VDI 3893-2011 Emission control - Installations for roasting cocoa and producing chocolate liquor.pdf

1、ICS 13.040.40 VDI-RICHTLINIEN Mai 2011 May 2011 VEREIN DEUTSCHER INGENIEURE Emissionsminderung Anlagen zum Rsten von Kakao und zur Herstellung von Schokoladenmassen Emission control Installations for roasting cocoa and producing chocolate liquor VDI 3893 Ausg. deutsch/englisch Issue German/English D

2、ie deutsche Version dieser Richtlinie ist verbindlich. The German version of this guideline shall be taken as authori-tative. No guarantee can be given with respect to the English translation. Kommission Reinhaltung der Luft im VDI und DIN Normenausschuss KRdL Fachbereich Umweltschutztechnik VDI/DIN

3、Handbuch Reinhaltung der Luft, Band 3: Emissionsminderung II Vervielfltigung auch fr innerbetriebliche Zwecke nicht gestattet / Reproduction even for internal use not permitted Frhere Ausgabe: 12.89 , 06.08 Entwurf, deutsch Former edition: 12/89, 06/08 Draft, in German only Zu beziehen durch / Avai

4、lable at Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin Alle Rechte vorbehalten / All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2011Inhalt Seite Contents Page Vorbemerkung 2 1 Anwendungsbereich . 2 2 Technologie . 3 2.1 Verarbeitung von Rohkakao 3 2.2 Herstellung von Kakaobutter und Kakaopulver .

5、 9 2.3 Herstellung von Schokoladenmasse . 10 3 Manahmen zum Vermindern und Ableiten der Emissionen 11 3.1 Verfahrenstechnische Manahmen 12 3.2 Abgasbehandlung . 12 4 Beschrnkung der Emissionen . 16 5 Anleitung fr Emissionsmessungen . 18 5.1 Allgemeines 18 5.2 Prflaboratorien 18 5.3 Messstrecken und

6、Messpltze 19 5.4 Messaufgabe . 22 5.5 Messplan. 22 5.6 Messungen 25 5.7 Auswerten der Messungen . 28 6 Abwasser, Abflle, Lrm . 29 6.1 Abwasser (Anfall, Vermeidung, Behandlung) . 29 6.2 Abflle 30 6.3 Lrm . 30 7 Sicherheitstechnische Hinweise . 31 Schrifttum . 32 Preliminary note 2 1 Scope 2 2 Technol

7、ogy 3 2.1 Processing raw cocoa . 3 2.2 Manufacturing cocoa butter and cocoa powder 9 2.3 Manufacturing chocolate mass . 10 3 Emission control measures 11 3.1 Procedural measures . 12 3.2 Waste gas treatment 12 4 Emission control . 16 5 Directions for emission measurements 18 5.1 General . 18 5.2 Tes

8、t laboratories . 18 5.3 Measuring lines and measuring points . 19 5.4 Measuring task 22 5.5 Measuring plan . 22 5.6 Measurements . 25 5.7 Evaluating the results . 28 6 Waste water, solid waste and noise 29 6.1 Waste water (occurrence, avoidance and treatment) . 29 6.2 Waste 30 6.3 Noise . 30 7 Notes

9、 on safety 31 Bibliography . 32 B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF8AD9NormCD - Stand 2012-04 2 VDI 3893 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2011 Vorbemerkung Der Inhalt dieser Richtlinie ist entstanden unter Beachtung der Vorgaben und Empfehlungen der Richtlin

10、ie VDI 1000. Alle Rechte, insbesondere die des Nachdrucks, der Fotokopie, der elektronischen Verwendung und der bersetzung, jeweils auszugsweise oder vollstn-dig, sind vorbehalten. Die Nutzung dieser VDI-Richtlinie ist unter Wah-rung des Urheberrechts und unter Beachtung der Lizenzbedingungen (www.v

11、di-richtlinien.de), die in den VDI-Merkblttern geregelt sind, mglich. Allen, die ehrenamtlich an der Erarbeitung dieser VDI-Richtlinie mitgewirkt haben, sei gedankt. Preliminary note The content of this guideline has been developed in strict accordance with the requirements and rec-ommendations of t

