Scheiding van bierbostel in een eiwitrijke en vezelrijke fraktie

•

•

•

•

.'

•

•

•

•

•

•

•

Nr:

2622

Laboratorium voor Chemische Technologie

Verslag behorende bij het fabrieksvoorontwerp

van

P.J.Heederik en E.Gaastra

onderwerp:

Scheiding van bierbostel 1n een

eiwitrijke en vezelrijke fraktie.

Rotterdamse weg 262 adres: 2628 AS Delft

015-567342

opdrachtdatum: jan. 1985 verslagdatum: okt. 1985

•

•

•

•

,

.

'

.

•

•

•

•

•

•

SCHEIDING VAN BIERBOSTEL IN EEN EIWITRIJKE EN VEZELRIJKE FRAKTIE .

opdrachtdatum: jan. 1985 verslagdatum: okt. 1985 P.J.Heederik Rotterdamse weg 262 2628 AS Delft E.Gaastra Voorstraat 9B 2611 JJ Delft

•

•

•

•

•

•

•

I

.

•

•

Inhoudsopgave Inhoudsopgave 1 Samenvatting 2 Conclusies en aanbevelingen 3 Inleiding

4

Uitgangspunten 5 Procesbeschrijving

-1-5.1 Ontwerp 1 Scheiden van de b-ostel flia het droogzeefprocédé 5.2 Ontwerp 2 Soheiden van de b-ostel via het natzeefprocédé

6 Stabiliteit processen

7

Berekening en motivering van keuze van de apparatuur van .ontwerp 1

8

Massabalans ontwerp 1

9

Specificatie apparatuur ontwerp 1

1 2 3 4

5

9 9 9 11 12 19 24 10 Berekening en motivering van keuze van de apparatuur van ontwerp 2 29

11 Hassabalans ontwez-p 2

36

12 Specificatie apparatuur ontwerp 2

13 Economische eValuatie van de ontwerpe·fi, 1 en 2.

13.1 Berek.-eni,n,g van de totale investerin,gskos.t'en van de ontwerpen 1 ert 2

13.2 Berekenin,g van de totale JaarlijkSe kost-en 13.2.1 De totale kosten Van ontwerp 1

'13.2.2 De totale kosten van ontwerp 2

13.3 De totale jaarlijkse opbrengsten van de ontwerpen 1 en 2 13.4 Kosten - baten

14 Symbolenlijst

15 Literatuur en informatiebronnen 16 Bijlagen

Bijlage 1 Berekening en,ergieverbruik drogers

Bijlage 2 Berekening drukval over sproei-installatie ontwerp 2 43,

48

48

50 51 52 53 54

56

57

59

59

63

• -2-• 1 Samenvatting

•

•

•

•

•

•

•

,

.

•

•

In dit fabrieksvoorontwerp worden twee processen beschreven, waarmee per jaar 14000 ton bierbostel (22 % D.S., waarvan 25 % eiwit) te

scheiden is in een vezelrijke en een eiwitrijke fraktie.

Het zogenaamde 'droogzeefproces' (ontwerp 1) levert per jaar 1172 ton vezelfraktie (91 %D.S., waarvan 10% eiwit) en 2091 ton eiwitrijke fraktie (91%D.S., waarvan 32%eiwit).

Het' natzeefproces ' levert 1454 ton vezelrijke fraktie (80 % D.S., waarvan 7% eiwit) en 1921 con eiwitrijke fraktie (91 % D.S., waarvan 35.6 % eiwit). De investeringskosten van beide processen bedragen f

2425000,-respectievelijk :f

2946000,-Uit de kosten-baten analyse blijkt dat beide processen bij verkoop'

van de vezelfraktie als brandstof én de eiwitfraktie als veevoeder niet rendabel zijn.

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

-3-2 Conclusies en aanbevelingen

Beide processen zijn verliesgevend. Ontwerp 1 is niet rendabel omdat

het percentage eiwit in de eiwitfraktie te laag is, waardoor deze fraktie een te lage economische waarde heeft.

Dit eiwitpercentage is gebaseerd op gegevens van een patent. Het verdient aanbeveling om via experimenten te bepalen of een hoger percentage

eiwit te bereiken is.

Ontwerp 2 is verliesgevend omdat de vezelfraktie met een aparte droger wordt gedroogd. De kosten hiervan zijn hoger dan de opbrengst van de vezelfraktie als brandstof. Ontwerp 2 kan economisch aantrekkelijk worden, als de vezelfraktie mechanisch ontwaterd wordt tot 36 % D.S. en afgezet kan worden als struktuurverbeterend middel voor grond. Opgemerkt moet worden dat van het natzeefproces weinig bekend is. Vooral de zeefsectie zal op de technische haalbaarheid onderzocht moeten worden. Ook het scheidingsrendement

nader bekeken moeten worden.

van de centrifuge zal

Vergeleken met ontwerp 1 biedt ontwerp 2 meer perspectieven, omdat

de bostel voor drogen wordt gescheiden. Hierdoor kunnen beide frakties tot verschillende percentages droge stof gedroogd worden.

Alhoewel beide processen momenteel niet rendabel zijn, kan dit in de toekomst veranderen als door de overheden van de betreffende landen

Chogere)stortingskosten worden berekend.

Afgezet tegen de totale bierproduktie, 106hl per jaar, bedragen de kosten van de ontwerpen per liter bier:

Ontwerp 1 f 0.024 per liter bier

Ontwerp 2 f 0.029 per liter bier

Een zwak punt in dit fabrieksvoorontwerp zijn de prijzen van de

eiwit- en vezelfraktie. Wegens het ontbreken van prijzen in de betreffende landen zijn deze gebaseerd op Nederlandse marktgegevens.

Voor een vervolg op dit fabrieksvoorontwerp verdient het aanbeveling om via een 'case-study' het bostelprobleem van één brouwerij uit te werken.

•

•

•

'

.

'

.

•

•

•

•

•

•

-4-3 Inleiding

Bierbostel is de bij de bierbereiding overblijvende graanrest in het

brouwhuis van een brouwerij. Het bestaat voor 22% uit vaste stof en voor

78%

uit water. In Nederland wordt dit afvalprodukt verkocht als veevoeder.

Heineken Brouwerijen b.v. heeft in het buitenland (o.a in Nigeria en Tsjaad) brouwerijen in bezit, die geen afzetmogelijkheden hebben voor de bierbostel wegens het ontbreken van veeteelt in de direkte omgeving. Transport van de bierbostel naar gebieden met veeteelt is te duur, waardoor het momenteel wordt gestort. Gezien het feit dat Heineken het storten wil beëindigen, wordt

gezocht naar alternatieYen~ Onderzocht is of het economisch haalbaar is om de bierbostel te drogen en te pelleteren (1). Ondanks het feit dat hierdoor de te transporteren hoeveelheid aanzienlijk afneemt, is het eindprodukt qua samenstelling niet hoogwaardig genoeg om dit economisch aantrekkelijk te maken.

Hoewel bierbostel vanwege het hoge percentage eiwit en vet een hoge

voedingswaarde heeft,is het afzetgebied beperkt. De oorzaak hiervan is het

hog~ vezelgehalte, waardoor het alleen geschikt is als voedsel voor herkauwer·s.

Uit literatuurgegevens en laboratoriumexperimenten uitgevoerd door de vakgroep Bioprocestechnologie blijkt, dat het mogelijk is om de vezels van de bostel af te scheiden. Dit heeft, naast een vergroting van het

afzetgebied, een tweeledig effect. Enerzijds stijgt de waarde per

gewichts-.eenheid, omdat de percentages eiwit en vet stijgen. Anderzijds daalt de te transporteren hoeveelheid.

Voor het afscheiden van de vezels staan in principe twee methodes ter beschikking:

- het droogzeefprocédé, waarbij de bostel na drogen met walsbrekers aan afschuifkrachten wordt blootgesteld. Door zeven is een vezelrijke en een eiwitrijke fraktie te verkrijgen (2).

het natzeefprocédé, waarbij de bostel onder toevoegen van water wordt gezeefd

(3).

In dit fabrieksvoorontwerp worden beide methodes voor wat betreft de technische en economische haalbaarheid uitgewerkt.

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

-5-4 Uitgangspunten

Op grond van een verlaging van de transportkosten ... en een verhoging van de voedingswaarde van het eindprodukt moet met de te ontwerpen installatie: - de bostel sterk in volume gereduceerd kunnen worden

- de bostel gescheiden kunnen worden in een vezel- en een eiwitrijke fraktie. Omdat de installatie moet draaien in landen met een relatief laag

opleidingsniveau van het personeel, moet de installatie: - eenvoudig bedient kunnen worden

ongevoelig voor storingen zijn - weinig onderhoud vergen.

