CC BY
20
Насосное оборудование
на предприятиях ликероводочной и пивоваренной промышленности
Е. Н. Груздева
ООО «Грундфос» (Москва)
Стабильно высокий спрос на продукцию ликероводочной и пивоваренной отраслей пищевой промышленности стал в последние годы причиной резкого роста числа предприятий, специализирующихся на ее выпуске. Массовое производство напитков позволило в самые сжатые сроки удовлетворить спрос на данные виды продуктов, породив острую конкурентную борьбу между производителями за рынок сбыта. Очевидно, что составляющими успеха в подобном противостоянии становятся взвешенная ценовая политика, расширение ассортимента выпускаемой продукции, а главное — повышение ее качества.
Для этого ведущие предприятия оснащаются самыми современными технологическими схемами автоматизированного производства, позволяющими минимизировать ошибки, связанные с человеческим фактором, снизить потери продукта при перекачках и перемешивании, уменьшить количество брака.
Известно, что производство алкогольных напитков при современных объемах выпускаемой продукции и высочайших требованиях к ее качеству невозможно без высокотехнологичного насосного оборудования. Оно нашло самое широкое применение не только в схемах приготовления конечного продукта, но и в большинстве вспомогательных операций: при водоснабжении, на установках мойки и розлива, для санитарно-гигиенических целей и в ряде других случаев.
Водоснабжение
Производство ликероводочной продукции и пива невозможно без надежного снабжения предприятий водой питьевого качества. Вода для производства конечного продукта может подаваться как из городской системы водоснабжения, так и из собственных водозаборных скважин предприятия. В последнем случае используется скважинное оборудование, основу которого составляют скважинные насосы. Их выбор будет зависеть от ряда факторов, основные из которых: высота подъема, диаметр
и режим работы скважины, а также химический состав воды. При этом одним из главных критериев выбора становится надежность и ресурс скважинных насосов. Еще одно обязательное требование — использование качественной нержавеющей стали с высокой степенью абразивоустойчивости для изготовления проточной части и рабочего колеса насоса.
Опыт применения таких насосов на пивных производствах Германии показал, что они не влияют на качество и состав подаваемой воды. Следует отметить, что первые насосы этой конструкции были установлены там еще в середине 70-х годов прошого века и продолжают работать до сих пор.
В качестве дополнения к насосу можно использовать шкаф защиты и управления, который должен не только защищать насос от перепадов тока, напряжения, перекосов фаз, пробоя изоляции, но и включать их в единую диспетчерскую сеть предприятия.
Поддержание необходимого давления в заводской сети часто требует установки насосов второго подъема, которые монтируются или после накопительных резервуаров, или в том случае, когда вода непосредственно поступает из городской сети.
Основная задача этих систем — подача воды для технологических нужд, питьевого водоснабжения, подпитки систем теплоснабжения, обеспечения водой пожарных сетей и многих других целей. Причем в подавляющем большинстве случаев вода должна проходить стадию фильтрации и определенной обработки для придания ей необходимых физико-химических и вкусовых свойств. Оптимальный режим для большинства установок водоподготовки — поддержание постоянного давления на входе независимо от уровня водопотребления, который может существенно различаться в зависимости от времени и нужд технологического цикла.
Для крупных предприятий традиционная компоновка насосов «1 рабочий + 1 резервный» даже при использовании частотного преобразователя нередко не позволяет обеспечить высокий КПД
во всем диапазоне требуемых расходов. Область высоких КПД (снижение не более 5 % от максимально возможного) лежит в диапазоне 80-120 % от номинальной рабочей точки насоса. В этом случае эффективным способом оптимизации может быть применение комплексных станций повышения давления. Нормализация изменения КПД в них достигается за счет использования нескольких насосов со встроенным электронным управлением, установленных в параллель на едином основании. Такая станция обычно состоит из трех (два рабочих + один резервный) или четырех насосов (три рабочих + один резервный). За счет частотного регулирования всех насосов станция автоматически подстраивается под изменение давления на входе. Благодаря шкафу управления осуществляется интеграция установки в общую систему диспетчеризации предприятия.
