Пособие в области охраны окружающей среды и природопользования (стр. 170 )

Рисунок 7.74 - Обжарочный аппарат для обжаривания партиями, используемый компанией по производству кофе в Германии [65, Германия, 2002 г.]

В случае обжарочного аппарата непрерывного обжаривания, сырой кофе подается без перерывов, а обжаривание и охлаждение выполняются при прохождении через обжарочный аппарат. Кофе проходит через обжарочный барабан, содержащий отделения с партиями в малых дозировках. Кофе перемешивается при движении барабана и ведении горячего воздуха. Поскольку обжаривание производится мини-партиями, замена продукта невозможна без прерывания процесса обжаривания. Пыль и оболочка зерен удаляются при использовании циклона. Обжарочные аппараты непрерывного обжаривания обладают особенными преимуществами в случаях, когда обжаривается только несколько сортов кофе, а обжаривание выполняется при многосменном режиме работы.

По имеющимся сообщениям в Германии обжарочные аппараты непрерывного обжаривания могут обрабатывать до 4000 кг/ч, а время обжаривания составляет в регионе от одной до восьми минут. Схема обжарочного аппарата непрерывного обжаривания, используемого в Германии, изображена на рисунке 7.75.

Рисунок 7.75 - Непрерывный процесс обжаривания кофе, используемый компанией по производству кофе в Германии [65, Германия, 2002 г.]

7.7.8.7.1 Рециркуляция воздуха во время обжаривания кофе

Описание

Что касается подачи воздуха для обжаривания, проводится различие между машинами без рециркуляции и с рециркуляцией. Обжарочные аппараты с рециркуляцией потребляют меньше энергии и производят меньший объем отработанных газов для очистки.

Экологические эффекты от внедрения метода

Обжарочные аппараты с рециркуляцией потребляют меньше энергии и производят меньший объем отработанных газов для очистки, чем обжарочные аппараты без рециркуляции.

Эксплуатационные данные

Обжарочные аппараты с рециркуляцией потребляют до 25 % меньше энергии, чем обжарочные аппараты без рециркуляции. В таблице 7.113 показана массовая концентрация пыли от обжарочных аппаратов с рециркуляцией и без рециркуляции.

Таблица 7.113 - Массовая концентрация пыли после циклона

	Концентрация пыли после циклона (мг/м3 в нормальных условиях)
Обжарочный аппарат с рециркуляцией	20 - 150
Обжарочный аппарат без рециркуляции	200 - 400

Применимость

Применимо на всех предприятиях по обжариванию кофе.

Экономические показатели

Уменьшение затрат на энергию и очистку отработанного газа.

Примеры предприятий

Используется преимущественно в секторе по производству кофе в Германии по сравнению с обжарочными аппаратами без рециркуляции.

Справочная литература

[65, Германия, 2002 г.]

7.7.8.7.2 Охлаждение обжаренного кофе мелкодисперсной водой

Описание

Мелко распыленная вода подается в камеру для охлаждения продукта. Когда воздушно-водный аэрозоль соприкасается с горячим обжаренным кофе, капли воды испаряются.

Экологические эффекты от внедрения метода

Уменьшение загрязнения атмосферного воздуха и потребления энергии по сравнению с воздушным охлаждением.

Эксплуатационные данные

В отличие от воздушного охлаждения, охлаждение мелкодисперсной водой использует значительно меньшие объемы воздуха, и поэтому необходимо очищать меньше отработанного газа и уменьшается выделение запаха. В таблице 7.114 показан состав отработанного газа, образующегося при воздушном охлаждении, т. е. уровни выше, чем при охлаждении мелкодисперсной водой, до очистки. Потребляется меньше энергии по сравнению с воздушным охлаждением (см. таблицу 7.115). Во время данного технологического процесса сточные воды не образуются.

Таблица 7.114 - Состав охлаждающего отработанного газа, образующегося при воздушном охлаждении, до очистки

Температура отработанного газа (°C)	40
Объем отработанного газа (м3/кг)*	2-7.5
Выбросы TOC (мг/ м3 в нормальных условиях)	20
Выбросы пыли (мг/ м3 в нормальных условиях)	75
*10 % от объема обжарочного газа

Образующиеся при охлаждении мелкодисперсной водой выбросы удаляются посредством системы обработки отработанного обжарочного воздуха.

Применимость

Охлажденный кофе покидает обжарочный аппарат приблизительно при температуре 60 °C, что не является оптимальным для молотого кофе. Для некоторых сортов кофе при конечной температуре в 60 °C вкус может быть приемлемым, но для некоторых он может быть нежелательным. Более 90 % рынка обжаренного кофе в Европе занимает молотый кофе. Поэтому такая система охлаждения может использоваться только в определенных случаях. Технологический процесс преимущественно используется в плотно застроенных населенных пунктах.

Экономические показатели

Уменьшение затрат на энергию и очистку отработанного газа по сравнению с воздушным охлаждением.