Uitgegaan wordt van een brouwerij met een jaarlijkse produktie van 106hl bier en 8000 bedrijfsuren. De bostelproduktie bedraagt 14000 ton per jaar.

Bierbostel heeft een percentage droge stof van 22% en bestaat ruwweg uit een stabiele vezelfraktie en een relatief eenvoudig afbreekbaar deel. In de onderstaande tabel is de samenstelling van de droge stof vermeld. Tabel 1 Samenstelling bierbostel (1,4)

Komponent Percentage + ruw eiwit 25 ruwe celstof 27 koolhydraten ₃₅ ruw vet

8

as ₅

Gezien het feit dat vezels voornamelijk uit celstof zijn opgebouwd, bestaat droog bierbostel voor circa 30

%

uit vezels.

In dit fabrieksvoorontwerp worden twee methodes uitgewerkt om de bostel in continue bedrijfsvoering te scheiden in een eiwitrijke en een vezelrijke fraktie tw. :

Ontwerp 1 Scheiden van de bostel via het droogzeefprocédé.

Voor dit ontwerp wordt uitgegaan van een gepatenteerde methode om de bostel in een vezelrijke en een eiwitrijke fraktie te scheiden (2). De bostel wordt gedroogd tot 91

%

en met een walsbreker gemalen. Met een zeef

(maasgroot.te 0.9 mm) wordt de vezelfraktie van de eiwitfraktie afgescheiden. + gewic'htspercentage

I

I

I

.

I

·

•

•

•

•

•

•

•

I

I

·

I

-6-De frakties hebben de volgende groottes en samenstellingen: Tabel 2 Groottes en samenstellingen frakties (100

%

D.S.)

Fraktie Percentage van de totale hoeveelheid Percentage eiwit

vezel 34.6 10

eiwit 65.4 33

- Ontwerp 2 Scheiden van de bostel via het natzeefprocédé.

Voor dit ontwerp wordt uitgegaan van experimenten, die zijn uitgevoerd door de vakgroep Bioprocestechnologie, waarbij bostel onder toevoegen van water werd gezeefd (3). Door het toevoegen van water wordt de eiwitfraktie van de vezels afgespoeld, waardoor een eiwitrijke suspensie wordt verkregen. De bostel wordt in een 2 cm dikke laag op een zeef (maasgrootte 2 mm)

gebracht en tijdens het zeven besproeid met water. Per kg bostel (22

%

D.S.) wordt 5 dm3 water gebruikt. Het sproeiwater wordt uit oogpunt van

besparing gerecirculeerd.

De frakties hebben de volgende groottes en samenstellingen: Tabel 3. Groottes en samenstellingen frakties (100 % D.S.)

Fraktie Percentae;e van de totale hoeveelheid Percentage eiwit

vezel 40 8.0

eiwit 60 36.3

Na uitlekken heeft de vezelfraktie een droogstofpercentage van 19

% •

In beide ontwerpen worden de eiwit- en vezelfraktie gepelleteerd.

Op grond van

(5)

wordt aangenomen, dat beide frakties zonder het toevoegen van extra stoffen zoals melasse zijn te pelleteren.

Voor een goede pelleteerbaarheid is een percentage droge stof van circa 80 % noodzakelijk (6) •. Een goede houdbaarheid vereist een percentage droge stof van 91% (5). Omdat de eiwitfraktie gedurende een bepaalde tijd houdbaar moet zijn, wordt deze fraktie gedroogd tot 91 % •

De vezelfraktie wordt tot 80% gedroogd. (Voor gèbruik als brandstof is minimaal 60%D.S. noodzakelijk (4).)

1) Op basis van N-Kjeldahl.

•

•

I.

•

•

•

•

•

'

.

•

-7-Fysische gegevens bierbostel

In onderstaande tabel zijn de dichtheid, de verbrandingswarmte en de soortelijke warmte van bierbostel getabelleerd.

Tabel 4. Fysische gegevens bierbostel dichtheid van de vaste

dichtheid bij verlaten verbrandingswarmte per soortelijke warmte De soortelijke warmte van hout, stro e.d.

stof 1400 kg m- 3

brouwhuis (22 % D.S. ) 1070 kg m-3 kg vaste stof (4) 16800 kJ kg-1

1.5 kJ kg K -1 -1 aan de hand van de soortelijke warmte

Aangenomen wordt dat devezel-en.eiwitfraktie dezelfde verbrandingswarmte en soortelijke warmte hebben .. als b~erbostel.

Uitgangspunten economische evaluatie

Voor de economische evaluatie wordt ervan uitgegaan dat de bostel zoals het uit het brouwhuis komt geen economisc~e waarde heeft.

Verder wordt aangenomen dat de vezelfraktie als brandstof en de eiwitfraktie als veevoeder afgezet kan worden.

Omdat de kostprijs van brandstof voornamelijk door de verbrandingswarmte wordt bepaald; wordt deze als maat voor de waarde van de vezelfraktie genomen. De vezelfraktie heeft een verbrandingswarmte van 16.8 GJ per ton vaste stof. Met een prijs van f 14.25 per GJ (aardgas en stookolie) wordt voor de vezelfraktie een prijs van 16.8

*

14.25 = f 240,- per ton vaste stof gevonden.

De waarde van veevoeder hangt nauw samen met het eiwit gehalte. Voor de produktwaarde wordt daarom het percentage eiwit als maat gebruikt. Door de eiwitfrakties te vergelijken met veevoeders met min of meer dezelfde percentages eiwit, waarvan de prijzen bekend zijn, kunnen de prijzen van de eiwitfrakties geschat worden. De prijsschattingen zijn: (7) ontwerp 1 eiwitfraktie 91%D.S., 32% eiwit f

540,-

per ton ontwerp 2 eiwitfraktie 91%D.S., 35.~6% ~iwit f

625,-

per ton Bovenstaande prijzen gelden voor de Nederlandse markt. Wegens het onbekend

zijn van de marktsituatie in de derde wereld landen, wordt aangenomen dat de vezel- en eiwitfraktie in de betreffende landen dezelfde waarde hebben als in Nederland.

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

-8-Korrosie

De bostel heeft bij het verlaten van het brouwhuis een pH van ca.6

(9).

Omdat de bostel na het verlaten van het brouwhuis voor enige tijd

wordt opgeslagen in een silo kan de pH ten gevolge van microbiologische afbraak verder dalen.

Om korrosie te voorkomen, moet de apparatuur die in contact komt met natte bostel worden uitgevoerd in roest vast staal.

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

-9-5 Procesbeschrijving

5.1 Ontwerp 1 Scheiden van de bostel .via het droogzeefprocédé.

De bierbostel wordt met transportschroef Ts 2 in schroefper-s Sp 3 gebracht (0.49 kg s-1 met 22%D.S., stroom 1). Met de schroefpers wordt de bostel ontwaterd tot 36 % D.S. Het hierbij vrijkomende perswater (4·%D.S., stroom 3) loopt af naar buffervat V 4 (V

=

0.150 m3 ), vanwaar het naar decantercentrifuge Cf7 wordt gepompt. Het buffervat is in het ontwerp opgenomen om grote

fluctuaties in de voedingsstroom van de decantercentrifugete voorkomen. Het filtraat van de centrifuge (0.2 % D.S. ,stroom 5) wordt geloosd op het riool.

De afgescheiden vaste stof (25 % D.S;, stroom 6) wordt bij het tot 36 % ontwaterde bostel gevoegd (stroom 2), dat naar trommeldroger D 9 gaat. Met de trommeldroger wordt de bostel gedroogd tot 91 % D.S. De drooglucht en de bostel worden van elkaar gescheiden met cycloon Cy 10 •

Vervolgens wordt de bostel met walsbreker W12gemalenen gescheiden in twee

( 4 -1- 0/

frakties met schudzeef Z 13. De vezelfraktie 0.0 1 kg s met 91~D.S, stroom 10) wordt gepelleteerd en opgeslagen in silo S 20 (V

=

40 m3 ).

De eiwitfraktie (0.073 kg s-1 met 91%D.S., stroom 11) wordt na pelleteren opgeslagen in silo S 21 (V

=

40 m3 ).

Voor het transport van de bostel naar de verschillende apparaten worden transportschroeven gebruikt, m.u.v. het transport van de vezel- en eiwitpellets naar de silo's, waarvoor transportbanden worden gebruikt.

