الإقتصاد الأخضر - الجزء الثاني

البيولوجى الزراعى ضعيفا فى حالة زرع محاصيل احادية على نطاق كبير ،تعتمد على مجموعة محدودة من المواد الوراثية ويمكن ايضا ان يؤدى الى انخفاض استخدام الانواع التقليدية ٠ والمسار الاول لفقدان التنوع البيولوجى هو فقدان الموئل ،يلية تحويل الاراضى الى انتاج المحاصيل ،مثلا من الغابات او الاراضى العشبية وكما تشير اتفاقية التنوع البيولوجى ) (٢٠٠٨ثمه محاصيل حالية كثيرة من محاصيل الوقود الحيوى مناسبة للمناطق الاستوائية وهذا يؤدى الى زيادة الحوافز الاقتصادية فى البلدان التى توجد لديها امكانية انتاج الوقود الحيوى ،مما يدفعها الى تحويل النظم الايكولوجية الطبيعية الى مزارع للمواد الوسيطة ) منها مثلا نخيل الزيت ( مما يؤدى الى فقدان التنوع البيولوجى البرى فى هذه المناطق وبينما لا تحتاج مزارع نخيل الزيت الى قدر كبير من الاسمدة او مبيدات الآفات حتى فى انواع التربة الرديئة ،فان حدوث توسع فيها قد يؤدى الى فقدان الغابات المطيرة ومع ان فقدان السوائل الطبيعية من خلال تحويل الاراضى الى انتاج المواد الوسيطة للوقود الحيوى قد ابلغ عنه فى بعض البلدان ) Curranوآخرون Soyka ;٢٠٠٤و Palmerو (٢٠٠٧ ، Engelفمازال هناك افتقار الى ما يلزم من بيانات وتحليل لتقدير مدى ذلك الفقدان وعواقبة ،وقد بحث Nelsonو (٢٠٠٨) Robertsonكيف يمكن ان يؤدى ارتفاع اسعار السلع الاساسية نتيجة لزيادة الطلب على الوقود الحيوى الى حدوث تغير فى استخدام الاراضى والى تكثيف ذلك الاستخدام فى الب ارزيل ووجد ان التوسع الزراعى الذى يقف وراء ارتفاع الاسعار يمكن ان

