Pivovarennaya_inzheneria_ / Глава 8

в трубопровод, по которому СО2 поступает на утилизацию. Наличие аэрозолей в газе вызывает отложения в клапанах углекислотных компрессоров, коррозию оборудования

икоммуникаций и пр.

8.4.3.2.Установки безбаллонного получения, накопления

иотпуска сжиженного диоксида углерода

При избытке собираемого СО2 его сжижают, разливают в баллоны или способом безбаллонного транспортирования направляют другим организациям. Баллоны заполняют под давлением 6,0–7,4 МПа. Стальной баллон вмещает 25–30 кг сжиженного СО2. Однако при использовании баллонов невозможно создать необходимый запас газа, поскольку для его хранения необходимо иметь обширный парк баллонов и достаточно большие складские помещения.

Учитывая это обстоятельство, на пивоваренных предприятиях широко применяют способ безбаллонного получения, хранения, транспортирования и использования сжиженного СО2 в автоцистернах. При этом способе значительно упрощается производство и потребление СО2, достигается значительный экономический эффект.

Схема установки безбаллонного получения, накопления и отпуска сжиженного на предприятии-поставщике СО2 представлена на рис. 8.5.

3

4

2

1

9 8

Рис. 8.5. Принципиальная схема установки безбаллонного получения, накопления и отпуска сжиженного СО2:

1 — ресивер; 2 — смеситель; 3 — дроссельный узел; 4 — вихреотделитель; 5, 6 — сосуды-накопители; 7 — транспортная изотермическая

цистерна; 8, 9 — резинотканевые рукава

При безбаллонном способе получения и хранения сжиженного СО2 в изотермических резервуарах приняты следующие параметры: давление условно-равновесного состояния «сжиженный СО2–насыщенный пар СО2» составляет 0,8–1,2 МПа, температура от –43,5 до –35,0 °С, масса 1 м3 от 1,10 до 1,13 т. При таких условиях сжиженный СО2 наиболее устойчив. Он обладает достаточной текучестью, и в нем почти полностью отсутствуют какие-либо примеси.

Благодаря большой скрытой теплоте парообразования и малому теплосодержанию СО2 при вышеуказанных параметрах превращение жидкой фазы в газообразную в изотермических условиях без подвода теплоты возможно лишь частично. Тем самым возможно обеспечение длительного срока хранения сжиженного СО2 и его взрывобезопасности.

Исходным продуктом для получения сжиженного СО2 заданных параметров является сжиженный СО2 при давлении 6,0–7,4 МПа и температуре окружающей среды, поступающий из ресивера 1 высокого давления на дроссельный узел 3, в котором давление снижается до 0,8–1,2 МПа.

Процесс дросселирования сопровождается сильным поглощением теплоты при расширении газа, в результате чего температура сжиженного СО2 понижается с –35 до –45 °С. Дросселирование осуществляют автоматически. Полученную эмульсию разделяют на газообразную и жидкую фракции в вихреотделителе. Жидкая эмульсия стекает по трубопроводу в сосуды-накопители, а газообразная поступает в газовый смеситель, в котором ее смешивают с СО2, поступающим из влагоотделителя первой ступени компрессора. Смесь газов далее подают на всасывающую сторону второй ступени компрессора.

Срок хранения сжиженного СО2 в изотермических резервуарах при температуре воздуха 30 °С и начальном давлении 0,8 МПа составляет 10–12 суток.

Сжиженный СО2 из стационарных сосудов-накопителей переливают в транспортные изотермические цистерны вследствие статического перепада высот резервуаров. Для этого жидкостный и газовый вентили стационарного резервуара соединяют резинотканевыми рукавами соответственно с жидкостным и газовым вентилями транспортной цистерны, после чего открывают последовательно газовые вентили на транспортном

истационарном резервуарах и выравнивают в них давление (по показанию манометров). Затем открывают последовательно жидкостные вентили сначала на транс-

портном, а затем на стационарном резервуарах и переливают жидкий СО2. Степень заполнения стационарного и транспортного резервуаров при получении сжиженного

СО2 и при переливе его контролируют визуально по уровнемерам, установленным на этих резервуарах.

После заполнения транспортных резервуаров последовательно закрывают газовые

ижидкостные вентили: сначала газовый стационарного резервуара, затем — транспортного, далее в той же последовательности закрывают жидкостные вентили. Прежде чем отсоединить резинотканевые рукава, открывают продувочные вентили для сброса давления.

На предприятии-потребителе транспортную изотермическую цистерну со сжиженным СО2, доставленную с завода-поставщика, подключают к стационарной изотермической

цистерне для перелива сжиженного СО2 либо устанавливают ее на определенном месте и используют как стационарную технологическую цистерну.

