2.2.2. Солодовые дробилки

Дробление солода осуществляется с помощью гладких или рифленых вальцов из чугуна с высокой поверхностной твердостью, которые вращаются навстречу друг другу с одинаковой или с различной скоростью. Процесс дробления проводится в одну или две стадии, причем на повторное измельчение иногда направляют только отдельные части помола. Число вальцов у солодовых дробилок варьирует от 2 до 6. Подача материала осуществляется питающими вальцами, снабженными регулировочным устройством.

2.2.2.1. Двухвальцовая дробилка характеризуется самой простой конструкцией. При условии хорошего и однородного растворения солода, равномерной несильной подачи материала (не более 15-20 кг/см ширины вальца в час, а также небольшой частоты вращения (160- 180 об/мин) вальцов диаметром 250 мм и величине рабочего зазора между вальцами 0,7 мм можно получить помол следующего состава:

Таблица 2.4. Состав помола на двухвальцовой дробилке

Фракция	1	2	3	4	5	6
	22	16	30	12	6	14

Объем оболочек некондициопированного солода составляет 400-500 мл/100 г.

При повышенных требованиях к производительности или в случае плохо растворенного солода требуется более мощная дробилка, и, естественно, напрашивается решение повторить процесс дробления, установив две пары вальцов друг над другом.

2.2.2.2. Четырехвалъцовые дробилки нашли широкое применение. Процесс дробления в них немного видоизменен в том, что на верхней паре вальцов происходит предварительное дробление солода (зерно только раздавливается с частичным сохранением мучнистого тела в оболочке). Продукт после предварительного дробления характеризуется относительно грубым помолом. Условиями хорошего предварительного дробления является низкая скорость вращения верхней пары вальцов (около 160-180 об/мин) и равномерная небольшая загрузка дробилки (около 20 кг/см ширины вальца в час).

Для обеспечения дальнейшего дробления материала рабочий зазор у второй нижней пары вальцов должна быть меньше, чем у верхней пары. Поскольку объем материала при переходе от первой пары вальцов ко второй увеличивается примерно на 50%, скорость вращения второй пары вальцов должны быть больше (240-260 об/мин). На более производительных четырехвальцовых дробилках установлены крестообразные молотковые вальцы, вращающиеся в направлении наружных стенок и отбрасывающие предварительно раздробленный солод на стенку камеры с прорезями. Это позволяет отделить муку и, возможно, тонкую крупку до второй пары вальцов, но эти прорези очень быстро забиваются. Скорость вращения дробилок большей производительности составляет у верхних вальцов 200, а у нижних - 300 об/'мин. Необходимо точно отрегулировать вальцы предварительного дробления: если помол получается слишком грубым, то нижняя пара вальцов испытывает сильную перегрузку, а если у продукта предварительного дробления помол слишком тонок, то выход муки будет очень высоким. Практически регулировка зазора на двух парах вальцов составляет 1,6 и, соответственно, 0,7 мм. Сортирование помола на пфунгштадском рассеве дает следующие результаты:

Таблица 2.5. Состав помола на четырехвальцоиой дробилке

Фракция	1	2	3	4	5	6
Продукт предварительного дробления, %	62	10	10	6	4	8
Дробленый продукт, %	22	13	32	15	5	13

С технологической точки зрения целесообразно не дробить дважды весь помол, а подвергать повторному дроблению лишь более твердые его части, облегчая их перевод в растворимое состояние при затирании. Поэтому после предварительного дробления проводят разделение помола. Для этого в дробилке подвешены вибросита, которые для просеивания продукта предварительного дробления интенсивно встряхиваются. Следует избегать избыточной их загрузки, излишнего или слишком незначительного наклона и слабого встряхивания. Для разгрузки поверхности сита подпружинивают и оборудуют резиновыми шарами, стряхивающим с сит мучную пыль.

В четырехвальцовых дробилках возможны различные варианты установки сит. В одном случае отсеивается тонкая крупка и мука, а оболочки и грубая крупка подаются для дальнейшего измельчения на вторую пару вальцов. Производительность таких дробилок составляет около 25 кг/см ширины вальца в час. Во избежание разрушения оболочек пара вальцов предварительного дробления вращается со скоростью 200-220 об/мин.

Во втором варианте размещения сит с одной стороны происходит отсеивание тонкой крупки и муки, а с другой - удаление оболочек, так что на второй паре вальцов дополнительно измельчается только грубая крупка. Между вальцами предварительного дробления необходимо тщательно отрегулировать зазор, так как оболочки должны освобождаться от крупной крупки только за этот проход в результате встряхивающего движения набора сит. Вторая пара вальцов, предназначенная для дополнительного измельчения, может иметь более высокую или различную скорость вращения (например, 330/165 об/мин). Производительность такой дробилки соответствует производительности пары вальцов предварительного дробления и составляет около 20 кг/см ширины вальца.

