Умягченная деаэрированная вода что это
ДЕАЭРАЦИЯ ВОДЫ В ИНДУСТРИИ НАПИТКОВ
Автор: Павел Гюнтер, инженер проекта GEA Diessel GmbH в Хильдесхайм
Перевод: Демьяненко Е.В.
Источник: Материалы фирмы GEA Diessel GmbH
В се напитки чутко реагируют на присутствие кислорода в продукте. Кислород имеет долгосрочное воздействие на вкус, цвет и срок годности. Кроме того, кислород, растворенный в продукте оказывает отрицательное воздействие на процесс разлива и упаковки, так как напиток имеет тенденцию пениться. Деаэрация (в данном случае удаление растворенного кислорода), в сочетании с большим акцентом на стабильность вкуса и нежелание добавить антиоксиданты (аскорбиновую кислоту или диоксид серы) все более становится актуальной.
Ранее, достаточными показателями деаэрации являлось значение прибл. 0,1 мг/л , в настоящее время требуется остаточное содержание кислорода 0,0,2 мг/л и выше. Теоретической основой для деаэрации воды является закон Дальтона, который гласит, что общее давление газовой смеси равно сумме парциальных давлений составляющих газов (р = рА + р B + pC ).
Это означает, что кислород может растворяться в воде только до точки, в которой существует баланс между общим давлением и парциальными давлениями. Для деаэрации воды, отношение парциальных давлений должно быть смещено таким образом, что парциальное давление кислорода должно быть как можно меньше. Это может быть достигнуто путем снижения общего давления, повышения давления пара воды или увеличения парциального давления другого компонента.
Деаэрация процессов
По сути, процесс деаэрации можно разделить на следующие категории:
Вакуумная деаэрация
В процессе вакуумной деаэрации, вода попадает в сосуд через мелкие сопла. Это тонкое распределение увеличивает площадь вода / газ передачи поверхности. Вакуум выпускает кислород, и затем система экстрагирует из системы отсоса. Этот эффект оказывает помощь полосе газа. При этом, однако, размер передающей поверхности и времени контакта ограничены конструкцией оборудования. Как правило, содержание остаточного кислорода будут достигнуты прибл. От 0,07 до 0,1 мг/л. Использование насоса гидравлического затвора, которые создает вакуум, делает деаэрационную установку дорогостоящей.
Термическая деаэрация
В этом процессе, воду, которая должно быть деаэрированной, нагревают до температуры чуть ниже температуры кипения. Так как эта процедура в основном используется для удаления воздуха котловой воды, упоминается здесь только ради полноты, и не будет рассматриваться дальше.
Деаэрация в колонке
Деаэрация достигается за счет большой поверхности передачи и длительном времени контакта. Полосу газа вводят против потока воды, тем самым, повышают выделение кислорода и удаление его из колонки. Колонка заполнена насадкой, которая увеличивает поверхность контакта. Очень хорошее остаточное содержание кислорода ок. 0,01 мг / л может быть достигнуто с этим процессом. Колонка систем деаэрации просты по конструкции и, следовательно, в значительной степени не требуют сложного технического обслуживания. Их недостатком является их большая высота, до 8 м и более.
Мембранные деаэрации
Мембранная деаэрация использует физический эффект полупроницаемой мембраны, которые проницаемы только для определенных веществ. Используемые мембраны состоят из полых волокон, которые обеспечивают очень большую поверхность переноса. Дополнительный вакуум на стороне газа создает большую разность парциальных давлений. Использование нескольких мембран последовательно позволяет достичь хорошую производительность деаэрации с остаточным содержанием кислорода прибл. 0,02 мг/л. Тем не менее, сами мембраны являются относительно дорогими . Кроме того, ввиду их структуры с множеством отверстий, мембраны кажутся гигиенически сомнительными, и их пригодность для CIP ограничено.
Всем этим процессам способствует подача газа. Подача газ имеет задачи сдвига соотношения парциальных давлений и удаления кислорода из системы. Используются такие газы как азот и диоксид углерода. На практике, обычно используется диоксид углерода.
Системы деаэрации воды
Системы GEA Diessel были разработаны специально для требований пивоваренной промышленности и производства напитков. Они полностью CIP-совместимы и просты в эксплуатации и при их использовании достигается малое содержание кислорода 0,01 мг / л.
DIOX-2
На первом этапе, вакуумную деаэрацию используют, чтобы удалить большую часть кислорода. Затем, частично деаэрированная вода передается на вторую стадию, когда она обогащается диоксидом углерода. Двуокись углерода приводит к выделению дополнительного кислорода. Диоксид углерод / кислород смесь всасывается из сосуда с помощью вакуумного насоса в направлении, противоположном направлению струи распыления, повышая тем самым эффект деаэрации на первом этапе. Деаэрированная вода транспортируется к месту потребления с помощью насоса.
