Metodologia Kontakt
Ciastka z kawałkami czekolady i kupka posiekanej czekolady na drewnianej desce – typowe wyroby cukiernicze.

Badania BMPOdpady żywności i gastronomiczne

Odpady cukiernicze (czekolada, wafle, cukier) — BMP: 6 badań, średnia ważona 318 m³ CH₄/t s.m.o.

Odpady cukiernicze (wafle, batony, cukier, żelki) to energetyczny substrat z cukrami i tłuszczem; ryzykiem jest szybkie zakwaszenie i niejednorodność składu.

ocena: neutralnyCH₄ ≈ 63 % (szacunek)

Opublikowano Zaktualizowano 3 min czytaniaRedakcja Substraty.pl

Fot. Mshuang2 / Wikimedia Commons, licencja CC0 1.0, plik źródłowy; zmiany: kadrowanie

Średnia ważona
318m³ CH₄/t s.m.o.
Zakres
200–506m³ CH₄/t s.m.o.
Rekordy
6badań
Publikacje
3źródła
Temperatury
36 °C, 39 °Ctestu

Metan w biogazie

Wysoka zawartość metanu · ≈ 6,3 kWh/m³ biogazu

szacunek z typu substratu W zebranych badaniach brak pomiaru. Przedział wynika z przybliżonego składu (przewaga węglowodanów (brak cech białka i tłuszczu); 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 bardzo wysoki (104 m³ CH₄/t); ryzyko procesu: tłuszcze, zakwaszenie. Koszty obsługi: zanieczyszczenia fizyczne (opakowania, tworzywa).

Dlaczego? Czynniki oceny

Potencjał na tonę +3

  • +3potencjał 104 m³ CH₄/t masy świeżej (BMP 318 × s.m. 35,2 % × s.m.o. 93,4 %)

Stabilność procesu −1,25

  • −1tłuszcze: ryzyko kumulacji długołańcuchowych kwasów tłuszczowych (LCFA), flotacji i przeciążenia
  • −0,25zakwaszenie: szybki rozkład / kwaśny odczyn, ryzyko kumulacji LKT, wymaga buforu

Obsługa i koszty −1

  • −1zanieczyszczenia fizyczne (opakowania, tworzywa) — odpakowanie i separacja

Suma punktów: 0,75 · progi: ≥ 2,5 bardzo dobry, ≥ 1 dobry, poniżej — neutralny; negatywny przy skumulowanym ryzyku procesu.

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

Dodaj do kalkulatora kofermentacji Dane CSV

Krzywe BMP z 6 badań

Średnia ważona Pojedyncze rekordy

Krzywe BMP: Odpady cukiernicze (czekolada, wafle, cukier)Skumulowana produkcja metanu w czasie dla 6 rekordów oraz średnia ważona 318 m³ CH₄/t s.m.o.. 6 krzywych to przebiegi modelowe (kinetyka I rzędu).0200400600051015202530czas [d]m³ CH₄/t s.m.o.Pilarska i in. (2018) · 1: 317 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)Pilarska i in. (2018) · 2: 408 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)Pilarska i in. (2018) · 3: 506 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)Alkanok i in. (2014): 200 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)Koch i in. (2020) · 1: 340 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)Koch i in. (2020) · 2: 344 m³ CH₄/t s.m.o. (przebieg modelowy)średnia318

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 (318); 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
ŹródłoBMP
m³ CH₄/t s.m.o.		TemperaturaPróbkaKrzywa
Pilarska i in. (2018) · 1 DOI31739 °C · mezofilowywafle (oryg.: „Wafers (W)”)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Pilarska i in. (2018) · 2 DOI40839 °C · mezofilowybatony czekoladowe (oryg.: „Chocolate bars (CB)”)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Pilarska i in. (2018) · 3 DOI50639 °C · mezofilowywafle z nadzieniem (oryg.: „Filled wafers (FW)”)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Alkanok i in. (2014) DOI20036 °C · mezofilowyodpady cukru z supermarketu (oryg.: „sugar waste”)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Koch i in. (2020) · 1 DOI340—drażetki miętowe (oryg.: „Tic Tacs”)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Koch i in. (2020) · 2 DOI344—żelki (oryg.: „Gummi bears”)punkt końcowy (krzywa modelowa)
Średnia ważona318średnia arytmetyczna 352, SD 101

Typowy skład

Sucha masa (s.m.)
35,2% (zakres 35,2–35,2)
Sucha masa organiczna (s.m.o.)
93,4 % s.m. (zakres 93,4–93,4)

Mediana i zakres oznaczeń podanych w publikacjach źródłowych rekordów BMP tego substratu (źródło odczytu: MY-D); sucha masa: 1 oznaczenie, sucha masa organiczna: 1 oznaczenie. S.m. z jednego oznaczenia – wartość orientacyjna.

Źródła: Alkanok i in. (2014).

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

Właściwości procesowe

  • łatwo rozkładalny
  • bogaty w tłuszcze
  • bogaty w węgiel
  • zanieczyszczenia fizyczne
  • 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 317.5 m³ CH₄/t s.m.o. (SD 101.4; 6 rekordów, 3 źródeł).
  • Cukry i tłuszcz dają wysoki potencjał na jednostkę masy (Long i in. 2012).

