Технология обезвоживания кукурузной суспензии и производство из нее инновационной продукции

1.

к.т.н. горный инженер, геотехнолог, гидрогеолог
Николай Дмитриевич Бычек (Россия. Астрахань)
Технология обезвоживания кукурузной суспензии с 90% до 50-55%
влажности и производство из нее инновационной продукции
Технология обезвоживания кукурузной суспензии с 90% до 50-55% влажности
1. Исходные данные:
Производительность: 10 м³/сутки (кукурузная суспензия 90% влажности).
Конечная влажность: 50-55%.
Место: Рязанская область, Россия (умеренный климат).
2. Технологическая схема:
Обезвоживание включает механическое разделение (центрифугирование/фильтрация)
+ термическая сушка (опционально).
Этапы:
1. Предварительное сгущение (если нужно снизить нагрузку на основное
оборудование):
o Отстаивание в резервуаре или использование гравитационного сгустителя.
o Добавка флокулянтов (полиакриламид, расчетная величина, примерно,
0,1-0,3 кг/м³) для ускорения осаждения.
2. Механическое обезвоживание:
o Винтовой пресс-сепаратор (шнековый декантер) – эффективен для
кукурузной суспензии, снижает влажность до 60-65%.
o Ленточный пресс-фильтр – альтернатива, но менее эффективен для
мелкодисперсных частиц.
o Мембранный фильтр-пресс – даёт 50-55% влажности, но требует
периодической очистки.
3. Досушка (если нужно 50-55%):
o Ленточная сушилка (низкотемпературная, 60-80°C) – для деликатного
удаления влаги.
o Аэродинамическая сушилка – если допустимо небольшое измельчение
продукта.
o Естественная сушка – на открытых площадках (в тёплое время года,
маловероятно).
3. Оборудование:

2.

Наименование
Характеристики
Производительность
Шнековый декантер
G-force: 2000-3000g, мощность 57 кВт
1-2 м³/ч
Мембранный фильтрпресс
Рабочее давление 6-8 бар
0,5-1 м³/ч
Ленточная сушилка
Температура 60-80°C, мощность
10-15 кВт
0,5-1 т/ч
Насосы (шнековые,
мембранные)
Для подачи суспензии
2-5 м³/ч
Бак-отстойник
5-10 м³
–
4. Добавки (опционально):
Флокулянты (полиакриламид) – 0,1-0,3 кг/м³.
Сорбенты (диатомит, опилки) – если нужна дополнительная адсорбция влаги
перед сушкой.
5. ТЭО (технико-экономическое обоснование)
Исходные данные:
Объём переработки: 10 м³/сутки = ~10 т/сутки (плотность ~1 г/см³).
Начальная влажность: 90% → сухого вещества 1 т/сутки.
Конечная влажность: 55% → масса после обезвоживания:
(удалено 7,78 т воды/сутки).
Затраты:
Статья
Расчёт
Сумма
(руб/сутки)
Электроэнергия
Шнек (7 кВт * 10 ч) + сушилка (15 кВт * 8 ч)
= 70 + 120 = 190 кВт·ч × 6 руб/кВт·ч
1 140
Флокулянты
0,2 кг/м³ × 10 м³ × 150 руб/кг
300
Амортизация
Оборудование ~3 млн руб / 5 лет / 365 дней
1 650
Трудозатраты
2 оператора × 1 500 руб/смена
3 000

3.