يعرض للخطر مناطق غنية بتنوع انواع الطيور ٠

والمسار الرئيسى الثانى فهو فقدان التنوع البيولوجى الزراعى ،بفعل التكثيف فى اراضى المحاصيل ،على شكل وحدة وراثية منفردة للمحاصيل فغالبية مزارع المواد الوسيطة للوقود الحيوى تقوم على انواع منفردة وتوجد ايضا شواغل بشأن انخفاض مستويات التنوع الوراثى فى الاعشاب التى تستخدم كمواد وسيطة مثل قصب السكر ) The Royal ( ٢٠٠٨ ، Societyمما يؤدى الى زيادة تعرض هذه المحاصيل لآفات وامراض جديدة وفى مقابل ذلك يصدق العكس على محصول مثل الجاتروفا الذى يتميز بدرجة عالية للغاية من التنوع الوراثى معظمها غير محسن مما يؤدى الى وجود نطاق واسع من الخصائص الوراثية التى تقوض قيمته التجارية )مؤسسة الامم المتحدة /منظمة الاغذية والزراعة /الصندوق الدولى للتنمية الزراعية ٠( ٢٠٠٨ وفيما يتعلق بالجيل الثانى من المواد الوسيطة ،تصنف بعض الانواع التى يجرى الترويج لها على انها انواع غازية مما يثير بواعث قلق جديدة بشأن كيفية ادارتها وتجنب العواقب غير المقصودة على ذلك فان كثرة من الانزيمات اللازمة لتحويلها تتعرض لعملية تحوير وراثى لزيادة كفاءتها ومن اللازمة ادارتها بعناية فى اطار عمليات انتاج صناعية مغلقة ) الصندوق المشترك للسلع الاساسية ٠ (٢٠٠٧ ، وقد لوحظت تأثيرات ايجابية على التنوع البيولوجى فى المناطق المتدهورة او الحدية حيث ادخلت انواع مختلطة معمرة جديدة لاعادة عمل النظم الايكولوجية ولزيادة التنوع البيولوجى ) اتفاقية التنوع البيولوجى ( ٢٠٠٨ ،ويتضح من البيانات التجريبية المستمدة من قطع اراضى اختبارية موجودة فوق تربة متدهورة ومهجورة ) Tilmanو Hillو ( ٢٠٠٦ Lehmanان الاخلاط قليلة المدخلات وشديدة التنوع من النباتات المعمرة المتوطنة فى الاراضى العشبية – التى توفر نطاقا من خدمات النظم الايكولوجية من بينها موائل الحياه البرية ،وترشيح المياه وعزل الكربون – تحقق ايضا زيادات عالية من حيث الطاقة الصافية ) مقيسة بالطاقة التى تنبعث عند الحرق ( ومزيدا من انخفاضات انبعاثات غازات الاحتباس الحرارى ،ودرجة اقل من التلوث الكيميائى الزراعى مقارنة بايثانول الذرة او بزيت ديزل فول الصويا ،وان الاداء يزيد مع تزايد عدد الانواع ووجد مؤلفو هذه الدراسة ايضا ان العشب السوطى يمكن ايضا ان تكون انتاجيته عالية عندما يزرع فى تربة خصبة لا سيما عند استخدام الاسمدة ومبيدات الآفات ولكن اداءه عندما يزرع فى تربة سيئة لا يضاهى اداء النباتات المعمرة المتوطنة المتنوعة ٠ كثي ار ما تتسم الاراضى الحدية او المتدهورة بالافتقار الى المياه مما يفيد كلا من نمو النبات وتوافر المغذيات وبانخفاض خصوبة التربة وارتفاع درجات ح اررتها ،ومن بين المشاكل الشائعة فى هذه المناطق تدهور الغطاء النباتى والتعرية بفعل المياه والرياح والتملح وانضغاط التربة وتكون قشرة عليها ،واستفاد المغذيات الموجودة فى التربة وقد يحدث ايضا فى بعض المواقع تلوث وتحمض وقلونة وتشبع بالمياه ،وقد تتيح محاصيل الوقود الحيوى التى يمكن ان تتحمل الظروف البيئية التى قد تفشل فيها المحاصيل الغذائية فرصة لاستخدام الاراضى التى تحقق حاليا منافع اقتصادية قليلة استخداما منتج ا فمحاصيل مثل الكسافا والكافور والذرة الرفيعة الحلوة والجاتروفا والبونغاميا هى محاصيل يمكن ترشيحها فى هذا المضمار وكذلك محاصيل الاشجار التى تتحمل الجفاف ،مثل الاوكاليبتوس ،ولكن من المهم ملاحظة ان الاراضى الحدية كثي ار ما توفر خدمات كفافية لفقراء الريف ،من بينها انشطة زراعية كثيرة تؤديها النساء وسواء كان الفقراء سيستفيدون او سيعانون من ادخال انتاج الوقود الحيوى على ارض حدية ،هو مسألة تتوقف بدرجة حاسمة على طبيعة او من حقوقهم فى الاراضى ٠ وليس من غير المعتاد سماع ادعاءات بوجود قطع كبيرة من الاراضى الحدية يمكن تخصيصها لانتاج الوقود الحيوى ، مما يقلل من التعارض مع المحاصيل الغذائية ويتيح مصد ار جديدا للدخل بالنسبة لمزارعين الفقراء ،ومع ان هذه الاراضى من شأنها ان تكون اقل انتاجية وعرضة لمخاطر عالية ،فان استخدامها لاقامة مزارع للطاقة الحيوية يمكن ان تكون له منافع ثانوية ،مثل اعادة تكوين الغطاء الخضرى المتدهور ،وعزل الكربون وتقديم خدمات بيئية محلية ، ولكن فى معظم البلدان لا يوجد سوى توثيق ضئيل لمدى ملاءمة هذه الاراضى للانتاج المستدام للوقود الحيوى ٠ وزراعة اى محصول على اراض حدية ،مع استخدام مستويات منخفضة من المدخلات من المياه والمغذيات سيسفر عن غلات اقل والجاتروفا والذرة الرفيعة الحلوة اللذان يتحملان الجفاف ليسا استثناء من ذلك فلانتاج مستويات مقبولة

١٧٥

تجاريا من الغلات ،يجب عدم اجهاد انواع النباتات والاشجار بما يتجاوز حدودا معينة ،فهذه النباتات ستستفيد فى حقيقة الامر من مستويات معتدلة من المدخلات الاضافية ومن ثم بينما قد تتيح المحاصيل المحسنة امكانات على المدى الطويل يظل من اللازم وجود ما يكفى من المغذيات والمياه والادارة لضمان غلات مجدية اقتصاديا مما يعنى انه يتعين حتى على المحاصيل الصلبة التى تزرع على ارضى حدية ان تتنافس الى حد ما مع المحاصيل الغذائية

على موارد مثل المغذات والمياه ٠

بوجود قطع كبيرة من الاراضى الحدية يمكن تخصيصها لانتاج الوقود الحيوى من شانه أن يقلل من التعارض مع المحاصيل الغذائية ويتيح مصد ار جديدا للدخل بالنسبة لمزارعين الفقراء ،ومع ان هذه الاراضى من شأنها ان تكون اقل انتاجية وعرضة لمخاطر عالية ،فان استخدامها لاقامة مزارع للطاقة الحيوية يمكن ان تكون له منافع ثانوية ، مثل اعادة تكوين الغطاء الخضرى المتدهور ،وعزل الكربون وتقديم خدمات بيئية محلية ،ولكن فى معظم البلدان لا يوجد سوى توثيق ضئيل لمدى ملاءمة هذه الاراضى للانتاج المستدام للوقود الحيوى ٠ وزراعة اى محصول على اراض حدية ،مع استخدام مستويات منخفضة من المدخلات من المياه والمغذيات سيسفر عن غلات اقل والجاتروفا والذرة الرفيعة الحلوة اللذان يتحملان الجفاف ليسا استثناء من ذلك فلانتاج مستويات مقبولة تجاريا من الغلات ،يجب عدم اجهاد انواع النباتات والاشجار بما يتجاوز حدودا معينة ،فهذه النباتات ستستفيد فى حقيقة الامر من مستويات معتدلة من المدخلات الاضافية ومن ثم بينما قد تتيح المحاصيل المحسنة امكانات على المدى الطويل يظل من اللازم وجود ما يكفى من المغذيات والمياه والادارة لضمان غلات مجدية اقتصاديا مما يعنى انه يتعين حتى على المحاصيل الصلبة التى تزرع على أرض حدية ان تتنافس الى حد ما مع المحاصيل الغذائية على

