讓液體升值--使用離心分離技術(shù)加工副產(chǎn)品
行業(yè)動態(tài)
消費者不斷變化的期望引導(dǎo)著大趨勢（例如合理利用趨勢），這是食品加工行業(yè)不可逃避的。這些大趨勢創(chuàng)造出食品行業(yè)要求的多種工藝學(xué)。這些要求需要供應(yīng)行業(yè)提供新方法。
撇開有機(jī)食品和更享用（即優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品的多樣性）的趨勢不說，尤其對于生產(chǎn)者而言，他們越來越重視“合理利用”這一要求。除了消費者的要求，相關(guān)法律法規(guī)帶來的日益增大的壓力也起到了重要作用。
除了大量的能源資源消耗外，生產(chǎn)率的增長在這兒也起到了非常重要的作用。在這方面一個潛在的關(guān)鍵點可能是將副產(chǎn)品加工成（次要）產(chǎn)品。在飲料行業(yè)中，就可以將它描述成“讓液體升值”的過程。
在這個賽場上，去年乳制品行業(yè)跑在了前列，由于集中生產(chǎn)，在該行業(yè)賺取利潤的壓力越來越大。如干酪素、乳糖、DCP和乳清蛋白等在目前很多乳品企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品，就是例子。畢竟，目前通過這種方式獲得的產(chǎn)品，實際上肯定會將原料生產(chǎn)成更有價值的產(chǎn)品。
飲料行業(yè)中，速溶咖啡的生產(chǎn)者在這一方面取得的成果無疑是深遠(yuǎn)的。但是總的來說，就飲料行業(yè)所處的水平而言，在未來幾年仍會大發(fā)展。
1 副產(chǎn)品和離心分離器
在飲料工藝中，旁通流可以被開發(fā)利用，主要以液體形式流動，并負(fù)載著固體（如交叉流過濾系統(tǒng)膜過濾滯留物），這些是需要被純化的，或者是干燥物質(zhì)非常低的固體流。這兩個工藝過程都可以離心分離。根據(jù)固體物質(zhì)的含量以及所要求的澄清度等級，選定可用的分離器或臥螺離心機(jī)作為技術(shù)解決方案。一般而言，由于構(gòu)造類型，臥螺離心機(jī)可以處理更多的固體物質(zhì)。但就澄清度而言，它們不如分離器澄清效果好。
臥螺離心機(jī)被水平地安裝，固定兩點。不斷地向其中添加固體懸浮物，它們分成固相和液相，兩種成分被不斷排放出。
就固相而言，它的排放通過在容器中的滾動激活。因為有兩個軸承，傾析式離心機(jī)在亞臨界速度狀態(tài)運行，這樣就會受到速度的約束。這就導(dǎo)致和分離器相比，其澄清度要低。
分離器是圓盤式離心機(jī)，在飲料行業(yè)中大多數(shù)情況下和間歇式固體排放裝置同時運行。它們也是不斷地向其中添加固體懸浮物，也同樣分成固相和澄清的液相。這種固相收集物就是所謂的間歇性自動清空的固相，憑借觸發(fā)性排放裝置，通過容器的液壓系統(tǒng)，多種信號可以觸發(fā)排放。
連同固相的幾何學(xué)限制，這種間歇式固相排放限制了固相的集結(jié)。由于垂直安裝軸承，這種結(jié)構(gòu)的離心機(jī)可以在超臨界轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)運行。這樣，和傾析式相比速度無疑更快。與非常高的由圓盤提供的當(dāng)量面積相結(jié)合，這就為良好的澄清度提供了條件，這就意味著在流體流動過程中萃取的殘留固相極少。
由于它們理想的分離效果，并且效果穩(wěn)定，尤其是在內(nèi)部流程中較頻繁發(fā)生，所以在飲料行業(yè)中，離心機(jī)是十分理想的工具來處理殘渣和副產(chǎn)品。