Статья
Расчёт
Сумма
(руб/сутки)
Транспорт,
прочие
–
500
Итого
6 590
Доходы (если продукт продаётся):
Кукурузный концентрат (55% влажности) – 5-10 руб/кг (зависит от рынка).
При цене 7 руб/кг: 2 220 кг × 7 = 15 540 руб/сутки.
Прибыль:
15540 – 6590 = 8 950 руб/сутки ( 268 500 руб/мес)
Вывод:
Технология включает шнековое обезвоживание + досушку ленточной сушилкой. Для
Рязанской области можно использовать естественную сушку летом.
Окупаемость оборудования (~3 млн руб) – 1-1,5 года при стабильных объёмах
переработки.
Оптимизация возможна за счёт:
Использования тепловых отходов (биогазовые установки, утилизация тепла).
Продажи выделенной воды (после очистки) для сельского хозяйства.
Для отработки технологического процесса потребуется проведение исследовательских
работ с пробой сырья 50-70 л. В результате лабораторных исследований получим:
- оптимальную марку флокулянта и оптимальное расходное количество флокулянта на 1
м3 сырья,
- регламент обезвоживания конкретного сырья и подбор его параметров
- конечная влажность сырья обезвоживания при добавлении расчетного количества
флокулянта
В денежном выражении проведение данных работ составит 204 тыс. руб.
Технология производства гелеобразного гуминового удобрения из кукурузной
суспензии (влажность 80-84%)
1. Исходные данные:
Сырьё: кукурузная суспензия (влажность 90%).
Целевой продукт: гелеобразное гуминовое удобрение (80-84% влажности).

4.

Производительность: 10 м³/сутки исходной суспензии.
Место: Рязанская область, Россия.
2. Технологическая схема
Этап 1. Подготовка сырья
Фильтрация: удаление крупных частиц (используется вибросито или шнековый
сепаратор).
Гомогенизация: измельчение в коллоидной мельнице или гомогенизаторе для
равномерной консистенции.
Этап 2. Ферментация (гидролиз для выделения гуминовых веществ)
Биоферментация: введение микробиологических
препаратов (например, Bacillus subtilis, Trichoderma) или ферментов (целлюлазы,
ксиланазы).
Условия:
o Температура: 30-40°C.
o pH: 6,5-7,5 (корректируется KOH или лимонной кислотой).
o Время: 24-48 часов.
Оборудование: ферментер с мешалкой и терморегуляцией.
Этап 3. Концентрирование (снижение влажности до 80-84%)
Вакуум-выпаривание (при 60-70°C для сохранения гуминовых веществ).
Мембранное концентрирование (ультрафильтрация).
Альтернатива: адсорбция на торфе/лигнине (если допустимо изменение состава).
Этап 4. Стабилизация и гелеобразование
Добавки:
o Загустители: каррагинан (0,1-0,3%), ксантановая камедь.
o Консерванты: бензоат натрия (0,05-0,1%).
o Минеральные добавки (опционально): фосфаты, калийные соли.
Гомогенизация: окончательное перемешивание в лопастном смесителе.
Этап 5. Фасовка
В пластиковые ведра/бочки/еврокубы (для жидких гелей).
Автоматический фасовочный аппарат (при больших объёмах).
3. Перечень оборудования
Оборудование
Характеристики
Производительность
Шнековый сепаратор
Удаление крупных частиц
1-2 м³/ч
Гомогенизатор
Давление 50-100 бар
0,5-1 м³/ч

5.

Оборудование
Характеристики
Производительность
Ферментер
Объём 2-5 м³, с мешалкой и
подогревом
2-3 цикла/сутки
Вакуум-выпарной
аппарат
Температура 60-70°C
0,3-0,5 м³/ч
Мембранный фильтр
Ультрафильтрация (до 84%
влажности)
0,5 м³/ч
Смеситель лопастной
Объём 1-2 м³
1-2 м³/ч
Линия фасовки
Ручная/автоматическая
100-200 кг/ч
4. ТЭО (технико-экономическое обоснование)
Исходные данные:
Объём переработки: 10 м³/сутки (~10 т).
Выход продукта (84% влажности):
(удалено 3,75 т воды).
Капитальные затраты (руб):
Оборудование
Стоимость (руб)
Шнековый сепаратор
500 000
Гомогенизатор
800 000
Ферментер
1 200 000
Вакуум-выпарной аппарат
1 500 000
Мембранный фильтр
1 000 000
Смеситель
300 000
Фасовочная линия
400 000
Итого
5 700 000
Эксплуатационные затраты (руб/сутки):

6.