Наилучшим образом к переработке солода различного качества и требованиям к помолу адаптированы трехпроходные дробилки. Если производительность не очень велика, то этим задачам отвечает четырехвальцовая дробилка особой конструкции; но для обеспечения большей производительности применяют только пяти- и шестивальцовые дробилки, в которых предусмотрено три прохода и два набора сит, смонтированных отдельно.

2.2.2.3. В классической шестивальцовой дробилке материал после предварительного дробления разделяется на первом наборе сит на три фракции (оболочки, крупку и муку). Мука, не требующая дальнейшего измельчения, сразу же отводится из дробилки и собирается как пудра. Оболочки остаются на верхнем сите и поступают на вторую пару вальцов, где они не столько дополнительно измельчаются, сколько отделяются от прилипших к ним частичек эндосперма и после второго вибросита отводятся из дробилки. Крупная крупка после первой и второй пары вальцов подводится к третьей паре для более интенсивного размола.

Производительность дробилок старой конструкции составляет 24 кг/ч на 1 см ширины вальцов, а более новой конструкции - до 80 кг/ч.

У современных шестивальцовых дробилок зачастую отсутствует сито между первым и вторым проходом. На дробилках небольшой производительности весь помол попадает на одно сито большой площади. При этом оболочки должны быть размолоты до такого состояния, чтобы их отделение от прилипшей к ним крупки происходило только за счет встряхивающего и сепарирующего движения сит так, чтобы продукт помола можно было сразу отводить из дробилки. Крупка дополнительно размалывается на паре предназначенных для этого вальцов. На крупных дробилках помол первых двух проходов подают на симметрично расположенные наборы сит. Состав помола, полученного после отдельных проходов, приведен в табл. 2.6.

Таблица 2.6. Состав помола на шестивальцовой дробилке после отдельных проходов

Фракция	1 оболочки	2 грубая крупка I	3 тонкая крупка II	4 тонкая крупка III	5 мука	6 пудра
Вальцы для предварительного дробления, %	60	9	12	8	1	10
Вальцы для измельчения оболочки, %	55	11	16	8	1	9
Вальцы для измельчения крупки, %	0	10	46	22	5	17
Помол в целом, %	18	8	38	17	5	14

2.2.2.4. Пятивальцовые дробилки работают по сходному принципу, только первый и второй проход в данном случае объединены таким образом, что второй валец служит как для предварительного дробления, так и для размола оболочек. С помощью шести- и пятивальцовых дробилок можно производить дробление различного солода для всех способов затирания.

2.2.2.5. Дополнительные устройства. Существенного улучшения действия многовальцовых дробилок удается добиться путем кондиционирования солода за счет его увлажнения. Кондиционирование осуществляется в шнеке для кондиционирования, устанавливаемом после весов перед дробилкой. Влажность солода в таком шнеке путем обработки паром низкого давления (избыточное давление около 0,5 бар) возрастает на 0,5 %, причем влажность оболочек увеличивается на 1,2%. Температура солода в процессе кондиционирования не должна превышать 40 °С. Вместо пара в настоящее время увлажнение осуществляют почти исключительно водой температурой 30-70 °С с избыточным давлением 2 бара (через форсунки специальной конструкции), так как образующийся от пара конденсат требует особых мер предосторожности. В зависимости от температуры воды и продолжительности ее контакта с материалом, зависящей от длины шнека, водопоглощение составляет 1-2 %. В результате оболочки становятся настолько жесткими, что даже при очень сильном дроблении в двух первых парах вальцов они не раздавливаются, и из них образуется очень мало муки. Содержание оболочек в помоле возрастает, объем оболочек увеличивается примерно на 20 % и соотношение крупной и тонкой крупки смещается в сторону последней, хотя содержание муки не возрастает. Этот метод имеет преимущества, выражающиеся в скорости фильтрования, выходе продукта, цвете и вкусе пива, так как менее раздробленные оболочки дают меньшее содержание побочных и красящих веществ. Кондиционирование солода может положительно сказаться и на помоле для майш-фильтра.

В дробилках с несколькими проходами предусмотрена возможность отведения размолотых оболочек из дробилки в отдельный бункер.

Отделение оболочек позволяет позднее добавлять их в процессе затирания. Они меньше выщелачиваются, в результате получается пиво с меньшим содержанием дубильных веществ, более светлое и с более мягким вкусом. При этом следует следить, чтобы оболочки были хорошо размолоты, так как в противном случае горячее охмеленное сусло может характеризоваться неполной йодной реакцией и привести к низкой конечной степени сбраживания, ухудшению выхода экстракта и появлению у пива неприятного привкуса.

