Комплексное решение задач водоподготовки в технологиях приготовления пива и безалкогольных напитков

Общеизвестно, что неукоснительное соблюдение требований к составу технологической воды является определяющим фактором при производстве высококачественных пищевых продуктов. В особенности это касается производства безалкогольных напитков, пива, ликероводочных и слабоалкогольных напитков. При этом требования к составу технологической воды в этой области промышленности постоянно ужесточаются как вследствие эволюции соответствующих нормативных документов, так и благодаря конкурентной борьбе производителей за качество выпускаемых продуктов. Достичь требуемых показателей качества воды возможно только за счет применения современных технологий водоподготовки и использования соответствующего оборудования.

Киевское НПО "ЭКОСОФТ" уже на протяжении 14 лет разрабатывает и внедряет оригинальные технологические схемы подготовки воды для предприятий пищевой промышленности. Сегодня "ЭКОСОФТ" — один из лидеров украинского рынка водоподготовки с собственной научно-исследовательской, проектной и производственной базой. "ЭКОСОФТ" поддерживает прямые контакты с ведущими мировыми производителями оборудования и материалов для очистки воды, производит собственные фильтрующие загрузки и использует для реализации технологических схем в пищевой промышленности самые современные достижения украинской и мировой научно-технической мысли. Все установки "ЭКОСОФТ" производятся в соответствии с ТУУ 13680574.002-2000, а проектирование, монтаж и пуско-наладка осуществляются в соответствии с лицензией АА №556600.

Такой широкий спектр возможностей позволяет НПО "ЭКО-СОФТ" обеспечивать комплексный подход к решению практически всех задач, связанных с качеством воды, на предприятиях пищевой промышленности.

В ходе решения этих задач используется весь спектр традиционных и оригинальных методов водоподготовки, перечисление и теоретическое описание которых, на наш взгляд, не будет представлять существенного интереса для читателя. Более наглядной иллюстрацией комплексного подхода к очистке воды на предприятиях пищевой промышленности, являются примеры реального внедрения технологических решений "ЭКОСОФТ" на ведущих предприятиях пищевой отрасли Украины.

Одним из таких примеров может служить проект по организации очистки воды для ОАО "Хмельпиво" (г. Хмельницкий), реализованный в феврале 2003 г. Заказчиком была поставлена задача по подготовке воды для приготовления пива (производительность 40 м³/час) и линии мойки бутылок (производительность 8 м³/час).

Анализ исходной воды показал, что для получения качественной воды для приготовления пива необходимо существенно снизить в исходной воде содержание железа и аммония при условии сохранения в воде ионов жесткости. Для предотвращения образования карбонатных отложений на нагревательных элементах и форсунках бутыломоечной машины необходимо дополнительно осуществить глубокое умягчение воды.

Для одновременного удаления из воды железа и аммония научно-исследовательским отделом НПО "ЭКОСОФТ" была разработана и испытана оригинальная технология, основанная на применении природной фильтрующей загрузки — клиноптилолита. Применение этой фильтрующей загрузки после предварительной аэрации, позволяет осуществить в одну стадию удаление железа и аммония. При этом стоимость загрузки невелика в сравнении с синтетическими импортными аналогами, а селективность извлечения ею перечисленных примесей значительно превосходит последние.

Восстановление свойств фильтрующей загрузки осуществляется при взрыхлении обратным током и последующем пропускании раствора поваренной соли,

После обработки на клиноптилолите вода поступает на картриджные фильтры тонкой механической очистки, а затем подается в заводскую сеть, Часть потока очищенной воды подается на установку Na-катионитового умягчения непрерывного действия и затем — на бутыломоечную машину,

Аппаратно-технологическая схема выполнена с применением самого современного оборудования для водоподготовки: корпуса фильтров производства Park Int. (США) выполнены из коррозионно-устойчивого композитного пластика, фильтры снабжены автоматическими центральными управляющими клапанами Fleck (Франция), фильтры тонкой очистки выполнены из нержавеющей стали марки 316L, автоматика установки водоподготовки синхронизирована с работой насосного оборудования. Схематически реализованная технологическая цепочка изображена на рис. 1.