5.2 Ontwerp 2 Scheiden van de 'bostel via het nat~eefproc6dé

De bierbostel wordt met transportschroef Ts 2 naar zeef Z 3 getransporteerd (0.49 kg s-1 met 22

%

D.S., stroom 1) en gezeefd. Tijdens het zeven wordt de bostel besproeid met water (2.43010-3m3s-1, stroom 2). De vezelfraktie wordt met behulp van transportschroef Ts 4 naar schroefpers Sp 8 getr.ansporteerd

(stroom 3) en ontwaterd tot 36 % D.S. Vervolgens wordt met trommeldroger

D 13 de vezelfraktie gedroogd tot 80 % D.S. Na pelleteren wordt de vezelfraktie (0.05 kg

s-~stroom

17) opgeslagen in silo S 23 (V

=

40 m3 ).

Het perswater van schroefpers Sp 8 (4%D.S., stroom

7)

stroomt met het filtraat van de zeef (4.19%D.S., stroom 4) naar buffervat V 5 (V

=

2 m3). Met pomp P 6 wordt de inhoud van het buffervat naar decantercentrifuge Cf 9 gepompt (stroom 5).

I

I

.

•

I , I

•

•

•

I

.

•

•

•

I

I

.

•

- - -- --- - -

-10-Het filtraat van de centrifuge (2 % D.S. ,stroom 8) stroomt naar buffervat V 10 (V = 2 _m3), vanwaar het' naar zèef Z 3

ge~oinpt

-wordt (stroom 2).

Vat V 10 is in het _ ontwerp opg,enomen om de hoeveelheid water, die per

, tijdseenheid naar Z 3 gepompt wordt konstant te houden.

De ingedikte eiwitfraktie (25

%

D.S~, stroom 10) wordt naar trommeldroger D 14 gevoerd, waar het gedroogd wordt tot 91 % D.S. Na pelleteren wordt de eiwitfraktie opgeslagen in silo S 24 (V

=

40 m3 )

De bostel wordt naar de diverse apparaten getransporteerd met transport-schroeven, m.u.v. de eiwit- en vezelpellets, die met transportbanden in de silo's gebracht worden.

•

•

•

•

•

-11-6

Stabiliteit processen Ontwerp 1

De installatie is ontworpen voor een constante bostelstroom van 0.49 kg s-1. Omdat de bostel met transportschroeven getransporteerd wordt, zijn bij constante draaisnelheden en vullingen van de schroeven geen grote fluctuaties in de bostel stromen door de diverse apparaten te verwachten.

Verstoppen van de schudzeef zou grote invloed kunnen hebben op de groottes van de vezel en eiwit stromen. Hoewel de kans hierop klein is, de zeef is uitgerust met onderdelen die verstoppen tegengaan, verdient het toch aanbeveling de zeef over te dimensioneren.

De mogelijkheid zou kunnen bestaan dat het vochtpercentage van

de ingaande bostel afhankelijk is van de tijd gedurende welke de bostel is opgeslagen in siio S 1 • Hierbij zouden de temperatuur en vochtigheid van de lucht een rol kunnen spelen.

• . V.erwacht wordt dat het vochtgehalte van .de ine;aanàe· bostelstroom geen

•

•

•

•

•

•

invloed heeft op het uiteindelijke percentage vocht in de bostel na het thermisch drogen. Het thermisch droogproces wordt door koppeling van de inlaattemperatuur van de drooglucht met de uitlaatbostel-. en uitlaatdroogluchttemperatuur zodanig geregeld dat het percentage vaste stof na drogen steeds 91 % bedraagt.

Ontwerp 2

Voor ontwerp 2 geldt voor de drogers en de transportschroeven hetzelfde als hierboven beschreven is.

Ook in dit ontwerp moet voorkomen worden dat de zeef verstop~ raakt. Naast overdimensioneren van de zeef is in dit verband van belan3 dat de bostel besproeid wordt met een constante hoeveelheid water.

Hieraan wordt voldaan door het sproeiwater na de decantercentrifuge op te vangen in een buffervat (V 10 ). Met het buffervat wordt de hoeveelheid water, die per tijdseenheid naar de zeef gepompt wordt constant gehouden. Een teveel aan water verdwijnt via de overloop, een tekort aan water wordt aangevuld met leidingwater.

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

I

•

-12-7

Berekening en motivering van keuze van de apparatuur van ontwerp 1 Ontwateren bostel

Bij de keuze van apparatuur voor ontwatere~ moet onderscheid gemaakt worden tussen twee verschillende methoden:

- mechanisch ontwateren thermisch ontwateren

Uit energetische overwegingen is mechanisch ontwateren te prefereren boven thermisch ontwateren. Alleen met de laatste methode kan echter een laag vochtgehalte worden bereikt. In dit fabrieksvoorontwerp is daarom gekozen voor een kombinatie van mechanisch en thermisch ontwateren.

Mechanisch ontwateren

Voor het mechanisch ontwateren kan onder andere gedacht worden aan

schroefpersen, zeef'bandperseIl ,en centrifue;es. Een. centrifuge is ongeschikt,

. daar de te ontwateren bo~tel 22 % D.S bevat. Bij het gebruik van zeefband-persen zijn er problem~n te verwachten bij het opbrengen van de bostel en het realiseren van éen gelijkmatige verdeling over het filterdoek

(4).

Bovendien vereist een zeerban~pers relatief veel onderhoud (8).

Schroefpersan worden voor het ontwateren van bostel door verschillende brouwerijen gebruikt (9,10). Met deze persen is het mogelijk het percentage droge stof van 22 % tot 36

%

te verhogen.

Gezien het bovenstaande is voor het mechanisch ontwateren gekozen voor de schroefpers.

Thermisch ontwateren

Ook bij het thèrmisch ontwateren kunnen verschillende technieken worden onderscheiden:

- contact drogen, waarbij het te drogen materiaal en het warmtemedium (bijvoorbeeld stoom) door een wand van elkaar zijn gescheiden.

De verdampte vloeistof \'/ordt met behulp van lucht afgevoerd. In het algemeen is het energetisch rendement van een contactdroger lager dan van de hieronder beschreven convectiedroger (11).

- convektief drogen, waarbij het drooggoed in direkt contact staat met de drooglucht •

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

-13-Met de drooglucht wordt ook de verdampte vloeistof afgevoerd. De drooglucht kan met verschillende methoden op het vereiste ·temperatuurniveau gebracnt worden. De energetisch gunstigste methode is die, waarbij de drooglucht gemengd wordt met hete verbrandingsgassen (11). De mengverhouding tussen drooglucht en verbrandingsgassen bepaalt de temperatuur.

Ter beschikking staan diverse typen apparatuur t.w.: .

fluïde bed

- stroom buis drogers - trommeldrogers

Over het fluide bed valt op te merken dat een intensief contact tussen droo·ggoed en droogmedium (b.v. lucht) plaatsvindt. Problemen zijn echter te verwachten bij het fluïdiseren van de bostel, vanwege de spreiding in deeltjesgrootte (,~. Tevens vereist het flu1debed complexe stofafscheidings-apparatuur. Dit laatste geldt ook voor de stroombuisdroger, waar het

droog~oed pneumatisch wordt getransporteerd door lange buizen, waarin het droogproces plaatsvindt.

In de praktijk wordt voor het drogen van veevoeder veelvuldig gebruik gemaakt van de roterende trommeldroger. Bij dit type droger wordt het drooggoed opgewerveld door de draaiende beweging van de trommel.

Teg~lijkertijd wordt de drooglucht in gelijkstroom door de trommel geblazen. (Gelijkstroom om te hoge temperaturen van het drooggoed te vermijden.)

,In o.a. de Verenigde Statèn wordt bostel met dit type droger gedroogd (10). Gezien het bovenstaande is gekozen voor de trommeldroger.

Apparatu~r ontwerp 1

Schroefpers Sp

3

Met schroefpers Sp 3 wordt vers bierbostel met 22 % D.S. uitgeperst tot

36 %D.S. De pers heeft een capaciteit van 0.49kg s-1. Het energieverbruik bedraagt circa

18

kW. De afmetingen zijn: lfblfh

=

4.5J(0.8~ 1.5 m (4).

Trommeldroger D 9

Met de trommeldroger wordt de bostel (36 % D.S.) gedroogd tot 91 % D.S. De droogcapaciteit bedraagt 0.19 kg water per seconde. Hiervoor is

•

•

i

.

I

•

•

•

•

•

I

I

.

•

•

_. __ . - - _ . _ - -

-14-Het electrisch vermogen voor het draaien van de trommel bedraagt 25 kW.

De ventilator, waarmee de drooglucht door de trommel wordt gezogen, verbruikt . ca. 20 kW. De lengte van de trommel is 15 m, de diameter 2.70 m.-(8)

De droger is uitgerust met .cycloon Cy 10. Op basis van (4) wordt verwacht dat 96.8

%

van de bostel van de drooglucht wordt afgescheiden.