8.4.4. Инженерные расчеты оборудования для сбора и утилизации диоксида углерода

Производительность установки (кг/ч) для утилизации СО2 определяют по формуле

где n — количество варок в сутки, варка/сут; Vхс — объем холодного сусла, получаемого с одной варки, гл/варка; m — удельный выход газа с одного гл холодного сусла, кг/гл; — продолжительность работы установки в сутки, ч/сут.

Для ориентировочного расчета требуемой производительности установки утилизации СО2 при сбраживании сусла с начальной плотностью 12% удельный выход принимают 2,5 кг СО2/гл холодного сусла. При сбраживании сусла с более высокой плотностью удельный расчетный выход СО2 следует принимать больше на 0,35 кг на каждый процент, превышающий 12%.

Дополнительное количество СО2 можно и целесообразно возвращать на утилизацию из форфасов, но при этом они не должны быть соединены между собой трубопроводами газоулавливающей системы, т. е. при наполнении пивом каждого форфаса газ должен отводиться из него автономно — независимо от других.

Выход газа, собираемого из форфасов, рассчитывают по формуле

где Пф — производительность фильтровальной установки для пива, гл/ч; р — абсолютное рабочее давление в форфасе, 0,2–0,3 МПа; mф — удельный выход газа, кг/(гл · МПа).

Между заполнениями форфасы следует подвергать мойке только кислотными моющими средствами, поскольку CO2 вступает в реакцию со щелочью.

8.5. УТИЛИЗАЦИЯ ИЗБЫТОЧНЫХ ПИВНЫХ ДРОЖЖЕЙ

Поскольку в процессе брожения пива происходит наращивание биомассы дрожжей, то одной из проблем пивоваренного производства является проблема избыточных дрожжей.

При производстве каждого гектолитра пива образуется около 1,5–1,8 кг избыточных пивных дрожжей.

Дрожжи являются активными потребителями кислорода — типичное значение ХПК для них очень высокое и составляет около 5,3 г/л, что делает недопустимым с экологической точки зрения их сброс в сточные воды без специальной обработки.

Кроме того, это нежелательно еще и потому, что дрожжи богаты белком и витаминами и, следовательно, нерационально безвозвратно терять эти ценные биологические соединения.

Поэтому одним из способов утилизации избыточной биомассы дрожжей является получение пивных дрожжей медицинского назначения, рекомендуемых в лечебной практике в качестве витаминного препарата, способствующего устранению угревой сыпи, фурункулеза и т. п. кожных заболеваний.

Рис. 8.6. Принципиальная схема установки утилизации избыточных пивных дрожжей:

1 — вибрационное сито; 2 — сборник отработанных дрожжей; 3, 5 и 7 — насос; 4 — декантер; 6 — аппарат для автолиза дрожжей; 8 — сушилка дисковая; 9 — вентилятор;

10 — промыватель испарений; 11 — возвратный насос; 12 — воздуходувка; 13 — разгрузочный шнек; 14 — циклон-разгрузитель; 15 — шлюзовой затвор; 16 — сборник высушенных дрожжей; 17 — фильтр рукавный

Другой способ переработки избыточных пивных дрожжей основан на высушивании их биомассы для получения белковых кормовых добавок для животноводческих хозяйств. На рис. 8.6 приведена принципиальная схема установки для получения сухого белкового корма из избыточных пивных дрожжей.

Избыточные пивные дрожжи через вибрационное сито 1, на котором из биомассы отделяют комочки, хмелевые частицы и прочие примеси, подают в сборник 2, где их накапливают перед последующей переработкой. На первом этапе переработки из пивных дрожжей удаляют остатки пива в декантере 4, в который дрожжевую биомассу подают насосом 3 из сборника. Из декантера дрожжи насосом 5 перекачивают в аппарат 6, в котором биомассу подвергают тепловой обработке для ее автолиза. Автолизат пивных дрожжей насосом 7 направляют на дисковую сушилку 8. Насосом 11 может быть осуществлен возврат биомассы в аппарат 6.

Испаряемую влагу, выделяемую из биомассы дрожжей в процессе сушки, удаляют из сушилки вентилятором 9. Удаляемые из сушилки испарения промывают водой в аппарате 10, из которого нерастворимые газы выбрасываются в атмосферу, а водорастворимые летучие соединения, содержащиеся в испарениях, вымываются в канализацию.

Высушенные дрожжи выгружают из сушилки шнеком 13 и далее пневмотранспотром,

спомощью воздуходувки 12, через циклон-разгрузитель 14 и шлюзовой затвор 15 подают

всборник 16, из которого высушенные пивные дрожжи расфасовывают в мешки и отгружают потребителю.

Запыленный воздух из циклона-разгрузителя 14 поступает в рукавный фильтр 17, отделяется от пыли и выбрасывается в атмосферу.

