книги из ГПНТБ / Главинский Д.Г. Современная техника пивоваренного производства

Солод подается во внутренний аппарат с помощью шнеково­ го дозатора, закрепленного на одной оси со шнеком-увлажните­ лем. В передней части увлажнителя имеется ороситель, обиль­ но увлажняющий солод горячей водой (70—80° С) и смываю­ щий с его поверхности пыль и грязь. Избыток воды стекает че­ рез ситчатый желоб, а зерно продвигается шнеком вперед, пе­ ремешивается и оболочка его впитывает влагу. За 1,5—2 мин пребывания солода в верхнем шнеке оболочка становится влаж­ ной и эластичной. После сброса в нижний шнек солод в нем подсушивается и с его поверхности испаряется избыточная вла­ га, для чего за время продвижения по нижнему шнеку солод через нижнее сито продувают подогретым воздухом с темпера­ турой 60—70° С и сбрасывают в приемный ковш автоматиче­ ских весов или солододробилки.

Применение аппарата позволяет исключить из технологиче­ ской цепочки солодополировочную машину, так как мойка зер­ на заменяет полировку.

Солодополировочная машина

Солод, идущий на затирание, подлежит обработке на поли­ ровочной машине.

Отечественная пивоваренная промышленность оснащена со­ лодополировочными машинами устаревшей конструкции.

Для полировки солода в настоящее время может быть ис­ пользована близкая по конструкции, но более совершенная но­ вая щеточная полировочная машина марки ЗЩГ-5 горьковско­ го машиностроительного завода им. Воробьева, используемая в крупяной промышленности (рис. 68).

Эта машина принципиально отличается от солодополировоч­ ной машины тем, что взамен металлического щитка, образую­ щего щель для прохода зерна между щитком и вращающейся щеткой, установлена щеточная дека.

Зерно подается в машину через регулируемый валковый пи­ татель и направляется в зазор между вращающейся цилиндри­ ческой щеткой и стационарно закрепленной щеточной декой (щитком). Расстояние между щетками регулируется с помощью специального механизма. Выделяющаяся при работе машины пыль отсасывается аспирационной системой.

Машина выпускается в двух вариантах: для заводов с меха­ ническим или пневматическим транспортом. В первом случае очищенное зерно в нижней части уводится из машины шнеком. По второму варианту зерно с помощью барабанного питателя засасывается в трубу. Производительность машины до 5 т/ч. Мощность электродвигателя 2,2 кВт.

90

Установка для производства ячм енного

экстракта

За последние годы за рубежом для приготовления пива ис­ пользуют повышенные количества несоложеных материалов. Наряду с широким применением таких дорогостоящих несо­ ложеных материалов, как рис, кукуруза, сахар, крахмал и др., некоторые фирмы выпускают различные ячменные полуфабри­ каты в виде экстрактов.

фильтруют, а готовое сусло упаривают в вакуум-аппарате до консистенции гу­ стого затора.

Ячменный экстракт является ценным заменителем солода. Добавление его в затор позволяет ускорить фильтрацию сусла и увеличить оборачивае­ мость фильтрационного аппарата.

91

МОДЕРНИЗАЦИЯ ДЕЙСТВУЮЩИХ ВАРОЧНЫХ АГРЕГАТОВ

Наряду с установкой оборудования новой конструкции мно­ гие пивоваренные заводы осуществляют различные технические мероприятия, позволяющие частично устранить недостатки дей­ ствующих варочных агрегатов и увеличить их оборачивае­ мость.

Сусловарочные котлы

Большинство сусловарочных котлов на пивоваренных заво­ дах имеют недостаточную поверхность паровых рубашек, вслед­ ствие чего приходится внутри котлов устанавливать перколяторы.

Выпускаемые в настоящее время варочные котлы с перколяторами недостаточно эффективны вследствие малого диамет-

Рис. 70. Модернизация варочных котлов:

ра и длины трубок, ввальцованных в перколятор. Эти трубки быстро засоряются хмелевой дробиной. Более эффективно дей­ ствуют перколяторы удлиненной формы с трубками длиной 1200—1500 мм и диаметром 65 мм (рис. 70,а). В таких перколяторах создается значительный перепад давления сусла, по­ ступающего и выбрасываемого из трубок, что способствует ак­ тивному испарению влаги из сусла и интенсивной коагуляции белков.