Впрочем, для предприятий с относительно небольшими объемами водопотре-бления вполне действенно использование комбинации насосов со встроенным частотным преобразователем и датчиком давления в паре с обычным резервным насосом. Это дает возможность снизить затраты без снижения эффективности. Как известно, электродвигатель со встроенным частотным преобразователем взаимозаменяем со стандартным, при этом на 30-50 % дешевле, чем отдельный частотный преобразователь. Такая схема водоснабжения, например, была реализована на одном из предприятий холдинга «Балтика» — Красноярском пивоваренном заводе «Балтика-ПИКРА». Здесь на водоснабжении первого (из городской сети) и второго ввода (водоподготовка) стоят насосы GRUNDFOS серии СКЕ 90 с частотным регулированием привода.
Процессы фильтрации
Один из обязательных этапов производства — фильтрование. Данный технологический процесс применяется для исправления питьевой воды, а также для очистки водки (сортировки, купажа). Кроме того, он необходим для фильтрования уже готовой продукции (водки, пива) в интересах придания напиткам прозрачности и определенных вкусовых качеств.
Фильтрование — необходимое условие подготовки исходной воды для придания ей необходимых физико-химических и вкусовых свойств. На участках, где вода проходит лишь фильтрование и ионообменные колонны, как правило, вполне достаточно давления насосов второго подъема, но для обратноосмо-тических установок требуются высокопроизводительные насосы, позволяющие обеспечить большие давления.
Например, на санкт-петербургском заводе «ЛИВИЗ» на подаче воды из сети на водоподготовку (обратный осмос) установлен высокопроизводительный насос из нержавеющей стали GRUND-FOS серии CRN. После обработки эта вода поступает в расходный бак.
Подобный же насос используется в процессе фильтрации в технологическом цикле. На «ЛИВИЗ» он имеет свои особенности на этапе купажа: при помощи электронного узла смешивания (DIVA) спирт и вода в необходимых соотношениях поступают в купажную емкость (одну из четырех), где происходит перемешивание. Туда же добавляется пылевидный активированный уголь. После этого полуфабрикат должен пройти двухступенчатую очистку: на первом этапе отфильтровывается уголь, затем водка насосом из нержавеющей стали прокачивается через полипропиленовую колонку, где окончательно доочищается.
Еще одно фильтрование происходит после поступления чистого продукта в чаны, где при необходимости добавляются отдушки — натуральные экстракты трав и плодов: зверобоя, гречихи, лимонов и т. д. Водка анализируется и при соответствии нормативам еще раз пропускается через полипропиленовую колонку (подача ее также осуществляется насосом CRN 15-03). При необходимости делается ручная коррекция. После этого готовая продукция поступает в емкости и далее на розлив.
Дозирование
Технология производства ликероводоч-ной продукции и пива в соответствии с выбранной рецептурой предусматривает внесение целого ряда ингре-диентов(экстрактов, ароматизаторов, хмелепродукта и пр.), а также их качественное перемешивание с исходным продуктом.
Так, производство пива предполагает использование определенного набора ингредиентов. Вместе с тем их высокая активность и стоимость требуют предельной точности и надежности дозирования в количествах, строго пропорциональных объему или массе исходного продукта (замеса, сусла и т.п.). Эффективность введения и размешивания препарата в продукте зависит от непрерывности его подачи в трубопровод во всем диапазоне производительности насоса. Однако далеко не каждый тип дозировочных насосов способен обеспечить подобное условие. Например, широко распространенные в пищевой промышленности мембранные дозировочные насосы с электромагнитным приводом на номинальных подачах практически на 100 % удовлетворяют технологическим потреб-
ностям. Необходимость изменить производительность насоса подобной конструкции приводит к тому, что процесс дозирования становится прерывистым, а это, в свою очередь, отрицательно влияет на качество перемешивания.
