзяних дистиляторів. Виробництво біопалива становило 97% зерна кукурудзяних дистиляторів, виробленого в США. Прогнози на зерно кукурудзяних дистиляторів США становлять близько 38,6 млн. Тонн до 2020 р. (Hoffman et al., 2010). Інша ситуація спостерігається в Європі та Канаді, де пшениця є основним зерновим злаком, що використовується для виробництва біопалива, а потім кукурудза, жито, сорго та зернові суміші (Piron et al., 2009).

Субпродукти лікеро-горілчаних виробів мають довгу і багату історію годівлі тварин. Раніше їх вважали субпродуктами і скидали в каналізацію та річки. Відпрацьоване зерно було продано місцевим фермерам за низьку ціну як корм для тварин (Lyons, 2003). Зерно кукурудзяних дистиляторів стало важливим побічним продуктом лише у середині XIX століття у Великобританії, коли патент Коффі (безперервна дистиляційна колона) замінив горщики, дозволяючи використовувати кукурудзу у виробництві зернових віскі, частково замінивши ячмінь (Weir, 1984). У 1850-х рр. У Нью-Йорку широкомасштабне годування молочних корів лікеро-горілчаною кашею в антисанітарних умовах призвело до скандалу "розлитого молока" - великого продовольчого страху, який призвів до кращого регулювання молочної галузі (Wilson, 2008). Перше дослідження про годівлю дистиляторів зерном великої рогатої худоби було опубліковане в 1907 р. (Weiss et al., 2007).

Зерно кукурудзяних дистиляторів є цінними кормовими інгредієнтами, багатими білками, помірно багатими жирами та відносно бідними клітковиною, і їх можна годувати усім класам худоби (Hayes, 2008). Слід зазначити, що станом на 2012 рік побічні продукти з кукурудзяного етанолу не тільки відносно недавно, але й досі розвиваються внаслідок зміни технологій та попиту на біопаливо.

Зерно вологих кукурудзяних дистиляторів в основному знаходиться поблизу заводів, що виробляють етанол. В США було підраховано, що 86% зерна кукурудзяних дистиляторів транспортується автомобільним транспортом за 80 км від етанольного заводу (US EPA, 2010).

Дистилятори сушеного зерна - це товар. У 2008 р. США експортували 4,5 млн. Тонн (81%) пивоварного та лікеро-горілчаного виробництва, що торгуються у всьому світі. Іншими основними експортерами були Китай, Канада, Німеччина та Польща. Основними імпортерами пивоварних та лікеро-горілчаних виробів були Мексика, Канада, Туреччина, Південна Корея та Японія (ФАО, 2011).

Процес виробництва етанолу (сухе розмелювання)

Процес виробництва етанолу починається з очищення, а потім сухого помелу зерен кукурудзи. Подрібнені зерна змішують з водою та ферментами (амілазами), утворюючи затор, де відбувається гідроліз крохмалю (етап зрідження). Ця каша готується для знищення бактерій, що виробляють небажану молочну кислоту. Ферменти додають в затор для перетворення крохмалю в декстрозу (етап оцукрювання). Після оцукрювання для запуску процесу бродіння додають дріжджі, які утворюють "пиво" і CO2. Пиво проходить через колону безперервної дистиляції з отриманням спирту у верхній частині колони.

Товар, який залишається внизу (цілі стилі) центрифугується і дає вологі зерна (також називається відпрацьоване зерно) і тонка наплавка. Вологе зерно можна подавати безпосередньо худобі або висушувати для отримання висушених дистиляторів зерна (DDG). Тонкі шари можна продати як високовологісний корм, або їх можна зневоднювати для отримання розчинні конденсовані дистилятори (CDS, також званий сироп). Розчинні розчинники конденсованих дистиляторів та зерна дистиляторів часто змішують для приготування мокрий або висушені дистилятори зерна та розчинних речовин (WDGS або DDGS) (Мосьє та ін., 2006).

Хоча виробництво етанолу зазвичай йде за описаним вище процесом, природа кінцевих продуктів (напої, промисловий спирт, біопаливо), місцеві ноу-хау та інновації можуть вимагати певних адаптацій, що призводить до дещо інших побічних продуктів.

Зерно з високим вмістом білка

Збільшення використання кукурудзи як сировини для виробництва етанолу призвело в деяких випадках до модифікації процесів, оскільки існує постійна потреба у більшій кількості продуктів із доданою вартістю, що відповідають економічній моделі виробництва біопалива. Нові процеси були розроблені для розділення цінних фракцій кукурудзи до або після перегонки. Зерно можна розділити насамперед на зародки (з яких буде одержуватися харчова, високоцінна олія), висівки та ендосперми, які піддаються перегонці. Оскільки жири та клітковина видаляються на ранніх стадіях процесу, білок концентрується у кінцевих дистиляторах, висушених зернах, т.зв. високобілкові дистилятори зерна (HPDG) (Kelzer et al., 2011; Hoffman et al., 2010).

