10.3.1. К разделам 2.5.6 и 2.7.7. Предварительное охлаждение сусла между котлом и вирпулом до 85-90 °c
Предварительное охлаждение сусла непосредственно не связано с процессом кипячения и влияет на него косвенно, поскольку реакции, протекающие в сборнике горячего сусла при температуре 97-99 °С, несколько ослабляются в зависимости от температуры предварительно охлажденного сусла. Таким образом, продолжительность и интенсивность кипячения сусла подбирают с учетом других процессов, например, осаждения белков.
Охлаждение осуществляется в пластинчатом охладителе (теплообменнике), который должен быть рассчитан на необходимую высокую производительность по охмеленному суслу. В частности необходимо предусмотреть увеличенное сечение трубопроводов и соответствующую форму пластин теплообменника, чтобы за непродолжительное время перекачивания (около 15 мин) иметь возможность охладить содержимое сусловарочного котла (четырехкратный объем котла в час). Для этого может использоваться холодная пивоваренная или технологическая вода, которая после нагревания до температуры около 80 °С попадает в накопитель горячей воды; теплообменник может быть интегрирован в контур энергосбережения, но для этого потребуется увеличение площади охлаждения.
Проще направить в существующий охладитель часть потока сусла при его перекачивании, при этом чтобы в конечном итоге выйти на температуру смешивания 88 °С требуется охладить 20 % перекачиваемого объема всего до 44 °С.
Благодаря этому достигается:
сокращение продолжительности кипячения до 50 мин и менее, так как в вирпуле существенно снижаются термические реакции и расщепление предшественников ДМС;
ориентация процесса кипячения на другие приоритеты, в частности, на снижение осаждения высокомолекулярных азотсодержащих веществ;
новыми системами с интенсивным и однородным кипячением обеспечивается необходимая степень выпаривания карбонильных соединений из продуктов окисления липидов, несмотря на сокращение продолжительности кипячения;
снижение испарения до 4-5 %.
Предварительное охлаждение сусла сочетается со всеми существующими эффективными системами кипячения (внутренними и внешними кипятильниками), необходимо лишь внести корректировки по горячей воде (прежде всего по рекуперации теплоты).
Способы дополнительного вакуумного испарения предусматривают испарение в вакууме между вирпулом и пластинчатым теплообменником, в ходе которого происходит дальнейшее снижение содержания ароматических соединений в сусле. При этом речь идет в основном о таких ароматических веществах, которые образовались во время выдержки горячего сусла и последующего его охлаждения. Это позволяет сократить процесс кипячения и уменьшить испарение (см. выше).
Данный способ предусматривает выдерживание сусла в первой фазе (кипячении) при температуре 97-99 °С в течение 60 мин, благодаря чему испарение составляет около 1 %. Для этого используют сусловарочный котел любой конструкции (с обогревом двойного дна и месильным органом или котел с внутренним кипятильником), в котором, естественно, можно проводить и обычное кипячение. На второй стадии после вирпула в расширительном испарителе при абсолютном давлении около 300 мбар дополнительное испарение составляет около 7 %. При этом достигается температура около 65 °С. Испаритель состоит из верхней эллипсоидной части и цилиндрической нижней части. Сусло после вирпула подается в верхнюю часть насосом тангенциально; жидкость благодаря этому приобретает вращательное движение и на стенке емкости формируется тонкий слой сусла. Тем самым создается большая площадь поверхности испарения воды, а также ароматических веществ. При входе в расширительный испаритель сусло оказывается в разреженной среде (абсолютное давление 300 мбар), создаваемой вакуумным водокольцевым насосом, причем испарительный конденсатор для конденсации вторичного пара поддерживает созданное разрежение в текущем режиме. Благодаря обильному выпариванию под вакуумом при температуре сусла 65 °С образуется горячая вода с температурой 60 °C, которую при необходимости, например, для промывания дробины, необходимо дополнительно нагреть.
Эта установка позволяет добиться:
общего испарения 8 % (1 % - при «горячей выдержке», 7 % - в течение выпаривания под вакуумом);
меньшей степени осаждения белков благодаря щадящей технологии;
более глубокого выпаривания ароматических веществ сусла и свободного ДМС, содержание которого к концу горячей выдержки довольно велико;
образования меньшего количества горячей или теплой воды;
возможности интеграции расширительного испарителя в существующие аппараты;
возможности модификации данного способа (например, отведения определенного времени на кипячение и испарение с последующим снижением давления в расширительном испарителе до 600 мбар - в этом случае температура сусла снизится до 85 °С и, соответственно, контур горячей воды сможет работать с более высокой температурой).
Способ вакуумного выпаривания после вирпула можно применять на любой имеющейся установке, но аппарат должен быть рассчитан с запасом так, чтобы по производительности он мог обеспечить обработку существующего количества сусла за необходимое короткое время (в зависимости от продолжительности охлаждения сусла - 45-50 мин) и получать разрежение с абсолютным давлением 500-600 мбар при условии максимальной степени выпаривания ароматических веществ сусла. При варке 700 гл ЦКТ диаметром 1,2 м и общей высотой 2,8 м вмещает 30 гл; перепад высот от насоса на охладитель сусла должен быть для предотвращения кавитации довольно велик (в данном примере - 7 м). С помощью регулятора перепада давления уровень сусла в декомпрессионной ёмкости поддерживается постоянным.
Показатели примерно соответствуют приведенным в табл. 10.1, но для охлаждения под вакуумом до температуры 86 °С они уточняются следующим образом:
сокращение продолжительности кипячения с 60 до 40 и даже до 30 мин;
увеличение степени выпаривания с 9 до 6 %, а затем до 4,5 %;
благодаря испарителю удаляется 83 % свободного ДМС, 63 % продуктов окисления липидов (например, гексаналя и гептаналя), 22 % альдегидов Штрекера и 5 % высших спиртов (3- и 2-ме-тилбутанола, 1-пентанола, 1-октанола, 1-октен-3-ола и 2-фенилэтанола);
остаточное содержание коагулируемого азота увеличивается на 50 %;
благодаря меньшему испарению вакуумная установка всего потребляет примерно на 22 % меньше энергии по сравнению с установкой термической компрессии вторичного пара.
