Перерабатывающая промышленность. Образование и применение зерновых отходов при производственных процессах

Перерабатывающая промышленность является одной из стратегических отраслей экономики. Отрасли, перерабатывающие сельскохозяйственное сырье представляют третью сферу в структуре агропромышленного комплекса. К сельскохозяйственной перерабатывающей промышленности относятся элеваторы, мукомольное производство, комбикормовое производство и др. Для увеличения производительности образуют мельнично-элеваторные комплексы, которые предназначены для решения комплексных задач хранения и переработки зерна, их технологии могут отличаться в зависимости от особенностей логистики, зернового материала, расположения на местности и привязки к другим объектам.
Элеватор представляет собой высокомеханизированное зернохранилище силосного типа. Принцип элеватора — последовательное выполнение технологических процессов. Каждое зернохранилище обеспечивает проведение следующих операций с зерном: прием, обработка, хранение, внутренние перемещения, отпуск.  

Элеваторные комплексы (рисунок 1) играют важную роль в области пищевых систем, потому что всю массу доставленного зерна невозможно единовременно отправить на хранение или переработку на предприятия, а здесь с зерном проводятся действия включающие послеуборочную обработку. Кроме того, элеваторные комплексы могут обеспечивать передачу зерна от производителей к потребителям. На предприятиях элеваторной промышленности зерно принимают и обрабатывают для улучшения технологических показателей и возможности длительного хранения.


Рисунок 1 – Элеваторный комплекс из монолитного железобетона

На мукомольном предприятие с элеватора поступает очищенное зерно с помощью цепных конвейеров и загружается в силосы. Принцип работы мельничного комплекса заключается в размалывании зерна в муку. Он состоит из дробления(размалывания) и просеивания продуктов размола. Для измельчения используют вальцующие оборудование, рисунок 2.


Рисунок 2 - Технологическая линия мукомольного производств

В результате проводимых операций с зерном на мельнично-элеваторных предприятиях образуются основные, побочные продукты и отходы, которые должны соответствовать действующей нормативной и технической документации. [1].
Так, к основным продуктам относят: 

1. Зерно (семена) продовольственного назначения для производства муки, крупы, в том числе для детского и диетического питания, хлебобулочных и макаронных изделий (без стадии получения муки), пивоваренной, крахмало-паточной и масложировой промышленности, а также для экспорта.
2. Зерно фуражного назначения, в т.ч. естественные смеси разных культур для производства кормовых смесей, комбикормов и т.д.
3. Зерно, предназначенное на технические цели, включая производство продукции медицинской, микробиологической и химико-фармацевтической промышленности, производство технических масел и т.д.
4. Семенной материал (семена), плоды разных культур, предназначенные для посева.

К побочным продуктам относят:

1. Кормовой зернопродукт I категория с содержанием зерна более 70 до 85%;
2. Кормовой зернопродукт II категория с содержанием зерна более 50 до 70%;
3. Кормовой зернопродукт III категория с содержанием зерна более 30 до 50%;
4. Кормовой зернопродукт IV категория с содержанием зерна более 10 до 30%;
5. Кормовой зернопродукт V категория с содержанием зерна более 2 до 10%;
6. Дробленка кормовая, сечка гороховая, получаемые при производстве крупы, муки из крупяных культур, а также измельченное зерно кукурузы, проходящей через сито с отверстиями диаметром 2,5 мм.
7. Отруби, мучка кормовая, получаемые при производстве муки и крупы. [2].

Кормовые зернопродукты зерноочистительного отделения рекомендуется в установленном порядке (при наличии карантинных сорняков - обязательно) измельчать в вальцовых станках или дробилках. Качество и категорию зернопродуктов определяют до их измельчения.

Зерновые отходы- не кормовой продукт в состав которого могут входить:

• отходы от очистки зерна (сход с приемного сита сепаратора, проход через нижнее сито сепаратора) с содержанием зерна не более 2%;
• примесь минеральную (земля, камни, руда и др.);
• вредную примесь;
• соломистые частицы, лузгу рисовую, просяную, гречневую, лузгу жесткую овсяную и ячменную, кукурузные обертки;
• пыль аспирационная минеральная и органическая. 

В таблице представлены данные образования отходов, полученные на мельнично - элеваторном комплексе в весенний период 2022 года (средние значения за 3 месяца).