2.2.2.6. Производительность дробилки для солода выбирают с таким расчетом, чтобы солод для одной варки можно было получить за полтора-два часа. Она определяется размером вальцов (от 30 до 150 см), числом оборотов, рифлением и, возможно, отношением их окружных скоростей. При эксплуатации и контроле работы дробилок следует учитывать следующие факторы.

При отделении оболочек ради лучшего дробления и просеивания оболочек производительность дробилки следует уменьшить примерно на 20 %.

Для обеспечения виброустойчивости дробилка должна быть установлена строго горизонтально.

Подача на вальцы должна быть небольшой и осуществляться в виде тонкого равномерного слоя по всей ширине вальцов.

Вальцы должны быть установлены параллельно, что проверяется с помощью щупа, бумажной или свинцовой палочки.

Регулировка зазора между вальцами выполняется по результатам помола. Вальцы предварительного дробления следует отрегулировать так, чтобы все зерна были раздавлены и эндосперм мог отделиться от оболочек. Вальцы для измельчения крупки (нижняя пара) должны давать продукт средней крупности, а вальцы для оболочек должны размалывать всю крупку, приставшую к оболочкам. Основными показателями качества помола является степень выхода экстракта и продолжительность фильтрования. Примерная базовая регулировка зазора вальцов шестивальцовой дробилки (мм) в различных условиях приведена в табл. 2.7, однако для отделения оболочек при выполнении регулировки помола для фильтр-чана зазор должен быть немного меньше.

Таблица 2.7. Базовая регулировка зазора вальцов шестивальцовой дробилки

	Помол для фильтр-чана		Дробление оболочек		Дробление для майш-фильтра
	сухой	кондици- ионированный
Зазор вальцов для предварительного дробления, мм	1,6	1,4		1,1		0,9
Зазор вальцов для дробления оболочек, мм	0,8	0,6		0,4		0,4
Зазор вальцы для крупки, мм	0,4	0,4		0,4		0,2

Следует контролировать число оборотов вальцов, так как неправильно подобранные значения окружной скорости могут стать причиной неудачного помола. С повышением производительности дробилок увеличилась и частота вращения вальцов, и отношение их окружных скоростей. Приведенные в табл. 2.8 значения являются ориентировочными и зависят от типа дробилки и фирмы-изготовителя. Число колебаний вибросита - около 450/мин.

Таблица 2.8. Число оборотов вальцов в зависимости от производительности дробилки

Тип помола	Помол для фильтр-чана			Помол для майш-фильтра
Производительность, м3/ч	25	45	80	35
Вальцы предварительного помола, об/мин	200/190	260/225	450/370	325/255
Вальцы для оболочек, об/мин	200/220	355/365	550/450	255/325
Вальцы для крупки, об/мин	165/330	455/198	450/335	455/198

Диаметр и рифление вальцов зависят от ступени и типа помола. Вальцы для предварительного дробления и вальцы для оболочек имеют диаметр 200-250 мм; у дробилок для грубого помола, предназначенного для фильтр-чана, они гладкие, а вальцы для тонкой крупки - рифленые, диаметром 200-220 мм. Вальцы высокопроизводительных дробилок для грубого и тонкого помола только рифленые, рифли у них в зависимости от требуемой степени дробления расположены «острие против острия» или «спинка против острия». Все пары вальцов для тонкого помола расположены «острие против острия», а у двух первых пар вальцов для грубого помола рифление «спинка против спинки». Количество рифлей у современных высокопроизводительных дробилок составляет: для вальцов предварительного дробления - 275 на длину окружности, у вальцов для оболочек и вальцов для крупки - по 700.

Сита следует поддерживать в безупречном состоянии, их нельзя переставлять, особенно при дроблении влажного или кондиционированного солода.

Выпуск из дробилки следует располагать так, чтобы избежать заторов дробленого солода, нарушающих работу дробилки.

Все дробилки для солода оснащены автоматическими тарированными весами со счетчиком для определения количества продукта.

Удельное потребление энергии у современных шестивальцовых дробилок составляет при помоле для фильтр-чана 1,4 кВт ч/т, причем 0,25 кВт ч/т приходится на холостой ход. Дробилки более старых конструкций, а также дробилки при помоле для майш-фильтра потребляют больше энергии (до 2,0 кВт ч/т).

Целесообразно очищать подлежащий дроблению солод на солодополировочной машине (см. раздел 1.6.7.3). Перед ней устанавливают магнитный сепаратор для удаления металлических примесей. Для защиты рифленых вальцов целесообразно также использовать камнеотборник (см. раздел 1.2.3.4). Дробленый солод собирают в бункере из стальных листов с коническим выпуском. 1 т дроблёного солода по объему составляет примерно 3 м³. Эта величина зависит от тонкости помола и его особенностей. Объем бункера для дробленого солода рассчитывают, исходя из значений насыпной массы всего помола в целом или, соответственно, оболочек и крупки. Ориентировочные значения для расчетов указаны в табл. 2.9.

