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啤酒工业清洁生产技术需求探析

2017-02-17 14:27:25来源:土木在线论坛浏览:评论:0

  1.啤酒生产行业概况
  
  自2002年我国成为世界啤酒产销第一大国以来,我国啤酒总产量呈逐年增长的趋势,2007年继续保持大幅增长的势头,完成啤酒产量3931.37万kL,比上年同期增长13.8%。随着我国环境保护工作的深入开展,很多啤酒企业开展了清洁生产工作,在节能减排方面取得了显着的成绩。一些领先的啤酒企业kL啤酒耗水指标可以下降到5.5以下,已经接近国际先进水平,但与国外先进企业相比仍有一定的差距。

  据统计,2008年中国化学需氧量和二氧化硫排放量比上年分别下降4.42%和5.95%,比2005年分别下降6.61%和8.95%,首次实现了减排任务完成进度赶上时间要求,为全面完成“十一五”减排目标打下了坚实基础。实践证明,在大量治污工程基本建成的形势下,开展清洁生产,实施污染预防,是实现工业减排目标的重要手段。清洁生产则是啤酒行业实现减排目标的重要手段。

  为促进啤酒行业实现减排目标,为啤酒工业企业开展清洁生产提供技术支持和导向,中华人民共和国环境保护部颁布了《清洁生产标准 啤酒制造业》(HJ/T183-2006)。根据标准的相关内容,本文对啤酒行业的一些清洁生产技术进行探讨。同时可以查看中国污水处理工程网更多技术文档。

  2.啤酒行业清洁生产技术需求分析
  
  2.1麦芽粉碎麦芽是啤酒生产原料,麦芽粉碎分三种:干法粉碎、增湿粉碎和湿法粉碎。增湿粉碎是将麦芽在粉碎之前用水或蒸汽进行增湿处理,使麦皮水分提高,增加其柔韧性,粉碎时达到破而不碎的目的。主要分为水喷雾增湿、蒸汽增湿两种方法。湿法粉碎是将麦芽在粉碎前用30℃~50℃的温水浸泡15~30min,使麦芽的含水量提高到30%左右,同时其体积由于吸水而膨胀35%~40%。与干法粉碎相比,增湿粉碎和湿法粉碎的优点如下:

  (1)增湿粉碎和湿法粉碎可提高过滤效率。与干法粉碎相比,增湿粉碎和湿法粉碎的麦芽壳保持得比较完整,滤层比较疏松,过滤效率提高。增湿粉碎可提高约20%的过滤效率,湿法粉碎的过滤效率可提高50%以上。

  (2)对于溶解性较差的麦芽,增湿粉碎和湿法粉碎的浸出率比干法粉碎高。

  (3)增湿粉碎和湿法粉碎可以直接使用新鲜麦芽,而干法粉碎必须将麦芽存放一段时间使其回潮。

  (4)增湿粉碎减少了粉尘飞扬,湿法粉碎则可彻底解决麦芽粉碎中的粉尘污染问题。

  2.2回收利用煮沸锅的蒸汽废热
  
  啤酒生产过程中热蒸汽的消耗主要是糖化过程中的麦汁煮沸。麦汁煮沸时须从麦汁中蒸发出6%~12%的水蒸汽。如果将这些蒸汽排入大气,不但损失了热量,还会带来一些不良气味,污染大气。一般二次蒸汽的回收设备和低压煮沸相配套。煮沸锅密闭,控制蒸汽排出阀门,使煮沸锅内压力达0.05MPa,这时排出的二次蒸汽温度可达180℃。

  利用煮沸锅二次蒸汽的方法很多,最常用的方法是换热回收就地利用。当麦汁充分煮沸后,达到102℃,产生的二次蒸汽将排气筒中的空气顶出,关闭排气筒挡板,使蒸汽通过风机导入回收系统。在回收系统中,蒸汽先经过列管式一次换热器,将体积为麦汁量1.5倍的80℃水加热到95℃,蒸汽在列管间隙冷凝;98℃~100℃的蒸汽冷凝水再进入列管式二次换热器,将冷水加热到85℃,可供CIP(Cleaning in Place)洗涤和糖化洗槽,30℃的冷凝水排出;一次换热器出口的95℃热水再在一个薄板换热器中将过滤流出的70℃麦汁和洗槽水预热到92℃进煮沸锅,在换热器中95℃热水降到80℃,再去和二次蒸汽换热。

  除了换热回收外,还可利用二次蒸汽制冷,用废蒸汽预热蒸发制冷介质,使其吸收或膨胀,转换成机械能制冷。还可通过压缩提高二次蒸汽的压力和温度,使之直接成为麦汁煮沸的热源。