Причина этого негативного явления кроется в особенностях регулирования производительности насосов с электромагнитным приводом, которое обеспечивается путем изменения частоты хода мембраны и длины хода сердечника, «заставляющего» мембрану совершать возвратно-поступательное движение. Так, регулировка производительности насоса за счет, например, изменения длины хода сердечника приводит к нарушению стабильности процесса дозирования по причине ухудшения всасывающих возможностей насоса, что в последующем приводит к необходимости его перекалибровки.
Этих недостатков лишены современные мембранные дозировочные насосы с шаговым приводом. Важнейшее преимущество оборудования подобного типа — возможность выбора производительности насоса в пределах рабочего диапазона при полном ходе мембраны. Подобная особенность конструкции насоса позволяет избежать снижения точности дозирования и сохранить непрерывность процесса.
Современные цифровые дозировочные насосы с шаговым приводом способны обеспечить глубину регулировки 1:1000 (это означает, что для насосов с максимальной производительностью 2,5 л/ч минимальная подача будет в 1000 раз меньше, т.е. равна 2,5 мл/ч).
Цифровые дозировочные насосы применяются в схемах водоподготовки предприятий пищевой промышленности. С их помощью, например, вводится ингибитор осадка солей жесткости в интересах предотвращения его осаждения на фильтрующих мембранах (такое решение было осуществлено в низконапорной обратноосмотической системе для линии производства напитков в г. Щелково).
Успешно работают такие насосы и на «ПИКРЕ» (г. Красноярск). Здесь при помощи двух цифровых дозирующих насосов DME-60 в пиво вводится хме-лепродукт, поскольку на данном этапе необходима очень высокая точность дозирования.
CИП-мойки
Важнейшее условие бесперебойного функционирования предприятий лике-роводочной и пивоваренной отраслей — соблюдение гигиенических требований в технологических процессах. Обеспечение надлежащего санитарного состояния
оборудования,трубопроводов, теплооб-менных установок, резервуаров и емкостей достигается их мойкой и дезобра-боткой. Поскольку качественная очистка вышеуказанного оборудования вручную в силу сложности архитектуры технологических линий невозможна, самым оптимальным способом решения данной проблемы стало использование на предприятиях безразборных циркулярных одно- и многоконтурных С1Р-моек.
Принцип действия С1Р-мойки основан на использовании насосного оборудования, обеспечивающего приготовление и подачу под давлением моющего и дезинфицирующего раствора на объекты мойки, а также предварительного, промежуточного и окончательного их ополаскивания. Основу раствора составляет питьевая вода, подаваемая из циркуляционного бака на объект мойки посредством моющего насоса. Дозирование концентратов моющих средств (кислот, щелочей) в циркуляционные контуры С1Р-мойки осуществляется с помощью дозировочных насосов, о которых речь шла выше.
В качестве моющих насосов С1Р-мо-ек, как свидетельствует практика, широкое распространение получили специальные пищевые насосы из нержавеющей стали. К достоинствам этих агрегатов специалисты относят высокие эксплуатационные характеристики и ряд конструктивных особенностей: пригодность к перекачиванию практически любых типов жидкостей — химически нейтральных и агрессивных (кислоты, щелочи, чистящие вещества и пр.), в том числе содержащих воздух; их открытая конструкция обеспечивает легкую и быструю разборку и сборку в интересах профилактического осмотра или очистки на месте эксплуатации; обработка поверхности деталей проточной части насосов соответствует стандартам: пищевой (3А1) с шероховатостью поверхности < 3,2 мкм Ка, стерильный (3А2) < 0,8 мкм Ка, стерильный (3А3) < 0,4 мкм Ка, что гарантирует их высокие гигиенические свойства.