موارد مثل المغذيات والمياه ٠

١٧٦

طرق انتاج الايثانول The ethanol production process :

Corn Milling, Processing and Generation of Co-products

طحن حبوب الذرة :العملية وجيل من المنتجات :

الذرة محصول امريكى زرعه الهنود الحمر ،كل خمس بوشل تباع يشترى القائمون بطحن الذرة بوشل واحد لانتاج شراب ، syrupsمحليات ، sweetenersنشويات ، starchesزيوت ، oilsايثانول ، ethanolعلف حيوان ٠ animal feedsهذه المنتجات اصبحت احجار بناء لآلاف من الصناعات الغذائية الموزعة على العالم %٨٠ ، من الذرة المنتجة فى الولايات المتحدة يأكلها حيوانات المزرعة والدواجن والاسماك ،ومعروف المكونات الغذائية للذرة

الصفراء دنت : Yellow dent corn

Components of yellow dent corn

نشا Starh

% ٦١.٠

زيت ذرة Corn oil

% ٣.٨

بروتين Protein

% ٨.٠

الياف Fiber

% ١١.٢

رطوبة Moisture

% ١٦.٠

٢بليون بوشل ذرة تمثل %٢٠من الذرة المتبقية خلال محصول العام ينقل من المزارع الفردية بالشاحنات او القطارات الى وحدات تصنيع الذرة ومنتجاتها ،وهذه النسبة خاصة بالتصنيع the percentage of industrial useزادت خلال عشرات السنين من (١٩٨٠) %٩.٩الى (١٩٩٠) %١٧.٩لتتوالى الى ١٩.٧الآن ٠ ومن خلال المنتجات الحيوية او الاساس الحيوى الجديدة The new bio-based product initiativesواحتياجاتنا من الطاقة المتجددة تتجه ابحاث العلماء الى الذرة كغذاء اساسى للكيماويات العضوية الأخرى والمستحضرات الطبيعية والبوليمارات والالياف Corn as feed stock for other organic chemicals, nutraceuticals and bio degradable polymers and fibers.وهذه تؤدى الى استدامة مسارات الزيادة فى الذرة لأجل الصناعات الغذائية وترفع من ضمانات الجودة فى البرامج الجديدة لتكوين الاغذية والعلائق ،وهناك عمليتان اساسيتان فى تصنيع الذرة ولكن منهما منتجاته :

) ( ١الطحن الرطب ٠ Wet milling

) ( ٢الطحن الجاف ٠ Dry milling

-١الطحن الرطب للذرة The Corn Wet Willing Process ف ي جمي ع انح اء الولاي ات المتح دة ،لا ي زال انت اج الايث انول ف ى توس ع م ع تس جيل ش هرى للأنت اج .يمك ن انت اج الايث انول م ن خ لال عمليت ين رئيس تين ،الطح ن الرط ب و الطح ن الج اف .و ك ل عملي ة ين تج عنه ا . co-productوه و مص در غ ذائى ممت از للحي وان ويب دأ عملي ة الطح ن الرط ب بنق ع قش رة ال ذرة لتلينه ا وتس هل فص ل اج زاء المكون ات المختلف ة ،قب ل أس تخراج الأيث انول .و م ن عملي ة الطح ن الرط ب ين تج منتجين رئيسين ٠ corn gluten feed and corn gluten meal وتعتبر مصانع الطحن الرطب اكبر نسبيا من مصانع الطحن الجاف ،وصناعة الطحن الرطب معقدة وينتج عنها منتجات عديدة وكذلك منتجات عرضية ٠ويتم نقع الذرة لمدة تتراوح ما بين ٤٠-٣٠ساعة قبل عملية تكسير الحبة الى مكوناتها حيث يتم نزع الجرمة لاستخلاص الزيت ثم غربلة النخالة ،ثم نزع النشا من الجلوتين ويتم تركيز ماء النقع حتى يصل الى كثافة المولاس حيث يتم خلطه بعد ذلك برجيع الذرة لانتاج الجلوتوفيد ٠

