1.3.Техническое обоснование темы и задачи проекта

В сусловарочной системе Merlin, основанной на тонкопленочном способе выпаривания сусла, почти идеально удовлетворяют экономические, технические, технологические требования к кипячению сусла, что выгодно выделяется на фоне прочих сусловаренных систем, которые не позволяют обеспечить более высокое энергосбережения при одновременном улучшении качества сусла.

В традиционных технологиях для сохранения ароматических соединений хмеля первую его порцию задают обычно через 10 минут после начала кипения. Это обусловлено тем, что полифенолы хмеля быстрее связываются с белком, нежели полифенол солода, и при более раннем внесении хмеля его расход может быть выше.

Однако в системе Merlin это не происходит, хотя первую порцию хмеля вносят в гидроциклонный аппарат уже на стадии нагревания сусла.

Преимуществом сусловарочной системе с тонкопленочным испарителем являются:

• снижение скорости испарения до 3-4% в час,

• снижение расхода технологической воды,

• экономия затрат энергии на кипячении до 75%,

• сокращение расхода хлебопродуктов ( при достижении того же уровня горечи),

• сокращение продолжительности брожения сусла на 0,5-1,0 сут,

• снижение мутности, и следовательно улучшение фильтруемости пива,

• снижение расхода топлива и, следовательно, уменьшения вредных газовых выбросов,

• снижение потерь ввиду низкого давления в аппарате и меньших температур греющего пара,

• относительно низкие температуры греющего пара, открывающие перспективы для применения альтернативных источников тепловой энергии,

• щадящие условия, обеспечивающие сохранность азотистых фракций при кипячении сусла ,

• максимальная испаряемость ароматических веществ,

• увеличение интервалов между циклами мойки и снижение в этой связи расходов на мойку,

• уменьшение количества сточных вод из-за снижения объемов конденсата вторичного пара и более коротких циклов мойки,

• улучшение теплопередачи и более эффективное использование энергии

Задачи проекта:

• совершенствование машинно-аппаратурной схемы производства солода

• совершенствование технологии

• провести технические расчеты

2.Описание сусловарочной аппарата

Современный сусловарочный аппарат (рис. 6.70) с внутренним нагревателем пред􏰀 ставляет собой емкость круглого сечения, установленную на опорах 15. К цилиндри􏰀 ческому корпусу 1 аппарата приварены крышка 8 и днище 14, в нижней части которого размещено углубление — сливная чаша 16. Все части аппарата, соприкасающиеся с за􏰀 тором, выполнены из нержавеющей стали. 
Соотношение высоты и диаметра цилиндрической части корпуса составляет при􏰀 мерно 1 : (1,5–2,0). Коэффициент заполнения сусловарочного аппарата ~0,7. 
Крышка аппарата имеет коническую форму с углом у основания 25°. К ней присоеди􏰀 няют вертикальную вытяжную трубу 6, диаметр которой составляет примерно 0,10–0,15 от диаметра аппарата. В месте примыкания вытяжной трубы к крышке расположен кольцеобразный желоб 5 для сбора конденсата вторичного пара, выводимого наружу по конденсатопроводу 4. 
На крышке размещают люк 3 диаметром 600 мм, систему внутренней подсветки и световую сигнализацию (на рисунке не показаны). Крышка люка оснащена системой электроблокировки и встроенным смотровым окном. 
В аппарате — под люком на внутренней стенке корпуса — размещена лестница 2 из нержавеющей стали для периодического обслуживания внутренних устройств аппарата. Цилиндрическую часть корпуса и днище теплоизолируют. Поверх теплоизоляции 13 накладывают декоративную облицовку из тонколистовой нержавеющей стали, которую приваривают к верхней кромке конической крышки, выступающей на толщину изоляции. 
На уровне перекрытия к облицовке изоляции приваривают декоративное кольцо 11. Наружную поверхность крышки и декоративной облицовки над площадкой обслу􏰀 
живания подвергают стеклобисерной струйной обработке или полированию.
Внутри аппарата и диффузора размещены шаровые моющие головки 9 системы безразборной автоматизированной мойки, через которые нагнетаются моющие раство􏰀 
ры под давлением 0,25 МПа.
Внутри аппарата размещают нагреватель 12, который представляет собой кожухот􏰀 
рубчатый теплообменник. В межтрубное пространство теплообменника подают грею􏰀 щий пар при избыточном давлении до 0,3 МПа, а в открытых с обеих сторон трубах

2. цене, сравнимой с традиционной; 3. улучшению органолептических характеристики сусла.

2.2.Описание конструкции и принципа действия

Система Merlin состоит из тонкослойного испарителя, объединенного в циркуляционный контур с гидроциклическим аппаратом . В состав системы так же входят циркуляционый насос и устройство для дозированного внесения хмелепродуктов.