Рис. 1. Технологическая цепочка водоподготовки для предприятия ОАО "Хмельпиво"

Таким образом, на предприятии ОАО "Хмельпиво" был решен комплекс задач по очистке и кондиционированию воды с применением оригинальных технологий и высококачественных материалов и оборудования, что позволило существенно снизить капитальные и эксплуатационные затраты на водоподготовку по сравнению со стандартными решениями, предлагаемыми иностранными производителями.

Другим интересным вариантом комплексного решения проблем водоподготовки на предприятии по розливу безалкогольных напитков является проект по наращиванию производительности линии розлива на киевском КЗ "Росинка", успешно осуществленный в сентябре 2003 года. Заказчиком ставилась задача по увеличению производительности линии розлива на 40 м³/час, при этом в качестве источника водоснабжения предполагалось использовать либо артезианскую скважину, либо водопроводную сеть г. Киева. При этом для приведения воды артезианской скважины в соответствие с требованиями к воде для производства безалкогольных напитков необходимо скорректировать жесткость и щелочность, а в случае использования водопроводной воды необходимо дополнительно удалить органические вещества природного происхождения и железо. Для решения этой задачи, научно-исследовательский отдел НПО "ЭКОСОФТ" в сотрудничестве с аналитической лабораторией ККЗ "Росинка" с 1998 года проводил ряд лабораторных исследований и пилотных испытаний разработанных технологий очистки очистки артезианской и водопроводной воды на предприятии. В результате проведенных испытаний была разработана технологическая цепочка, схематически представленная на рис. 2.

Рис. 2. Один из фильтров установки удаления железа и аммония на клиноптилолите (Q=10м3/час) на предприятии ОАО "Хмельпиво"

Цепочка включает следующие стадии:

1. Блок тонкой механической фильтрации на картриджных фильтрах.

2. Узел H-катионирования на слабокислотном катионите Dowex МАС-3 для снижения жесткости и щелочности воды. Узел выполнен в виде четырех аппаратов, заполненных катионитом и работающих в параллельном режиме со смещенным фильтроциклом (3 в рабочем режиме, 1 — в регенерации). Регенерация катионита осуществляется раствором соляной кислоты.

3. Узел одновременного умягчения, удаления органических веществ (снижения цветности и окисляемости), железа, алюминия на многофункциональной сорбционной загрузке ЭКОСОФТ МИКС®. Применение этого узла необходимо в случае использования в качестве исходной водопроводной воды. Четыре фильтра с загрузкой ЭКО-СОФТ МИКС® работают в аналогичной Н-катионитовым фильтрам последовательности и регенерируются раствором поваренной соли.

4. Узел дозировки раствора гипохлорита натрия для бактерицидной обработки воды

5. Узел дехлорирования на активированном угле. Адсорбер для этого узла выполнен из нержавеющей стали. В качестве фильтрующей загрузки используется высококачественный битуминозный активированный уголь Filtrasorb 300.

Рис. 3. Технологическая цепочка водоподготовки для ККЗ "Росинка"

В ходе проведения пилотных испытаний были определены технические параметры ведения процесса, расход реагентов на регенерацию, получены характеристики состава очищенной воды. Такая основательная подготовка позволила существенно сократить сроки монтажа и наладки установки и запустить ее в эксплуатацию в разгар летнего потребительского сезона.

Интересной особенностью данного проекта явилось весьма ограниченное пространство зоны для монтажа крупногабаритной установки водоподготовки. Для решения этой проблемы конструкторским отделом НПО "ЭКОСОФТ" был проведен ряд серьезных проектных работ, построена трехмерная модель установки с привязкой трубопроводов и управляющего оборудования (рис. 3).

По требованию Заказчика Установка была максимально автоматизирована, фильтровальная аппаратура синхронизирована с работой насосного оборудования, осуществлена визуализация процесса подготовки воды при помощи мнемосхемы.