  2.3推广采用麦汁一段冷却技术
  
  糖化结束,要在很短时间内将100℃的热麦汁冷却到7℃~8℃,需要消耗很多冷却水。过去啤酒厂都采用麦汁两段冷却法。第一段用冷水将麦汁从95℃冷却到35℃~45℃,得到55℃左右的冷却水;第二段再用其它冷却介质(盐水、乙醇水、乙二醇水等)将麦汁冷却到7℃~8℃。由于第一段排出的冷却水只有55℃左右,不能直接用于糖化洗罐,加上冷却水量大,啤酒厂无法全部利用,很大一部分干净的温热水被排掉了。近几年发展的麦汁一段冷却新技术,通过氨蒸发制冷,用3℃~4℃的冰水一次将热麦汁冷却到7℃~8℃,排出75℃~80℃的热水,可以直接进入酿造热水罐,作洗槽水和糖化下料水。实现了麦汁冷却水的充分利用,大大降低了耗水量。在正常生产时,除了糊化、糖化下料时,少量掺入一些冷却水外,整个生产过程,包括CIP洗涤,都不再补充新水,直接使用热交换排出的冷却水。有废水需要处理的单位,也可以到污水宝项目服务平台咨询具备类似污水处理经验的企业。

  麦汁一段冷却与两段冷却工艺的设备投资大致相同,但在节能降耗方面,具有以下四方面的优点(某厂生产实测):

  (1)降低能耗,节电40.5%;(2)节约热能,水和热麦汁全程热交换后,出口水温75℃~80℃,可直接供洗槽工艺使用,麦汁热回收率90%~95%;(3)降低水耗,节约麦汁冷却水40%;(4)降低辅助材料酒精的消耗,一段冷却以水作载冷剂,酒精用量分别降低29%和30%。

  2.4二氧化碳回收
  
  二氧化碳回收要经过洗涤、净化、压缩、干燥、冷却、液化等过程。发酵初期发酵罐内存有大量的空气,释放出的二氧化碳实际上是与空气的混合气体,因此应先将发酵罐内的空气排净后再回收二氧化碳,约需24h。

  2.5发酵过程微机控制
  
  发酵是啤酒生产中最重要的环节之一,其直接决定着啤酒的口味与质量。早期的大罐发酵通过温度、压力等检测仪表结合手动操作执行机构来实现冷媒调节、罐压控制等目的,普遍存在着控制精度低、劳动强度高、管理能力差等缺点。近年来,国内主要啤酒生产厂家为了改善产品质量,提高劳动生产率以及生产管理水平,纷纷采用各种新技术来提高自动化程度。啤酒发酵是一种多阶段、连续的工艺过程,而每一阶段的工艺对罐温、罐压的要求都不同。在发酵周期的各个不同阶段,酵母的活动能力、生长繁殖的快慢与发酵温度的变化有着密切的关系。因此,严格控制发酵工艺各阶段的温度就成了保证啤酒质量的关键。酒液在发酵过程中产生大量的热,必须用冷媒液来吸收并维持工艺设定的温度值。啤酒发酵工艺过程除了要控制罐温在特定阶段与设定的工艺曲线相吻合以外,还要控制罐内气体的有效排放,以使罐内压力符合工艺要求。

  2.6废酵母综合利用
  
啤酒生产过程中排放的废酵母泥是高浓度有机污染物,污染负荷约占废液总污染的1/3。采用废酵母回收利用技术,可有效地消除这部分污染。综合利用的主要方向包括:废酵母泥干燥生产饲料酵母;酵母破壁制营养液和浸膏;核苷酸类药物生产;制取其他生化药品。

  2.7主要节水措施
  
  啤酒厂节水措施主要包括以下几个方面:

  (1)啤酒生产过程中,热麦汁冷却工艺采用一段冷却法。回收的热水可用于糖化投料和其他生产用水。

  (2)回收麦汁薄板冷却水,用作糖化、糊化下料水或洗糟用水。

  (3)糊化锅、糖化锅、煮沸锅、回旋沉清槽等可以考虑使用高效的泡沫清洗剂进行清洗,可以节约冲洗用水。

  (4)回收发酵罐/清酒罐洗涤水,前罐最后冲洗水作为下一罐洗罐的头道水或冲地之用。发酵麦汁管路及清酒过滤机的杀菌用水,可收集起来作发酵大罐/清酒罐的清洗用水。

  (5)利用新设备、新技术,如用错流过滤代替硅藻土过滤,可以节约水耗,又降低酒损和化学清洗剂用量,啤酒浊度又低。有废水需要处理的单位,也可以到污水宝项目服务平台咨询具备类似污水处理经验的企业。

  (6)洗瓶机后工序漂洗水基本上未受污染,经回收后不用做任何处理就可直接用于洗瓶机前段预洗或冲洗地面。完善洗瓶喷淋控制系统,控制喷淋水量;完善杀菌机PLC温度控制,根据不同情况设置工艺控制参数,平衡杀菌水的循环使用,最大限度地减少补充水。

  3.结论
  
  总体而言,目前国内很多啤酒企业仍存在生产能力小、工艺技术和设备较为落后,管理水平低等情况,导致企业出现能耗高、物耗高、污染重、经济效益低等一系列问题。在严峻的市场竞争环境和日趋严格的环境法规标准的双重压力下,啤酒企业必须对现有技术装备进行更新改造,提高资源能源利用效率,提高管理水平和员工素质,以保证其可持续发展,实现经济、环境效益的双赢。

 

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