Тонкослойный испаритель представляет собой аппрат с цилиндрическим корпусом, типовой конической крышкой с вытяжной трубой и коническим днищем вершина которого обращена вверх , т.е. внутрь аппарата. К вершине конического днища подводят трубопровод, по которому сусло поступает в испаритель из гидроциклонного аппарата. Непосредственно над вершиной конического днища расположен зонтообразный отображатель для равномерного распределения поступающего в аппарат сусла по конической поверхности днища. На наружней ( внутренней) поверхности конического днища расположена двухсекционная нагревательная рубашка. Площадь поверхности верхней секции рубашки соотноситься с площадью нижней секции как 1:2. Подача греющего пара организованна таким образом, что обе секции могут работать одновременно или только нижняя секция с большей поверхностью нагрева.

Между корпусом и коническим днищем расположен кольцеобразный желоб, к нижней части которого равномерно приварено несколько штуцеров для отвода нагретого сусла. Отводимое из этих штуцеров сусло объединяется в общи трубопровод и самотеков возвращается в гидравлический аппарат.

В этой системе обычно используют гидравлический аппарат, ввод сусла в который может осуществляться а пристеночную часть аппарата так же и в центральную часть ниже уровня жидкости. К гидравлическому аппарату системы присоединено устройство для дозированного внесения хмелепродуктов.

Кратность циркуляции, толщину слоя сусла, стекаемого по коническому днищу тонкопленочного испарителя и скорость ввода сусла в гидроциклический аппарат можно плавно регулировать изменением подачи циркуляционного насоса , который оснащен частотным регулятором.

Работает система следующим образом. Перед началом варки сусло собирается в гидроциклонном аппарате, из которого его циркуляционным насосом многократно (5-6 объемов в час) прокачивают тонким слоем по горячей конической поверхности испарителя, при этом имеющийся гидроциклонный аппарат используется в качестве промежуточного сборника.

Сусло, стекаемое с поверхности конуса, поступает в кольцевой желоб, из которого оно при температуре кипячения возвращается самотеком в гидроциклонный аппарат. Через верхний штуцер часть потока поступает непосредственно в в центральную часть гидроциклического аппарата, чтобы выровнять температуру сусла в центре, а через нижний штуцер вторая часть потока входит, вследствие чего содержимое гидроциклонного аппарата постоянно вращается, что позволяет уже на стадии варки отделять от сусла взвешенные горячего белкового отстоя.

Поскольку возврат сусла в гидроциклонный аппарат осуществляется самотеком за счет разницы высот, скорость сусла на входе в гидроциклонный аппарат составляет 1-1.5м/с, что гораздо ниже чем рекомендуемое для гидроциклических аппаратов и белковый отстой быстро и компактно оседает . Очень хорошее осаждение объясняется, тем что сусло поступает из испарителя в гидроциклический аппарат самотеком, то хлопья белка не разбрасываются насосом и хорошо осаждаются в центральной части на днище аппарата. Если нет возможности разместить испаритель над гидроциклическим аппаратом, то их можно разместить на одном уровне рядом, однако при таком размещении аппаратов самотек сусла из испарителя в гидроциклонный аппарат невозможен необходима перекачка сусла насосом.

При тонкопленочном кипячении создается очень большая поверхность испарения, при этом сусло на теплопередающей поверхности постоянно обновляется за счет стекания в виде тонкой пленки с конической поверхности испарителя и многократной перегонке через гидроциклический аппарат Благодаря этому происходит равномерная тепловая обработка всей массы сусла и достигается отличный технологический результат при испаряемости всего 1,5-2,5%.

Изменяя температуру греющего пара в рубашке испарителя, можно регулировать термическую нагрузку и целенаправленно влиять на показатели сусла и испаряемость.

Внесение хмелепродуктов в виде гранул или экстракта производят непосредственно в гидроциклонный аппарат.

Тонкопленочное течение сусла в турбулентном режиме по поверхности по поверхности нагревателя способствует улучшению теплопередачи, что позволяет обеспечить более хорошее нагревание при гораздо меньшей разнице температур сусла и греющего пара, давление которого обычно не превышает 0,17 Мпа. Относительно низкие температуры пара, используемого для нагрева, кипячения и выпаривания сусла являются особенностью этой системы. Это обстоятельство наряду с постоянным движением сусла по нагревательной поверхности исключает пригорание сусла и существенно увеличивает время между химическими очистками системы.

Использование в системе Merlin относительно низких температур греющего пара являются хорошей предпосылкой для применения термического компрессора вторичного пара и открывает широкие перспективы в будущем для использования альтернативных источников тепловой энергии. [1. 458 - 463]

2.3.Техническая характеристика

1. Удельная вместимость, гл 100\кг засыпи – 8

2. Коэффициент заполнения – 0.75

3.Отношение обечайки и внутреннего диаметра аппарата H:D -

( 1 -2.7)

4.Диаметр вытяжной трубы трубы, м- 4.4 м

5. Типичное давление греющего пара, МПа – 0,25

6. Кратность циркуляции сусла в трубах выносного нагревателя- 8

7. Скорость потока сусла в трубах выносного нагревателя- 2

8. Удельная поверхность теплообмена при использовании выносного