отходов, из которых:

• зерноотходы различных культур (пшеницы, ржи, кукурузы, овса, ячменя) составляют около 26 % от массы сырья;
• смет от уборки производственных и складских помещений составляет 16 % от массы сырья;
• зерновая пыль, достигает 11 % от массы сырья;
• отходы от механической очистки зерна, составляют 7% массы сырья.
• бытовой мусор составляет 40 %. [3]

Рисунок 3 - Образование зерновых отходов

В соответствии с Приказом Росприроднадзора [3] все вышеперечисленные зерновые отходы относятся к V классу опасности -  малоопасные отходы, безвредные, но они представляют пожарную и биологическую опасность.
От несвоевременного вывоза зерновые отходы могу загнивать, что в свою очередь может привести к возникновению инфекционных заболеваний. Захоронение отхода в несанкционированных местах приведет к загрязнению окружающей среды: поверхностных, подземных вод, почвы. При переполнении контейнеров, несвоевременной передаче отхода организации для размещения может привести к возникновению пожароопасной ситуации на предприятии. При определенных условиях хранения зерновая пыль взрывоопасна, поэтому требуются особые меры предосторожности и строгое соблюдение правил пожарной и взрывобезопасности при обращении с зерновыми отходами [4].

Учёт образования и движения отходов на элеваторных предприятиях ведётся согласно Федеральному закону от 24.06.1998 г. № 89-ФЗ [5] и Приказа Минприроды России от 08.12. 2020 года № 1028 [6].

Таким образом зерновые отходы, которые не пригодны для дальнейшего использования и переработки, размещаются и хранятся в специально отведенных местах на территории элеваторного комплекса (отдельно стоящие бункеры или цеха для отходов, рисунок 4, так как хранение на территории эксплуатирующей организации зерновых отходов, лузги и пыли открытым способом не разрешается, согласно приказу Ростехнадзора [4].  В последствии эти отходы необходимо вывозить за пределы территории мельничноэлеваторного комплекса в специально оборудованных машинах во избежание их распыления и просыпей с целью утилизации или уничтожения. Вышеуказанный процесс производятся следующим образом: 

1. Отходы (с содержанием зерна до 2%), получаемые при обработке зерна, по мере накопления вывозятся на уничтожение по распоряжению руководителя.
2. Уничтожение отходов оформляется актом (рекомендованные образцы приведены в приказе Минприроды России) [6], в котором указывается наименование и код отхода в соответствии с ФККО Федеральным классификационным каталогом отходов [3].
3. При вывозе отходов за пределы комплекса для уничтожения на автомобиль выписывается материальный пропуск. Если отходы отпускаются бесплатно для производственных целей, вывоз их оформляется товарно- транспортной накладной.
4. Отходы взвешиваются, их масса фиксируется в весовом журнале, с указанием номера автомобиля и в транспортной накладной.

Рисунок 4 – Бункеры для сбора зерновых отходов на элеваторе

Применение побочных зерновых продуктов и отходов.  
Не все зерновые отходы идут на утилизацию. Способ дальнейшего применения побочных зерновых продуктов и отходов определяется в зависимости от их категории (процентного содержания зерна) - рисунок 5.  


Рисунок 5. Схема применения побочных зерновых продуктов

Изготовление кормов. 
Зерном в кормовых продуктах считают зерно и зерновую примесь основной культуры и других зерновых, бобовых и масличных культур, по характеру повреждений, не относящихся к сорной примеси. Данные побочные продукты переработки востребованы сельским хозяйством. На их основе комбикормовая промышленность изготавливает корма, которые различаются энергетической ценностью, зависящей от процентного содержания зерна после выделения основного материала и получает пищевые добавки высокого качества для животноводства, которые должны соответствовать действующим нормативнотехническим документам [8]. 

В результате мукомольного производства образуются отруби, мучка кормовая, лузга и др. которые так же используются для кормовых целей. Отруби и другие продукты переработки — хороший корм для всех сельскохозяйственных животных. Однако, чем больше в отходах клетчатки, тем меньше их переваримость. Кормовая мука, более богатая крахмалом, обладающая высокой переваримостью, наиболее пригодна для откармливания свиней. Отруби наиболее целесообразно скармливать дойным коровам, они оказывают благоприятное влияние на молочную продуктивность. Отруби очень богаты витаминами группы В (B1, B2), а также D и Е, поэтому добавка их в рационы для свиней и птицы может быть оправдана с этих позиций. Мучная пыль обычно используется в комбикорме для жвачных животных и свиней в количестве до 10%, что позволяет экономить расход зерна при кормлении животных. Лузга и шелуха содержат значительное количество клетчатки и поэтому используются в комбикормах для жвачных животных. 