Wady i ryzyka

  • Bardzo szybkie zakwaszenie (Hagos i in. 2017).
  • Tłuszcz czekolady -> LCFA (Long i in. 2012).

Kofermentacja — z czym łączyć, na co uważać

Dawkowanie

Brak źródłowego progu; wspólny limit z tłuszczami.

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

Wymagania praktyczne

  • 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

  1. Hagos i in. (2017). Anaerobic co-digestion process for biogas production: progress, challenges and perspectives. Renew. Sustain. Energy Rev.
  2. Weiland, P. (2010) Biogas production: current state and perspectives. Applied Microbiology and Biotechnology
  3. Long i in. (2012). Anaerobic co-digestion of fat, oil, and grease (FOG): A review of gas production and process limitations. Process Saf. Environ. Prot.
  4. FNR (2010). Guía sobre el Biogás – Desde la producción hasta el uso (hiszp. wydanie „Leitfaden Biogas”, GIZ 2013)

Ocenę konkretnej mieszanki z tym substratem pokaże kalkulator kofermentacji.

Czym jest i skąd się bierze

Odpady cukiernicze to wafle, batony czekoladowe, wyroby z nadzieniem, cukier, żelki i drażetki, które nie spełniają norm jakościowych albo przekroczyły termin przydatności. Powstają w zakładach produkcyjnych, hurtowniach i sklepach. Do biogazowni trafiają często razem z opakowaniami, które trzeba oddzielić. W zbiorze są próbki wafli, batonów czekoladowych, wafli z nadzieniem, cukru z supermarketu oraz słodyczy drobnych, badane głównie w temperaturze mezofilowej.

Właściwości istotne dla fermentacji

Skład zależy od produktu: wafle to głównie skrobia i tłuszcz, czekolada zawiera tłuszcz kakaowy, cukier i białko mleka, cukier i żelki to prawie czyste węglowodany. Wysoka koncentracja łatwo dostępnych cukrów powoduje bardzo szybkie zakwaszenie, a tłuszcze, szczególnie w czekoladzie, mogą przy większej dawce wywoływać inhibicję LKT i pienienie. Niski stosunek azotu do węgla wymaga połączenia z materiałami bogatymi w białko lub bufor. Niektóre słodycze zawierają żelatynę lub mleko, więc mają składniki pochodzenia zwierzęcego.

Jak czytać rozrzut wyników

Wyniki są szerokie, bo pozycja łączy bardzo różne wyroby: od prawie czystego cukru po czekoladę i wafle z nadzieniem. O wartości decyduje udział tłuszczu, który zwiększa potencjał na gram VS, oraz skrobi i cukrów. Wpływ mają też rozdrobnienie, obecność resztek opakowań, stosunek substratu do inokulum, adaptacja inokulum do tłuszczu i cukru, temperatura i długość testu. Zbiór nie opisuje jednolitego odpadu, więc wartości trzeba odnosić do konkretnego produktu.

W praktyce biogazowni

Odpady cukiernicze stanowią cenny, bardzo wydajny kosubstrat, który trzeba dozować ostrożnie, w niewielkim udziale i z kontrolą pH oraz kwasów lotnych. Wymagają oddzielenia opakowań (depakietyzacja) i rozdrobnienia. Dla stabilnych dostaw wskazane jest użycie zbiornika buforowego. Produkty zawierające składniki pochodzenia zwierzęcego (mleko, żelatyna) podlegają przepisom o ubocznych produktach zwierzęcych, a produkty spożywcze niewykorzystane do spożycia są odpadami w rozumieniu ustawy o odpadach, więc przyjęcie wymaga zezwolenia instalacji.

Dla operatora istotne jest też, że odpady cukiernicze zawierają dużo sacharozy, która jest fermentowana niemal natychmiast. W efekcie krótkoterminowe skoki produkcji gazu mogą być duże, a po nich następuje spadek, jeśli proces zostanie zakwaszony. Stabilne, małe dawki są lepsze niż duże porcje okazjonalne.

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 = 0,232 d−1 (mediana z: stałe k podane w źródłach: Chynoweth i in. (1993): 1× (mediana 0.232 d⁻¹)).

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

Pełna metodyka i zasady korekt

Bibliografia

  1. Pilarska, A.A.; Pilarski, K.; Wolna-Maruwka, A.; Boniecki, P.; Zaborowicz, M. (2018). Use of Confectionery Waste in Biogas Production by the Anaerobic Digestion Process. Molecules 24(1), 37. DOI: 10.3390/molecules24010037 DOI
  2. Alkanok, G.; Demirel, B.; Onay, T.T. (2014). Determination of biogas generation potential as a renewable energy source from supermarket wastes. Waste Management 34(1), 134–140. DOI: 10.1016/j.wasman.2013.09.015 DOI
  3. Koch, K.; Hafner, S.; Astals, S.; Weinrich, S. (2020). Evaluation of Common Supermarket Products as Positive Controls in Biochemical Methane Potential (BMP) Tests. Water 12(5), 1223. DOI: 10.3390/w12051223 DOI

Wszystkie źródła serwisu: bibliografia.

Inne substraty z grupy „Odpady żywności i gastronomiczne”