CC BY
18
Мембранный аппарат для отделения пива от избыточных дрожжей
И. Т. Кретов, д-р техн. наук; С. В. Шахов, канд. техн. наук;
А. И. Потапов, канд. техн. наук; А. И. Ключников, канд. техн. наук;
Е. С. Попов, асп.; Д. С. Попов
Воронежская государственная технологическая академия
В настоящее время, как никогда, остро стоят экологические проблемы производства, особенно в пивоваренной промышленности, которая является материалоемким производством, где степень использования сырья для получения готового продукта составляет примерно 75 %, остальное переходит в технологические отходы, в большинстве это вторичные сырьевые ресурсы. Среди вторичных сырьевых ресурсов особое место занимают избыточные пивные дрожжи, которые собираются из бродильных танков в виде «донных осадков».
На пивоваренных предприятиях образуется определенный объем избыточных дрожжей (в среднем от 1,5 до 2 % от общего количества произведенного пива), огромная часть которых не утилизируется. В избыточных дрожжах содержание пива
составляет около 50 %, которое можно вернуть в технологическую линию производства, что обеспечит дополнительную прибыль, кроме этого полученный концентрат пивных дрожжей имеет большое пищевое значение. Полноценный белок избыточных дрожжей характеризуется высоким содержанием незаменимых (основных) аминокислот. Также избыточные дрожжи служат богатым источником витаминов (группы В, по содержанию которых они в 10 раз богаче пекарских, группы РР, витамин Е, биотин, пантотеновая кислота, никотиновая кислота, холин, изотин, инозин, провитамин D — эргостерин), минеральных веществ (кальций — 0,32 %, фосфор — 0,28 %), микроэлементов (медь, кобальт, цинк), нефалина, лецитина, холина и глютатиона.
ПИ]
НАПИТКИ
6•2008
54
Полученный концентрат дрожжей можно применять в пищевой промышленности как ценные пищевые добавки, а также для обогащения корма для коров, свиней, птиц и рыб; для изготовления лекарств в медицине и ветеринарии.
Для извлечения пива из избыточных дрожжей существуют различные методики и технологии, позволяющие повысить выход пива на пивоваренных предприятиях и одновременно снизить объемы сбрасываемых сточных вод. Однако они обладают рядом существенных недостатков: требуют закупки дорогостоящего оборудования; сложность конструкции, эксплуатации и ремонта; трудоемкость в обслуживании; разрушается структура дрожжевых клеток, вследствие чего — клеточных мембран, и протоплазма поступает в пиво; ухудшается товарный вид выделенных дрожжей; невозможно получить после разделения пиво, которое сразу можно отправить на фильтрацию или на розлив.
В настоящее время для извлечения пива из избыточных дрожжей все большую популярность приобретает технология мембранной фильтрации. Поэтому мы разработали мембранный аппарат, использующий эту технологию и позволяющий обеспечить возврат пива в основное производство, сохранить целостную структуру дрожжевых клеток и тем самым высокое качество выделенного пива.
Мембранный аппарат (рис. 1 -4) содержит корпус с патрубками ввода исходной жидкости 1, вывода очищенной жидкости 2 и жидкости с осадком 3, состоящий из цилиндрической обечайки 4 с эллиптическим верхом 5 и днищем 6, фланцем 7 и опорами в виде ножек 8. Аппарат снабжен фильтродержателем 9 с закрепленными в нем фильтрующими элементами 10. В центральной части фильтродержателя 9 установлено распределительное устройство 11 с возможностью вращения на опорных нижнем 12 и верхнем 13 шарнирах, выполненное в виде турбины цилиндрической формы, к боковой поверхности которой по касательной приварены сопла 14. Диаметр входных и выходных отверстий последних выбирают таким образом, чтобы выходящие из сопла потоки жидкости обеспечивали свободное вращение турбины со скоростью, позволяющей удалять отложения с поверхности фильтрующих элементов 10, при этом в распределительном устройстве 11 коаксиально расположен патрубок ввода исходной жидкости 1. Герметичность соединения распределительного устройства 11 с патрубком ввода исходной жидкости 1 обеспечивается лабиринтным уплотнением 15. Верхний опорный шарнир 13 посредством шарика 16 контактирует с подпружиненным штоком 17, обеспечивающим вертикальное положение распределительного устройства 11, а нижний опорный шарнир 12, расположенный в крестообразной пластине 18, опирается
на шарик 19, установленный в крестообразном подпятнике 20. В верхней части аппарата размещена зажимная плита 21. По периферии обечайки 4 установлены профильные элементы 22, повторяющие профиль фильтрующих элементов 10 таким образом, чтобы образующийся между профильными и фильтрующими элементами проточный канал обеспечивал свободную циркуляцию разделяемого потока.
Мембранный аппарат работает следующим образом. Исходная жидкость через патрубок 1 подается на распреде-
лительное устройство 11, откуда в виде струй жидкости через сопла 14 поступает на поверхности фильтрующих элементов 10. Под действием струйных потоков жидкости возникает реактивная сила, приводящая к вращению распределительного устройства 11 вокруг своей оси. Таким образом, на выходе из сопел 14 распределительного устройства 11 возникают вращающиеся потоки жидкости (рис. 5), воздействующие на поверхности фильтрующих элементов 10 и приводящие к смыванию отложений (зона I).
14 18
Рис. 4. Нижний узел крепления
распределительного устройства мембранного аппарата
Часть потока жидкости проходит между фильтрующими элементами 10 и попадает в кольцевые зазоры, в которых окончательно происходит промывание поверхности фильтрующего элемента 10. Отложения, образующиеся в процессе взаимодействия потоков жидкости и фильтрующих элементов 10, оседают в нижней части аппарата, откуда могут удаляться периодически или непрерывно при помощи патрубка 3. Жидкость, прошедшая через фильтрующий материал, попадает во внутреннюю полость фильтрующего элемента 10, откуда поступает в днище 6 и затем отводится из фильтродержателя 9 при помощи патрубка 2 (зона II).
Предложенный мембранный аппарат позволяет:
увеличить ресурс работы фильтрующего элемента за счет более эффективной регенерации мембраны путем гидродинамического воздействия струй жидкости;
повысить производительность аппарата за счет снижения уровня концентрационной поляризации;
расширить диапазон использования фильтра как для грубой фильтрации, так и для мембранных способов очистки. &
6 • 2008
В
55
