Кофе ағынды суы - Википедия - Coffee wastewater

Кофе ағынды суы, сондай-ақ кофе ағындылары, қосалқы өнімі болып табылады кофені өңдеу. Оны өңдеу және жою кофені қайта өңдеу үшін маңызды экологиялық мәселе болып табылады ағынды сулар өнеркәсіптің бір түрі болып табылады су ластануы.[1]

Таңдалмаған жеміс кофе ағашы, кофе шиесі деп аталатын, оны дайындау үшін ұзақ процестен өтеді тұтыну. Бұл процесс көбінесе үлкен мөлшерді қолдануға әкеледі су және қатты және сұйық қалдықтардың едәуір мөлшерін өндіру. Қалдықтардың түрі - бұл кофе шиесі өтетін процестің нәтижесі. Шиенің түрленуі oro[1 ескерту] немесе жасыл бұршақ (экспортқа дайын кофе дәні) құрғақ, жартылай немесе толық жуылған процестің арқасында қол жеткізіледі.

Өңдеу

Негізгі мақала: Кофе өндіру § Өңдеу

Құрғақ

Кофе шиелері оны кептіру, күн сәулесімен немесе жасанды кептіру арқылы жинап алғаннан кейін бірден кептіреді. Күнмен кептіру кезінде кофе шиесі таза еденге қойылып, ашық ауада кептіруге қалдырылады. Күнмен кептіру кезінде шие жабық шкафқа орналастырылады, онда ылғалдың шығуы үшін желдету тесіктері болады. Жасанды кептіру көбінесе ылғалды маусымда қолданылады, сол кезде күн сәулесінің төмен деңгейі күнді кептіру үшін қажет уақытты созады және шие көгерудің өсуіне бейім болады. Кептірілгеннен кейін шие қабыққа айналады. Бұл процесте шиенің кептірілген сыртқы қабаты перикарп, механикалық түрде жойылады.

Жартылай жуылған

Жартылай жуылған өңдеу кезінде шие перикарпты кетіру үшін пульпадан тазартылады. Осыдан кейін былжыр шырышты қабық бұршақты жабатын қабат жойылады. Бұршақтарды цилиндр тәрізді құрылғыға жіберу арқылы оларды механикалық жолмен жүзеге асырады. Бұл процестің әсерінен үрме бұршаққа әсер ететін үйкеліс пен қысым шырышты қабығының көп бөлігін кетіру үшін жеткілікті болса, оның аз бөлігі бұршақтың ортасында қалады. Бұл әдіс Колумбия мен Мексикада ұзақ уақыт ашыту процесі мен кең көлемді жуу кезінде су шығынын азайту мақсатында қолданылады.

Беколсуб

Кофе жемістерінің дымқыл процесі нәтижесінде пайда болатын ластануды азайту үшін ғалымдар Ценикафе қажет емес кезде суды пайдаланудан аулақ болатын және қажет болған жағдайда дұрыс суды қолданатын технологияны жасады. Деп аталатын технология Беколсуб (жанама өнімдермен өңделген экологиялық дымқыл кофе процесі үшін испан тілінің бас әріптерінен алынған: Beneficio Экологикос Қосымша-өнімдер[2]), өзінен бұрын пайда болған ластанудың 90% -дан астамын бақылайды. Осылай өңделген кофенің сапасы табиғи ашыту арқылы өңделген кофенің сапасымен бірдей.

Becolsub технологиясы сусыз массадан, механикалық демукиляциядан және қосалқы өнімдерді (жемістердің сыртқы қабығы мен шырышты қабаты) бұрандалы конвейерде араластырудан тұрады. Сондай-ақ, технология жүзетін жемістер мен жеңіл қоспаларды, сондай-ақ ауыр және қатты заттарды кетіруге арналған гидромеханикалық қондырғыны және целлюлоза тәрізді экраны целлюлоза машинасында қабығы бөлінбеген жемістерді кетіруге арналған. Cenicafé ғалымдары кілегейлі кофе жемісінің (жетілмеген және құрғақ жемістердің шырышты қабаты жоқ) құрамында кәдімгі целлюлоза машиналарында теріні және тұқымдарды бөлуге жеткілікті суы бар екенін, сұйықтық тек тасымалдаушы құрал ретінде қажет екенін анықтады. сусыз целлюлоза ықтимал ластанудың 72% -ын болдырмайды.