Walsbreker W 12

Bij de keuze van apparatuur om gedroogd bostel van de vezelfraktie te ontdoen, komt in principe die apparatuur in aanmerking waarmee

afschuifkrachten uitgeoefend kunnen worden. Te denken valt hierbij aan o.a. hamermolens, pennenmolens en walsbrekers. In de praktijk blijken hamer- en pennenmolens gebruikt te worden om deeltjes te verkleinen en zijn daarom niet geschikt. ( Maalexperimenten met bostel bevestigen dit (13).)

Walsbrekers worden in de graan verwerkende industrie gebruikt om graan van de omhullende vezels te ontdoen. Ze bestaan uit twee cilinders, die met verschillende snelheden 'tegen elkaar in draaien'. Doordat de cilinders elkaar bijna raken en geribbelde oppervlakken hebben, worden devezéls van de graankorrels afgeschraapt.(14)

De walsbreker is ook toegepast om bostel te scheiden ineen eiwitrijke een vezelrijke fraktie (2). Gezien de goede resultaten, die hiermee werden behaald, is voor dit type apparatuur gekozen.

Walsbreker W12heeft een capaciteit van 0.11 kg s - \ De snelheidsverhouding

4 (4 . -1

tussen beide rollen bedraagt .35 35: 100 omw. min ). Het energieverbruik wordt geschat op 8 kW.

Schudzeef Z 13

De uiteindelijke scheiding in een vezel- en een eiwitrijke fraktie wordt

· 4 ·

uitgevoerd met een schudzeef (maasgrootte 9·10- ~). Doordat de eiwitfraktie uit kleinere deeltjes bestaat, wordt deze afgescheiden vim de vezelfraktie. Om te voorkomen, dat als een deel van de zeef verstopt is, de vezel en

eiwit stromen sterk van grootte veranderen, moet de zeef overgedimensioneerd

. ..;1

worden. De minimale capaciteit van de zeef is 0.11 kg s •

4- -1

Op grond van (2) wordt aangenomen, dat de vezelstroom 0.0 1 kg s en de eiwitstroom 0.073 kg s-1bedraagt. (In de praktijk zullen de groottes van deze stromen zeer waarschijnlijk fluctueren. Voor de capaciteit van de na de schudzeef opgenomen apparatuur wordt echter uitgegaan van de vermelde stroomgroottes.) Het energieverbruik wordt geschat op 1.5 kW.

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

-15-Pelleteerpers Pe 16

Met Pe 16 wordt de vezelfraktie gepelleteerd tot pellets met een dichtheid van 1200 kg m-3 • (Deze dichtheid wordt bereikt bij het

pelleteren van stro (15). Aangenomen wordt dat de pellets van de vezel-en eiwitfraktie ook deze dichtheid hebbvezel-en.)

Met Pe 16 wordt 0.041 kg vezelfraktie per seconde gepelleteerd. Het energie-verbruik is 50 kW. De afmetingen zijn: l~b"h = 1.46* 0.9* 1.18 m.

De pelleteerpers is uitgerust met een verticale cascade koeler, waarmee de pellets rechtstreeks uit de pelleteerpers gekoeld worden. Hierdoor worden ze hard en houdbaar en zijn ze geschikt voor transport en opslag. Gekoeld wordt met lucht, die wordt aangezogen met een ventilator.

Het energieverbruik is 0.55 kW. De afmetingen zijn:

l~b .. h = 0.93"r1.17~1.90 m.(22)

Pelleteerpers Pe1?

Met Pe 17 wordt de eiwitfraktie gepelleteerd. De capaciteit bedraagt

0.073 kg s-'. Het energieverbruik is 60 kW. De pelleteerpers heeft dezelfde afmetingen als pelleteerpers Pe 16 •

Buffervat V 4

Voor een optimale afscheiding van de vaste deeltjes uit de perswaterstroom van schroefpers Sp 3 is een constante voedingsstroom van de decantercentrifuge Cf 7 noodzakelijk. Omdat het onwaarschijnlijk is, dat het perswater uit Sp 3 een constant debiet heeft, wordt het perswater opgevangen in buffervat V3

(V

=

0.150 m3 ). Het vloeistofniveau van het water in het vat wordt met behulp van een niveauregelaar aan een minimum en een maximum gebonden. Als het vloeistofniveau tussen het minimum en het maximum ligt, zullen kleine fluktuaties in de perswaterstroom geen invloed op de grootte van de voedingsstroom van de decantercentrifuge hebben. Pas wanneer het minimum of het maximum niveau wordt bereikt, wordt de voedingsstroom van de decantercentrifuge met behulp van een regelklep bijgesteld.

Het constructiemateriaal van het buffervat is PVC' polyester versterkt met ca.70%glas (16).

•

•

•

I

•

•

•

•

•

I

·

I -16-Pomp P

5

Met centrifugaalpomp P 5 wordt het in buffervat V 4 opgevangen perswater naar decantercentrifuge Cf 7 gepompt. De drukval over de leiding wordt berekend met de volgende formule (17):

4 2 2-1 • -1 c 2 - 1

A p

=

p •

g • h + f . 1 •

p_v •

d +i:, kw -

f>

v -

2

Met ÁP

₌

_{Ppers - Pzuig}

f

= soortelijk gewicht perswater

g = zwaartekrachtversnelling

.Ah

₌

hoogteverschil tussen V 4 en Cf 7 1

₌

lengte buis

d = diameter buis +

v

₌

snelheid vloeistof in buis f

=

frictiefactor ~k

=

som weerstandsgetallen: -w + 2 bochten 2-0.8

=

1.6 1 afsluiter 6 4 -2

volgt voorAp :Ap = 3.9 10 N m

Het effectieve vermogen p ,is te berekenen met:

e

-1 .

Met ~

=

0.21 kg s volgt voor p

m

e Pe

=

8.2 W N m-2 1000 kg m-3

8

-2 9. m s 1 m 3 m 0.012 m -1 2 m s 4f

=

0.03

Met een rendement van 70

%

wordt voor het werkelijke vermogen 12 W gevonden.

+ De diameter van de buis en de vloeistofsnelheid in de buis zijn zodanig gekozen, dat de stroming in de buis turbulent is. Dit in verband met bezinken van vaste deeltjes.

•

•

•

•

•

•

•

•

-17-Decantercentrifuge Cf 7

Het uit schroefpers Sp 3 ontwijkende perswater (0.21 kg s -1) bevat 4 % vaste stof (10). Omdat volgens (10) de vaste stof voor circa 50 % uit eiwit

bestaat wordt het teruggewonnen.

Met een decantercentrifuge blijkt het in de praktijk mogelijk te zijn

*

om circa 96 % van de vaste stof in een perswaterstroom terug te winnen en in te dikken tot 25

%

D.S. (10, 18).

De decantercentrifuge heeft een maximum diameter van 0.15 m en een hoeksnelheid De maximale centrifugaalkracht bedraagt Diversen

Silo's - Silo S 1

3 -1

capaciteit van 1 m h ,een

-1

van 711 s •

3800G. Het vermogen is 3.5 kW.

"*

met 4% D.S.

In silo S1 wordt de bostel uit het brouwhuis opgeslagen. Aangenomen

wordt dat de bostel momenteel al in een silo wordt opgeslagen, voordat het wordt afgevoerd naar een stortplaats. In het ontwerp wordt S 1 daarom

verder buiten beschouwing gelaten. - Silo S 20

SiloS 20 dient voor de opslag van de vezelpellets. De silo heeft een volume van 40 m3 • Bij een pelletdichtheid van 1200 kg m-3 en een stortporosi tei t van 30 % kan de silo 33.6 ton pellets bevatten. Dit is voor de vezelpellets een produktie van circa 9 dagen.

De silo heeft een diameter van 2.4 m en een lengte van 9 m; de plaatdikte is 6.10-3m. (16)

Omdat voor het ontladen een vrachtwagen (laadvermogen 25 ton) onder de silo geparkeerd moet kunnen worden, staat de silo op 5 m lange poten.

u

-

Silo S 21

•

•

•

Silo S 21is voor de opslag van de eiwitpellets en heeft dezelfde afmetingen als S 20 • S 21 kan ae produktiè van circa 5 dagen bevatten.

"I

•

-18-I

I

.

Transportschroeven en transportbanden

I

I

Tabel 4. Transportschroeven (Ts) en transportbanden (Tb).

Nummer Transport van van

...

Capaciteit Lengte Vermogen naar

...