Примеры предприятий

Используется в секторе по производству кофе Германии.

Справочная литература

[65, Германия, 2002 г., 186, CIAA-EUCA, 2003 г.]

7.7.8.7.3 Обжаривание кофе с последующим каталитическим окислением отработанных газов

Описание

На приведенном для примера недавно построенном крупномасштабном предприятии по обжариванию кофе в Германии, которое мы в данном разделе назовем завод A, используются обжарочные аппараты с рециркуляцией для обжаривания партиями и непрерывного обжаривания (см. раздел 7.7.8.7.1), предприятие характеризуется производительностью обжаривания примерно в 12000 т/год при работе в две смены. Обжаривание, хранение и транспортировка обжаренного или молотого кофе осуществляется в инертных условиях, т. е. в условиях низкого содержания кислорода. Для получения низкого содержания кислорода захваченный в технологическом процессе помола объем окиси углерода приблизительно в 2 л/кг обжаренного кофе добавляется к воздуху для пневматической транспортировки контейнеров с молотым и обжаренным кофе. Трубопроводы и емкости должны быть газостойкими, чтобы удерживать высвобождаемый газ внутри системы. Отработанный газ очищают с использованием каталитического прокаливания.

Завод B – еще один пример крупномасштабного предприятия по обжариванию кофе, где производят исключительно вакуумные упаковки по 500 г. Годовая производительность составляет 44500 тонн обжаренного кофе за 3900 часов работы, а средняя производительность составляет 140 тонн обжаренного кофе при работе в две смены в день. Используются пять обжарочных линий общей производительностью 13640 кг/ч. Обжарочные установки состоят из обжарочных аппаратов с рециркуляцией для обжаривания партиями (см. раздел 7.7.8.7.1), производительностью приблизительно 2200 кг/ч, и обжарочных аппаратов с охлаждением мелкодисперсной водой (см. раздел 7.7.8.7.2) производительностью приблизительно 3080 кг/ч. Отработанные газы очищают с использованием печи для каталитического прокаливания, которая в значительной мере устраняет выделение запаха.

CO2 с предприятий по производству молотого кофе собирают и используют в качестве газа, защищающего молотый кофе от кислорода, пока кофе не будет упакован под вакуумом.

Экологические эффекты от внедрения метода

См. раздел 7.7.3.11.3.

Воздействие на различные среды

См. раздел 7.7.3.11.3.

Эксплуатационные данные

В таблице 7.115 показано сравнение уровней потребления и выбросов для различных технологических процессов обжаривания.

Таблица 7.115 - Сравнение уровней потребления и выбросов для различных технологических процессов обжаривания

Уровни потребления и выбросов	Единица1	Уровни выбросов из обжарочного аппарат2 до очистки отработанного газа	Завод A Партиями с рециркуляцией и воздушным охлаждением	Завод A Непрерывно с рециркуля-цией и воздушным охлаждением	Завод B Париями с рециркуляцией и охлаждением мелкодисперсной водой (данные от 2001 г.)
Общее потребление воды	л/т				169,2
Потребление воды для обжаривания	л/т				130
Потребление воды охлаждающей системой	л/т				200
Подача топочного мазута	л/т				42,04
Общее потребление энергии	кВт-ч/т		490	470	115,21
Потребление энергии при обжаривании	кВт-ч/т				49,6
Потребление энергии при упаковке	кВт-ч/т				19,6
Потребление энергии при помоле	кВт-ч/т				19,6
Уровень шума из обжарочного аппарата	дБ(A)		75	75	75
Уровень шума из вентиляторов	дБ(A)		96	96
Отходы, направляемые для компостирования, после прессования в брикеты, например, оболочки кофейных зерен	кг/т	5 - 10*			2.5
Все следующие уровни выбросов в атмосферу были измерены после каталитического прокаливания, кроме2
Выбросы пыли	мг/м3 в нормальных условиях		<20	<50
Пылевая нагрузка	кг/ч		0,1	0,018 – 0,275
Выбросы ЛОС (концентрация)	мг/м3 в нормальных условиях	10000	<50	<50	3,8 – 29,2
кг/т				0,00963
Выбросы ЛОС (нагрузка)	кг/ч		0,25	0,018 – 0,275
Выделение запаха3 Запах кофе все же явно различим даже при 3,5 OU/м3.	OU/м3 в нормальных условиях	150000			577 - 1138
GE/ м3 в нормальных условиях	300000			1155 - 2276
Двуокись углерода (CO2)	V/V	1 - 3
Окись углерода (CO)	мг/м3 в нормальных условиях	500 - 3000
1 на единицу сырого кофе
2 тип обжарочного аппарата не указан, например, для обжаривания партиями или для непрерывного обжаривания
3 в соответствии с руководством VDI 3881 – лист с 1 по 4
* 25 л/кг, размер частиц >100 мкг

Экономические показатели