Можно сказать, что применение таких насосов стало повсеместным. Например, на известной московской пивоварне «Эфес» в процессах С1Р-мойки использованы самовсасывающие насосы Н%е Sipla.
Обеспечение циркуляции хладоносителя в системах охлаждения
Одна из сфер применения насосного оборудования на предприятиях ликеро-водочной и пивоваренной отраслей — подача хладоносителя к тем элементам технологических линий, где непосред-
4 • 2008
77
ственное охлаждение нецелесообразно или не представляется возможным, например, для охлаждения компрессоров холодильных цехов или установок рекуперации углекислого газа.
В настоящее время наиболее распространенными хладоносителями стали водные растворы гликоля (как правило, на основе пропиленгликоля). Благодаря своей нетоксичности эти высоковязкие жидкости оказались незаменимы на предприятиях пищевой промышленности, т. е. там, где их утечка не представляет опасности для здоровья людей и не отражается на качестве производимой продукции.
Вместе с тем существует ряд специфических особенностей водных растворов гликоля, которые необходимо учитывать при подборе насосного оборудования и его размещении в системе охлаждения.
Во-первых, растворы гликоля имеют отличные от воды теплофизические свойства (теплоемкость, плотность, теплопроводность, химическую активность). Во-вторых, гликоль имеет молекулярный размер, гораздо меньший, чем у чистой воды. Эти свойства способны привести к образованию утечек в уплотнениях (особенно при низких температурах теплоносителя и высоких концентрациях гликоля).
Известно, что стандартные насосы рассчитаны на максимальное содержание гликоля — 30-40 %; более высокие концентрации требуют замены обычных уплотнений на специальные.
Таким образом, коммерческий успех на рынке ликероводочной продукции и пива будут иметь те производства, чья продукция отличается отменным качеством, широким ассортиментом и доступными ценами. Опыт ведущих отечественных производителей алкогольных напитков свидетельствует о том, что подобных условий можно достичь благодаря внедрению современных технологических схем автоматизированного производства, в основе которых лежит в том числе и насосное оборудование.
Высокопроизводительные, энергоэффективные, интегрированные в единую АСУ ТП насосы — залог качества и конкурентоспособности конечной продукции, а также твердая гарантия ее стабильно высокого спроса и популярности у потребителя.
Практика показывает, что начальные инвестиции, вложенные в модернизацию существующих или создание новых технологических схем на базе современных насосов от ведущих производителей, окупаются в самые сжатые сроки, обеспечивая предприятию в дальнейшем существенную прибыль. &
CRUNDFOS' >Л
Новости от GRUNDFOS
В России введены в эксплуатацию новые большие насосы GRUNDFOS
Компания GRUNDFOS — ведущий мировой производитель насосного оборудования — осуществила первые в России поставки новых больших вертикальных многоступенчатых насосов CR150. На сегодняшний день это самое большое в мире насосное оборудование подобного типа. Отличительная черта CR150 — возможность перекачивания жидкости с расходом до 180 м3/ч.
Заказчиком выступил Пермский пивоваренный завод (ОАО «САН Инбев»). Оборудование GRUNDFOS серии CR150 установлено на насосной станции, предназначенной для подачи воды в системы водо-подготовки предприятия, солодовенного производства и котельного цеха. Забор жидкости осуществляется из двух резервуаров объемом 1000 м3.
«При реализации плана по реконструкции было решено заменить старое оборудование, — рассказал А. Колмаков, региональный представитель компании GRUNDFOS в Перми. — Для системы водоподготовки необходимы мощные, энергоэффективные насосы, способные постоянно поддерживать требуемое давление. Поэтому было принято решение об установке CR150. Поставку насосов произвели в комплексе со шкафом управления, что позволило обеспечить полную автоматизацию системы водоподготовки». По словам специалиста, реконструкция насосной станции позволит пивоваренному заводу значительно снизить энергозатраты, повысить надежность и безаварийность водоснабжения собственного производства.