Использование гидрозатвора сводится к минимуму благодаря интегрированным контролем температуры. Оборудование управляется и контролируется с помощью датчиков давления, уровня, и, если требуется кислородомеров.
Производственная линия также используется устройства для очистки оборудования деаэрации воды.
Особенности:
Остаточное содержание кислорода 0,1 (0,07) мг О2 / л
Низкие эксплуатационные расходы
Низкий расход CO2
Компактный дизайн
На заводе-изготовителе блока
Может поставляться для скоростей потока от 5000 до 65000 л / ч
Опция: вакуумный насос без уплотнения воды
Опция: мониторинг измерения O2
VARIDOX-C
Эта система деаэрации воды работает по принципу капельной деаэрации. Деаэрируемую воды подают в верхнюю часть колонки деаэратора. Полосы газа, низкой реактивности (углекислый газ, азот) вводят у подножия колонны. Вода стекает в направлении, противоположном направлению потока газа полосы, на упаковке колонны, который имеет большую площадь поверхности для того, чтобы произвести ускорение переноса веществ. Колонка состоит из структурированной высокопроизводительной нержавеющей стальной упаковки, которая полностью CIP-совместима. Подача газа приводит к снижению парциального давления кислорода, растворенного в воде, так что кислород будет выведен. Подача газ также имеет другую задачу — продувки кислорода из системы.
Воды обогащенны диоксидом углерода или азота, когда они выходят из системы. Это легко и недорого повысить степень карбонизации воды на выходе из оборудования для конкретного заданного значения. Для правильного функционирования система контролируется датчиками расхода, уровня и кислородомерами. Производственная линия используется также для очистки системы.
Этот процесс позволяет достичь остаточного содержания кислорода прибл. 0,03 мг О2 /л.
Особенности:
Остаточное содержание кислорода. 0,03 мг О2 / л
Низкие эксплуатационные расходы
Низкий износ
Простота в эксплуатации
На заводе-изготовителе блока
Может поставляться для скоростей потока от 5000 до 80000 л / ч
Может быть установлена версия Twin-колонки, если недостаточно высоты в месте установки
Опция: предварительно карбонизации
Опция: мониторинг Измерения O2
VARIDOX-H
Эта система деаэрации воды работает по тому же принципу, что и VARIDOX-C, за исключением того, что в этом случае вода нагревается в теплообменнике до прибл. 72 ° С перед подачей в деаэрационную колонку.
Повышенная температура резко снижает растворимость кислорода в воде. Таким образом, достигается повышенная производительность деаэрационной колонки, в то время подача газа не требуется. Другое преимущество состоит в одновременной пастеризации воды. На стадии регенерации в теплообменнике, около 90 процентов энергии восстановили при охлаждении. В дополнительном этапе, вода охлаждается до нужной температуры. Холодильный контур снабжен защитой от замерзания. Для правильного функционирования, система контролируется датчиками расхода, уровня и кислородомерами. Производственная линия используется также для очистки системы.
Этот процесс позволяет остаточное содержание кислорода прибл. 0,01 мг О2 / л должны быть достигнуты.
Особенности:
Остаточная содержанием кислорода. 0,01 мг О2 / л
Низкие эксплуатационные расходы
Низкий износ
Простота в эксплуатации
На заводе-изготовителе блока
Может поставляться для скоростей потока от 5000 до 80000 л / ч
Может быть установлена версия Twin-колонки, если недостаточно высоты в месте установки
Опция: предварительно карбонизации
Опция: мониторинг измерения O2.
Устройство колонки
Наиболее важным компонентом системы деаэрации – колонны, является упаковка внутри колонны. Упаковка используемых GEA Diessel имеет очень высокую удельную площадь поверхности, которая непосредственно влияет на производительность деаэрации. Структурное проектирование приводит к оптимальной модели потока.
Прогноз
На сегодняшнее время, существуют технологии, которые позволяют достичь малого остаточного содержания кислорода и которые являются полностью удовлетворяющими требованиям пищевой промышленности. В некоторых случаях, значения достигают, настолько низких показателей, что технология анализа показывает только пределы показаний, 0,001 мг/л. С этой точки зрения, вряд ли имеет смысл для дальнейшей оптимизации оборудования в отношении остаточного содержания кислорода. Было бы более полезно дальнейшее совершенствование оборудования в области его эксплуатационных расходов.
Источник
Деаэрация, удаление газов термическим способом
Термическая деаэрация — процесс очистки, устройство атмосферного деаэратора.
Деаэрация — это процесс удаления из воды растворенных газов: кислорода и углекислого газа, изначально присутствующих в воде в результате ее контакта с атмосферой и приводящих к коррозии теплоэнергетического оборудования.