Статья
Расчёт
Сумма
Электроэнергия
100 кВт·ч × 6 руб
600
Ферменты/микропрепараты
50 руб/м³ × 10 м³
500
Загустители/консерванты
20 руб/кг × 50 кг
1 000
Трудозатраты
3 человека × 2 000 руб
6 000
Амортизация (5 лет)
5 700 000 / (365×5)
3 123
Прочие (логистика, ремонт)
–
1 000
Итого
12 223
Доходы:
Цена гуминового геля: 15-25 руб/кг (оптовая).
Прибыль (при 20 руб/кг):
Окупаемость:
5. Вывод
Технология включает ферментацию, концентрирование и гелеобразование.
Срок окупаемости – менее 2 месяцев при стабильном сбыте.
Оптимизация:
Использование дешёвых ферментов (например, отходов спиртовых заводов).
Продажа сопутствующих продуктов (очищенная вода, биогаз).
Собственно технология ферментации (гидролиза) кукурузной суспензии для
выделения гуминовых веществ
1. Цель процесса:
Превращение целлюлозы, лигнина и других органических компонентов кукурузной
суспензии в гуминовые кислоты и фульвокислоты с помощью ферментов или
микроорганизмов.
2. Этапы ферментации
2.1. Подготовка субстрата

7.

Исходное сырьё:
Кукурузная суспензия (влажность 90%, содержание сухого вещества 10%).
Корректировка pH: до 6,5-7,5 (оптимум для большинства ферментов и бактерий).
o Если pH низкий (кислый) → добавляют KOH или NaHCO₃ (50-100 г/м³).
o Если pH высокий (щелочной) → лимонная кислота (30-50 г/м³).
2.2. Введение ферментов/микробных культур
Вариант 1. Ферментативный гидролиз
Компонент
Концентрация
Стоимость
(руб/кг)
Расход на 10 м³
Целлюлаза
0,5-1% от сухого
вещества
300-500
5-10 кг (2 500-5
000 руб)
Ксиланаза
0,2-0,5% от СВ
400-600
2-5 кг (1 200-3
000 руб)
Протеаза (опционально)
0,1-0,3%
500-800
1-3 кг (500-2 400
руб)
Общая стоимость ферментов: 4 200-10 400 руб/сутки.
Вариант 2. Бактериальная ферментация
Микроорганизм
Концентрация
Стоимость
Расход на 10 м³
Bacillus subtilis
0,1-0,3%
200-400
руб/кг
1-3 кг (200-1
200 руб)
Trichoderma reesei (гриб)
0,05-0,1%
500-1 000
руб/кг
0,5-1 кг (250-1
000 руб)
Молочнокислые
бактерии (опционально)
0,05%
300 руб/кг
0,5 кг (150 руб)
Общая стоимость биопрепаратов: 600-2 350 руб/сутки.
Вывод: бактериальная ферментация дешевле, но требует больше времени (48-72 часа
против 24-48 у ферментов).
2.3. Условия ферментации
Температура:
o Для ферментов: 45-55°C (ускоряет гидролиз).
o Для бактерий: 30-37°C.
Время: 24-72 часа (зависит от метода).

8.

Аэрация:
o Если используются аэробные микроорганизмы (например, Bacillus)
→ подача воздуха 0,1-0,3 м³/м³/час.
o Для анаэробных процессов (например, молочнокислые бактерии) → без
доступа кислорода.
2.4. Контроль процесса
pH-метр (поддержание 6,5-7,5).
Термометр/термостат (поддержание температуры).
Вискозиметр (оценка степени гидролиза).
3. Оборудование для ферментации
Оборудование
Характеристики
Стоимость
(руб)
Ферментер (нержавеющая сталь)
5 м³, с мешалкой, подогревом,
pH-датчиком
1 200 000
Насос для подачи суспензии
2-5 м³/ч
150 000
Система аэрации (компрессор +
диффузоры)
0,3 м³/мин
200 000
Теплообменник (поддержание
температуры)
10 кВт
300 000
Датчики pH и температуры
Автоматические
50 000
Итого: ~1 900 000 руб.
4. Расчёт себестоимости ферментации (на 10 м³ суспензии)
Статья
Ферментативный метод
Бактериальный
метод
Ферменты/биопрепараты
4 200-10 400 руб
600-2 350 руб
Коррекция pH (KOH/кислота)
200-500 руб
200-500 руб
Электроэнергия (нагрев +
аэрация)
50 кВт·ч × 6 руб = 300 руб
30 кВт·ч × 6 руб
= 180 руб
Амортизация оборудования (5
лет)
1 900 000 / (365×5) = 1 041
руб/сутки
Трудозатраты (1 оператор)
1 500 руб