(kg s-1) (m) (kW) Ts 2 verse bostel silo S 1 0.49 5 0.25

(22 % D.S.) schroefpers Sp 3

•

Ts 6 ingedikte vaste decantercentrifuge Cf 9 0.033 2 0.05 stof (25 % D.S.) transportschroef Ts

8

Ts

8

ontwaterd schroefpers Sp 3 0.31 4 0.20

•

bostel 06%D.S.) trommeldroger D9 Ts 11 ontwaterd trommeldroger D9 0.11 3 0.10 bostel (91%D.S.) walsbreker W 12 I I

i

e

Ts 14 vezelfraktie schudzeef Z 13 -0.041 3 0.05 pelleteerpers Pe16 Ts 15 eiwitfraktie schudzeef Z 13 0.073 3 0.05 pelleteerpers Pe 17

•

Tb

18

vezelpellets pelleteerpers Pe 16 0.041 20+ 0.30 silo S 20 + Tb 19 eiwitpellets pelleteerpers Pe 17 0.073 20 0.30

•

silo S 21 + opvoerhoogte 14 m

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

8 Massabalans ontwerp 1

Uitge3aan wordt van een ingaande bostelstroom van 0.4861 kg bostel (22%D.S.) per seconde. De vaste stof bestaat voor 25% uit eiwit.

De schroefpers perst de bostel uit tot 36 % D.S. Het vrijkomende pe:rswater bevat 4% D.S.(10); de vaste stof bestaat voor 50,%'uit eiwit (10).

Met de decantercentrifuge (acheidingsrendement 95.3 %) wordt de vaste stof ingedikt tot 25%D.S. Het filtraat bevat 0.2%D.S..(10).

De mechanisch ontwaterde bostel wordt met de trommeldroger gedroogd tot 91 % D.S. 'rijdens het drogen gaat 3.4% van de bostel met de drooglucht verloren. (Schatting van (4) voor het verlies bij het drogen van bostel) Aangenomen wordt dat de vaste stof, die verloren gaat 50 % eiwit bevat.

(Voor toelichting percentage eiwit van de vaste stof zie opmerking volgende bladzijde.)

De vezel- en eiwitfraktie hebben na het zeven volgens het patent de volgende groottes en samenstellingen:

Tabel 5. Groottes en samenstellingen frakties (100 % D.S.)

Fraktie Percentage van de totale hoeveelheid Percentage eiwit

vezel 34.6 10

eiwit 65.4 33

Tijdens het drogen en centrifugeren gaat echter vaste stof met 50%

eiwit verloren. Voor de berekèning van de groottes en samenstellingen van vezel en eiwit stromen wordt ervan uitgegaan, dat het verlies volledig voor rekening van de eiwitfraktie komt en dat de vezelfraktie in grootte en samenstelling gelijk blijft. In totaal gaat 3.66 % van de bostel

verloren. Dit leidt tot de volgende stroomgroottes en samenstellingen: Tabel 6.

Fraktie Percentage van de totale hoe,veelheid Percentage

vezel 34.60 10

eiwit 61.74 32

verlies , 3~66 50

Hieruit volgt dat de vezel en eiwit stromen zich verhouden als 34.6 : 61.74 (

=

36 : 64)

eiwit

Met bovenstaande gegevens kan de massabalans worden berekend. De resultaten zijn vermeld in het hierna volgende blokschema.

,

,

e

•

I

i

.

I

•

•

e

•

•

•

•

, '--- _ . - - - --- - -20-Opmerking

De eiwitperce~tages van de vaste stof in het filtraat van de centrifuge en in de drooglucht zijn onbekend.

Het eiwitpercentage van de vaste ~tof in het perswater va~ de schroefpers is bekend en bedraagt .volgens Coors e.a.(10) 50%.

Omdat we zowel bij de vaste stof in .het perswater als bij ~e vaste stof in het filtraat en de drooglucht te maken hebben met relatief

kleine deeltjes, wordt aangenomen dat de vaste stof in het filtraat en in de drooglucht dezelfde same-nstelling heeft als de vaste stof in het perswater. Derhalve stellen we het percentage eiwit van de vaste stof in het filtraat en in d~ drooglucht op 50~

r

•

_•

... oorrvo.r

---VERSE BOSTEL S1

IvsZ)zszV;';1

P5 Spui S , so~o h2 TRANSI'ORTSCHROEF Sp] SCHROEFPEIIrS V • OPVANGVAT P ~ POMP hll ··TRANSPORTSCHROEF

•

•

rTWchonlK ontwateren

---Brandstof

1

" '1''''''''''

h 8 TRANSPORTSCHROEF o 9 DROOGTROMME~ Cy'O GASCYCLOON Ts" TRANSPORTSCHROEF w 12 ROLLER MILl

•

thermhch onl\IIwQteren 09 TC 'Ci) ZEEF T~ 14 TRANSPORTSCHROEF Tsl!> T RANSPQRTSCHROEF

Pe16 PEllE TtERPERS

Pe17 PELLETEERPERS

Tb18 TRA.NSPORTBAND

•

•

•

•

•

•

__ ... _ mokn en leve-n ~=----p~Ir.;-ie;'ën----:"~ op~kio - . .

Waterdamp

b'zvVSZ\(1

'0 W12 Z13 I Tb'9ITRANSPORTBAND S 20 SOLO S 21 SILO Pe16 VEZELFRAKTIE EIWITF RAKTIE;

INSTALLATIE ,VOOR ONTWATEREN EN SCHEIDEN VAN BIERBOSTEL (ONTWERP 1 • DROOGZEVEN )

P J. Heed.,.ik E Goa,tro O Stroomnr, F VO No 21112 September 1ge~

•

-21-•

DROOG ZEVEN

IN

_waarts

Voor-

Massa -en

.

Retour

UIT

Warmtebal ans

•

M

Q

M

M

_M

Q

Q

Q

•

0.2734 foo- 2 VERSE

•

1 0.4861 BOSTEL Sp3

•

~r 0.2127 ~-~

-

__ 1'

•

.. V4 .

t

0.2127

-

.

-

:.-4 _

-~,

•

1r

cn

..,5 spu~

o.

1801

•

6 0.0326

- -

-

-

- ; , D9

t

~_ .- + I - -

-.-

--11 .3 569.7 hete lucht warf1lt.e

Cyl ver ~es

waterdamp 0.1927 549.2 8"" 0.1133 f-o - _9_ - - _ t 9.2

_-

1.

WI2 +

•

Z13

o

072.6. t-I+ _. 5 8 10 0.0407 1----_~r

-~r

•

_. ... _ __ 3 •

.4_

~._---_._._.

__

._ ._ ._ -.. ,

---

_

.. -- - -

-•

,

I I I

,

i I "

,

I i !

I

•

,

,

•

•

'

.

--22-

,

,

'+- -

Pe16

_-

....

-VEZEIJRAKTIE Ir 0.0407 ~

t--

r --~-

-

...

-{

-.~

Massa in kg/s

Warmte in kW

lPe 17 r--EIWITFRAKTIE -,,: I - .

r]

_r-

-

_0.0726 ~ ' -~

-

-r-l

-Totaal

~ I

Fabri eks vooront werp

No:

2622

-.

3.4 5.8

-DROOG ZEVEN

A pparaa

t

sTr

oom

1 2 3=4 5 6

, Compo

'

nenten

_M

Q

_M

_0.

_M

a.

_M

_U

_M

Q WATER 0.3792 0.1750 0.2042 0.1797 0.0244 I BOSTEL eiwit 0.0267 0.0224 0.0043 0.0002 0.0041 overige 0.0802 0.0760 0.0043 0.0002 0.0041

r---..

,-Totaal:

0.486J 0.2734 0.2J27 0.1801 0.0326

-

7 8

Apparaatstroom

9 10=12 11=13

tComponenten

M

Q

_M

ei

_M

Q

M

Q

_M

Q

i WATER 0.1994 0.1892 0.0'102 0.0037 0.0065 BOSTEL eiwit 0.0269 0.0018 0.0248 0.0037 0.0211 overige 0.0801 0.0018 0.0783 0.0333 0.0449 I

-, .

-Totaal:

0.306 569.7 0.1927 549.2 0.1133 9.2 0.0407 0.0726 - - --- - --

-M in kg/s

~n

kW

•

•

•

~.!'oom/~ompon.nten s~aat

•

•

•

•

•

-24-9 Apparatenlijst voor diversen

---Apparaat No: Sp3 D9

_-

WI2 ZI3

cn

•

_,

Benaming,

schroefpers tronnneldroger walsbreker zeef centrifuge type

•

Capaciteit 0.5 kg/s 0.30 kg/s O. 11 kg/s O. 11 kg/s 0.21 kg/s

•

Abs.of eff.