Удобрение почвы. 
Одним из возможных способов переработки зерновых отходов является их использование в качестве удобрений, поскольку внесение в почву служит энергетическим и питательным материалом для почвы. Результаты лабораторных исследований показывают, что большинство отходов зерноперерабатывающих предприятий имеет оптимальное для разложения в почве соотношение углерода к азоту (18,5-24,65), что сравнимо с отношением данного показателя в подстилочном навозе. Проведенные агрохимические исследования показали, что в зерноотходах массовая доля азота варьируется в пределах 1,9-2,6 %, что в 2 раза выше, чем в соломе (0,5-1,0 %).

Производство биотоплива.
Из-за высокой энергетической ценности растительные остатки в качестве биотоплива могут считаться альтернативой ископаемому топливу. Широкое распространение получили твердые виды топлива - топливные брикеты и пеллеты (гранулированное топливо). Теплота сгорания такого материала, изготовленного из растительных отходов, сопоставима с углем, а его относительная дешевизна позволяет использовать как в промышленных, так и в бытовых целях.

Биоразлагаемый пластик. 
Идеальной заменой пластикам нефтяного происхождения является полигидроксиалканоаты. Для производства их в качестве субстрата используются зерновые отходы, обладающие высоким содержанием лигноцеллюлозных материалов. Основным препятствием на пути коммерциализации является высокая стоимость производства.
В заключении хотелось бы отметить что, хозяйственная деятельность человека неизбежно сопряжена с образованием отходов производства. Отходы образуются в самых разных отраслях, в том числе в пищевой и перерабатывающей промышленности.

В России в пищевых отраслях образуется до 45 млн т вторичных ресурсов. Это сырье часто идет в отвал, нанося природе большой экологический ущерб. Сегодня побочная продукция растительного происхождения играют важную роль в решении продовольственных, экологических и экономических проблем. Кроме того, не полное использование побочной продукции в перерабатывающей промышленности приводит к увеличению затрат на удаление и складирование отходов, к необходимости выделения новых земельных участков для хранилищ, к дополнительной потребности в транспорте, оборудовании, топливе и энергии для их перевозки и размещения, на эти цели на ряде элеваторах комплексах отвлекается до 10% инвестиций, выделяемых на развитие производства.

Так, применение побочных материальных ресурсов в сельскохозяйственной промышленности позволит обеспечить существенный рост производительности труда за счет увеличения выхода вторичного продукта из исходной массы сырья и создаст условия получения дополнительной прибыли. Комплексная переработка побочной продукции позволит более полно использовать сельскохозяйственные ресурсы, не нанося вред окружающей среде. Образование побочных продуктов в перерабатывающей промышленности и рациональное их использование должно предусматривать сохранение экологического потенциала.
 
Литература

1. Информационно-технический   справочник   по наилучшим доступным  технологиям ИТС 44-2017 «Производство продуктов питания» от 20.12.2017.
2. Приказ Минсельхоза РФ от 20.01.2005 № 5 Об утверждении Методических рекомендаций по бухгалтерскому и налоговому учету материально-производственных запасов в хлебоприемных и зерноперерабатывающих организациях. Приложение № 3. Классификация основных, побочных продуктов и отходов хлебоприемных и зерноперерабатывающих организаций.
3. Костромина Т.Г. Обеспечение экологической безопасности при хранении зерновых запасов// Сборник материалов 2-й Международной научно-практической конференции. - Москва - 2022. С. 156-166.
4. Об утверждении Федерального классификационного каталога отходов: Приказ Росприроднадзора от 22.05.2017 № 242.
5. Об утверждении Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности. Правила безопасности взрывопожароопасных производственных объектов хранения и переработки растительного сырья: Приказ Ростехнадзора от 03.09.2020 № 331.
6. Об отходах производства и потребления: Федеральный закон РФ от 24.01998 № 89-ФЗ.
7. Об утверждении порядка учета в области обращения с отходами: Приказ Минприроды России от 08.12.2020 года № 1028.
8. ГОСТ Р 52812-2007 Национальный стандарт Российской Федерации. Смеси кормовые. Технические условия.
9. Игорянова Н.А. Пищевые ингредиенты, содержащие нерастворимые пищевые волокна из побочных продуктов переработки пшеницы и овса, с функциональными и технологическими свойствами для хлебопечения - ингредиенты с функциональными и технологическими свойствами для хлебопечения // «Биотехнология: состояние и перспективы развития». Материалы Международного конгресса 17-20 марта 2015 г.- Москва. - 2015. - ч.1.

---