Мукиляжды жою ферменттеу процесі арқылы жүзеге асырылды, ол 14-тен 18 сағатқа дейін созылады, шырышты ыдырағанға дейін және оны сумен оңай кетіруге болады. Ашыған шырышты жуу үшін, ең жақсы жағдайда, 5,0 л / кг ДПК қажет. Cenicafé ғалымдары кофе дәндерін жауып тұратын шырышты кетіретін машина жасады. Deslim деп аталатын бұл машина (испандық демукилагердің алғашқы әріптері, механикалық шайғыш және тазартқыш) стресті көрсетіп, бұршақ арасында соқтығысу пайда етіп, жалпы шырыштың 98% -дан астамын алып тастайды (жақсы өткізілген ашыту сияқты), тек 0,7 л. / кг DPC. Алынған судың, шырыштың және қоспалардың жоғары концентрацияланған қоспасы тұтқыр болады және бөлінген жеміс қабығына бұрандалы конвейерде қосылады. Бұрандалы конвейерде ұстау 60% -дан жоғары, бұл ластанудың 20% қосымша бақылауын білдіреді.

Екі қосымша өнім табиғи тыңайтқыштар алу үшін құрт субстраты ретінде кеңінен қолданылады. Алайда демукилатордан алынған шырыштың жоғары концентрациясы қосымша өнімді индустрияландыруға мүмкіндік береді.

Толығымен жуылған

Бұл процесс негізінен өңдеу кезінде қолданылады Coffea arabica.[3] Пульпадан кейін бұршақтар жиналады ашыту шырышты бактериалды жою 12-ден 36 сағатқа дейін жүретін цистерналар.[4] Ашыту кезеңі кофенің дәмін дамытуда маңызды, бұл ішінара болып жатқан микробиологиялық процестерге байланысты. Қышқыл суда ашытқы мен көгерудің пайда болуы мүмкін хош иістен тыс сияқты қышқыл кофе және пияз-хош иісі. Алайда, ылғалды өңдеу аз мөлшерден бергі басқа процестерге қарағанда жоғары сапалы кофе береді деп санайды хош иістен тыс кофеге ерекше дәм мен «дене» беру.[5]

Ашыту аяқталғаннан кейін, бұршақты ашыту қалдықтары мен қалған шырышты қабаттарды кетіру үшін мұқият жуады. Егер жойылмаса, олар пергаменттің түсінің өзгеруіне әкеледі және бұршақты ашытқыларға бейім етеді. Жуғаннан кейін үрме бұршақ кептіріледі. Кептіру процесі тез болмаған кезде, мысалы, жер және көгерген киімдер Рио-дәм туу.[6]

Суды пайдалану

Өңдеу кезінде қолданылатын судың мөлшері өңдеу түріне байланысты. Кофе шиесін дымқыл жуып өңдеу үшін тұщы су қажет, ал құрғақ өңдеу аз болады. Дереккөздер суды пайдаланудың кең ауқымын көрсетеді.[дәйексөз қажет ] Пульпирование процесінде суды қайта өңдеу қажет мөлшерді күрт төмендетуі мүмкін. Қайта пайдалану және жақсартылған жуу техникасы кезінде бір тонна кофе шиесінің әр тоннасына 1-ден 6 м³-ге дейін су алуға болады; тоннаға дейін қайта қолданусыз тұтыну мүмкін.