*

druk in bar

•

_{temp. in}

_°c

80-500 Inhoud in m

3

---1 = 4.5 1 = IS of afmetingen _{b = 0.8} diam.= 2.7 _{diam.= 0.15}

•

in m

*

h = 1.5 aantal

•

serie/parallel Energieverbruik _{therm. : 570} 18 in kW mech. : 45 8 1.5 3.5 "

•

Materiaal - r.v.s. r.v.s. _{r.v. s.}

.

•

*

aangeven wat bedoeld wordt

•

•

•

•

•

i

.

I I

,

I

.

:

.

I

•

•

•

I

Apparatenlijst voor diversen

---Apparaat No: Pel6

Benaming, pelleteer-type pers Capaciteit 0.04 kg/s Abs.of eff.

*

druk in bar temp. in

°c

Inhoud in m3 1

=

1.46 b

₌

0.9 of afmetingen h

=

I. 18 in m

*

aantal serie/parallel "

-25-Pel7 Tsl8 Tsl9 S20,S21

pelleteer- transport- transport- opslagsilo

pers band band

0.07 kg/s 0.04 kg/s 0.07 kg/s 33.6 ton

1

₌

1.46 ₁

₌

_{20 1}

₌

₂₀

· b

₌

0.9 _V

₌

_{40 m} 3

h

₌

1. 18

•

-26-Apparatenlijst voor diversen

---

---Ts6 Ts8 TsII Ts14,Ts15 Ts2

Apparaat No:

•

_,

Benaming, _transport-

transport-transport- transport- transport-schroef schroef schroef schroef schroef type

•

Capaciteit

I

.

0.03 0.31 O. II 0.06 0.49 Abs. of eff.

*

druk in bar

•

temp. in

°c

Inhoud in m3 of afmetingen 1

₌

2 1

=

4 1

₌

3 1

=

3 1

=

5 in m

*

aantal

•

serie/parallel Energieverbruik in kW _{0.05 0.20 O. I} 0.05 0.05 ~

•

-I

_j

.

•

*

aangeven wat bedoeld wordt

i

e

I

':'27-Apparatenlijst voor reaktoren, kolommen, vaten

---~---•

Apparaat No: _V4 Benaming, buffervat

•

type Abs.of eff. 3( 0 eff. druk in bar _..

•

temp. in oe ₂₅ Inhoud in m3 _{O. 15}

•

Diam. in m 0.6 1 of h in m 0.5 Vulling: 3(

•

schotels-aant. vaste pakking katalysator- .... " . .. type

•

-

,

,

_-

vorm

· ...

·

...

·

...

•

.-Speciaal te ge- _r.v.s. bruiken mat.

•

aantal serie/parallel

•

•

3(

aangeven wat bedoeld wordt

•

-28-•

Apparaat No: _PS Benaming, type , pomp

•

•

te verpompen vloeistof medium Capaciteit in t/d of kg/s*- 0.2 kg/s

•

D.ichtheid kg/m3 1000 in

•

Zuig-/persdruk in bar(abs.of 0.4 eff. eff.*) temp. in

°c

25

•

in / uit Vermogen in kW 0.01 theor./ prakt.

•

Speciaal te ge- _{"r.v. s.} bruiken·mat aantal serie/parallel

•

•

*

aangeven wat bedoeld wordt

•

•

•

•

•

,.

•

•

•

•

•

•

,

.

•

-29-10 Berekening efr motiv~ring van keuze van de apparatuur van ontwerp 2 Zeef Z 3

In de geraadpleegde literatuur is geen apparatuur gevonden, waarmee de bostel onder toevoegen van water in combinatie met zeven te scheiden is. Up basis van de uitgevoerde scheidingsproeven is daarom het in figuur 1 afgebeelde apparaat ontworpen.

Het apparaat bestaat uit een rechthoekige schudzeef .(1* b zijn bijvoorbeeld 2*1 m; maasgrootte 2 mm), die verdeeld is in een zogenaamde sproei- en ontwateringssectie. In de sproeisectie (met bijvoorbeeld een lengte van 1 m) wordt de bostel besproeit met water (2.43 kg s-1). In de ontwaterings-sectie (1

=

1 m) ontwijkt het sproeiwater.

De zeef is schuin opgesteld om de bostel over de zeef te transporteren. De laagdikte van de bo~tel op de zeef mag maximaal 2 cm bedragen om de bostel in een eiwitrijke en een vezelrijke fraktie te kunnen scheiden.

Omdat deeiwitfraktie uitgespoeld wordt en niet bekend is met welke snelheid dit gebeurd, is een gemiddelde laagdikte (bij een bepaalde veblijftijd

van de bostel op de zeef) niet te berekenen.

Bij een zeefoppervlak van 2 m2 en een verblijf tijd van 50 seconden is de laagdikte echter klei~er dan 2 cm. Dit is te beredeneren als wordt

aangenomen dat de eiwitfraktie niet wordt uitgespoeld. Er geldt dan .voor de laagdikte d:

-I -I

d

=

~·T:·p·A

met r/.> _m-- massastroom bostel 0.49 kg

't:

₌

verblijf tijd 50 s

p

₌

dichtheid bostel (stortgewich:e)

A

₌

oppervlak zeef

600 .kg 2 m 2 volgt voor de laagdikte d: . ~

=

0.02 m

Doordat de eiwitfraktie wordt uitgespoeld is de laagdikte d ältijd kleiner dan 0.02 m.

Het energieverbruik van de zeef wordt geschat op 3 kW.

-1 s m

-3

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

-30-Onbekend is met welke snelheid het sproeiwater op de bostel gespoten moet worden om een goede scheiding te verkrijgen. Om een en ander te

kwantificeren wordt uitgegaan van een snelheid van 10 m s-1. ( De valsnelheid t.g.v. de zwaartekracht wor~t hierbij niet in beschouwing genomen.)

De doorsnede van de gaatjes in de sproeiers stellen we op 1.10-3m.

Het totaal aantal gaatjes in de sproeiers is te berekenen met de volgende vergelijking:

met

)25"

=

F· v·n ::)

~v= sproeiwaterdebiet

F

=

oppervlak van 1 gaatje v

=

snelheid spr6eiwater

n = .rz;S • _v F • -1 v -1

wordt voor het aantal gaatjes gevonden : n

=

310 We nemen 10 sproeiers met elk 31 gaatjes.

2.43

10-

3

m

3

s-1

7.85

10-

7

m2 10 m s -1

Voor de berekening van d~ drukval over de diverse .weerstanden wordt verwezen naar bijlage2~

. :'

'-i i I

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

i

!

.

! - .5 1-Schroefpers Sp 8

8

-1

Schroefpers Sp heeft een capaciteit van 0.23 kg s • De vezelfraktie wordt van 19

%

D.S. ontwaterd tot 36

%

D.S. Het energieverbruik

wordt geschat op 10 kW.

Trommeld,ro-s.e,r_Db 1,3.

Met droger D 13 wor-dt de v-e2ie~.fra:ktie C36 % D.S.) gedroogd tot 80 % D.S. Dedroogcapac:i.t,eit bedraagt 0.0'64 kg wat.er per secon.de. Hiervoor is

0.33 m3 drooglucht per seconde n.odig. Hè"t thermisch ener'gieverbruik is 194 kW. De len,gte van de trommel is 9 m, de di~mè'te.r 1.5 m.

Voor het roteren van de d.ro,gel" is 6 kW nlodi,gj voOr de ventilator 6 kW. De droger is uitgerust ,met een cycloon, 'die 96.6

%

van de bostel afscheidt van de dro-oglucht.

Pelleteerp;eól"S , ~èok19.

Met pelleteerpel"s P'e 19 wordt de vezelfl"'a:ktie gepelleteerd. De capaci tei t bedraagt 0.05 kg s-1. ,De p'è"rs is identiek aan pelleteerpers Pe 16 van ontwerp 1.

Buff,erva,t V

5

Het filtraat van de zeef en het perswater van de schroefpers worden op gevangen in buffervat V 5 Cv = 2 m3 ). V 5 l.S in het ontwerp opgenomen om fluktuaties in de voe-dingsstroom van <:Le decantercentrifuge Cf 9 te

voorkomen.Met uitzon,derin.g van he't volume is V

5

identiek aan buffervat V 4 van ontwel"p 1.