Концентрация газа (G), растворенного в воде, пропорциональна парциальному давлению (p) этого газа над поверхностью воды (закон равновесия между жидкой и паровой фазами — закон Генри выражается формулой G=kp). Коэффициент растворимости газа (k) при одном и том же давлении зависит от температуры – чем выше температура, тем меньше коэффициент растворимости.
Сущность термической деаэрации заключается в создании условий, при которых парциальное давление газов над поверхностью воды минимально и, соответственно, растворимость газов в воде также минимальна. Кислород и углекислота из воды (жидкой фазы) переходят в пар (паровая фаза), контактирующий с поверхностью воды, и удаляются в атмосферу (выпар).
Для осуществления процесса атмосферной деаэрации необходимо выполнение следующих условий:
- Избыточное давление в паровом (надводном) пространстве 0,2 ати.
Избыточное давление создается подачей пара в деаэратор для изоляции его от поступления атмосферного воздуха и вентиляции парового объёма, то есть постоянного удаления выделенных газов и предотвращает вскипание воды (превращение в пар) при температуре, обеспечивающей удаление газов.
При температуре воды 102 о С и избыточном давлении 0,2 кгс/см 2 (0,2 ати) растворимость кислорода и углекислого газа равна нулю и, тем самым, обеспечивается их выход из воды. Нагрев воды в деаэраторе до нужной температуры происходит паром.
- Отвод паровоздушной смеси (выпар) — обеспечивает удаление агрессивных газов из деаэратора благодаря открытому сообщению с атмосферой и избыточному давлению в деаэраторе.
Стабильный уровень воды в деаэраторе — способствует поддержанию заданных параметров температуры и давления, обеспечивается равномерным подводом и отводом количества воды, соответствующего производительности деаэратора и потребности паровых котлов в питательной воде.
Более полное удаление связанной углекислоты обеспечивает подача пара в нижнюю часть деаэраторного бака через барботажное устройство, при этом постепенно происходит разрушение бикарбоната натрия до карбоната натрия и свободной углекислоты.
Для осуществления процесса термической деаэрации применяются деаэраторы.
Атмосферный деаэратор состоит из двух основных частей: деаэрационной колонки, внутри которой установлены три распределительные тарелки с отверстиями и деаэраторного бака-аккумулятора.
Деаэрационная колонка оборудована:
- трубопроводами подвода химически очищенной воды и конденсата;
- трубопроводом отвода паровоздушной смеси (выпара);
- распределительными тарелками с отверстиями.
Химически очищенная вода и конденсат отдельными потоками поступают в верхнюю часть деаэрационной колонки на первую дырчатую тарелку, затем, в виде струй сливаются последовательно на нижние дырчатые тарелки и далее в деаэраторный бак. С помощью тарелок осуществляется равномерное распределение воды по всему сечению деаэрационной колонки и дробление воды на тонкие струи.
Навстречу потоку воды движется пар, так происходит многократное пересечение потоков и увеличение поверхности контакта воды и пара.
Деаэраторный бак обеспечивает запас воды для работы котлов, необходимое время выдержки воды при температуре насыщения для усиления эффекта деаэрации и более полное удаление связанной углекислоты (разрушение бикарбоната натрия до карбоната натрия и свободной углекислоты) благодаря размещению в нижней части деаэраторного бака барботажного устройства.
Деаэраторный бак оборудован:
- трубопроводом с регулирующим клапаном подачи пара в надводную часть деаэраторного бака;
- трубопроводом подвода пара на барботаж и барботажным устройством;
- предохранительным устройством – гидрозатвором, который защищает деаэратор от повышения уровня и давления выше допустимого;
- водоуказательными стеклами;
- термометром и манометром;
- трубопроводом отвода деаэрированной воды;
- трубопроводом отвода воды в дренаж.
Пар нагревает воду до 102-104 о С, создает избыточное давление в деаэраторе 0,2-0,25 ати, конденсируется, а меньшая его часть вместе с выделившимися газами удаляется через верхний патрубок колонки в охладитель выпара или в атмосферу.
В настоящее время на рынке появились атмосферные деаэраторы без деаэрационной колонки, которые, согласно паспортных данных, должны эксплуатироваться при температуре 90 – 100 о С и давлении 0 кгс/см 2 . При этих условиях невозможно полное удаление кислорода и углекислоты, неизбежна коррозия бака деаэратора.
Схему проезда, а также другую информацию о том как с нами связаться вы можете получить на странице «контакты»
Звоните, будем рады ответить на Ваши вопросы!
ООО «Воды Урала» г. Екатеринбург, ул. Парниковая, д.10, к.121.
Телефон (343) 306-89-09, факс (343) 368-69-34
Пользуясь сайтом, вы соглашаетесь с политикой конфиденциальности и даете согласие на обработку Ваших персональных данных
Источник