9.

Статья
Ферментативный метод
Бактериальный
метод
Итого
7 241-13 741 руб/сутки
3 521-5 571 руб/сутки
Вывод: бактериальный метод в 2-3 раза дешевле, но требует больше времени.
5. Выход гуминовых веществ
После ферментации:
Содержание гуминовых кислот: 5-15% от сухого вещества.
При переработке 10 м³ (1 т СВ):
o Получаем 50-150 кг гуминовых кислот/сутки.
o После концентрирования до 84% влажности → 300-900 кг геля/сутки.
6. Оптимизация процесса
Использование дешёвых ферментов (например, отходов спиртовых заводов).
Комбинированный метод: сначала ферменты (быстрый гидролиз), потом
бактерии (дообразование гуминовых веществ).
Использование биогаза (если ферментация анаэробная).
Итог:
Ферментация кукурузной суспензии – рентабельный процесс, особенно при
использовании бактерий. Себестоимость гуминового удобрения-геля – 5-15 руб/кг, при
рыночной цене 20-40 руб/кг.
Расчёт суточной прибыли от продажи гуминового геля (бактериальная
ферментация)
Исходные данные:
Объём переработки: 10 м³ кукурузной суспензии (влажность 90%) = 1 000 кг
сухого вещества (СВ).
Выход гуминовых кислот: 5-15% от СВ → 50-150 кг гуминовых
веществ/сутки.
Влажность готового геля: 84% → масса геля = 312,5–937,5 кг/сутки.
Рыночная цена геля: 20–40 руб/кг (в зависимости от качества и упаковки).
1. Расчёт выручки
Показатель
Минимальный выход
(5% гуминов)
Максимальный выход
(15% гуминов)
Гуминовые вещества
(кг/сутки)
50
150

10.

Показатель
Минимальный выход
(5% гуминов)
Максимальный выход
(15% гуминов)
Масса геля 84%
влажности (кг/сутки)
50 / 0,16 = 312,5 кг
150 / 0,16 = 937,5 кг
Выручка (20 руб/кг)
312,5 × 20 = 6 250 руб
937,5 × 20 = 18 750 руб
Выручка (40 руб/кг)
312,5 × 40 = 12 500 руб
937,5 × 40 = 37 500 руб
Диапазон выручки: 6 250–37 500 руб/сутки.
2. Себестоимость производства
Статья
Сумма (руб/сутки)
Биопрепараты (Bacillus + Trichoderma)
600–2 350
Коррекция pH (KOH/кислота)
200–500
Электроэнергия (30 кВт·ч × 6 руб)
180
Амортизация оборудования (1 900 000 руб / 5 лет / 365 дней)
1 041
Зарплата оператора
1 500
Упаковка (ведра/биг-беги)
500–1 000
Прочие расходы (логистика, ремонт)
500
Итого
4 521–6 971 руб/сутки
3. Чистая прибыль
Сценарий
Выручка
(руб)
Себестоимость
(руб)
Прибыль
(руб)
Минимальный выход (5%), цена
20 руб/кг
6 250
4 521
1 729
Минимальный выход, цена 40
руб/кг
12 500
4 521
7 979
Максимальный выход (15%),
цена 20 руб/кг
18 750
6 971
11 779
Максимальный выход, цена 40
руб/кг
37 500
6 971
30 529

11.