Зменшений жирний DDGS

Видобуток кукурудзяної олії із висушеного зерна дистиляторів є менш витратним, ніж пряме вилучення із зерна. Він виробляє олію, непридатну для їжі та кормів, але придатну для використання з біодизелем зменшення жиру DDGS (US EPA, 2010; Hoffman et al., 2010).

Віскікурня

На деяких винокурнях віскі затор фільтрується після етапу зрідження, утворюючи сусло і твердий побічний продукт, який називається тяга або винокурники витратили зерно. Сусло піддається подальшому бродінню, поки водовід сушать або пресують перед подачею тваринам. Викликається безалкогольний стік, який залишається внизу дистиляційної колони провели прання або витрачений осад. Цей продукт, що містить ферменти та дріжджі, можна висушити, щоб отримати висушені розчинні дистилятори. Його також можна центрифугувати, щоб тверді речовини можна було далі сушити дистилятори концентрат. Як і при виробництві етанолу, відпрацьовані зерна часто змішують з розчинними речовинами, в результаті чого дистилятори темного зерна (Lyons, 2003; Crawshaw, 2004; Göhl, 1982). Важливо зазначити, що віскі часто є результатом перегонки змішаних зерен, які можуть включати кукурудзу, пшеницю, ячмінь та жито. Отже, побічні продукти не є зерном кукурудзяного дистилятора у строгому розумінні. Односолодовий віскі зазвичай роблять з ячменю (а іноді і жита), але не з кукурудзи (Crawshaw, 2004).

Витрати енергії

Сушіння дистиляторів зерна та розчинних речовин є енергоємним процесом: 40,4% теплової енергії, що використовується на етанольному заводі, що виробляє ДДГС, може бути використано в процесі сушіння. Однак зерно мокрих дистиляторів швидко псується, і висушена форма є кращою, незважаючи на високі енергетичні витрати: 63% СГД, виробленого американською сушильно-фрезерною етаноловою промисловістю, продається сухим (US EPA, 2010).

Леткі органічні сполуки

Сушіння зерна дистиляторів утворює леткі органічні сполуки, що може спричинити серйозні проблеми зі здоров'ям. Ці викиди можна зменшити (до 95%) шляхом встановлення теплових окислювачів на етанольних установках (US EPA, 2011).

Зниження промислових відходів

Зерно кукурудзяних дистиляторів, що подається худобі, виводить величезну кількість побічних продуктів, які в іншому випадку повинні були б бути усунені іншими способами (Lyons, 2003).

Зниження викидів метану

Зерно кукурудзяних дистиляторів є більш ефективним інгредієнтом, ніж зерно кукурудзи великої рогатої худоби, і було показано, що він зменшує метан, що утворюється при кишковорозчинній ферментації, коли вони його замінюють. Це скорочення було оцінено в 3,2 г CO2eq/МДж етанолу на голову великої рогатої худоби, що годується DGS (US EPA, 2010).

Генетично модифіковані побічні продукти кукурудзи

Зерно кукурудзяних дистиляторів в основному виробляється в США і може бути результатом переробки генетично модифікованої кукурудзи (у 2005 році близько 50% площ кукурудзи в США було засіяно трансгенними рослинами) (Fernandez-Cornejo et al., 2006). Раніше Європейський Союз був основним експортним ринком та щороку імпортував понад 90% американської DDGS кукурудзи між 1995 і 2000 роками. В результаті фактичного мораторію на затвердження нових генетично модифікованих сортів та наступного введення нового маркування та вимоги до простежуваності кормів для тварин у 2004 р. експорт зерна кукурудзяних винокурень США до ЄС зменшився на 80% між 2005 та 2008 рр. (Fox, 2008).

Побічні продукти винокуріння кукурудзи є результатом вилучення крохмалю із зерна кукурудзи і, як правило, концентрують інші поживні речовини, зокрема білок, клітковину, розчинний цукор та олію. Концентрація цих поживних речовин може бути до 3 разів вище, ніж у зерні (Pedersen et al., 2007).

Варіативність

Як зазначається в Процеси, варіації у включенні розчинних речовин, видобуток (чи ні) олії та технічні нововведення у ферментації та фракціонуванні призводять до того, що DDGS містить більше (або менше) білка, енергії, жиру, клітковини та фосфору (Rausch та ін., 2006; та ін., 2010). Отже, склад DDGS кукурудзи надзвичайно мінливий, залежно від заводу з виробництва етанолу (Spiehs et al., 2002). Насправді важко надати типовий склад для ДДГС, оскільки, на відміну від більшості промислових побічних продуктів, його склад не визначається швидкістю вилучення одного кінцевого продукту (наприклад, крохмалю, цукру або олії), а залежить від багатьох факторів . У наступній таблиці представлений проксимальний склад декількох груп DDGS (дані, зібрані AFZ та Університетом Міннесоти).

Варіації сирого білка, NDF, ADF, ADL, сирої клітковини, золи, жиру та крохмалю в DDGS кукурудзи (усі значення в% DM)

Сирий білок

Сира клітковина

NDF

АПД

ADL

Зола

Жир

Крохмаль

Obs.

Етанол DDGS
2000-2010
переважно США та Канада