Кофені өңдеу кезінде суды пайдалану
ЕлПроцессСуды пайдалану м³ / тонна шиеДереккөз
ҮндістанЖартылай жуылған, дымқыл өңдеу3[7]
КенияТолығымен жуыңыз, суды қайта қолданыңыз4-6[8]
КолумбияТолығымен жуылған және қоршаған ортаны өңдеу (BECOLSUB)1-6[8]
Папуа Жаңа ГвинеяТолық жуылған, суды қайта пайдалану4-8[8]
ВьетнамЖартылай дымқыл және толық жуылған4-15[8]
ВьетнамДәстүрлі, толық жуылған20[9]
ҮндістанДәстүрлі, толық жуылған14-17[10]
БразилияЖартылай жуылған, механикалық демукиляция4[11]
МексикаЖартылай жуылған, механикалық демукиляция3.4[12]
НикарагуаДәстүрлі, толық жуылған16[13]
НикарагуаТолығымен жуыңыз, суды қайта қолданыңыз11[14]

Жалпы

Кофе шие бөлуге арналған ыдыстағы суды пайдаланып бөлінеді

Кофені өңдеуге пайдаланылатын су кофе өңдеу қондырғысынан жоғары деңгей қалдырады ластану. Негізгі компонент болып табылады органикалық заттар деген сөзден туындайтынцеллюлоза және шырышты қабық жою.[15] Көпшілігі органикалық материал ағынды суларда өте төзімді және COD мәндер, күшті тотықтырғышты қолдану арқылы органикалық заттарды тұрақтандыруға қажетті оттегінің мөлшері ластану жүктемесінің 80% құрайды, ал мәндері 50 г / л-ге дейін жетеді.[16][17] The BOD, стандартталған температурада және инкубация кезінде аэробты жағдайда органикалық заттардың биологиялық ыдырауына қажетті оттегінің мөлшері,[18] келген биологиялық ыдырайтын органикалық материал 20 г / л мәніне жетуі мүмкін.

(Дөрекі) скрининг пен целлюлозаны алып тастаған кезде COD және BOD мәндері айтарлықтай төмендейді. COD үшін 3 - 5 г / л және BOD үшін 1,5– 3 г / л аралығында мәндер5[2 ескерту] табылды.[19] COD үшін 2,5 г / л және BOD үшін 1,5 г / л жазылған мәндер5.[20][21]

Органикалық заттардың үлкен бөлігі пектиндер, шырышты қабаттар түрінде тұнбаға түседі және оларды судан шығаруға болады.[22] Бұл қатты заттар жойылмаған кезде және рН мәндер жоғарылайды және COD жоғарылауы байқалады.

Оңтайландыру мақсатында анаэробты ағынды сулардың рН мәндерін өңдеу өте қышқыл болатын рН = 4 жалпы мәндерінің орнына 6,5-тен 7,5-ке дейін болуы керек. Бұл қосу арқылы алынады кальций гидроксиді (CaOH2) ағынды суларға. Бұл пектиндердің ерігіштігін қалпына келтіріп, COD-ді орташа 3,7 г / л-ден орташа 12,7 г / л-ге дейін көтерді.

Су одан әрі болуымен сипатталады флавоноид шие қабығынан шыққан қосылыстар. Флавоноидты қосылыстар судың рН = 7 немесе одан жоғары деңгейдегі күңгірт түсіне әкеледі, бірақ олар ағынды сулардың BOD немесе COD деңгейіне қосылмайды және қоршаған ортаға үлкен әсер етпейді. Мөлдірліктің төменгі деңгейлері кері әсер етуі мүмкін фотосинтетикалық тамырлы су өсімдіктерінің өсуі және қоректік заттардың өзгеруі. Көптеген күш-жігер зәйтүн және шарап зерттеу үшін салыстырмалы түрде үлкен қаражаты бар өңдеуші өнеркәсіптер бұл проблеманың шешімін табуға тырысты. Калверт жою туралы жүргізілген зерттеулер туралы айтады полифенол және саңырауқұлақтарды қорытатын ағаш түрлері бойынша флавоноидты қосылыстар (Базидиомицеттер ) суға батырылған ерітіндіде аэрация сығылған ауаны пайдалану.[23] Бұл күрделі процестер түрлі-түсті қосылыстарды кетіре алатын сияқты, бірақ саңырауқұлақтардың басқа түрлерін қолдана отырып жеңілдетілген, арзан әдістер (яғни.) Геотрих, Пеницилл, Аспергиллус ) тек жоғары сұйылтылған ағынды суларда дамыған.

