Глава 7. Повышение эффективности производства казеина

7.1 Энергосбережение при производстве казеина

Как уже отмечалось, основным оборудованием для производства технического казеина в нашей стране является поточно-механизированная линия типа Я9-ОКЛ, дооснащенная ленточным прессом Р3-ООК и сушилкой ВС-150-КПИ либо их аналогами. Они получили свое распространение благодаря дешевизне, компактности, простоте обслуживания и эксплуатации. Но эти качества обусловливают главный недостаток – высокие удельные энергетические затраты. Так, за 10,3 часа, требуемых на производство одной тонны казеина, расходуется приблизительно 4,8 ГКал тепла в виде пара давлением не менее 0,4 МПа и около 410,0 КВт×ч электрической энергии. Данные приведены для стандартного оборудования, работающего со следующими показателями: 65% влаги в казеине-сырце после пресса и сушилка, обеспечивающая удаление 150 кг влаги в час. Таким образом, при согласованной работе оборудования, часовая производительность по сырью должна составлять около 4000 л обезжиренного молока, что соответствует выпуску 100 кг готового продукта в час. Вместе с тем, модульная компоновка линии делает ее легко поддающейся модернизации, направленной на улучшение технико-экономических показателей.

Анализ работы линии показывает, что тепловая энергия в виде пара необходима для подогрева продукта, промывной воды и воздуха, подаваемого на сушилку. Часовая потребность соответственно составляет 280, 125 и 375 кг. Электроэнергия потребляется двигателями мешалок, насосов, приводами пресса, нории, нагнетательного и вытяжного вентиляторов сушилки. Совокупная потребляемая электрическая мощность оборудования при работе на стационарном режиме составляет приблизительно 40 кВт, причем, около 85 % приходится на обеспечение работы сушилки.

В процессе работы линии вторичными источниками энергии являются:

– отходящая сыворотка температурой 45…50ºС в количестве 3,6…4,0 м³/ч;

– отработанная промывная вода температурой 40…45ºС в количестве 3,0…3,5 м³/ч, сбрасываемая в канализацию;

– влажный воздух температурой 60…70ºС в количестве 8,5 тыс. кг/ч.

Анализ потоков энергии и сырья в технологическом процессе производства казеина позволяет выделить два основных взаимно независимых пути модернизации линии, направленные на повышение ее энергоэффективности:

– дооснащение "мокрой части" системой рекуперации тепла, теряемого с отходящими промывной водой и сывороткой;

– в "сухой части" – снижение содержания влаги в казеине-сырце, направляемом на сушку, и рекуперация тепла отработанного воздуха.

В настоящее время система рекуперации линии производства казеина-сырца состоит из двух теплообменных аппаратов:

– пластинчатый аппарат, входящий в состав модуля кислотной коагуляции фирмы MGL, обеспечивает отбор тепла отходящей сыворотки для нагрева обезжиренного молока перед коагуляцией, позволяет экономить 0,125 ГКал за час работы или около 1,0 ГКал на тонну произведенного продукта. Интересным следствием отказа от кислой молочной сыворотки, традиционно используемой для коагуляции, в пользу серной кислоты является эффект теплосбережения. Он возникает из-за того, что сыворотку, по традиционной технологии берущуюся в количестве приблизительно 1/3 от объема обезжиренного молока, после смешивания необходимо догревать до температуры коагуляции на 12…18 ºС. В пересчете на тепло это составляет 0,024 ГКал/ч. Из этой величины необходимо вычесть тепло в количестве 0,008 ГКал/ч, необходимое для нагрева водного раствора кислоты. Таким образом, чистая экономия составляет 0,016 ГКал/ч или 0,13 ГКал/т продукта;

– коаксиальный теплообменник типа АТК (разработка РУП "Институт мясо-молочной промышленности") обеспечивает отбор тепла от отходящей промывной воды для нагрева чистой воды, поступающей на линию, чем обеспечивает экономию 0,04 ГКал за час работы или около 0,32 ГКал/т продукта.

Необходимо отметить, что для обеспечения стабильной работы теплообменного оборудования, линию следует дооснастить оборудованием для улавливания белковой пыли. В свою очередь это позволит несколько повысить выход готовой продукции из единицы сырья.

Реализация второго направления собственно сушилку не затрагивает, однако, позволит повысить ее производительность по конечному продукту при неизменной производительности по испаренной влаге. Поставленная задача достигается снижением влажности казеина-сырца, подаваемого на сушку, за счет улучшения работы пресса. Повышение энергоэффективности достигается путем снижения удельного потребления пара на единицу готовой продукции. Снижение расхода электроэнергии обеспечивается сокращением времени работы. Кроме того, снижение влаги казеина-сырца, подаваемого на сушку, существенно повышает качество готовой продукции. Опыт работы показывает, что замена стандартной перфорированной резиновой ленты на ленту-сетку позволят снизить влажность казеина-сырца после пресса от 63…65% до 58…60%. Более радикальным методом является замена пресса на центрифугу. В этом случае влажность продукта, подаваемого на сушку, можно снизить до 45…50 %. В реальных производственных условиях достигнута влажность казеина-сырца после пресса 58%. Это позволило повысить производительность сушилки до 137 кг сухого продукта в час. При этом экономия энергоресурсов на тонну продукта составит 0,68 ГКал и 100 КВт×ч. В случае использования центрифуги, при влажности казеина-сырца 50%, производительность сушилки повысилась бы до 176 кг сухого продукта в час. Таким образом, экономия энергоресурсов на тонну продукта составила бы 1,0 ГКал и 150 КВт×ч. Для рекуперации тепла отходящего воздуха необходимо дооборудование сушилки двумя дополнительными калориферами и системой циркуляции воды. Расчеты показывают, что работа этого оборудования позволит экономить порядка 0,055 ГКал за час работы.

Проведение комплекса энергосберегающих мероприятий позволяет, без коренной переработки используемого оборудования, обеспечить снижение энергопотребления линии до 2,5 ГКал и до 295 КВт×ч электрической энергии на тонну вырабатываемой продукции. Кроме того, как сопутствующий результат, повышается общая производительность линии на 35-75 %, что приводит к соответствующему снижению затрат на заработную плату, освещение и др. При использовании центрифуги энергопотребление можно снизить до 2,2 ГКал и до 230 КВт×ч.

Стоит отметить, что модернизация линий:

• проводится при минимальных изменениях существующего оборудования и технологии с максимальным использованием имеющегося на предприятии аппаратного парка;

• осуществляется поэтапно (работы делятся на несколько независимых этапов, эффективность каждого этапа может быть легко проконтролирована);

• предполагает проведение основного объема работ без остановки линии, а для непосредственно подключения достаточно времени регламентного технического обслуживания.

Модернизации оборудования для производства казеина по представленной схеме проводились на ОАО "Ляховичский молочный завод" и ОАО "Барановичский молочный комбинат" и позволили снизить потребление энергии в виде пара на 1,45 ГКал на "мокрой" части и на 0,68 ГКал и более чем на 100 КВт×ч электроэнергии на "сухой" части на тонну казеина.