Войти
Сточные воды от кофе, также известные как сточные воды от кофе, побочный продукт переработки кофе. Его очистка и утилизация являются важными экологическими факторами при переработке кофе, поскольку сточные воды представляют собой форму промышленного загрязнения воды.
Несобранные плоды кофейного дерева, известные как кофейная вишня проходит долгий процесс подготовки к употреблению. Этот процесс часто влечет за собой использование больших количеств воды и образование значительных количеств твердых и жидких отходов. Тип отходов - это результат процесса, через который проходит кофейная вишня. Превращение вишни в оро или зеленое зерно (высушенное кофейное зерно, готовое к экспорту) достигается с помощью процесса сушки, полувымывания или полной промывки.
Кофейные вишни сушат сразу после сбора путем сушки на солнце, сушки на солнце или искусственной сушки. При сушке на солнце кофейные вишни кладут на чистый пол и оставляют сушиться на открытом воздухе. При солнечной сушке черешню помещают в закрытый шкаф, в котором есть вентиляционные отверстия для выхода влаги. Искусственная сушка используется в основном в сезон дождей, когда низкий уровень солнечного света продлевает время, необходимое для сушки на солнце, а вишня склонна к росту плесени. После сушки черешню очищают. В этом процессе высушенный внешний слой вишни, известный как околоплодник, удаляется механически.
При обработке в полумытом виде вишни удаляют целлюлозу для удаления околоплодника. После этого слизистый слой слизи, покрывающий бобы, удаляется. Это делается механически путем подачи зерен в цилиндрическое устройство, которое перемещает их вверх. Несмотря на то, что трение и давление, оказываемые на бобы во время этого процесса, достаточны для удаления большей части слизи, небольшое ее количество все же останется в центре среза бобов. Этот метод используется в Колумбии и Мексике, чтобы снизить потребление воды в результате длительного процесса ферментации и тщательной промывки.
Чтобы уменьшить загрязнение, вызываемое влажным процессом приготовления плодов кофе, ученые из компании разработали технологию, которая позволяет избежать использования воды, когда она не нужна, и использовать правильную воду, когда это необходимо. Технология, получившая название Becolsub (взято из инициалов испанского, обозначающего экологический процесс влажного кофе с обработкой побочных продуктов: B eneficio Ecol ogicos Sub -productos), контролирует более 90% загрязнений, создаваемых его предшественником. Качество кофе, обработанного таким образом, такое же, как и у кофе, обработанного естественным брожением.
Технология Becolsub состоит из варки целлюлозы без воды, механического удаления слизи и смешивания побочных продуктов (кожуры фруктов и слизи) на шнековом конвейере. Технология также включает в себя гидромеханическое устройство для удаления плавающих фруктов и легких примесей, а также тяжелых и твердых предметов и цилиндрическое сито для удаления фруктов, кожица которых не была отделена в машине для измельчения. Ученые из Cenicafé обнаружили, что кофейный фрукт со слизью (незрелые и сухие плоды не имеют слизи) имеет достаточно воды внутри, чтобы кожица и семена могли быть отделены в обычных машинах для измельчения целлюлозы без воды, что жидкость требовалась только в качестве средства транспортировки и что варка целлюлозы без воды позволяет избежать 72% потенциального загрязнения.
Удаление слизи осуществляется путем ферментации, которая занимает от 14 до 18 часов, пока слизь не разложится и ее можно будет легко удалить водой. Для промывки ферментированной слизи в лучшем случае требуется 5,0 л / кг DPC. Ученые из Cenicafé разработали машину для удаления слизи, покрывающей семена кофе. Эта машина, называемая Deslim (начальные буквы испанского demucilager, механическая промывка и очиститель), удаляет более 98% общей слизи (так же, как хорошо проведенная ферментация), создавая напряжение и создавая столкновения между бобами, используя только 0,7 л. / кг ДПК. Полученная высококонцентрированная смесь воды, слизи и примесей является вязкой и добавляется к отделенной кожуре фруктов на шнековом конвейере. В шнековом конвейере задержка превышает 60%, что означает дополнительный контроль потенциального загрязнения на 20%.
Эти два побочных продукта широко используются в качестве субстрата для червей для производства натуральных удобрений. Однако высокая концентрация слизи, полученной из демусиладера, дает возможность промышленного производства побочного продукта.