Кофе ағынды суы ластанудың біркелкі жүктемесі бар тұрақты су ағыны емес. Кофе шиесін өңдеу партиялық процесс болып табылады және су ағындарына қатысты екі процесті анықтауға болады: ұнтақсыздандыру және ашыту / жуу.

Де-пульпинг

Механикалық сепаратор кофенің шиесін сумен тазалайды

Шиенің массасын кетіру үшін қолданылатын суды пульпалы су деп атайды. Бұл процесте пайдаланылатын судың жартысынан астамын құрайды. Фон Энден мен Калверттің айтуы бойынша «пульпа суы целлюлозадан да, шырышты компоненттерден де тез ашытылатын қанттардан тұрады. Целлюлоза мен шырыш көп мөлшерде белоктардан, қанттардан және шырышты қабаттардан тұрады, атап айтқанда пектиндерден, яғни полисахаридті көмірсулардан.[15] Бұл қанттар шиедегі бактериялардың ферменттерін пайдаланып ашытады. Судың құрамындағы басқа компоненттер - қышқылдар және полифеноликтер (таниндер) немесе алкалоидтар (кофеин) сияқты улы химикаттар.

Суды қопсытуды бір күндік егін жинау кезінде қайта пайдалануға болады. Бұл органикалық заттардың көбеюіне және рН төмендеуіне әкеледі. Никарагуада жүргізілген зерттеулер Целлюлозаның орташа бөлігі 5400 мг / л-ден 8400 мг / л-ге дейін көтерілгенін көрсетті.[14] РН-нің төмендеуін пульпирование судың ашытуының басталуына жатқызуға болады. Бұл құлдырау ашыту аяқталғанға дейін және рН деңгейі шамамен 4-ке жеткенше жалғасады. Зерттеу барысында максималды ластануды көрсететін деп саналатын максималды COD жүктемесіндегі пульпа суының қоректік құрамы анықталды. Сынамалардағы жалпы азот (TN) концентрациясы 50-ден 110 мг / л-ге дейін, барлық үлгілерде орташа алғанда 90 мг / л құрайды. Сынамалардағы жалпы фосфор (ТП) концентрациясы 8,9-дан 15,2 мг / л-ге дейін, барлық сынамалар бойынша орташа алғанда 12,4 мг / л құрады.

Жуу

Ашыған бұршақты жуу ағынды суларға негізінен шырышты қабықтан, ақуыздардан және қанттан пектиндер кіреді. Қанттарды (дисахаридті көмірсулар) этанол мен СО-ға дейін ашыту2 жуу судағы қышқыл жағдайларға әкеледі. The этанол рН-ны 4-ке дейін төмендетіп, оттегімен реакциядан кейін сірке қышқылына айналады, жоғары қышқылдығы кофе ағынды суларын анаэробты реактор немесе тазартылған сулы-батпақты жерлер сияқты тазартатын тазарту қондырғыларының тазарту тиімділігіне кері әсерін тигізеді және су үшін зиянды болып саналады тікелей шығарылған кездегі өмір жер үсті сулары.

Жуу процесінде Никарагуада жүргізілген зерттеулер ағынды сулардың ластануының айқын төмендегенін көрсетті.[14] COD мәндері орташа 7200 мг / л-ден 50 мг / л-ге дейін төмендейді. Никарагуадағы табиғи су жолдарында 200 мг / л-ден төмен COD мәндері бар ағынды суларды ағызуға рұқсат етілгеніне қарамастан, барлық ағынды суларды тазарту жүйесіне бағыттаған жөн. Себебі жуу процесі кезінде ағынды суларды жер бетіндегі суларға ағызу кезінде COD деңгейін анықтау мүмкін емес, бұл көзбен шолуға негізделген. Су «мөлдір» болған кезде ол жеткілікті таза болып саналады, бірақ зерттеу кезінде өлшенген COD мәндері ағынды сулардың жақында болатынын көрсетті, нәтижесінде ағынды сулар рұқсат етілген деңгейден жоғары болды. Ағынды суларды тазарту жүйесіне бұрудың тағы бір оң әсері - ағынды суларды сұйылту, бұл анаэробты бактериялармен рН мәнінің жақсаруына және аммоний концентрациясының төмен болуына байланысты тазартудан кейінгі тазартуға мүмкіндік береді.