١٧٧

منتجات صناعة الطحن الرطب

الذرة

النشا

الذرة الحلوة

الكحول

محلول

ماء

النقع

النخا

لة

جلوتين اذرة

، ٤٠

%٦٠

الجرمة

زيت

الذرة

جلوتوف

يد

علف

الجرمة

)جلوتوفيد(

كسب

جنين الذرة

ويكثر انتاج المنتجات الغذائية من عملية الطحن الرطب للذرة بتوريد الذرة المغلف ، shelled cornويفحص درجته أورتبته وعند قبول الجودة يحمل الذرة الى مصاعد للسيلوهات من خلال انظمة تنظيف ومن تلك المصاعد ينقل الذرة الى تانكات كبيرة تسمى steep tanksوتغمر لمدة ٥٠-٣٠ساعة على درجة ح اررة فهرنهيتية °١٣٠-١٢٠ف فى محلول مخفف من ثانى اكسيد الكبريت ،وهذه العملية مقفولة ومحكمة تؤدى الى تليين قشرة الذرة ورقتها ،خلال عملية النقع تمتص العناصر الغذائية الذائبة فى الماء ويتم تبخير المياه اخي ار الى تركيز هذه العناصر الغذائية لتصبح مستخلصات الذرة المتخمرة المكثفة Condensed corn fermented Extractivesوباستمرار الطحن الرطب ينزع جنين الذرة من ماء نقع القشرة ،ويعامل الجنين )الجرمة( اكثر لاستخلاص الزيت ،والجزء المتبقى من الجرمة كسب جنين الذرة )

رطب او جاف ( ) Corn Germ Meal (wet or driedيجمع لاستخدامه كغذاء ،وبعد ازالة الجرمة يفرز بواقى قشرة الذرة لنزع الردة تاركة النشا وبروتين الجلوتين يم ار خلال الغرابيل او الف ارزات ، screensويجمع الردة وتيار النواتج الاخرى ويرتبطوا لانتاج جلوتوفيد ، Corn Gluten Feedويرسل محلول رقيق القوام من النشا الجلوتين starch and gluten slurryالى اجهزة الطرد المركزى فينتج عن هذا طفو بروتين الجلوتين الاخف الى القمة والنشا الثقيل يرسب الى القاع ،ويركز بروتين الجلوتين ويجفف لانتاج مسحوق جلوتين الذرة Corn gluten meal, %٦٠ 60% proteinيغسل جزء من النشا ويجفف او يتحور ويجفف ويسوق كغذاء او لصناعة الورق والنسيج والنشا المتبقى يعامل لانتاج المسكرات ) المحليات ( او الايثانول)*(٠ تقيم عملية الطحن الرطب مبنى على اساس انتاج نشا نقى ،وتطورت هذه العملية الى صناعة تسعى الى استخدام مثالى باعلى قيمة من كل مكون لغلاف حبة الذرة ،بالاضافة الى النشا ومنتجات اخرى مختلفة مثل زيت الذرة الصالح للتغذية الادمية فان الصناعة اصبحت بالاهمية بمكان كمصدر هام لمادة علف متخصصة ومعروفة فى تكوين العلائق ،وينفصل محتوى تيار المكونات المختلفة خلال انتاج النشا والزيت ويعاد ارتباطه ومعاملاته لانتاج منتجات تخدم احتياجات خاصة فى الصناعة الغذائية المختلفة ٠ (*)Source: Corn Processing Co-Products Manual. Areview of current research on distillers grains and corn gluten, NEBRASKA CORN BOARD, Nebraska University Lincoln

١٧٨

وينتج عن الطحن الرطب اربعة نواتج رئيسية للصناعات الغذائية من )*( :

Isolated steep water, bran, germ meal and gluten هذه النواتج تمثل حوالى %٣٠-٢٥من الذرة المصنعة ٠

Average Yield

Per Bushel

31.5 Ibs

Starch

نشا

12.5 Ibs

Gluten Feed

جلوتوفيد

2.5 Ibs

مسحوق جلوتوفيد Gluten meal

1.6 Ibs

Corn oil

زيت الذرة

نواتج الطحن الرطب للذرة Wet-milling major co-products :

) (١مستخلصات الذرة المتخمرة المكثفة Condensed corn fermented extractives :

Or corn steep liquor is a high-energy liquid feed ingredient. The protein value

analyses at 25% on a 50% solids basis.

هذا المستخلص محلول عالى الطاقة كمادة علف وقيمة البروتين به %٢٥على اساس %٥٠مواد صلبة وهذا المحلول او المستخلص يرتبط احيانا مع الجلوتوفيد اويباع لحالة او بمفرده كمصدر بروتين فى صورة محلول لعلائق العجول )حيوانات اللحم( او ماشية اللبن ،ومن الممكن استخدامه كملصق للعلف المحبب pellet binderاو مصدر

لمجموعة فيتامينات )ب( والعناصر المعدنية ٠

) (٢مسحوق جنين الذرة Corn green meal :

يحتوى %٢٠بروتين خام %٢ ،دهن خام %٩.٥ ،الياف خام ،ومحتوى متزن من الاحماض الامينية مما يجعله له قيمة غذائية عالية لعلائق الدواجن والخنازير ،ويستخدم كحامل للعناصر الغذائية السائلة Acarrier

٠ of liquid feed nutrients

) (٣جلوتوفيد Corn gluten feed

مادة علف ذات محتوى متوسط من البروتين يتكون من الردة وجزء ليفى fibrous portionsقد تحتوى او لا تحتوى مستخلصات ذرة مكثفة ويمكن بيع هذا المنتج رطب او جاف ،ويرتبط الردة مع المستخلصات )*( المصدر :مجلس الحبوب الأمريكي .US Grains Council, 2006