Pom,p P 6

Met centri.fugaaJ.pornp P 6 wO'rd,t de inhoud van buffervat V 5 naar de decanter centrifuge gepompt. lolet formule 1 en:

f

= soortelijk ge~icht

g = zwaartekrac~tversnelling

t::. h = hoogteverschil tussen buffervat V 5 en

decantercentrifuge Cf 9 1 = lengte buis d

=

diameter buis v =vloeistofsnelheid in de buis f

=

frictiefactor 1000 kg m-3 8 -2

9.

m s 2m 3 m 0.04 m -1 2.2 m s 4f

=

0.03

i

I

_I i I

I

•

•

•

•

•

•

;

.

I I

I

I

I

.

•

-32-k = som weerstandsgetallen: w 2 bochten 2'0.8 = 1.6 1 afsluiter 6

volgt voor Ap: AP = 4.3.10 N m -2 4

Met formule 2 en (= 2.8 kg s -1 volgt voor p _e : p _e

=

120 W

Mey een rendement van 70 % wordt voor het werkelijk vermogen 0.172 kW gevonden.

Decantercentrifuge Cf 9

Met Cf 9 wordt de eiwitfraktie van het sproeiwater afgescheiden. Het scheidingsrendement wordt gesch~t op 96.5% (zie hoofdstuk 8, berekening van de massabalans ontwerp 2.).

Cf 9 heeft een capaciteit van 2.8010-3 m3s -1• De hoeksnelheid is 419 s-1 en de maximale centrifugaalkracht bedraagt 3180 G. Het energieverbruik is 12 kW. De centrifuge heeft de volgende afmetingen: l .~ b);. h =

3.6 j.. 0.85 .. 0.95 m. De 'bowl' heeft een diameter van 0.35 m en een

effectieve lengte van 0.95 m. De laagdikte van de vloeistof in de centrifuge wordt op basis van (18) geschat op 0.022 m •

De diameter van de deeltjes, die voor 50% door de centrifuge worden

afgescheiden ( d

50 ), is te berekenen met de volgende formule (8):

met

_pfv=

volumestroom sproeiwater

""

s = = viscosi t laagdikte vloeistof in centrifuge éH (water)

V

₌

volume van vloeistof in centrifuge

w

₌

hoeksnelheid r = straal 'bowl'

Ap

=

PS

-f~

=

dichtheidverschil deeltje-vloeistof volgt voor d 50 : 2.8'10-3 m3s-1 10-3 Pa s 2.2.10~2 m 2.15010-2 m3 419 s-1 1.75_10- 1 m 400 kg m-3

Deeltjes, die kleiner zijn dan d

50 worden niet door de centrifuge afgescheiden en zullen of via de spui verdwijnen of via de sproeiers opnieuw in de centrifuge terecht komen. De doorsnede van de g~atjes

in de sproeikoppen is 10-3m. Omdat dit zeer veel groter is dan d 50 zullen de sproeikoppen niet verstopt raken.

•

•

•

•

•

•

•

•

•

I

•

•

-33-Buffervat V 10

Het filtraat van decantercentrifuge Cf 9 wordt opgevangen in buffervat V 10 (V = 2 m3 ). Deze is in het ontwerp opgenomen om de hoeveelheid water, die per tijseenheid naar Z 3 gepompt wor4t- constant te houden. Hiervoor is V 10 voorzien van een overloop om een overschot aan water via de spui af te voeren. Verder is V 10 uitgerust met een niveauregelaar. Als het vloeistofniveau beneden een bepaalde hoogte komt, wordt leidingwater toegevoegd.

Het constructiemateriaal is PVC polyester versterkt met circa 70 % glas.

Pomp P 7

Met centrifugaalpomp P 7 wordt de inhoud van buffervat V 10 naar de sproeiers van Z 3 gepompt. De drukval over de sproeiers wordt geschat op 105N m-2 (=ûP1)

(zie bijlage 2). De drukval over de . leiding tussen pomp P 6 en de sproeiers A. P2 wordt berekend met formule 1 •

Met :

p

= soortelijk gewicht

g = zwaartekrachtversnelling

h = hoogteverschil tussen P 6 en de sproeiers d = diameter van de buis

v = snelheid vloeistof in de 1 = lengte van de buis

f

₌

frictie factor k

=

som weerstandsgetallen: w 2 bochten buis 2·0.8=1.6 1000 kg m- 3

8

-2

9.

m s 3 m 0.04 m 1.93 m 6 m 4f

=

0.03 -1 s

volgt voor de drukval over de leiding tussen pomp P 7 en de sproeiers A P2

6. P2= 4.1*104N m-2 Met de drukval over de drukval (A P1 +o.P2) :

5

-2

sproeiers ,AP1 = 10 N m 4 5 -2

À P_tot = 1. 1-10 N m •

volgt voor de totale

Met

~

=

2.43 kg s-1volgt een effectief vermogen van 0.343 kW.

1'1\

I

!

I

-I

•

-I

.

•

-I

.

I

- -34-Trommeldroger D 14

Deze droger is identiek aan droger D 9 van ontwerp 1. Met deze droger wordt de eiwitfraktie gedroogd tot 91 % D.S.

Pelleteerpers Pe 20

Met Pe20wordt de eiwitfraktie gepelleteerd. De capaciteit bedraagt -1

0.067 kg s • De pers· heeft dezelfde afmetingen als Pe 19 •

Het electriciteitverbruik is 60 kW.

Diversen

Transportschroeven en transportbanden

Tabel 7. Transportschroeven (Ts) en transportbanden (Tb)

Nummer Transport van van

...

Capaciteit Lengte naar

...

(kg s-1) (m) Ts 2 verse bostel silo S 1 0.49 5

(22 % D.S.) zeef Z3

Ts4 vezelfraktie zeef Z3 0.23 3 (19%D.S.) schroefpers Sp 8

Ts 11 ontwaterde vezel- schroefpers Sp 8 0.12 4 fraktie <36

%

D.S .• ' trommeldroger D 13

Ts 12 ingedikte eiwit- decantercentrifuge Cf 9 0.25 4 fraktie (25 % D.S.) trommeldroger D 14

Ts 16 ontwaterde vezel- trommeldroger D 13 0.05 3 fraktie (80 % D.S.) pelleteerpers Pe 19

Ts 18 ontwaterde eiwit- trommeldroger D 14 0.067 . 3 fraktie (91%D.S.) pelleteerpers Pe 20 Tb 21 vezelpellets pelleteerpers Pe 19 0.05 20+ silo S 23 Tb 22 eiwitpellets pelleteerpers Pe 20 0.067 20+ silo S 24 Vermogen (kW) 0.25 0.15 0.10 0.15 0.05 0.05 0.3 0.3 + opvoerhoogte 14 m ~-_ .. _ - - -

-•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

-35-Silo' s - Silo S 1

In silo S 1 wordt de bostel uit het brouwhuis opgeslagen.(Aangenomen wordt dat de bostel momenteel al in een silo wordt opgeslagen, voordat het wordt atgevoerd naar een stortplaats.)

- Silo S 23

Silo S 23 dient voor de opslag van de vezelpellets.en heeft dezelfde afmetingen als silo S 20 van ontwerp 1. S 23 kan de produktie 'Van 9

dagen bevatten. - SiloS 24

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

11 Massabalans ontwerp 2

Uitgegaan wordt van een ingaande bostelstroom van 0.4861 kg bostel (22 %D.S ~)

per seconde. De vaste stof bestaat voor 25 % uit eiwit.

-1 Met zeef Z 3 wordt de bostel onder het toevoegen van 2.43 kg water s

(5 kg water per kg bostel (22 % D.S.» gescheiden in een vezel- en een eiwitfraktie. De frakties hebben de volgende groottes en samenstellingen:

Tabel 8. GrQottes en samenstellingen frakties (100%D.S.)

Fraktie Percentage van de totale hoeveelheid Percentage eiwit

vezel 40 8.0

eiwit 60 36.3

De vezelfraktie heeft na het verlaten van de zeef een percentage D.S. van 19.

Schroefpers Sp 8 perst de vezelfraktie uit tot 36 % D.S. Het vrijkomende perswater bevat 1%D.S.;de vaste stof bestaat voor 50%uit eiwit. (Deze percentages zijn eigen aannames.)

De mechanisch ontwaterde vezelfraktie wordt met trommeldroger D 13 gedroogd tot 80% D.S. Met de drooglucht gaat 3.4% van de vezelfraktie verloren.

Met bovenstaande gegevens kan de massabalans van de vezelfraktie worden berekend.