Жуудан шыққан ағынды сулардың сынамаларында TN концентрациясы орташа алғанда 110 мг / л барлық сынамалар бойынша 40-тан 150 мг / л-ге дейін болды. Үлгілердегі ТП концентрациясы 7,8-ден 15,8 мг / л-ге дейін, барлық сынамалар бойынша орташа алғанда 10,7 мг / л құрады.

Сондай-ақ қараңыз

Ескертулер

  1. ^ Кептірілген бұршақтың түсіне байланысты испан тіліндегі алтын сөзінен шыққан
  2. ^ BOD мәні 5 күннен кейін

Әдебиеттер тізімі

  1. ^ Немеров 1971 ж.
  2. ^ Cuervo 1997, б. 3.
  3. ^ «Кофе». www.herbs2000.com. Алынған 22 сәуір 2018.
  4. ^ Фон Энден 2002, б. 3-4.
  5. ^ Calvert 1998, б. 9-13.
  6. ^ Калверт 1999.
  7. ^ Murthy, D'Sa & Kapur 2004.
  8. ^ а б c г. Фон Энден және Калверт 2002b, б. 3.
  9. ^ Фон Энден және Калверт 2002a.
  10. ^ Дипа және басқалар. 2002 ж.
  11. ^ Де Матос және басқалар. 2001 ж.
  12. ^ Bello-Mendoza & Castillo-Rivera 1998 ж.
  13. ^ BIOMAT 1992 ж.
  14. ^ а б c Гренделман 2006.
  15. ^ а б Фон Энден және Калверт 2002a, б. 4.
  16. ^ Фон Энден және Калверт 2002 ж, б. 6.
  17. ^ Treagust 1994 ж.
  18. ^ Дросте 1997.
  19. ^ De Matos 2001.
  20. ^ Белло-Мендоза және басқалар. 1995 ж.
  21. ^ Bello-Mendoza & Castillo-Rivera 1998 ж, б. 220.
  22. ^ Фон Энден және Калверт 2002a, б. 6.
  23. ^ Calvert 1997.