١٧٩

المكثفة )احيانا مسحوق الجنين( ويجفف فى مجففات دوارة ،ويحبب الجلوتوفيد الجاف لسهولة تداولة ، يحتوى الجلوتوفيد %٢١بروتين خام %٢.٥ ،دهن خام %٨ ،الياف ٠ ويتشابه الجلوتوفيد الرطب ) % ٤٥مادة جافة ( وليس الجاف ،ويباع هذا المنتج فى ١٠-٦ايام ويجب استخدامة كغذاء او تخزينة فى ظروف لا هوائية وتستخدم هذه الاغذية على نطاق واسع فى العلائق المتكاملة لماشية اللبن او ماشية اللحم والدواجن والخنازير والحيوانات الاليفة ٠

) (٤مسحوق جلوتين الذرة Corn gluten meal :

مركز عالى البروتين يحتوى %٦٠بروتين خام %٢.٥ ،دهن خام %١ ،الياف خام ،وهو مصدر عالى القيمة للميثونين ومصدر مناسب للزانثوفيلات يقدم كمادة تلوين اللون الاصفر بكفاءة عالية للمنتجات الغذائية مثل لون صفار البيض ولون جلد الدواجن ،ومسحوق جلوتين الذرة كمصدر ممتاز لامداد علائق ماشية اللحم واللبن بمستويات عالية من البروتين الهارب من الكرش ٠ Rumen by pass protein جدول القيمة الغذائية لبعض المنتجات العرضية المختارة لصناعة الطحن الرطب

مادة جافة %

بروتين %

دهن %

الياف %

% ADF

% NDF

طاقة كلية مهضومة

طاقة صافية لحفظ الحياة

)ميجا كالورى /كجم(

طاقة صافية للنمو

)ميجا كالورى /كجم(

كالسيوم %

فوسفور %

ماغنسيوم %

صوديوم %

كبريت %

حديد )جزء فى المليون(

نحاس )جزء فى المليون(

زنك )جزء فى المليون(

منجنيز )جزء فى المليون(

جلوتوفيد الذرة الجاف

٩٠

٢٠

٢.٨

١١.١

٣٧.٦

١٢.٤

٨٠

٢.١٦

جلوتين الذرة

٩٠

٦٦

٢.٢

٣.٣

١٤

٥

٨٦

٢.٢٥

جلوتوفيد الذرة الرطب

٤٤-٤٢

٢١-١٧

٤-٣

٣.٥

١٤-١٢

٤٨-٣٨

٨٠

٢.١٨-٢.١٦

سوائل النقع المكثفة

٥٠

٣٥

٣

٦-١

١.٥

٩١

٢.٢٥

١.٣٣

١.٥٥

١.٥١-١.٤

١.٦٢

٠.٠٥٥

١.١

٠.٥

٠.١٦

٠.٣٣

١٧٨

٥.٥

٨٣.٣

٢٣.٣

٠.٠٨

٠.٥٣

٠.٠٨٨

٠.٠٦٦

٠.٧٢

٣١٣

٢٧

٣٤

٧.٨

٠.١-٠.٠٣

١-٠.٥

٠.٣

٠.١

٠.٥-٠.٤

١١٠-٨٠

٧-٥

٦٤-٤٦

٠.٣

٠.٠٧

٢

٠.٩

٠.٥-٠.٤

٢.٠-١.٨

١٧٨-١٢٧

٨

١٦٤-١١٣

٥٠-٤٢

الطحن الجاف للذرة The Corn Dry-Milling Process :

فى الطريقة الجافة يتم طحن الحبة كاملة ويتم تخميرها وتحويلها الى كحول وينتج عن تلك العملية Co-product واحد هو مخلفات التقطير الرطبة distillers wet grainsوالتى يمكن تجفيفها للأستخدام.

تبدا تلك العمليات بجرش الذرة ،ويجب تحويل النشا الى سكر بواسطة الانزيمات قبل ان تقوم الخميرة بتخمير السكر لانتاج كحول الايثانول وثانى اكسيد الكربون ،وتحتاج عملية التخمير الى حوالى ٥٠-٤٠ساعة يتم بعدها جمع كحول الايثانول وتنقيته ،وكذلك فصل منتجات التقطير من السوائل بواسطة الطرد المركزى ثم يتم تكثيف السوائل حتى تصل الى %٣٠مادة جافة ) سوائل التقطير المجففة ( ٠وهذه المنتجات الرطبة يمكن استخدامها فى تغذية الحيوانات محليا او لانتاج المنتجات العرضية لتقطير الحبوب الجافة او للحصول على المنتجات العرضية لتقطير الحبوب الجافة بالسوائل ،وهذه المنتجات يمكن نقلها الى مسافات بعيدة وان كانت تفقد بعضا من قيمتها الغذائية ،

هذا بالاضافة الى أن عملية التجفيف مكلفة.