Met decantercentrifuge Cf 9 wordt de eiwitfraktie van het sproeiwater afgescheiden. Bij de berekening van de grootte van de ingedikte

eiwitstroom (stroom S10' 25 % D.S.) moet rekening gehouden worden met het feit dat ,ten gevolge van de r'ecirculatie van het sproeiwater,

ophoping van deeltjes optreedt. Voor de berekening van de stroomgrootte, wordt er van uitgegaan dat de centrifuge 95.3% van de eiwit fraktie , die wordt uitgespoeld op de zeef, afscheidt. (Dat is dus 95.3% van Ss· 1 - S )

. s9 N.B.Voor de diverse stromen worden de volgende symbolen gebruikt:

S _sn = massastroom vaste stof (kg s-1)

(kg s-1) S

₌

massastroom .water wn (kg s-1) S _n = totale stroom = S _sn + S _wn met n

₌

stroomnummer

I

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

-37-Van de niet afgescheiden vaste stof (4.7%) zal een deel ophopen in het sproeiwater en zal een deel via de spui het proces verlaten.

Omdat het onwaarschijnlijk is dat van de zich ophopende vaste stof niets meer door, de centrifuge wordt afgescheiden, wordt aangenomen dat 25% van de 4.7% uiteindelijk toch wordt afgescheiden.

Het totale scheidingsrendement wordt hierdoor 95.3 + 0.25· 4.7 = 96.5~.

Hiermee volgt voor stroom Ss10= 0.965 • (Ss1- Ss9): Ss10= 0.965· (0.1069 - 0.0417) = 0.0629 kg s-1.

Omdat stroom S10 voor 25 % uit vaste stof bestaat is Sw10 = 0.1886 kg s-1 De groottes van de stromen S2' S5' S8 en S6 kunnen nu berekend worden

door de water en vaste stof balansen over de punten A,B en C op te stellen (zie figuur 2 ).

Voor de vaste stof geldt:

A _{Ss5 = Ss1 S s9 + Ss2} B _{S s10= S}

' s5 S s8

C _{S s8 = Ss6 +} S s2

Voor de waterbalansen gelden dezelfde relaties. Met de balansen A, B en C volgt voor S 6 : _{, s} Hieruit volgt met S 1 = 0.1069 S 9= 0.0417

s_1 s

en Ss10= 0.0629 kg s voor Ss6 :

(Index s vervangen

-1

= 0.0024 kg a

Met de balansen kunnen de groottes van de stromen S5' S2 en S8 niet berekend worden omdat het aantal onbekenden te groot is.

door w.)

Het is echter mogelijk om Sa2 te berekenen, omdat S2 bekend ia (2.43 Kg a-1) en S2 hetzelfde percentage vaste stof heeft als S6 (2%).

Hiermee volgt voor Ss2:

sa2 = 0.02 • 2.43 = 0.0486 kg 8 -1

•

•

•

•

-38-Uitwerken van de balansen levert nu voor de resterende stromen:

S

s5

=

0.1139 S w5 = 2.6871 S5

=

2.8010 kg s

Ss8

=

0.0510 Sw8 =.' 2.4984 ' _S8 = 2.5494 kg s

Aangenomen wordt dat de vaste stof in de stromen S2' S6 en S8 voor 50

%

ui t eiwit bestaa.t. +

-1

-1

Met trommeldroger D 14 wordt de eiwitfraktie (25% D.S.) gedroogd tot

91 % D.S. Met de drooglucht 'gaat 3.4 % van de eiwitfraktie verloren.

• ' Aangenomen wordt dat de vaste stof, die verloren gaat voor 50%uit

eiwit bestaat. +

+ Zie opmerking bladzijde 20.

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

,ory..,

---

~h

-eren

~A7VV~)1 ~

_{Ts 2 I} IIIII Z3 Luieht. P7 Water lucht

S 1 SILO P 7 POMP o 'J Df<QOGT ROMMEL

lo2 TRANSPÓRTSCHROEF SpI! SCHROE'PERS o ,. DROOGTROMMEL Z 3 ZEE. Cf 11 CENTR1êUGE Cy'~ GASCYCLOON

t~ • TRANSPORTSCHROEF' V 10 QPVANGVAT Ts 16 TRANSPORTSCHROEF'

v ~ ~VAT Ts 11 TRANSPORTSCHROE:F' Cy17 GASCYCLOON P I! POMP hl2 TRANsPORTSCHROEF' h'S TRANSPORTSCHROEF

•

•

---

lhrf"m&ch ont'Mltt'f'"C'fl 013 B"'Cf'ldstof 014 TC BroÓd5lOl Pe '9 PELLETEERPERS ""lD PELLETEERPERS Tb 2' TRANSPORTBAND Tb 22 TRANSPORTBAND S 2J SILO S 24 SILO

•

•

•

---

ptllet~

---

_0ClIII:lQ VEZELFRAKTIE EIWITFRAKTIE ~---

-INSTALLATIE voor SCHEIDEN en ONTWATEREN van BIERBOSTEL (ONTWERP 2. NATZEVEN )

P.J.H~edt'f'"lk E.Gooslra·

o

Stroomn'.lml"l"le'l" 'VO No 2622 Septembe,. 1965

•

•

•

-

-

39

-IN

Voor-

Massa -en

Retour

UIT

waarts

Warmtebal ans

•

M

.

Q

M

NAT ZEVEN

M

_M

_Q

Q

Q

•

2 r--- 2.4JUb 0.4861 VERSE

..

₁ BOSTEL Z3

•

4 2.6915

--0.2251 f-

- -

3

-

- --r

•

~ Sp8 ..

•

r -9 0.1158 I- -

-

---

-

---~ . . .... -.

o.

1093 I - _ L _

•

193.6

hèt~lt ëht

D13 ~. war e ~-- 3.9 + ver l.es Cy15 13 1t

"

_

..

waterc'ramp 0.0654 185.6

•

0.0505

-

_HL _

-

-

_...

'

4.1

-•

_Ikoe~g

Pe19

+- -

4. 1

-

-

-

-

.

17

..

VEZEL:F'RAK~ IE 0.0505

•

~

•

V5 . -5 2.8010 I- -

-

-

-•

,

--- ...

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

-40-__ 2 -40-__ _

,t .~ 2.8010

,.-....,

Cf9

o

25l...5. _I..9_

"

2.5494 I- - - _.8. ...:- __

"

---,

-2 t -2 4106 VlO O. 1 189 .... b SpUl. r---'1

--

DI4

₊

-hete~uc1it ₊ warmte

-verlies 564.7 Cyl 15 O. 1848

--,-

waterOamp ~,

-1 - - - 16 r--'-O.Oli6..1 5_._6 _

ïtn

-~oel ng Pe2<

-

...

-18 0.0667

..

- EIWITFRAKTIE ' -~

_Totaal

~

tv1

àss a in kg/s

Warmte in kW

Fa bri eks vooront werp

No:

2622

11.3

547.R

5.6

-.' I r .::t-I NAT ZEVEN

.

...

A pparaa tstr oom

, Compo

O

nenten

WATER eiwit BOSTEL-overige

Totaal:

- - -

-.,..

A

Dparaatstroom

t

Componenten

WATER BOSTEL eiwit overige

Totaal:

M in kg/s

Q

in kW

•

•

I

M

Q 0.3792 0.0267 0.0802 ° 0.4861 6

M

U

o.

1165 0.0012 0.0012

o.

1189

•

•

2 3 .

M

0.

M

(l

_M

2.3819 0.1824 2.5788 0.0243 . 0.0034 0.0476 0.0243 0.0393 0.0652 2.4305 0.2251 2.6916 -- --7 8

M

Q

_M

_Q

_M

0.1083 2.4984 0.0741 0.0006 0.0255 0.0029 0.0006 0.0255 0.0388 -0.1094 2.5494 _{- - - _ .}

o.

1158

Stroom/~~~en

staat

•

•

•

•

•

4 5

0.

M

Q

2.6871 0.0482 _I 0.0658 2.8010 - - - . _ -9 10 Q

_M

Q 0.1886 0.0227 0.0402 I 0.2515 °

•

•

•

I C\J ..:t-I NAT ZEVEN

....

A pparaa tstr oom

~

Compo

'

nenten

WATER eiwit BOSTEL _overige

Totaal:

~

Apparaatstroom

, Somponenten

WATER

BOSTEL _overige eiwit

Totaal:

M in kg/s

.U

in

kW.

11

M

Q 0.0741 0.0029 0.0388 0.1158 _193.6 16-18

M

Q

0.0060 0.0216 0.0391 0.0667

•

•

12 13

M

0.

M

Q.

_M

O. 1886 0.0640 0.010l 0.0227 0.0001 0.0028 0 .. 0402 _{0.0013 0,0375} 0.2515 564.7 0.0654 185.6

I

0.0505

.

.

M

Q

M

Q

M

Stroom/Componenten staat

.

\

.

. .

14=17 15

Cl.

M

Q O. 1826 0.0011 0.0011 0.1848 _547.8

Q

M

Q

i

•

•

•

•