Библиография

  • Белло-Мендоза, Р .; Калво-Бадо, Л.А.; Санчес-Васкес, Дж .; Лау-Чонг, Г .; Куевас-Гонсалес, Р. (1995). «Diagnóstico de la contaminación en las aguas residuales de los benefidos húmedos café en el so Soconu sco, Chiapas, Mexico». Proc. XVI Латын Америкасында кофе өсіру симпозиумы, 20-25 қазан 1993 ж., Манагуа, Никарагуа. Тегусигальпа, Гондурас: PROMECAFE-IICA. 1-13 бет.
  • Белло-Мендоза, Р .; Кастильо-Ривера, М.Ф. (1998). «Кофе өңдеу зауытының ағынды суларын тазалайтын анаэробты гибридті UASB / сүзгі реакторын іске қосу». Анаэробе. 4 (5): 219–225. дои:10.1006 / ана.1998.0171. PMID  16887646.
  • «Estudio y diseño de la Planta de Tratamiento de los Desechos del Café en la finca» San Luis «.». «. BIOMAT 1992 ж. Матагалпа, Никарагуа: Алькалдиа де Матагальпа және Oficina Biogás y Saneamiento Ambiental.
  • Калверт, Кен С. (1997). «Кофе ағынды суларын тазарту - биогаздық нұсқа. Ағымдағы зерттеулерге шолу және алдын-ала есеп беру». Кофені зерттеу туралы есеп №. 50. Кайнанту, Папуа Жаңа Гвинея: Coffee Industry Corporation Ltd.
  • Калверт, Кен С. (1998). «Кофені өңдеу микробиологиясы, 1 бөлім» (DOC ). PNGCRI Coffee Research Newsletter.
  • Калверт, Кен С. (1999). «Кофені өңдеу микробиологиясы, 3 бөлім». PNGCRI Coffee Research Newsletter.
  • Куэрво, Адриана Мария (1997). «beneficio ecológico del café con subjo өнімі» (PDF). ЦРУ. Архивтелген түпнұсқа (PDF) 2016-03-06. Алынған 2020-07-25. Журналға сілтеме жасау қажет | журнал = (Көмектесіңдер)
  • Дипа, Г.Б .; Чанакья, Х.Н .; де Альвис, А.А.П .; Манжунат, Г.Р .; Деви, В. (2002). «Тиісті технологиялық шешімдермен кофе целлюлозасы жұмыстарының арқасында көлдер мен су айдындарының ластануын жою». «Су экожүйелерін сақтау, қалпына келтіру және басқару жөніндегі симпозиум» материалдары. Канада: Экологиялық ғылымдар орталығы, Үнді ғылым институты (IIS) және Карнатака қоршаған ортаны зерттеу қоры [KERF], Бангалор және білім беру достастығы. қағаз 4.
  • Де Матос, Т, А .; Ло Монако, П.А .; Пинто, А.Б .; Фиа, Р .; Фукунага, DC (2001). «Кофе жемістерін өңдеу ағынды суларының ластаушы потенциалы». Viçosa-MG, Бразилия: Вичоса Федералды Университеті, ауылшаруашылық инженериясы кафедрасы Журналға сілтеме жасау қажет | журнал = (Көмектесіңдер)
  • Дросте, Р.Л (1997). Су мен ағынды суларды тазарту теориясы мен практикасы. Хобокен, Канада: John Wiley & Sons, Inc.
  • Grendelman, ER (2006). Tratar las Aguas Mieles (Интернатура бойынша жарияланбаған тезис). Нидерланды: Вагенинген университеті, ішкі бөлімдер: ирригация және су инженерлік тобы және экологиялық технологиялар.
  • Мерти, К.В.Н .; Д'Са, А .; Капур, Г. (2004). Кофе учаскелерінде ағынды суларды тазарту - электр энергиясын өндіру мүмкіндігі: бұл қаржылық тұрғыдан тиімді ме? (Нұсқа жобасы.). Бангалор: Халықаралық энергетикалық бастама.
  • Немеров, Нельсон Леонард (1971). «Кофе қалдықтары». Өнеркәсіптің сұйық қалдықтары: теориялар, тәжірибелер және өңдеу. Аддисон-Уэсли паб. Co.
  • Treagust, J. (1994). Кофе ағынды суларды тазарту (B.Sc. (Хонс.) Тезис). Крэнфилд, Ұлыбритания: Крэнфилд университеті.
  • Фон Энден, Ян С. (2002). «Ылғалды өңдеудің озық тәжірибелері фермерлер мен өңдеушілерге қаржылық пайда береді» (PDF). GTZ-PPP жобасы «Вьетнамда кофе сапасын жақсарту және кофе өндірісінің тұрақтылығы».
  • Фон Энден, Ян С .; Калверт, Кен С. (2002а). Кофе ағынды суларының сипаттамалары мен емдеу тәсілдеріне шолу (PDF). GTZ-PPP жобасы «Вьетнамдағы кофе сапасын және кофе өндірісінің тұрақтылығын арттыру».
  • Фон Энден, Ян С .; Калверт, Кен С. (2002б). «Кофе қалдықтары туралы негізгі біліммен қоршаған ортаға зиянды шектеу» (PDF). GTZ-PPP жобасы «Вьетнамда кофе сапасын жақсарту және кофе өндірісінің тұрақтылығы».

Әрі қарай оқу

  • Өндірістік сарқынды сипаттамаларды шығару жөніндегі нұсқаулық. 3. Женева: Дүниежүзілік денсаулық сақтау ұйымы. 1995. 231–236 бб.
  • Деви, Рани; Сингх, Виджендер; Кумар, Ашок (сәуір, 2008). «Авакадо қабығы көміртегін қолданып, кофені қайта өңдеу ағынды суларының COD және BOD төмендетілуі». Биоресурстық технология. 99 (6): 1853–1860. дои:10.1016 / j.biortech.2007.03.039. PMID  17493806.