١٨٠

منتجات صناعة الطحن الجاف

الذرة

الستيلاج

كحول الايثانول

منتجات تقطير

الحبوب المبتلة

الستيلاج الناعم

منتجات تقطير

الحبوب المبتلة

سوائل التقطير

المكثفة

الطحن الجاف للذرة من اجل الحصول على الأيثانول )*( :

من فوائد The beverageصناعة تقطير كحول الايثانول فى اواخر القرن التاسع عشر تعظيم الاستفادة من العناصر الغذائية فى الحبوب الناتجة من عمليات التخمير ،وهى مصدر ممتاز لاغذية ماشية اللبن ٠ كان كحول الايثانول العنصر الحرج خلال الحرب العالمية الثانية WW IIلتجهيز munitionوصناعة الكحول لمقابلة الطلب الكبير على الوقود ،وواضح ان الحبوب مكون هام فى علائق حيوانات المزرعة كما هى مكون مهم فى غذاء الانسان وضرورية لتغطية احتياجات العناصر الغذائية والتى يمكن الحصول عليها من خلال عملية التخمير ، (*)Source: Corn Processing Co-Products Manual. Areview of current research on distillers grains and corn gluten, NEBRASKA CORN BOARD, Nebraska University Lincoln

١٨١

ولقد ساهمت ازمة الزيوت العالمية فى السبعينات وشرعية وقانونية الهواء النظيف حديثا فى صناعة الطحن الجاف الموسعة ،ولعل الاصدارات التشريعية قبل الكونجرس قد زادت الطلب على الايثانول ثلاث امثال كمكون اوكسوجينى

فى الجازولين ٠

Currently Iegislative issues are before congress that could triple the demand for ethanol as

an oxygenate component in gasoline.

هذه الزيادة فى الطلب على الايثانول يأتى من خلال الطحن الجاف للذرة لانتاج كميات متزايدة من نواتج العملية ٠ وتتم عملة الطحن الجاف بوصول الذرة المغلفة shelled corn arrives at the facilityوفحصها لضمان الجودة ٠وعملية الجرش والتخمير the mashing and fermentationللذرة سهلة ميكانيكيا ولكن معقدة جدا كيماوي ا وبيولوجيا ،وتنظف الذرة من المواد الغريبة ثم تجرش جرش متوسط الى طحن ناعم ثم تخلط مع ماء نظيف ) او ماء اعيد تنقيته ( بنسبة معروفة لتكوين slurryمع ضبط درجة تركيز ايون الايدروجين ) pH (5-6ودرجة الح اررة ) 180 (- 195°Fويضاف انزيم الفا اميليز لتسهيل تحلل نشا الذرة الى دكسترين ) سكريات ذات سلسلة كربونية طويلة ( ويشار الى هذه الخطوة بالسيولة ، liquefactionوبعد اكتمال سيولة liquefactionللنشا ٠يطبخ المجروش the mash is cookedلقتل البكتريا الملوثة المنتجة لحامض اللاكتيك غير المرغوب فيه ،ثم يبرد الى °٩٠ف وتنقل الى اوعية التخمير حيث يضاف انزيم جلوكواميليز Glucoamylaseالذى يحول الدكسترين الى سكر دكستروز بسيط ، وتستخدم اصناف خمائر Yeast species , Saccharomyces cerevisiaeليتحول الدكستروز ميتابوليزميا الى ايثانول وثانى اكسيد الكربون ٠والماش المتخمر يشار اليه as a beerويمد بروتين الذرة والمياه المعادة تدويرها )

سيتلاج ( Sitlageمصدر كبير للمركبات النتروجينية تمتصه ميكروبات الخميرة the yeast microbesويبقى الدهن والالياف فى المخمر the fermenterبدون استخدام ويتحول مركز النشا الى الايثانول ،وتكمل عملية التخمير فى ٦٠-٤٠ساعة ،وترسل the bearالى مكان التقطير لازالة الايثانول to strip away th ethanol ويجمع الماء وجميع المكونات الصلبة ) البروتين ،الدهن ،الالياف ( من قاعدة التقطير ويشار اليها الستيلاج الكلى as whole stillageثم يطرد مركزيا لفصل المواد الصلبة الخشنة من السوائل ،ويشار الي السوائل thin stillage والذى يتم تدويرة لبداية عملية جديدة او تركيزة فى اجهزة تبخير evaporatorلتصبح مذيبات او سوائل تقطير الذرة المكثفة corn condensed distillers solubleوتجمع المواد الصلبة الخشنة من الطرد المركزى وتسمى wetcakeوترتبط wetcakeمع condensed solubleوتجفف فى مجففات دوارة rotary drayerلتكوين منتج غذائى .corn distillers dried grains with soluble

per bushel Average yield

ايثانول

منتجات تقطير الحبوب +السوائل

ثانى اكسيد الكربون

2.7 gallons

18 Ibs

18 Ibs

١٨٢

Ethanol

DDGS

CO2

نواتج التقطير الجاف للذرة Dry-milling major co-products ) (١سوائل تقطير الذرة المكثفة Corn Condensed Distillers Soluble (CDS) :