Таблица 2.9. Данные для расчета объема бункера для дробленого солода

Насыпная масса, кг/м3	Общий помол	Мука и крупка	Оболочки
Грубый помол, сухой	380	530	200
Грубый помол, кондиционированный	310	560	120
Тонкий помол, сухой	430	580	110

Для правильного подбора габаритов бункера для дробленого солода и беспрепятственного выпуска помола следует учитывать образующийся угол откоса (для дробленого солода - 45°, для оболочек - 55°), а также угол выпуска, равный 65°. Для прямоугольных бункеров требуется один распределительный и один разгрузочный шнек.

Весь процесс дробления, включая операции, выполняемые на дополнительном и транспортном оборудовании, а также работу весов можно полностью автоматизировать благодаря ступенчатой схеме подключения агрегатов.

2.2.2.7. При мокром дроблении применяется совершенно иной принцип. Здесь солод непосредственно перед дроблением на 10-30 мин замачивают в воде температурой 12-50 °С. Для получения солода с влажностью 30 % при более высоких температурах замачивания требуется соответственно более короткая продолжительность замачивания. Вода после замачивания спускается в канализацию или используется при затирании, причем потери экстракта составляют при этом около 3,5 кг/т солода. Оболочки под действием воды для замачивания становятся более эластичными, однако слишком сильное или продолжительное замачивание затрудняют их дробление и при известных условиях кончики зерна полностью не размалываются. Для уменьшения различий в качестве помола в его начале и конце рекомендуется проводить замачивание при пониженных температурах.

Желательно подводить воду к солоду непрерывно с помощью установленных в емкости для замачивания форсунок в зависимости от температуры воды (50-70 °C) и требуемой продолжительности замачивания. Для получения хорошего помола рекомендуемая влажность должна составлять 18-22 %.

Для измельчения замоченного солода достаточно двухвальцовых дробилок. Вальцы диаметром 400 мм вращаются с одинаковой скоростью (400 об/мин). Использование разных скоростей вальцов или коническое их исполнение не дают заметных преимуществ. Вальцы изготавливают из хромоникелевой стали со специальным рифлением для обеспечения надежного втягивания солода в рабочий зазор вальцов (0,35-0,40 мм).

Так как продолжительность мокрого дробления соответствует продолжительности замачивания и не должно превышать 30 мин, необходимо использовать высокопроизводительные дробилки. При потребности до 20 т солода в час достаточно одной двухвальцовой дробилки, при большей потребности рекомендуется либо использовать две дробилки параллельно, либо одну четырехвальцовую. Замачивание можно выполнять при любых температурах, при этом вода для главного налива проходит через нижнюю часть дробилки и захватывает дробленый солод. В случае установки дробилки рядом с замочным чаном требуется насос подачи материала, управляемый от датчика уровня так, чтобы полностью исключался подсос воздуха.

Продолжительность мокрого дробления составляет: замачивание - 10-30 мин, выпуск замочной воды - 5-10 мин, дробление - 25-35 мин и промывка - 5-10 мин. Таким образом общая продолжительность составляет 60-70 мин.

Энергопотребление при дроблении составляет 2,0 кВт · ч/т засыпи (при использовании насоса - 2,5 кВт · ч/т). Эффективность дробилки для солода и эксплуатационные затраты зависят от качества предварительной очистки солода в полировочной машине, системы обеспыливания, работы камнеотборника и магнитного сепаратора.

2.2.2.8. Порошковый помол получают на молотковых дробилках или дробилках ударного действия с ситами, размер отверстий в которых составляет 0,5-1,0 мм. Определенное затруднение представляет измельчение оболочек, которое не должно препятствовать нормальной работе применяемых фильтрационных устройств. Окружная скорость бил составляет 70-120 м/с. Состав порошкового помола, определяемый с помощью пфунгштадских сит, отличается тем, что доля муки составляет 95-99 %, и разделить порошковый помол невозможно. Для этого необходимы воздухоструйные сита, после которых в порошковом помоле содержится около 70 % частиц, размеры которых не превышают 150 мкм, и нет частиц размером более 400 мкм. Желательно, чтобы частиц размером менее 50 мкм было как можно меньше, так как они склонны к образованию комков при затирании.

Такая тщательная подготовка солода позволяет добиться нормального состава сусла при очень коротких ферментативных паузах при затирании, которое можно вести непрерывно, однако для этого требуются отдельные устройства для разделения затора (вакуумный фильтр, система центрифугирования).

Энергозатраты при получении порошкового помола довольно высоки (10-12 кВт · ч / т ) , причем дополнительных затрат требует также износ дробильных устройств и сит. Дальнейшие разработки по тонкому помолу направлены на разделение его на муку, полученную из эндосперма, и муку, полученную из алейронового слоя.