12、he guideline VDI 1000. All rights are reserved, including those of reprint-ing, reproduction (photocopying, micro copying), storage in data processing systems and translation, either of the full text or of extracts. The use of this guideline without infringement of copyright is permitted subject to

13、the licensing con-ditions specified in the VDI Notices (www.vdi-richtlinien.de). We wish to express our gratitude to all honorary contributors to this guideline. 1 Anwendungsbereich Diese Richtlinie beschreibt den Stand der Technik von Anlagen zum Rsten und Verarbeiten von Kakao und zur Herstellung

14、von Schokoladenmas-sen (zur Begriffsbestimmung fr die genannten Produkte siehe Verordnung ber Kakao- und Schokoladenerzeugnisse (KakaoV) und EU-Richt-linie 2000/36/EG). Sie beschreibt die einzelnen Verfahrensstufen vom Eingang der Rohware bis zum Veredeln, nennt die dabei auftretenden Emissionen von

15、 luftverunreini-genden Stoffen und beschreibt die Verfahren zu deren Minderung. Sie nennt die nach dem Stand der Technik im Dau-erbetrieb einhaltbaren Emissionswerte und be-schreibt die zu deren Bestimmung notwendigen messtechnischen Verfahren. Besondere Beachtung wird den diffusen Quellen geschenkt

16、 die durch konsequente Anwendung von baulichen, technischen und organisatorischen Manahmen zu minimieren sind, wobei die Umge-bungsbedingungen fr die Arbeitspltze nicht ver-nachlssigt werden drfen. Durch die integrierte Betrachtung der Umwelt insgesamt werden die Schutzgter Luft, Wasser und Boden g

17、leichgestellt, wodurch beim Betrieb einer Anlage auch eine Verlagerung von Schad-stoffen in andere Umweltmedien vermieden wer-den soll. Daher werden in dieser Richtlinie neben den hauptschlich betrachteten luftgetragenen Emissionen auch die Medien Abwasser, Abfall und Lrm kurz betrachtet. Die Manahm

18、en zur Vermeidung, Verminderung und zum Ableiten der Emissionen sollen sich dem integrierten Schutz von Luft, Wasser und Boden sowie Menschen, Tieren und Pflanzen vor schdli-chen Emissionen und deren Folgen unterordnen. Unter integriertem“ Umweltschutz wird dabei die 1 Scope This guideline describes

19、 the state-of-the-art technol-ogy used in plants for roasting and processing cocoa and manufacturing chocolate masses (for definitions of the aforementioned products refer to the German Ordinance on Cocoa and Chocolate Products (KakaoV) and EU Directive 2000/36/EC). It describes the individual stage

20、s of the process, from receipt of the raw materials to refinement, names the emissions of air-contaminating sub-stances produced and describes the processes used to reduce them. It states the emission levels attainable in continu-ous operation in accordance with the state of the art and describes th

21、e metrological processes neces-sary for determining these levels. Particular emphasis is laid on the diffuse sources, which are to be minimized via the consistent appli-cation of structural, technical and organizational measures while taking the environmental condi-tions for workplaces into account.

22、 The integrated view of the environment gives air, water and soil equal status as commodities to be protected. One of the purposes of this is to avoid a shift of harmful substances to other environmental media during operation of a plant. For this reason, this guideline not only emphasizes the airbo

23、rne emissions but also includes a brief examination of waste water, solid waste and noise. The measures taken to avoid, reduce and discharge the emissions should take second place to the inte-grated protection of air, water and soil as well as humans, animals and plants from harmful emis-sions and t

24、heir effects. “Integrated” environmental protection is here understood to mean the consid-B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF8AD9NormCD - Stand 2012-04All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2011 VDI 3893 3 Bercksichtigung aller Auswirkungen auf die ge-nannten Umweltme

25、dien, einschlielich Abfallent-stehung, Einsatz von Rohstoffen, Energieeffizienz, Lrm, Strfallvermeidung und Risikomanagement, verstanden (IED-Richtlinie). Auf die fr den Bau und Betrieb der Anlagen gel-tenden Gesetze, Verordnungen, Verwaltungs- und sonstige Vorschriften, insbesondere auf die Nr. 5.4