مصطلح يطلق على نواتج تبخير صناعة تخمير الحبوب the evaporated co-products of the grain fermentation industryيضاف معظم CDSالى الحبوب الجافة وبعضها تكون متاحة كمادة علف سائلة ،وتتأثر تركيب وجودة CDSبعدد من العوامل تشمل المادة الاصلية the original substrateوالمعاملة المستخدمة the ، process usedوطرق التبخير ، Evaporation proceduresوالصفات الغذائية لهذا المنتج تختلف كثي ار ،وتتكون CDSعلى اساس المادة الجاقة من %٢٩بروتين خام %٩ ،دهن خام %٤ ،الياف خام ٠والسوائل مصدر ممتاز للفيتامينات والعناصر المعدنية متضمنة الفوسفور والبوتاسيوم ومن الممكن تجفيف CDSالى %٥رطوبة وتسويقه ولكن عامة يحتوى مادة جافة بين %٥٠-٢٥بالاضافة الى صفات المنتج الغذائية فالمنتج CDSاثبتت صلاحيته كمادة علف لها درجة تذوق عالية يمكن استخدامها بكفاءة لتدعيم الاستهلاك boost consumptionبمواد العلف الأخرى CDS ٠له لون بنى سهل السيولة ويتشابه درجة لزوجته مثل المولاس free flowing to semi-solid liquid similar in viscosity to molasses وبسبب تخمر السكريات فان طعم CDSاقل حلاوة من المولاس والطعم يتراوح بين الطبيعى الى الحامض قليلا ،وبسبب تركيبه الغذائى ودرجة التذوق العالى يصلح CDSكاضافة لها قيمة عالية فى علائق حيوانات المزرعة خاصة الحيوانات التى تحتاج عناصر غذائية عالية الكثافة او العلائق التى تحتوى مواد علف غير مقبولة من الحيوانات مثل مواد العلف الخشنة الفقيرة غذائيا ٠ poorer quality roughages ) (٢منتجات تقطير الحبوب الجافة مع السوائل Corn Distillers Dried Grains with Solubles :

)(DDGS

يحتوى منتج DDGSجميع العناصر الغذائية فى الذرة ولكن اقل فى النشا ،فالمنتج يحتوى ثلاث اضعاف العناصر الغذائية فى الذرة على الاقل ،وبتكسير حوالى %٤من الاحماض الامينية فى الذرة ثم تعاد تحويلها الى نوعية ميكروبية اكثر قيمة غذائية the more nutritionally valuable microbial types

٠

عند اعادة تدوير الستيلاج ،يستمر نسب هذه النوعية من الاحماض الامينية عالية القيمة الغذائية فى الزيادة حتى تتمثل حوالى %١٦من المحتوى النهائى من الاحماض الامينية فى DDGSولا تنتج مواد العلف الأخرى ) الجلوتوفيد او جلوتين الذرة او كسب فول الصويا ٠٠٠الخ ( من مثل النسب الكبرى للمنتجات الميكروبية ٠وتزويد الخميرة بزيادة من الفيتامينات خاصة مجموعة )ب( ويحتوى %٢٧ DDGSبروتين

خام %١١ ،دهن خام %٩ ،الياف خام ٠

وتمد DDGSالمجترات بمصدر ممتاز بالبروتين الهارب ، Bypass proteinويتوفر هذا المنتج فى صورة رطبة ،وتضاف DDGSبكفاءة ونجاح الى علائق ماشية اللحم واللبن والدواجن والخنازير والاستزراع

السمكى والحيوانات الاليفة٠

نبات الذرة عبارة عن مصنع لتحويل كميات كبيرة من طاقة الاشعاع الشمسى الى صورة ثابتة للطاقة الكيمائية تخزن كسليلوز وزيت ونشا واثبتت الذرة صلاحيتها ومتعددة الاستخداماتa very versatile grain وتستخدم المنتج النهائى الناتج من الذرة فى حياتنا اليومية ،وبالتوسع فى تصنيع ومعاملات الذرة باستثمار الابحاث التى تهتم باضافة مكونات اكبر قيمة او حصاد المحصول لانتاج كميات كبيرة من الوقود السائل المتجدد وتوليد كميات اكبر من النواتج الممتازة للصناعات الغذائية ٠