Диапазон чистой прибыли: 1 729 – 30 529 руб/сутки.
4. Окупаемость оборудования
Капитальные затраты: ~1 900 000 руб (ферментер, аэрация, датчики).
Средняя прибыль (при 15% выходе и цене 30 руб/кг):
Срок окупаемости:
5. Как увеличить прибыль?
1. Повысить выход гуминовых веществ (оптимизация штаммов бактерий, pH,
температуры).
2. Продавать концентрат дороже (фасовка в мелкую тару, маркетинг как
"органическое удобрение").
3. Снизить затраты:
o Использовать дешёвые биопрепараты (например, отходы спиртзаводов).
o Утилизировать биогаз (если ферментация анаэробная).
Итог:
Производство рентабельно даже при минимальном выходе. При оптимальных
условиях месячная прибыль достигает 300 000–900 000 руб.
Применение гелеобразного гуминового удобрения (84% влажности) в сельском
хозяйстве
Гуминовые гели – это органические стимуляторы роста, улучшающие структуру почвы,
повышающие всхожесть семян и устойчивость растений к стрессам. Их можно
использовать для:
1. Основные культуры и нормы внесения
Культура
Способ внесения
Норма расхода
Периодичность
Овощи (томаты,
огурцы, перцы)
Корневая
подкормка
(раствор 1:100–
200)
5–10 л/га
(концентрат)
Каждые 10–14
дней
Зерновые (пшеница,
ячмень, кукуруза)
Обработка семян
+ листовая
подкормка
3–5 л/га (для
семян – 100
мл/10 кг)
1–2 раза за сезон
Картофель
Внесение в лунку
при посадке
50–100 мл/лунку
1 раз при посадке

12.

Культура
Способ внесения
Норма расхода
Периодичность
Плодовые деревья и
кустарники
Прикорневой
полив
10–20 л/дерево
(разведённый
1:50)
Весна и осень
Клубника/земляника
Капельный полив
3–5 л/га
(раствор 1:200)
Каждые 2 недели в
период вегетации
Газоны и
декоративные растения
Опрыскивание
2–3 л/га
(раствор 1:150)
1 раз в месяц
2. Рекомендации по внесению
А. Предпосевная обработка семян
Замачивание семян в растворе (10–20 мл геля на 1 л воды) на 6–12 часов.
Опрыскивание клубней/луковиц перед посадкой (50–100 мл/10 кг посадочного
материала).
Б. Корневая подкормка
Разводится в воде 1:100–200 (например, 1 л геля на 100–200 л воды).
Вносится под корень при поливе или через капельную систему.
В. Листовая подкормка
Концентрация 1:150–200 (чтобы избежать ожогов листьев).
Опрыскивать утром или вечером (не под прямым солнцем).
Г. Внесение в почву
При посадке: 50–100 мл/лунку (смешать с грунтом).
Для улучшения структуры почвы: 5–10 л/га (весной или осенью под перекопку).
3. Совместимость с другими удобрениями
Можно смешивать с:
o Органическими удобрениями (навоз, компост).
o Минеральными удобрениями (NPK), кроме щелочных (например,
аммиачной селитры – лучше вносить отдельно).
Нельзя смешивать с:
o Кальциевой селитрой (выпадает осадок).
o Сильными кислотами/щелочами.
4. Эффект от применения
Ускорение прорастания семян (+15–30% всхожести).
Увеличение урожайности (на 10–25% для овощей, 5–15% для зерновых).
Повышение засухоустойчивости (гумины удерживают влагу).

13.

Снижение стресса от пестицидов (детоксикация почвы).
5. Пример расхода удобрения на 1 га
Для овощей:
o 5 л концентрата → разводится в 500–1000 л воды (на 1 га).
o За сезон (5–7 подкормок) → 25–35 л/га.
Для зерновых:
o 3 л/га (листовая подкормка) × 2 раза = 6 л/га.
Вывод:
Получаемый гуминовый гель – универсальное удобрение для всех типов культур.
Оптимальный расход: 5–50 л/га/сезон (зависит от культуры и способа внесения).