В результате проделанной работы был решен комплекс задач по подготовке воды для линии розлива безалкогольных напитков из переменных источников и проведена его автоматизация. Стоимость полностью автоматизированной, практически не требующей операторского контроля установки производства НПО "ЭКОСОФТ" оказалась существенно ниже аналогичной установки импортного производства с полностью ручным управлением.

Наиболее ярким комплексным решением водоподготовки для пищевой промышленности является проект производительностью 40м³/час на АОЗТ Пивобезалкогольный комбинат "Радомышль" реализованный в октябре 2003 г.

Рис. 4. Запроектированная и реализованная установка водоподготовки на ККЗ "Росинка"

Особенностью этого проекта являлось многоцелевое назначение подготовленной технологической воды:

• Вода для приготовления пшеничного пива под торговой маркой "Пшеничне Еталон"
• Вода для приготовления соков под торговой маркой "Мрія"
• Вода для котельной.

Серьезными осложняющими факторами при разработке технологической схемы оказались переменный состав исходной воды с колебанием концентрации железа от 12 до 22 мг/л и значительная удаленность друг от друга (около 500 м) площадок, на которых предполагалось расположить оборудование водоподготовки.

Реализованная НПО "ЭКО-СОФТ" технологическая схема водоподготовки включает три основных этапа.

На первом этапе исходная вода из нескольких скважин купажируется и проходит узел дозировки гипохлорита натрия. Гипохлорит натрия выступает в качестве окислителя железа и обеспечивает дезинфекцию воды. Необходимое время экспозиции обеспечивается наличием реактора, в котором происходит процесс окисления железа. После реактора вода поступает в отстойники, в которых формируется осадок гидроокиси железа. Для интенсификации процесса хлопьеобразования перед отстойниками вводится флокулянт. Затем частично осветленная вода подается на узел мультимедийной фильтрации — четыре автоматических фильтра с мультимедийной гравийно-песчаной загрузкой, которые работают в параллельном режиме с периодичеким выводом на взрыхление обратным током воды. Производительность этого узла — 46 м³/час.

Рис. 5. Установка обезжелезивания производительностью 56 м³/час на АОЗТ Пивобезалкогольный комбинат "Радомышль"

На втором этапе происходит корректировка минерального состава воды с предварительной фильтрацией на активированных углях для обесхлоривания воды и тонкой механической фильтрацией на полипропиленовых картриджах для удаления угольной пыли.

Содержание железа к этой стадии снижается с 20 мг/л до 0,3 мг/л.

Часть потока предподготовленной воды подается на дуплексную установку умягчения непрерывного действия Умягченная вода используется для технических нужд предприятия — в котельной и для бутыломоечной машины.

Другая часть предподготовленной воды поступает на узел деминерализации на трех установках обратного осмоса производительностью 10 м³/час каждая. На этой стадии снижается общая минерализация воды и происходит корректировка основных технологических показателей, таких как жесткость и щелочность. Для защиты мембранных элементов от образования труднорастворимых соединений кальция, магния и железа применяется дозировка раствора ингибитора накипеобразования — т.н. антискаланта. Полученный после обратного осмоса пермеат (очищенная вода) собирается в накопительные емкости и используется для приготовления соков и безалкогольных напитков.

Рис. 6. Установка обратного осмоса, производительностью 30 м³/час

Вода для приготовления пшеничного пива должна содержать строго определенные количества солей кальция и натрия. Поэтому на третьем этапе происходит реминерализация пермеата обратного осмоса с помощью узла дозировки растворов хлорида кальция и гидрокарбоната натрия. Вода после узла реминерализации используется для приготовления пива.

Таким образом в ходе выполнения данного проекта была не только решена проблема глубокой очистки воды от железа, но и осуществлено комплексное обеспечение водой необходимого качества различных технологических процессов.

Приведенные примеры внедрения явно демонстрируют, что применение комплексного подхода к водоподготовке в пищевой промышленности, предлагаемого НПО «ЭКОСОФТ» позволяет не только снизить капитальные и эксплуатационные затраты на водоподготовку, но и максимально оптимизировать технологические характеристики процесса.

Стендер П., Митченко А., Поляков В.

”ЭКОСОФТ” НПО, г. Киев