Этот процесс в основном используется при переработке Coffea arabica. После удаления целлюлозы бобы собирают в резервуары для ферментации, где бактериальное удаление слизи происходит в течение от 12 до 36 часов. Фаза ферментации важна для развития вкуса кофе, что частично связано с происходящими микробиологическими процессами. Появление дрожжей и плесени в кислой воде может привести к неприятным запахам, таким как кислый кофе и аромат лука. Однако считается, что влажная обработка дает кофе более высокого качества, чем другие процессы, поскольку небольшие количества посторонних привкусов придают кофе его особый вкус и «консистенцию».
Когда ферментация завершена, бобы тщательно промывают, чтобы удалить остатки ферментации и оставшуюся слизь. Если их не удалить, они вызывают обесцвечивание пергамента и делают бобы восприимчивыми к дрожжам. После промывания фасоль сушат. Когда процесс сушки недостаточно быстрый, появляются землистые и затхлые пятна, например, аромат Рио.
Количество воды, используемой при обработке, сильно зависит от типа обработки. Для влажной и полностью промытой обработки кофейных ягод требуется больше всего пресной воды, а для сухой - меньше всего. Источники указывают на широкий диапазон использования воды. Повторное использование воды в процессе удаления целлюлозы может значительно сократить необходимое количество. Благодаря повторному использованию и усовершенствованным методам мойки можно получить от 1 до 6 м³ воды на тонну свежей кофейной вишни; без повторного использования возможен расход до 20 м³ / тонну.
| Страна | Процесс | Использование воды м³ / тонну вишни | Источник |
|---|---|---|---|
| Индия | Полу- промытые, влажная обработка | 3 | |
| Кения | Полностью промытые, повторное использование воды | 4-6 | |
| Колумбия | Полностью промытые и экологическая обработка (BECOLSUB) | 1-6 | |
| Папуа-Новая Гвинея | Полностью промытый, повторное использование воды | 4-8 | |
| Вьетнам | Полувлажные и полностью промытые | 4-15 | |
| Вьетнам | Традиционный, полностью вымытый | 20 | |
| Индия | Традиционный, полностью вымытый | 14 -17 | |
| Бразилия | Полумытая, механическая очистка от слизи | 4 | |
| Мексика | Полумытая, механическая очистка от слизи | 3,4 | |
| Никарагуа | Традиционный, полностью промытый | 16 | |
| Никарагуа | Полностью промытый, повторное использование воды | 11 |
Кофейные вишни отделяются с помощью воды для сепарации чаны Вода, использованная для обработки кофе, покидает блок обработки кофе. с высоким уровнем загрязнения. Основным компонентом является органическое вещество, возникающее в результате де- измельчения и удаления слизи. Большинство органических материалов в сточных водах обладают высокой устойчивостью, и значения ХПК, количество кислорода, необходимое для стабилизации органического вещества с помощью сильного окислителя, составляют 80% нагрузки загрязнения, со значениями до 50 г / л. БПК, количество кислорода, необходимое для биологического разложения органического вещества в аэробных условиях при стандартной температуре и времени инкубации, поступающее из биоразлагаемого органического материала, может достигать значений 20 г. / л.
При (грубом) просеивании и удалении пульпы значения ХПК и БПК становятся значительно ниже. Были обнаружены значения в диапазоне 3-5 г / л для ХПК и 1,5–3 г / л для БПК 5. Зарегистрированные значения 2,5 г / л для ХПК и 1,5 г / л для БПК 5.
Большая часть органического вещества, пектины, выпадает в осадок в виде слизистых твердых частиц и может быть извлечена из воды. Когда эти твердые вещества не удаляются и значения pH повышаются, может наблюдаться увеличение ХПК.
Для оптимизации анаэробной обработки сточных вод значения pH должны составлять от 6,5 до 7,5 вместо обычно существующих значений pH = 4, которые являются очень кислыми. Его получают путем добавления гидроксида кальция (CaOH 2) в сточные воды. Это привело к восстановлению растворимости пектинов, повысив ХПК со среднего 3,7 г / л до среднего 12,7 г / л.
