[发明专利]用于无水污染条件下湿咖啡豆加工的模块化系统

说明书

技术领域

本发明的大体领域包含用于不污染水源条件下进行湿咖啡豆加工的技术。更具体地，本发明涉及一种机器和一种咖啡豆洗涤方法，没有之前的通过自然发酵或通过分解果胶酶(pectinolytic enzyme)的添加的粘液降解，控制了通过湿咖啡豆加工产生的100％的水污染，从而完全地降低了水解糖废水对环境的影响。

背景技术

在湿咖啡豆加工过程中，两种覆盖豆的结构——果实的表皮(或外果皮)和粘液(中果皮)——被去除。为了去除咖啡豆粘液，使用自然发酵和洗涤，或机械设备。当使用自然发酵时，为了允许通过微生物和豆上的酶活性的粘液降解，咖啡豆留在罐中16至20小时。被降解的粘液随后通过不同的装置使用单位水消耗量范围从4.2L/kg到超过20L/kg处理的干咖啡豆(csp，西班牙语首字母缩写)。为了减小过程中水解糖废水的污染物负荷，已研制出咖啡豆加工残留水处理技术，其允许去除从75％到90％的存在的有机物负荷。然而，产生的废水必须得到处理，因为根据该技术和使用的单位水消耗量，他们显示出接近2000ppm的平均化学需氧量(COD)的负荷。

现有技术中存在一些类型的装置，用于使用叫粘液去除机(demucilagers)的机器去除咖啡豆粘液。哥伦比亚第25860号专利文献(阿迪拉)，提出一种去除粘液和咖啡豆清洗组合，如图1A所示，其由转子组成，转子具有焊接到轴(图1B)的杆，在具有方形断面(图1C)的棒制成的外壳内垂直旋转。朝向底部，转子具有焊接到其上的螺旋桨，以便强制豆流过外壳和转子之间的开放空间。当粘液在机器内移动时粘液被去除，随后通过外壳的棒之间的开放空间排出。借助于泵供应水至转子的轴。这种机器单位水消耗量为每千克干咖啡豆1.83L，超过那些在国家咖啡研究中心的DESLIMS机(国家咖啡研究中心，金鸡纳，卡尔达斯，哥伦比亚)所看到的，其范围在每千克干咖啡豆0.7至1.0L之间。也要注意的是，在25860文档中粘液去除率范围在80至82％之间。

名称为“用于生态咖啡豆和副产品加工的装置和方法(Device and Process for Ecological Coffee and Byproduct Processing)”的专利，2001年三月在秘鲁授权(案卷000610-1996/OIN)，2006年三月在巴西授权(案卷PI9604088 2)，2007年八月在危地马拉授权(案卷PI-19960089)以及2007年三月在墨西哥授权(案卷PA/a/1996/003756)，其公开了一种结合无水咖啡豆去除果肉，机械去除粘液以及果肉和粘液混合物的技术，在没有影响产品内在质量的情况下避免了超过90％的潜在水源污染。上述提到的专利要求保护一种用于去除粘液(DESmuclaginar，西班牙语)的机械装置，使用上升流洗涤和清洁(LIMpiar,西班牙语)咖啡豆，被称为DESLIM(西班牙语缩写)。

另一种国家咖啡研究中心研制出的叫做BECOLSUB(湿生态咖啡豆加工和副产品管理)的工艺流程，在一种DESLIM粘液去除机中在不需要自然发酵的条件下机械地去除粘液，单位水消耗量为每千克加工的干咖啡豆0.7到1.0L。产生的咖啡豆废水与果肉混合从而控制流程中产生的超过90％的污染。产生的浸出物可以与已分解的果肉混合，允许控制超过95％的污染。尽管通过用于机械去除粘液和副产品处理(果肉和废水)的BECOLSUB工艺流程实现了技术和环境优势，但是由于处理问题(水流量和不合适的豆)，经常观察到具有高环境影响的高浸出量。

另一种由福永(Fukunaga)(1957)研制的方法公开了一种垂直向上豆流咖啡粘液去除机，图2A，包含直径为6.35毫米的钢条组成的置于直径为15厘米的圆筒中间的振动器。为了增加豆的振动和为了产生向上流动，福永焊接直径为9.5mm的钢条至振动器的外表面。转子转速是860rpm，比功率和水消耗量分别是每千克去除果肉的咖啡豆0.00244kW-h和每千克去除果肉的咖啡豆0.42L。该装置包含两个室：第一室，直径为15cm，豆经受高剪切强度和连续垂直流动，从而期待高的粘液去除百分率。该振动器(或冲击装置，根据福永，1957)在没有显著增加它的减小的直径给出的能量消耗的条件下可以以相对高的速率(1200rpm)旋转。离开该第一室的咖啡豆进入第二室，第二室中有另一个以较小速率(1000rpm)旋转的振动器。根据发明人，在咖啡豆加工过程中咖啡豆必须在随后的步骤中进行洗涤。

咖啡豆农场使用的用于已降解的粘液洗涤过程：