2 果汁制造業(yè)中殘留物的加工
果汁的澄清，比如濃縮蘋果汁的生產(chǎn)，當(dāng)今橫流微濾系統(tǒng)幾乎占據(jù)了整個行業(yè)。大多數(shù)情況下，它們裝配聚合物膜，但是也有例外，它們裝配其它膜材料，比如陶瓷或金屬。
大多數(shù)情況下（除非在非常高的生產(chǎn)率的情況下），這些系統(tǒng)在半批量生產(chǎn)過程中運行，也就是說通過膜過濾之后輸出。在這個過程中，濾液以滲透方式通過濾膜。“過濾”的部分用新鮮果汁代替。基于在流通領(lǐng)域?qū)滔辔镔|(zhì)的富集（所謂的回流循環(huán)）隨著時間的推移一直進(jìn)行。這就會導(dǎo)致過濾不能繼續(xù)進(jìn)行。通常，過濾終止點由以下兩點觸發(fā)：減少過濾流量或者為保持必要的橫流速度提高循環(huán)泵功率。
滯留物會一直停留在回路中。一般它們會受糖回收的支配，即用清水沖洗過濾器，在一個相對濕潤的狀態(tài)下萃取濾液。此時，依靠臥螺離心機(jī)進(jìn)行的滯留物加工為其本身提供了一個可供選擇的、有利的加工方式。
除了用臥螺離心機(jī)加工固相物質(zhì)，為在過濾循環(huán)過程中防止固相過度積累提供了一個可供選擇的方法，顯然回流循環(huán)管道中的固相富集物可以保留相當(dāng)長的一段時間?？梢酝ㄟ^在過濾前或者過濾循環(huán)過程中使用澄清分離器來實現(xiàn)。這兩種方法都有它們特定的優(yōu)勢。
但是，在這兩種情況下，過濾周期必定會大大延長，對生產(chǎn)者而言是十分有利的。一方面設(shè)備可以達(dá)到的有效過濾周期可以顯著延長，另一方面所需回沖和CIP循環(huán)次數(shù)顯著減少。聚合物膜CIP循環(huán)次數(shù)決定了單膜的使用壽命，這是更重要的。
這就意味著通過減少CIP間隔時間，可以大大減少更換濾膜帶來的費用。
3 從罐底回收啤酒
這一工藝另一個十分重要的例子就是啤酒回收。當(dāng)今釀造行業(yè)，大多數(shù)情況下，通過錐形發(fā)酵罐發(fā)酵以后，酵母連同蛋白質(zhì)殘渣經(jīng)常被生產(chǎn)出來。傳統(tǒng)工業(yè)會將這些沉淀下來的殘余酵母丟棄。由于干物質(zhì)含量低，這些酵母中仍然含有相當(dāng)多的啤酒。
通常年產(chǎn)20000hl的啤酒廠每年可以通過這種方式產(chǎn)出更多的啤酒。這就相當(dāng)于一個中型啤酒廠的產(chǎn)出。根據(jù)市場價格和計算可以得出，每年至少創(chuàng)造大約200000歐元的價值。再加上廢水處理，啤酒回收可以帶來額外的價值。
有很多種離心技術(shù)可以達(dá)到這種目的。此外由于工藝必須適應(yīng)啤酒廠的需要，所以在此需要確定明確的選擇。
根據(jù)公司的規(guī)模，預(yù)期產(chǎn)量和回收的啤酒回收到主流路中，所有的工藝都各有裨益。如果啤酒回收帶有SC系列hydrostop專利自清式分離器，那么就能確保高效高量地回收啤酒，但是每次富集的固相物質(zhì)總量會受到限制。這套系統(tǒng)的構(gòu)造相對簡單。
另外，也可以利用臥螺離心機(jī)回收啤酒。這樣的話每次固相富集物的量不會受到限制。回收的啤酒量會達(dá)到極值，但是澄清度會降低。這個缺陷可以通過兩個階段使用臥螺離心機(jī)和分離器來克服。從過程上看，這種解決方案是理想的，但是由于這套系統(tǒng)需要非常巨額的投入，所以只有在產(chǎn)量巨大的情況下使用才是經(jīng)濟(jì)的。