8.6.УТИЛИЗАЦИЯ ПИВНОЙ ДРОБИНЫ

Впроцессе затирания и фильтрования заторной массы образуется пивная дробина, которую отпускают на корм скоту. Влажность товарной дробины колеблется от 75 до 85 %. Выход сырой дробины составляет 115–130% по отношению к количеству затираемых зернопродуктов, или 2,3 т на 1000 дал готового пива.

Влажная дробина быстро закисает, поэтому ее нельзя хранить длительно. На некоторых зарубежных предприятиях ее консервируют (силосуют) в специальных цементированных ямах или сушат на барабанных сушилках при температуре 60 °С. Выход сухой дробины составляет около 27%.

Утилизировать пивную дробину можно по следующей схеме (рис. 8.7). Из фильтрационного аппарата дробину выгружают в промежуточный бункер 1, в котором с помощью шнека из дробины частично удаляют воду, а затем сжатым воздухом транспортируют через переключатель потоков 2 либо на отгрузку в автотранспорт для отправки на корм скоту, либо на сушку. В первом случае влажную дробину предварительно накапливают

всилосе 15 товарной дробины, а затем без дополнительной обработки отгружают шнеком 16 в автомобили.

Во втором случае дробину собирают в сборнике 3, дополнительно отделяют воду

впрессующем шнеке 4 и равномерно подают дозирующим шнеком 5 в сушилку 8. Воздух, содержащий испаренную в процессе сушки влагу, отводят из сушилки вентилятором 6 и через промыватель 7, в котором в воду переходят водорастворимые летучие соединения, выбрасывается в атмосферу. Высушенную дробину через шлюзовой затвор 9 выгружают из сушилки и пневмотранспортом, с помощью воздуходувки 10, подают через циклонразгрузитель 11 в сборник 12, из которого ее шнеком 13 направляют на расфасовку в мешки. Воздух, отводимый из циклона-разгрузителя, отделяют от пыли в рукавном фильтре 14 и выбрасывают в атмосферу.

Дробина из

Дробина из фильтрационногоФ

аппарата

12

8 10

Дробинаа Пыль высушеннаяая

Рис. 8.7. Принципиальная схема установки сушки пивной дробины

8.7. ОЧИСТКА СТОКОВ ПИВОВАРЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА

Пивоварение — это водоемкое производство, причем непосредственно для получения пива расходуется меньшая часть потребляемой воды, а остальная, бо льшая часть, отводится в виде стоков. Так, при производстве 1 гл товарного пива образуется 3,0–7,0 гл сточных вод, которые перед сбросом требуют обработки, поскольку содержат повышенные концентрации некоторых веществ. Типичный состав сточных вод пивоваренного производства приведен в табл. 8.3

В зависимости от состава сточных вод и требований, предъявляемых к качеству очищенной воды, очистка сточных вод может быть основана на механических, химических и биологических методах.

Механическую очистку осуществляют для выделения из сточных вод нерастворимых загрязнений путем их процеживания, отстаивания и фильтрования.

Крупные загрязнения и мусор извлекают из сточных вод процеживанием через решетки

исита различных типов. Взвешенные частицы минерального происхождения, в основном песка, отделяют осаждением в песколовках. Выделение основной массы более мелких взвесей, преимущественно органической природы, осуществляют в отстойниках. Мелкодисперсные частицы, находящиеся во взвешенном состоянии, отделяют фильтрованием, как правило, через слой песка.

Химическую очистку осуществляют в тех случаях, когда удаление загрязнений (коллоидов, нерастворимых и части растворимых веществ) из сточных вод возможно только путем взаимодействия загрязнений с химическими реагентами — коагулянтами, флокулянтами

исорбентами.

Биологическую очистку сточных вод осуществляют на основе естественных процессов самоочищения на полях фильтрации, в биологических прудах или в искусственных сооружениях — метантэнках, аэротэнках, биологических фильтрах и пр., в которых органические загрязнения разрушаются в результате жизнедеятельности микроорганизмов.

Биологической очистке сточных вод должны предшествовать: а) выделение основной массы взвешенных частиц, и б) нормирование содержания токсичных примесей, способных негативно влиять на жизнедеятельность микроорганизмов.

Конечным этапом очистки сточных вод может быть обеззараживание для уничтожения патогенной микрофлоры.

До недавнего времени подавляющее большинство пивоваренных предприятий имели в своем составе установки нейтрализации сточных вод перед их сбросом в канализацию. В таких установках промышленные стоки, содержащие химические реагенты после мойки оборудования, разбавляли водой и корректировали в них рН до нейтрального значения.