Рабочее колесо нового CR150 произведено методом точечной сварки и имеет высокую чистоту поверхности. Благодаря такому решению КПД насосов достигает 80 %.
Спектр применения подобного оборудования велик. GRUNDFOS серии CR150 используют в водо-подготовке и водоснабжении, кондиционировании, вентиляции, отоплении зданий. Кроме того, такие агрегаты монтируются в установки Hydro MX, предназначенные для систем пожаротушения.
Сточные воды станут непозволительной роскошью для предприятий
Министерство природных ресурсов РФ предложило к 2014г. увеличить плату за сбросы сточных вод сразу в десять раз. По информации данного ведомства, эти средства необходимы для строительства соответствующих очистных сооружений. «Таким образом, бизнес или сам построит очистные сооружения и не будет платить дополнительно ничего, или заплатит государству, тогда государство само выполнит эти функции»,—считает глава Министерства природных ресурсов Ю. Трутнев.
Имеющаяся сегодня информация заставляет сделать вывод о необходимости принятия срочных мер. Например, недавнее обследование Москвы-реки, организованное Росприроднадзором, показало высокий уровень содержания в воде целого «букета» опасных веществ: нитритов, азота аммо-
нийного, фенола, нефтепродуктов, органических веществ, меди, цинка и т.д.
И это несмотря на то, что практически во всех российских городах действуют муниципальные очистные сооружения. И дело зачастую даже не в их неудовлетворительном состоянии. «В развитых странах власти стимулируют предприятия очищать свои сточные воды на локальных очистных сооружениях, а на городские очистные идет бытовая канализация», — отмечает руководитель токсической программы «Гринписа» А. Киселев.
По мнению экспертов этой организации, решение может быть только одно: развивать локальную очистку, так как только такие очистные смогут извлечь из стоков специфические загрязнения, свойственные конкретному производству.
Например, при создании подобной системы на сталепрокатном производстве Западно-Сибирского металлургического комбината (ОАО «ЗСМК») встал вопрос очистки сточных вод, используемых в процессе омеднения проволоки. Были изготовлены уникальные узлы, которые производят очистку воды от тяжелых металлов и солей способом многоступенчатой обработки с применением фильтров, позволяющих получать технически чистую воду.
Уникальность новой установки в том, что она разработана с применением нанотехнологий, благодаря чему очистка воды будет осуществляться на молекулярном уровне.
Несмотря на то, что при разработке современных систем очистки применяют сложные технологии, эксплуатация оборудования может быть простой, а управление — понятным и удобным. Например, полностью автоматизированные системы GrundfosAlldos позволяют персоналу с легкостью управлять различными этапами очистки: осветление, насыщение кислородом, умягчение, контроль рН, дезодорация (удаление запаха), обеззараживание различными методами (в том числе комбинированными) и т.д.
«Дозировочные станции могут применяться и для иных целей, в частности на российском автозаводе «Форд» с помощью дозировочной установки происходит ввод химических реагентов для обработки поверхности металла перед гальванизацией», — рассказывает Р. Рябов, инженер сегмента «Дозирование» и «Дезинфекция» компании Grundfos, ведущего мирового производителя насосного оборудования.
Проведение очистных мероприятий в перспективе не только спасет предприятие от высоких штрафов и позволит позаботиться о природе, но также решит и иные проблемы.
В настоящее время предприятие «Гидролизный завод» (Бобруйск, Белоруссия) внедряет технологию анаэробной очистки концентрированных сточных вод с получением биогаза. Новая технология направлена на уменьшение вредного воздействия. Кроме того, микроорганизмы, населяющие сточные воды и питающиеся органическими отходами, производят электрический ток. Это будет использовано для получения энергии.
Десятикратное увеличение штрафов должно стать последним предупреждением для компаний, которые считают, что они вправе экономить на экологии. Таким предприятиям нет места в XXI веке.
Пресс-служба компании «Грундфос»
