Badania BMPMleko, serwatka i odpady mleczarskie

Mleko i maślanka (partie odpadowe) — BMP: 5 badań, średnia ważona 522 m³ CH₄/t s.m.o.

Mleko i maślanka z partii odpadowych (przeterminowane, wycofane) to substrat bogaty w tłuszcz, laktozę i białko, o wysokiej wydajności i ryzyku inhibicji.

ocena: neutralny CH₄ ≈ 66 % (szacunek)

Opublikowano 26 grudnia 2021Zaktualizowano 29 października 20263 min czytaniaRedakcja Substraty.pl

Fot. Ukko-wc / Wikimedia Commons, licencja CC BY-SA 3.0, plik źródłowy; zmiany: kadrowanie

Średnia ważona: 522m³ CH₄/t s.m.o.
Zakres: 458–563m³ CH₄/t s.m.o.
Rekordy: 5badań
Publikacje: 2źródła
Temperatury: 36 °Ctestu

Metan w biogazie

≈60–69% CH₄

Wysoka zawartość metanu · ≈ 6,6 kWh/m³ biogazu

szacunek z typu substratu W zebranych badaniach brak pomiaru. Przedział wynika z przybliżonego składu (bogaty w białko (klasyfikacja procesowa); bogaty w tłuszcz (klasyfikacja procesowa)) i wydajności grup związków wg FNR.

Jak liczymy i co oznaczają strefy

Ocena dla biogazowni

neutralny — ocena redakcji dla biogazowniBez wyraźnych zalet — za przyjęcie warto pobierać opłatę

Potencjał na tonę masy świeżej wysoki (60 m³ CH₄/t); ryzyko procesu: tłuszcze, białko / azot, pienienie. Koszty obsługi: UPPZ kat. 3.

Dlaczego? Czynniki oceny

Potencjał na tonę +2

+2potencjał 60 m³ CH₄/t masy świeżej (BMP 522 × s.m. 11,5 % × s.m.o. 99,2 %)

Stabilność procesu −2

−1tłuszcze: ryzyko kumulacji długołańcuchowych kwasów tłuszczowych (LCFA), flotacji i przeciążenia
−0,5białko / azot: ryzyko inhibicji amoniakiem przy wyższym udziale
−0,25pienienie: skłonność do tworzenia piany w komorze
−0,25zakwaszenie: szybki rozkład / kwaśny odczyn, ryzyko kumulacji LKT, wymaga buforu

Obsługa i koszty −0,5

−0,5UPPZ kat. 3: higienizacja 70 °C / 60 min (produkty mleczne — możliwe odstępstwa)

Suma punktów: −0,5 · progi: ≥ 2,5 bardzo dobry, ≥ 1 dobry, poniżej — neutralny; negatywny przy skumulowanym ryzyku procesu.

Ocena redakcji wg metodyki · pewność oceny: niska · bez cen rynkowych

Dodaj do kalkulatora kofermentacji Dane CSV

Krzywe BMP z 5 badań

Średnia ważona Pojedyncze rekordy

Linie przerywane to przebieg modelowy (kinetyka I rzędu, B(t) = B₀·(1 − e^−kt)); z publikacji pochodzi punkt końcowy. Wszystkie krzywe są modelowe.

Skumulowana produkcja metanu w czasie testu [m³ CH₄/t s.m.o.]. Gruba linia to średnia ważona wszystkich rekordów (522); kropki oznaczają wartości końcowe podane w publikacjach. Wskaż wykres, aby odczytać wartości; kliknij pozycję legendy, aby ukryć lub pokazać rekord.

Rekordy i źródła

Pobierz CSV

Źródło	BMP m³ CH₄/t s.m.o.	Temperatura	Próbka	Krzywa
Luna-delRisco i in. (2011) · 1	458	36 °C · mezofilowy	mleko 2,5% tłuszczu (oryg.: „milk 2.5 % fat”)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Luna-delRisco i in. (2011) · 2	466	36 °C · mezofilowy	mleko 3,5% tłuszczu (oryg.: „milk 3.5 % fat”)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Luna-delRisco i in. (2011) · 3	489	36 °C · mezofilowy	maślanka (oryg.: „butter milk”)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Luna-delRisco i in. (2011) · 4	512	36 °C · mezofilowy	mleko surowe (oryg.: „raw milk”)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Koch i in. (2020) DOI	563	—	mleko pełne (oryg.: „Whole milk”)	punkt końcowy (krzywa modelowa)
Średnia ważona	522	średnia arytmetyczna 498, SD 42

Typowy skład

Sucha masa (s.m.): 11,5% (zakres 10,9–12,8)
Sucha masa organiczna (s.m.o.): 99,2 % s.m. (zakres 99,2–99,3)

Mediana i zakres oznaczeń podanych w publikacjach źródłowych rekordów BMP tego substratu (źródło odczytu: MY-D); sucha masa: 4 oznaczenia, sucha masa organiczna: 2 oznaczenia.