Внастоящее время предъявляют более строгие требования к промышленным стокам

ипоэтому современные пивоваренные производства оснащают более эффективными установками для очистки сточных вод. Типичная блок-схема современной очистки стоков пивоваренного предприятия приведена на рис. 8.8.

На первом этапе сточные воды подвергают предварительной грубой очистке с применением решеток и песколовок. При этом из стоков извлекается мусор и крупные механические включения. После этого стоки направляют в первичный отстойник, в котором из них

Очищенныеестоки

Рис. 8.8. Блок-схема очистки сточных вод пивоваренного предприятия

выделяют легко осаждаемые взвеси. Из отстойника стоки поступают в резервуар, играющий роль смесителя-усреднителя, в котором благодаря смешиванию различных видов стоков (в частности, содержащих и не содержащих химические реагенты) выравниваются концентрации и прочие показатели и осуществляется предварительное биологическое закисление органических веществ для повышения эффективности дальнейшей обработки.

Усредненные стоки направляют в метантэнк, в котором в результате жизнедеятельности ацидогенных, гетероацетогенных и метаногенных бактерий (образующих так называемый активный ил) происходит их биологическая очистка в анаэробных условиях. При этом масса органических загрязнений снижается на 85–95%, которые, разлагаясь до метана и СО2, образуют биогаз. Поскольку биогаз содержит 75–80% метана, то он обладает хорошей теплотворной способностью и может быть использован в качестве альтернативного топлива в производстве пара, горячей воды или электроэнергии. В настоящее время биогаз, образующийся в процессе очистки сточных вод, расточительно сжигают.

После анаэробной обработки стоки поступают в аэротэнк для последующей биологической аэробной обработки. В аэротэнке с помощью воздуходувок обеспечивают аэрацию жидкости, при которой аэробные микроорганизмы завершают разложение органики.

После аэробной обработки вода поступает во вторичный отстойник для окончательного осветления, а из него в канализацию. Степень очистки стоков пивоваренного завода при такой многостадийной биологической очистке составляет около 99,0–99,5%.

8.8.ОЧИСТКА КОНДЕНСАТА ВТОРИЧНОГО ПАРА

Внастоящее время конденсат вторичного пара, охлажденный до 30 °С, обычно сбрасывают в канализацию, поскольку из-за содержащихся в нем ароматических соединений он не может быть возвращен в технологический процесс.

Однако органические компоненты из конденсата вторичного пара могут быть эффективно удалены методом обратного осмоса.

Конденсат вторичного пара с температурой выхода из конденсатоотводчика около 100 °С охлаждают до 35 °С в теплообменнике, чтобы не превысить максимум рабочей температуры, при которой могут функционировать полимерные мембраны из полиэстера, полисульфона или полиамида. После охлаждения конденсат накапливают в специальном сборнике, из которого его с помощью питающего насоса через фильтр тонкой очистки подают в мембранную установку (см. раздел 4.4.4). При рабочем давлении, превышающем осмотическое давление раствора, через полупроницаемую мембрану осуществляется поток растворителя (воды) в направлении от большей концентрации к меньшей. При этом поры мембраны настолько малы, что лишь небольшие молекулы воды способны проникнуть через них, а более крупные молекулы органических соединений задерживаются на ее поверхности.

Во избежание образования отложений и закупорки пор концентрат постоянно циркулирует над мембраной, непрерывно омывая ее поверхность.

По мере повышения концентрации небольшое количество концентрата сбрасывают

вканализацию, а непрерывно отводимый пермеат пропускают через угольный фильтр,

вкотором из него удаляют остатки ароматических соединений, и возвращают в производство.

Тем самым сокращаются объем сточных вод, расход свежей воды и снижается стоимость теплой воды.

8.9. ОЧИСТКА ВОЗДУШНЫХ ВЫБРОСОВ

При транспортировке, очистке и сортировке зерна выделяется значительное количество пыли, которую необходимо постоянно удалять вследствие ее взрывоопасности.

В связи с этим оборудование для приема, транспортировки, очистки и сортировки зерна оснащают системами аспирации, обеспечивающими удаление пыли. Это осуществляется благодаря принудительному отводу запыленного воздуха от машин, механического транспорта и прочих очагов пылеобразования с помощью вентиляторов. Скорость воздушного потока в аспирационных воздуховодах должна быть не ниже 18–20 м/с.

8.9.1. Рукавные фильтры

До недавнего времени запыленный воздух перед выбросом в атмосферу очищали преимущественно в гидроциклонах, в которых пыль осаждалась и через шлюзовые затворы выгружалась в бункеры, а из них поступала на отгрузку.

Очистка воздуха в гидроциклонах недостаточно эффективна и поэтому в настоящее время их повсеместно заменяют на рукавные фильтры

6(рис. 8.9), после которых остаточное содержание