١٨٣

جدول القيمة الغذائية لبعض المنتجات العرضية المختارة لصناعة الطحن الجاف

مادة جافة %

بروتين %

دهن %

الياف %

% ADF

% NDF

طاقة كلية مهضومة

طاقة صافية لحفظ الحياة

)ميجا كالورى /كجم(

طاقة صافية للنمو

)ميجا كالورى /كجم(

كالسيوم %

فوسفور %

ماغنسيوم %

صوديوم %

كبريت %

حديد )جزء فى المليون(

نحاس )جزء فى المليون(

زنك )جزء فى المليون(

منجنيز )جزء فى المليون(

منتجات تقطير الحبوب

بالسوائل )(DDGS

٩٠

٣٠.٤-٢٧.٨

١٠.٧-٨.٩

١٠.١-٦.٩

٢١-١٨

٤٦-٤٤

٩٠-٨٥

٢.٢٣

منتجات تقطير الحبوب

المجففة )(DDG

٩٠

٣٠

٨.٤

١٤.٤

١٨

٤٤

٧٧

٢.٠

سوائل التقطير المكثفة

)(CDG

٣٠

٢٨.٥-٢٤

١٤.٥-٩

٤

٧-٢

٢٣-١٠

١٢٠-٧٥

٢.٥٨-٢.٣٦

١.٤٦

١.٤٦

١.٤٦

١.٤٦

٠.٢٦-٠.١٧

٠.٨٣-٠.٧٨

٠.٣٣-٠.٠٢

٠.٦٣-٠.٣

٠.٤٤-٠.٣٧

٢٦٨-٢٥٨

٦٤-١٠

٨٩-٦٧

٢٨-٢٧.٦

٠.١١

٠.٤١

٠.٠٨

١.٠

٠.٤٨

٢٢٢

٤٩

-

٠.١٧-٠.٠٣

١.٤٥-١.٣

٠.٩-٠.٦٥

٠.٣-٠.٢٠

٠.٩٥-٠.٣٧

٦٠٠-٢٢٧

٨٣-١٧

٣-١

٣٤

٠.٠٣-٠.٠٢

٠.٨-٠.٥

٠.٣-٠.٢

٠.٢-٠.١

٠.٧-٠.٥

١٨٠-٩٠

٧-٦

٦٠-٤٠

١٦-٨

تتميز المنتجات العرضية لطحن الذرة الجاف والرطب :

منتجات تقطير الحبوب

الرطبة )(WDG

٥٠-٣٠

٣٢-٣٠

١٢.٥-٨.٥

٢٢-١٤

٥٠-٣٠

١١٠-٧٠

٢.٤٧-٢.٠٣

تتركز بها العديد من العناصر الغذائية مستساغة للحيوان ٠ خالية من النشا ولكنها مصد ار جيدا للطاقة ،البروتين ،الالياف والفوسفور ٠ مصدر جيد للبروتين غير المتكسر فى الكرش ٠ويتطلب لتحقيق الانتاج الاقتصادى للكحول من الحبوب استخدام اقتصادى مناسب للمنتجات العرضية الناتجة ،وقد اظهرت الدراسات السابقة ان منتجات تقطير الحبوب الجافة تعتبر مصد ار جيدا للامداد بالبروتين وان قيمته تعادل او تزيد عن قيمة الجلوتوفيد ،الحبوب المخمرة ،كسب الكتان ،كسب جوز الهند او كسب فول الصويا ،وكان التركيز على تقيم مدى المقاومة النسبية لتكسير البروتين فى الكرش حيث كانت نسبة هروب بروتين المنتجات العرضية لتقطير الحبوب %٤٧مقارنة ب %٣٥لكسب فول الصويا ،والمنتجات الاساسية من مصانع انتاج كحول الايثانول هى منتجات تقطير الحبوب الرطبة ) ، (WDGمنتجات الحبوب الجافة ) ( DDGومنتجات تقطير الحبوب الجافة بالسوائل ) (DDGSومنتجات ذات محتوى رطوبة مرتفع وتشمل الستيلاج وسوائل التقطير المكثفة )، (CDG وللحصول على منتج الايثانول اثناء عملية الطحن الجاف يتم تخمير الحبوب المجروشة بواسطة الخميرة حيث تقوم الخميرة بتحويل النشا الى كحول تاركة منتج عرضى ذات محتوى مكثف من البروتين يتراوح ما بين %٣٢-٢٤بروتين خام وقد اظهرت الدراسات ان قيمة تلك المنتجات العرضية من الطاقة تختلف حيث تبلغ من %١٢٠-٩٠من طاقة

الذرة ٠

وفى معظم الاحوال تحتوى منتجات تقطير الحبوب العرضية الرطبة على قيم طاقة اعلى من منتجات تقطير الحبوب الجافة هذا بالاضافة الى المنفعة العالية التى يمكن الحصول عليها عند اضافة تلك المنتجات بنسب تتراوح ما بين -٥ %١٠من العليقة عن تلك العلائق التى تحتوى على %٤٠-٢٠وتشير الدراسات الى ان ذلك يمكن ان يكون بسبب قيمة البروتين الهارب من الكرش والذى قد يعمل على تحسين نوعية البروتين والذى ينعكس على تحسين المظاهر الانتاجية ،او قد يرجع الى تحسين عمليات التخمر فى الكرش والتى قد ينجم عنها تحسين الاستفادة من مواد العلف٠ تنتج منتجات عرضية ذات قيمة غذائية ممتازة للمجترات اثناء الانتاج التقليدى للكحول من الحبوب لاستخدامه فى الطاقة ،والاستخدام الامثل لتلك المنتجات العرضية يساعد على زيادة الكفاءة الانتاجية للحيوانات ويعمل على تخفيض تكلقة انتاج الكحول .وينتج منتجات عرضية منتجات تقطير الحبوب والسيتلاج ،والخصائص الغذائية لها مختلفة وبعد تخمر الذرة بالخميرة لانتاج الكحول واجراء عملية التقطير للحصول على الكحول فان المادة المتبقية تسمى السيتلاج الكلى وفى معظم الحالات يتم معاملة السيتلاج بالطرد المركزى لانتاج منتجات التقطير والسيتلاج الناعم .وتحتوى منتجات تقطير الحبوب بقايا الذرة غير المتخمرة )البروتين ،الالياف ،والدهن( ،اما السيتلاج فيحتوى على خلايا

١٨٤