Źródła: Luna-delRisco i in. (2011).

Skład surowca zmienia się między partiami — do obliczeń instalacji użyj analizy własnej próbki. Wartości typowe kalkulator wstawia automatycznie.

Właściwości procesowe

bogaty w tłuszcze
bogaty w białko
łatwo rozkładalny
UPPZ kat. 3
skłonność do pienienia
klasyfikacja redakcji

Niska pewność: opis oparty na ogólnych cechach grupy substratów, a nie na badaniach tego materiału. Traktuj go jako wskazówkę do weryfikacji.

Zalety

Potencjał metanowy w zbiorze BMP Substraty.pl: średnia ważona 522.1 m³ CH₄/t s.m.o. (SD 42.2; 5 rekordów, 2 źródeł).
Łatwo dostępne laktoza i tłuszcz mleczny (Prazeres i in. 2012; Long i in. 2012).
Mleko i produkty mleczne w kofermentacji z gnojowicą opisywane jako substrat o dużym potencjale (Hagos i in. 2017).

Wady i ryzyka

Nadmiar tłuszczu mlecznego daje LCFA i pienienie (Long i in. 2012).
Białko mleka uwalnia amoniak (Rajagopal i in. 2013).
Laktoza szybko zakwasza (Prazeres i in. 2012).

Kofermentacja — z czym łączyć, na co uważać

dobrze łączyć
substraty: wysoka zasadowość (bufor) — np. Obornik i odchody bydlęce, Gnojowica świńska, Gnojowica bydlęca, Gnojowica kacza, Treść przewodu pokarmowego (żwacza, jelit)
Gnojowica jako bufor.^[1]
uważaj
substraty: bogaty w tłuszcze — np. Odpady żywności (resztki jedzenia, odpady kuchenne), Fusy kawowe (zużyta kawa), Osad wstępny (pierwotny), Nasiona słonecznika, Wytłoki z oliwek (pomace, alperujo)
Tłuszcz mleczny + inny tłuszcz: kumulacja LCFA.^[2]

Dawkowanie

Brak źródłowego progu. Zaczynać od niskiego udziału w mieszance z gnojowicą; wspólny limit dla lipidów.

Wprowadzaj stopniowo, zaczynając od małej dawki i obserwując proces (np. FOS/TAC, pH, skład gazu).

Wymagania praktyczne

UPPZ kat. 3 (art. 10 rozp. 1069/2009; do biogazowni dopuszczone art. 14): przed komorą higienizacja w nieomijalnym węźle — rozdrobnienie do maks. 12 mm, temperatura w całej masie min. 70 °C przez min. 60 min bez przerwy (rozp. 142/2011, zał. V rozdz. I sekcja 1 i rozdz. III sekcja 1); instalacja wymaga zatwierdzenia przez właściwy organ (art. 24 ust. 1 lit. g rozp. 1069/2009).
Mleko, produkty mleczne i siara mogą być użyte bez higienizacji, jeśli organ nie uzna ryzyka rozprzestrzeniania poważnej choroby zakaźnej (rozp. 142/2011, zał. V rozdz. III sekcja 1 pkt 1).
Higienizowanego substratu nie podawać do komory na gorąco (FNR 2010, rozdz. 3 — higienizacja).
Usuwać zanieczyszczenia obce przed dozowaniem: materiał z bioodpadów może zawierać substancje zakłócające, a współsubstrat powinien być od nich wolny (FNR 2010, rozdz. 3).

Źródła danych procesowych

Ocenę konkretnej mieszanki z tym substratem pokaże kalkulator kofermentacji.

