Введення
Бродильна промисловість - Одна з найстаріших галузей промисловості в Росії. Аналіз сучасного технічного рівня підприємств бродильної промисловості показує, що його вдосконалення здійснюється в напрямку підвищення одиничної потужності, скорочення допоміжних операцій, зниження матеріало-та енергоємності, підвищення рівня механізації і автоматизації, поліпшення санітарної обробки.
Модернізація підприємств бродильної промисловості, будівництво поряд з великими підприємствами мінізаводів веде до розширення заводів і випускається асортименту бродильної промисловості і вимагає гнучкої організації проектувальних робіт з урахуванням досягнень світової практики, впровадження нових технологічних процесів і устаткування, ліквідації диспропорцій у цехах, підвищення рівня механізації транспортно-складських робіт. На солодових і пивоварних заводах встановлюються потокові механізовані лінії.
Останнім часом широкого поширення набули прогресивно розвиваються мініпивоварня і Міні-пивзаводи, на яких застосовуються нові методи замочування і сусловаренія сировини. Успішно експлуатуються циліндричні бродильні апарати для прискореного бродіння та доброджування пива, діатомние фільтри і гідроциклони апарати для освітлення гарячого сусла і пива. З'явився цілий ряд додаткових операцій: карбонізація, стабілізація пива, а також утилізація вторинних матеріальних ресурсів.
В тому числі з'явилися нові розробки по технологічному устаткуванню, поєднання функцій і конструкцій деяких апаратів, підвищенню їх продуктивності, зменшення енерговитрат на проведені процеси, скорочення виробничих площ на одиницю займаного обладнання, виробляються вдосконалені шляхи підвищення ефективності обробки сировини.
Перед всій пивоварної промисловістю, зокрема, мініпівоваренной промисловістю стоять завдання щодо впровадження нової, більш прогресивної техніки і технології, що забезпечують повне і комплексне використання сировини, високоефективних машин і апаратів безперервної дії, що створюють можливість інтенсифікувати і автоматизувати процеси і впроваджувати АСУТП. При цьому в умовах ринкової економіки важливо забезпечити їх конкурентоспроможність при боротьбі за ринок з зарубіжними партнерами.
Особливою завданням, що стоїть перед мініпивоварня і Міні-пивзаводи, є проблема утилізації відходів виробництва, зокрема, табірного осаду, що представляє собою залишаються в табірному танку дріжджі. Рішення проблеми утилізації відходів дозволить поліпшити екологічну обстановку, а також дозволить домогтися певного економічного ефекту, так як утилізовані дріжджі містять певну частку товарного продукту, тобто дозволить скоротити втрати продукту.
1. Огляд сучасних об'єктів аналогічного призначення та вибір технічного рішення
Під табірним осадом розуміють що залишаються в табірному танку дріжджі, які містять пиво. Близько 1% товарного пива може бути отримано (після відповідної обробки дріжджів) в вигляді пива з дріжджового осаду. Існують декілька способів рекуперації цього пива: пресування дріжджів, сепарація дріжджів, мембранне фільтрування дріжджів [1].
1.1 Пресування дріжджів
Дріжджі закачують в камерний фільтр-прес і відфільтровують крізь поліпропіленові серветки (рис. 1). Завдяки пресуванню під тиском
0,4 ​​- 0,6 МПа, а в кінці циклу - в 1,5 - 1,8 МПа, дріжджі по консистенції стають схожі на пекарські.
Через використовуваного в фільтрі високого тиску недоліки цього способу робляться ще більш помітними. Вони полягають у підвищенні значень pH і підвищеному вмісті в пиві білка і нуклеїнових з'єднань, якщо до пресування дріжджі зберігалися довго і в теплих умовах. Тому дріжджі необхідно пресувати відразу ж після їх збору.
1.2 Сепарація дріжджів
Щадний метод рекуперації пива з дріжджів - це їх сепарація (рис. 2).
У рециркуляционний танк 1 набирається певна кількість доаерірованной води, яка подається насосом 6 до сепаратора 2 . По дорозі вода змішується з дріжджами, дозируемой насосом 5 . У сепараторі попереднього освітлення 2 велика частина дріжджів відділяється, а розведене водою відсепароване пиво повертається в рециркуляционний танк. Цей процес повторюється при постійному розбавленні пива водою і надалі відділенні дріжджів. На закінчення суміш води і пива подається на сепаратор для повного освітлення, де відбувається повне видалення дріжджових клітин з пива.
Недоліком цього способу рекуперації пива із залишкових дріжджів є енергоємність процесу, так як для здійснення сепарування потрібно сепаратор, який споживає велику кількість енергії. Крім цього, сепаратори мають досить високу вартість, складну конструкцію, складність експлуатації та монтажу.
1.3 Мембранне фільтрування дріжджів
Мембранний фільтр являє собою фільтр, в якому потік рідини рухається крізь фільтруючий шар не під прямим кутом, а паралельно фільтруючої мембрани, так що пиво дифундує крізь неї, а дріжджі несуться далі.
Даний спосіб не вимагає допоміжних фільтруючих засобів і у все більшій мірі застосовується для рекуперації пива з надлишкових дріжджів. При правильно підібраному режимі роботи мембранної установки можна забезпечити прийнятні фінансові витрати при хорошому якість пива, що особливо актуально в умовах малих підприємств. Мембранне фільтрування не вимагає для проведення процесу високих температур, що позитивно відбивається на характеристиках кінцевого продукту. Мембранна установка не вимагає значних енерговитрат, що дає значний економічний ефект.
Зважаючи очевидного переваги мембранного фільтрування перед перерахованими вище способами рекуперації пива з залишкових дріжджів для вирішення поставленого завдання виділення дріжджів з табірного залишку доцільно застосовувати саме мембранне фільтрування.
2. Огляд основних конструкцій баромембранного апаратів
Основні вимоги, пропоновані до мембранним апаратам різних конструкцій, - ефективне видалення з поверхні мембрани затримуваних речовин (тобто зниження концентраційної поляризації, гелеутворення і забруднення мембран) і компактність. Важливим при цьому простота, зручність зборки та монтажу установки.
Поділ розчинів в промислових баромембранного процесах здійснюють на чотири основні типи апаратів: фільтр-прес (або плоскокамерних), трубчастих, рулонних і на основі порожнистих волокон [2].
Апарати плоскокамерного типу збирають на основі плоскорамних елементів. Набір мембранних пакетів затискають за допомогою фланців. Між мембранами по краях пакетів знаходяться рамки з отворами для відведення фільтрату і відповідні прокладки (як правило, гумові), призначені для герметизації. Схема введення вихідного розчину передбачає послідовне і рівномірне його проходження над мембранами, розташованими на поверхні камер (рамок) збору фільтрату, в яких знаходиться дренажний матеріал. Апарати даного типу мають такі недоліки: вони вимагають складної герметизації елементів, невисока щільність упаковки, нерівномірність гідродинамічних умов в окремих зонах апарату.
В апаратах трубчастого типу подача вихідного розчину здійснюється всередину трубки, розділова поверхню (Власне сама мембрана) знаходиться на внутрішній її поверхні, оптимальний внутрішній діаметр трубки 8 - 25 мм. При збірці апаратів трубки укладають в вигляді блоків, а їх кінці заливають герметизуючим компаундом. Основним недоліком такого типу апаратів - дуже низька корисна площа мембран.
В апаратах рулонного типу вихідний розчин під тиском рухається по напірному каналі паралельно осі елемента. Пермеат, проходячи через мембрану, потрапляє в дренажний шар і по спіралі через нього відводиться в трубку-колектор. Область застосування апаратів з рулонними м...