26、7.30.1 der TA Luft wird hingewiesen (BImSchG; 4. BImSchV; TA Luft). Alle Volumenangaben fr Gase in dieser Richtlinie beziehen sich auf den Normzustand (273 K, 1013 hPa) nach Abzug des Wasserdampfanteils. Auf Ausnahmen wird besonders hingewiesen. Alle Angaben in Prozent beziehen sich, soweit nicht a

27、nders dargestellt, auf den Massengehalt der Ausgangsmaterialien. eration of all consequences for the environmental media mentioned, including waste production, the use of raw materials, energy efficiency, noise, ac-cident prevention and risk management (IED Di-rective). It will be pointed to acts, o

28、rdinances, administra-tive and other regulations, applying to the con-struction and operation of the plants, in particular No. 5.4.7.30.1 of the German Technical Instruc-tions on Air Quality Control (TA Luft) (German Federal Immission Protection Act (BImSchG); 4thGerman Federal Immission Protection

29、Ordi-nance (BImSchV); TA Luft). All information provided in this guideline on the volume of gases refers to the standard state (273 K, 1013 hPa) after deduction of the water vapour con-tent. Exceptions are indicated separately. If not otherwise stated, all percentages refer to the mass percentage of

30、 the source materials. 2 Technologie Die Verfahrensgnge 2 bis 5 (Bild 1) bei der Kakaorstung und Schokoladenmassenherstellung sind sehr unterschiedlich. Deshalb legt sich diese Richtlinie nicht auf einen bestimmten Weg fest; sie beschreibt stattdessen die einzelnen Verfahrensstu-fen. Die dabei auftr

31、etenden Emissionen werden aufgefhrt. Geruchsbeladene Abluft wird in der Regel gesammelt und Abgasreinigungsanlagen zugefhrt. Die auftretenden Gerche werden nur qualitativ beschrieben. 2 Technology The procedural processes 2 to 5 (Figure 1) in-volved in roasting cocoa and manufacturing choco-late mas

32、ses are extremely diverse. For this reason, this guideline does not commit itself to any par-ticular approach, instead describing the individual stages of the process and listing the emissions pro-duced. Odorous waste air is usually collected and piped to waste gas purification systems. The odours p

33、roduced are described in a purely qualita-tive way. 2.1 Verarbeitung von Rohkakao 2.1 Processing raw cocoa 2.1.1 Eingang und Lagerung Kakaobohnen knnen als Sackware, in Big Bags(Grogebinde aus Gewebematerialien) oder als Schttgut angeliefert werden. Die Kakaobohnen knnen sich hinsichtlich Vorbehandl

34、ung, Prove-nienz und Qualitt unterscheiden. So kann der Kakao vorgereinigt sein oder staubfrmige Be-gleitstoffe aus dem Ursprungsland enthalten. Bei der Anlieferung entsteht Staub, der gefasst und abgefhrt werden muss. Dies kann durch eine Ent-ladung in geschlossenen Rumen oder durch eine gekapselte

35、 Entladung des Schttguts mit Erfassung des Staubs erfolgen. Emissionen Staub je nach Anlieferungszustand bis zu 0,1 % 2.1.1 Receipt and storage Cocoa beans can be delivered in sacks or big bags or in bulk. The cocoa beans can differ with regard to pretreatment, origin and quality. Thus, the cocoa ma

36、y have been pre-cleaned or can include dusty concomitant substances from the country of origin.The dust produced during delivery must be inter-cepted and removed. This can be done by unload-ing in closed rooms or via enclosed unloading of the bulk goods including dust interception. Emissions up to 0

37、1 % dust depending on the condition on delivery B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF8AD9NormCD - Stand 2012-04 4 VDI 3893 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2011 KakaobohnenEingangundLagerungReinigungDebakterisierungSchalenlsungBrechenNibsVeredelung(Conchieren

38、)SchokoladenmasseWeiterverarbeitungzuSchokoladenerzeugnissenNibsrstungKakaomasseEntgasenZucker,Trockenmilch-erzeugnisse,KakaopulverMischen undKnetenZerkleinerungNibsrstungNibskhlungVorzerkleinerungZerkleinerungSchalenlsungBohnenrstungBohnenkhlungBrechenSchalenabtrennungNibsVorzerkleinerungZerkleiner