Вода, кроме того, характеризуется присутствием флавоноидных соединений, поступающих из кожуры вишни. Флавоноидные соединения приводят к темному окрашиванию воды при pH = 7 или выше, но они не повышают уровень БПК или ХПК сточных вод и не оказывают серьезного воздействия на окружающую среду. Однако более низкий уровень прозрачности может отрицательно сказаться на фотосинтетических процессах, а также на росте и преобразовании питательных веществ (особенно) укорененными водными растениями. Много усилий в оливковом и винодельческой отраслях промышленности, с относительно большими фондами для исследований, были попытки найти решение этой проблемы. Калверт упоминает исследования, проведенные по удалению полифенолов и флавоноидных соединений видами древесных переваривающих грибов (Basidiomycetes ) в погруженном растворе с аэрацией с использованием сжатого воздуха. Эти сложные процессы казались способными удалить цветные соединения, но упрощенные и более дешевые методы с использованием других типов грибов (например, Geotrichum, Penicillium, Aspergillus ) только процветали в сильно разбавленных сточных водах.
Сточные воды из-под кофе - это не постоянный поток воды с равномерной загрузкой загрязнений. Обработка кофейной вишни - это периодический процесс, и в отношении потоков воды можно определить два процесса: удаление целлюлозы и ферментация / промывка.
Механический сепаратор удаляет целлюлозу из кофейных вишен с помощью воды Вода, используемая для удаления целлюлозы из вишни, называется водой для варки. На его долю приходится чуть более половины воды, используемой в процессе. Согласно Фон Эндену и Калверту, «вода для варки целлюлозы состоит из быстро ферментирующих сахаров как из компонентов мякоти, так и из слизи. Пульпа и слизь состоят в значительной степени из белков, сахаров и слизи, в частности из пектинов, то есть полисахаридных углеводов. Эти сахара ферментируют использование ферментов из бактерий на вишнях. Другими компонентами воды для варки целлюлозы являются кислоты и токсичные химические вещества, такие как полифенолы (дубильные вещества) или алкалоиды (кофеин).
Вода для варки целлюлозы может быть повторно использована во время измельчения урожая одного дня. Это приводит к увеличению содержания органических веществ и снижению pH. Исследования в Никарагуа показали, что средние показатели ХПК увеличиваются с 5400 мг / л до 8 400 мг / л при удалении большей части целлюлозы. Падение pH можно объяснить до начала ферментации воды для варки целлюлозы. Это падение продолжается до тех пор, пока ферментация не закончится и не будет достигнут уровень pH около 4. Содержание питательных веществ в воде для варки целлюлозы при максимальной нагрузке на ХПК, которая считалась отражать максимальное загрязнение, было определено в ходе этого исследования. Концентрация общего азота (TN) в образцах колебалась от 50 до 110 мг / л со средним значением по всем образцам 90 мг / л. Концентрация общего фосфора (TP) в образцах колебалась от 8,9 до 15,2 мг / л со средним значением по всем образцам 12,4 мг / л.
Промывка ферментированных бобов приводит к образованию сточных вод, содержащих в основном пектины слизи, белки и сахара. Ферментация сахаров (дисахаридных углеводов) в этанол и CO 2 приводит к кислотным условиям в промывной воде. этанол превращается в уксусную кислоту после реакции с кислородом, снижая pH примерно до 4. Высокая кислотность может отрицательно повлиять на эффективность очистки очистных сооружений, очищающих сточные воды от кофе, как анаэробный реактор или построенные водно-болотные угодья. и считается вредным для водных организмов при сбросе непосредственно в поверхностные воды.
Исследования в Никарагуа во время процесса промывки показали явное снижение загрязнения сточных вод. Значения ХПК снижаются в среднем с 7200 мг / л до менее 50 мг / л. Несмотря на то, что сточные воды со значениями ХПК ниже 200 мг / л разрешено сбрасывать в естественные водные пути в Никарагуа, рекомендуется перенаправить все сточные воды в систему очистки. Это связано с тем, что уровни ХПК не могут быть определены на месте во время процесса мойки, а сброс сточных вод в поверхностные воды основан на визуальном осмотре. Когда вода «прозрачная», она считается достаточно чистой, но значения ХПК, измеренные в ходе исследования, показали, что сброс в целом должен был произойти в ближайшее время, что привело к образованию сточных вод с более высокими уровнями ХПК, чем разрешено. Другим положительным эффектом отвода сточных вод в систему очистки является разбавление сточных вод, что позволяет лучше обрабатывать анаэробные бактерии из-за более благоприятных значений pH и лучшей последующей обработки из-за более низких концентраций аммония.
Концентрация TN в образцах сточных вод, полученных в результате промывки, варьировалась от 40 до 150 мг / л со средним значением по всем образцам 110 мг / л. Концентрация ТП в пробах колебалась от 7,8 до 15,8 мг / л при среднем значении по всем образцам 10,7 мг / л.