啤酒回收需要的臥螺離心機(jī)是特制機(jī)器，為了這一用途需要大規(guī)模改造。臥螺離心機(jī)裝配了水利密封調(diào)壓裝置，從而可以覆蓋CO2。CO2造成的高壓對固相物質(zhì)在機(jī)器中的輸送也非常有利，這在標(biāo)準(zhǔn)臥螺離心機(jī)上是沒有的。
要想在有限的投資預(yù)算下完成啤酒回收，噴射式分離器是一個不錯的選擇，其構(gòu)造允許固相連續(xù)不斷地從罐體外面的噴嘴或者從固相中排出。通過這種方式可以克服自清洗式分離器的缺陷。但是，這個設(shè)備會損失少量干物質(zhì)，排放出的富集固體物質(zhì)的量比SC系列自清洗式分離器少。
4 從沉淀中回收葡萄酒
除了葡萄酒廠釀造階段必定產(chǎn)生的沉淀之外，發(fā)酵之后的冷卻殘余酵母是葡萄酒廠較多的殘留物。
多數(shù)情況下，啤酒廠的罐底形成殘渣這個過程是隨時發(fā)生的，在罐底幾乎不會有酵母自溶，與其不同，多數(shù)情況下葡萄酒廠的殘渣質(zhì)量較輕，多數(shù)酵母已經(jīng)自溶，這就使澄清變得更復(fù)雜。另外，多數(shù)情況下殘余酵母仍然含有相當(dāng)多的冷卻殘渣，通常這都是由澄清不夠造成的。
除了酵母沉淀和少量沉淀劑以外，還可以看到中間還有相當(dāng)厚的一層。經(jīng)過檢驗，研究員可以證明葡萄中含有的組分。這種冷卻殘渣由膠質(zhì)、蛋白質(zhì)和纖維素組成，這使它結(jié)合形成具有彈性的殘渣膠束。由于具有相同的電荷和良好的膨脹性能，它們可以不斷浮動，并且通過離心分離技術(shù)很難分開。
基于這些性質(zhì)，人們發(fā)明了一種特殊工藝來處理葡萄酒殘渣。使用臥螺離心機(jī)使用過程中添加，可以同分離器的分離效果一樣。
5 從橙子中獲得混濁果皮果汁
在飲料行業(yè)中另一個非常重要的應(yīng)用領(lǐng)域是對柑橘類水果的加工。桔子作為主要水果，大約50%是由果皮組成的。
當(dāng)今工藝，橙汁是由橙子萃取的。通常，剩余物接著被脫脂，以干顆粒的形式做成飼料。生產(chǎn)者通過這種方式從中獲得增值利益。但是，通過將果皮加工成飲料行業(yè)更有價值的母材，生產(chǎn)者可以從中獲得更大的增值價值，即所謂的“混濁果皮果汁”。這是一種十分混濁的果皮流浸膏。正因如此，它就成為制作檸檬汽水和低果汁軟飲料的理想母材。
6 離心分離器的作用
通過研磨將果皮研碎并加水調(diào)至糊狀。通過添加合適的酶，果皮被浸軟。接下來使用臥螺離心機(jī)進(jìn)行第一道澄清，這樣做可以將添加量從體積比40%降到體積比8%。接下來過篩，液態(tài)組分由于密度低而不能被離心分離，所以通過過篩分離。第三道澄清工序，使用分離器來調(diào)整產(chǎn)品要求的固態(tài)物質(zhì)組分（通常為體積的0.5%），然后產(chǎn)品通過蒸發(fā)器進(jìn)行濃縮。
7 總結(jié)
通過飲料技術(shù)行業(yè)幾乎所有領(lǐng)域的例子，可以證明離心分離法在可持續(xù)工藝構(gòu)建上具有巨大潛力。在飲料行業(yè)各種各樣的分支中，離心分離技術(shù)可以被應(yīng)用于從殘渣中生產(chǎn)額外的副產(chǎn)品。這就使工藝變得節(jié)約資源，更加有效，并減少CO2的排放。就這方面講，機(jī)械分離是為了順應(yīng)可持續(xù)發(fā)展的大趨勢，是飲料行業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)。通過使用先進(jìn)的高效離心分離器可以降低能源消耗和生產(chǎn)成本，未來食品工業(yè)中機(jī)械分離的重要性將更加突顯。