39、ungKakaomasseEntgasenMischenundKnetenZucker,Trockenmilch-erzeugnisse,KakaopulverZerkleinerungVeredelung(Conchieren)weitereZutaten nach KakaoVSchokoladenmasseWeiterverarbeitungzuSchokoladenerzeugnissenBohnenrstungSchalenlsungBrechenNibsAlkalisierungNibsrstungNibskhlungVorzerkleinerungZerkleinerungKak

40、aomasseAbpressenKakaobutterKakaopresskuchenFiltrierenDesodorieren undKhlenWeiterverarbeitenKuchenbrechenPulverisierenundKhlenAbfllenWeiterverarbeitenKakaobutterherstellungKakaopulverherstellungSchalenSchalenabtrennungSchalenSchalenabtrennungSchalenweitere Zutaten nach KakaoVStaubStaub,LeichtteileWas

41、serdampf,GeruchsstoffeStaubWasserdampf,GeruchsstoffeWasserdampf,GeruchsstoffeWasserdampf,GeruchsstoffeStaubWasserdampf,GeruchsstoffeWasserdampf,GeruchsstoffeWasserdampf,GeruchsstoffeWasserdampf,GeruchsstoffeWasserdampf,GeruchsstoffeWasserdampf,GeruchsstoffeStaubWasserdampf,flchtige Aromenflchtige Ar

42、omenGeruchsstoffeGeruchsstoffeBild 1. Verfahren zur Kakaoverarbeitung B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF8AD9NormCD - Stand 2012-04All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2011 VDI 3893 5 cacoabeansincominggoodsandstoragecleaningdebacterizationhuskdetachmentbreaking(coc

43、oa)nibsrefinement(conching)chocolatemassfurther processingtochocolateproductsnibsroastingcocoaliquorde-aerationsugar,dried milkproducts,cocoapowdermixingandkneadinggrindingnibsroastingnibscoolingpregrindinggrindinghuskdetachmentbeanroastingbeancoolingbreakingdehusking(cocoa)nibspregrindinggrindingco

44、coaliquorde-aerationmixingandkneadingsugar,driedmilkproducts, cocoapowdergrindingrefinement(conching)otheringredientsaccording toKakaoVchocolate massfurther processingtochocolateproductsbeanroastinghuskdetachmentbreaking(cocoa)nibsalkalizationnibsroastingnibscoolingpregrindinggrindingcocoaliquorpres

45、singcocoa buttercocoapress cakefiltrationdeodorizing and coolingfurther processingcakebreakingpulverizationandcoolingpackagingfurtherprocessingcocoa butterproductioncocoa powderproductionhusksdehuskinghusksdehuskinghusksotheringredientsaccordingtoKakaoVdustdust, lightweightconstituentswatervapour,od

46、oroussubstancesdustwatervapour,odorouswatervapour,odoroussubstanceswatervapour,odoroussubstancesdustwatervapour,odoroussubstanceswatervapour,odoroussubstanceswatervapour,odoroussubstanceswatervapour,odoroussubstanceswatervapour,odoroussubstanceswatervapour,odoroussubstancesdustwatervapour,odoroussub

47、stancesvolatilearomasodoroussubstancesodoroussubstancesFigure 1. Cocoa processing techniques B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF8AD9NormCD - Stand 2012-04 6 VDI 3893 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2011 2.1.2 Reinigen Kakaoreinigungsanlagen sind kontinuierl

48、ich arbei-tende Einrichtungen zum Entfernen von Verunrei-nigungen aus dem Aufgabegut. Verunreinigungen sind u. a. Staub, Steine, Holzteile, Metallteile, Fa-sern und Fruchtfleischteile. Die Reinigung erfolgt durch Siebung, Fluidisie-rung und Sichtung (Aspiration). Metallteile werden durch Magnetabsch

49、eider entfernt oder durch Me-talldetektoren in Verbindung mit entsprechenden Einrichtungen abgeschieden. Emissionen Leichtteile und Staub insgesamt bis zu 2 % 2.1.3 Debakterisieren Die Kakaobohnen tragen auf ihrer Oberflche Mik-roorganismen, die aus Fermentation und Trock-nung in den Ursprungslndern und aus dem Trans-portweg resultieren. Aus Qualittsgrnden kann eine Debakterisierung der Kakaobohnen erfolgen. Hierzu werden die Kakaobohnen in einem Au-toklaven eine