Czym jest i skąd się bierze

Mleko i maślanka w kontekście biogazowni to partie, które nie nadają się do spożycia lub sprzedaży: przeterminowane, wycofane z obrotu, odrzucone w mleczarni, albo powstające przy płukaniu i rozruchu linii. W zbiorze są próbki mleka o różnej zawartości tłuszczu, mleka surowego, pełnego oraz maślanki, badane głównie w temperaturze mezofilowej. Mleko jest produktem pochodzenia zwierzęcego, więc po utracie przydatności do spożycia staje się ubocznym produktem zwierzęcym.

Właściwości istotne dla fermentacji

Sucha masa mleka wynosi kilkanaście procent, a składają się na nią laktoza, białko (kazeina i białka serwatkowe) oraz tłuszcz. Laktoza i część białek są łatwo rozkładalne, więc wsad szybko się zakwasza, a w razie nadmiaru dawki pojawia się ryzyko akumulacji kwasów tłuszczowych lotnych. Tłuszcz mleczny ma wysoką wydajność metanu, lecz w nadmiarze powoduje inhibicję długołańcuchowymi kwasami tłuszczowymi i pienienie. Białko uwalnia amoniak. Maślanka ma mniej tłuszczu niż mleko pełne, a więcej fosfolipidów.

Jak czytać rozrzut wyników

Wyniki różnią się zawartością tłuszczu (np. mleko o 2,5% i 3,5% tłuszczu), rodzajem produktu (surowe, pełne, maślanka), a także stopniem zakwaszenia lub zepsucia partii. Wpływ mają również stosunek substratu do inokulum (mleko łatwo przeciążyć), adaptacja inokulum do tłuszczu, temperatura i długość testu. Przy wysokim obciążeniu test może pokazać opóźnienie fazy lag lub spadek wyniku z powodu inhibicji. Pochodzenie próbek z różnych prac dodatkowo różnicuje metody.

W praktyce biogazowni

Mleko i maślanka mogą być wartościowym kosubstratem, dozowanym ostrożnie i w niewielkiej części miksu, ze względu na łatwe zakwaszenie i tłuszcz. Najlepiej podawać je w mieszaninie z gnojowicą lub innym materiałem buforującym. Jako uboczne produkty zwierzęce trafiają do instalacji pod rygorem rozporządzenia (WE) nr 1069/2009 i przepisów wykonawczych: instalacja musi być zatwierdzona do przetwarzania takich materiałów i stosować wymagane procedury, w tym higienizację, chyba że właściwy organ dopuści odstępstwo. Zasady należy potwierdzić u powiatowego lekarza weterynarii.

Dla porównania z serwatką mleko zawiera znacznie więcej tłuszczu i białka, a więc jest bardziej wydajne, ale też trudniejsze w dawkowaniu. Przy nagłym zwiększeniu dawki konieczne jest monitorowanie pH i kwasów lotnych.

Metodyka w skrócie

BMP to ilość metanu uzyskana z suchej masy organicznej (s.m.o., ang. VS) w teście okresowym, podawana w m³ CH₄ na tonę s.m.o. (liczbowo tyle samo co NmL CH₄/g VS w publikacjach) i przeliczona na warunki normalne (0 °C, 101,325 kPa). Średnia ważona daje każdej publikacji łączną wagę 1, dzieloną po równo między jej wyniki dla danego substratu — praca z dwudziestoma odmianami nie przeważa pracy z jedną próbką. W programach międzylaboratoryjnych jednostką jest laboratorium (łączna waga 1), a w jego obrębie waga testu rośnie z liczbą butelek (powtórzeń). Wyniki po obróbce wstępnej (np. termicznej, chemicznej, enzymatycznej) pokazujemy osobno i nie wliczamy ich do średniej.

Linie ciągłe to krzywe zmierzone w testach. Gdy publikacja podaje tylko wynik końcowy, rysujemy przebieg modelowy kinetyki pierwszego rzędu, B(t) = B₀·(1 − e^−kt): z publikacji pochodzi wyłącznie punkt końcowy, a kształt krzywej służy jedynie wizualizacji — nie odczytuj z niego produkcji w konkretnym dniu. Dla tego substratu przyjęto k = 0,270 d⁻¹ (mediana z: dopasowanie B(t)=B0(1−e^(−kt)) do średnich krzywych mierzonych: Serwatka k=0.27 d⁻¹ (R²=0.999, 5 krzywych)).

Statystyki opisują rozrzut opublikowanych wyników — to zestawienie opisowe, a nie metaanaliza ani gwarancja uzysku w instalacji.

Pełna metodyka i zasady korekt

Bibliografia

Wszystkie źródła serwisu: bibliografia.