Водяной обогрев варочных котлов

В последнее время применение перегретой воды взамен острого пара для обогрева варочных котлов (рис. 70, б) получило большое распространение в пивоваренном производстве и за рубежом. При водяном обогреве к днищу

92

котла приваривают полутрубы, соединенные с коллекторами со стороны по­ дачи и отвода перегретой воды. Горячая вода подается из водогрейного котла под давлением, а отработавшая вода отсасывается и возвращается в водогрейный котел с помощью насоса. Температура перегретой воды дости­ гает 130—150° С.

Следует отметить, что эффективность этого способа еще недостаточно установлена.

.Существенное значение в смысле экономии тепла при варке сусла имеет использование тепла экстрапара, отходящего по вы­ тяжной трубе из сусловарочного котла при кипячении сусла. Потери тепла с экстрапаром довольно значительны. На испа­ рение 1 кг воды при кипении расходуется в среднем около 2680 кДж (640 ккал) тепла. При испарении из сусла около 8% воды величина этих потерь составляет внушительную цифру.

Ранее для утилизации экстрапара применяли распылитель­ ные конденсаторы, в которых экстрапар смешивался с распы­ ленной холодной водой и подогревал ее до заданной температуг ры, однако этот способ не получил распространения в пивова­ ренном производстве, так как экстрапар насыщен воздухом и летучими эфирными маслами хмеля, что затрудняет использо­ вание смешанной с ним воды для производственных нужд.

В настоящее время для испарения экстрапара широко при­ меняют конденсаторы-теплообменники закрытого типа, в кото­ рых чистая вода нагревается до 60—70° С, не смешиваясь с за­ грязненным паром. В виде конденсата экстрапар может быть использован самостоятельно на технические нужды. В среднем каждые 100 л выпаренной из сусла воды при установке кон­ денсатора могут дать 0,5—0,8 м3 горячей воды.

ФИЛЬТРАЦИОННЫЕ АППАРАТЫ

Для фильтрации сусла в пивоваренном производстве самое широкое распространение имеют фильтрационные аппараты с плоскими ситами. Несмотря на ряд преимуществ такого аппа­ рата по сравнению с другими эффективными фильтрационными устройствами, они имеют небольшую производительность и ли­ митируют пропускную способность варочных отделений.

Фильтрационные аппараты с плоскими днищами использу­ ются в пивоваренном производстве более двух веков. Конструк­ ция их непрерывно совершенствовалась, однако принцип их ра­ боты оставался неизменным.

В последнее время в мировой технике появилось много раз­ новидностей высокоэффективных фильтрующих установок для осветления всевозможных суспензий, однако фильтрационные аппараты продолжают занимать доминирующее положение. Это объясняется спецификой состава затора и фильтрата. Пивное сусло содержит значительные количества тонкой белковой му­ ки, представляющей собой суспензию, близкую к коллоидному

93

состоянию. Эта тонкая муть амфотерна и не обладает явно вы­ раженным электрическим зарядом. Частицы ее легко проникают через малейшие отверстия, медленно оседают с дробиной и ув­ лекаются движением сусла при незначительных скоростях.

Для такого продукта дробина является наиболее удобным фильтрующим материалом, создающим многочисленные лаби­ ринты и капилляры, в которых могут оседать тонкие частицы взвеси. Единственное условие эффективной фильтрации сусла в фильтрационном аппарате — это соблюдение малых скоростей движения сусла через дробину.

£ Ж

Процесс фильтрации пивного сусла через слой дробины схе­ матически показан на рис. 71. Крупные частицы взвеси разме­ ром более 100 мкм не проникают внутрь капилляров и оседают на поверхности дробины в виде пивного теста. Более мелкие частицы диаметром до 30 мкм задерживаются в углах и пере­ городках капилляров. Более мелкая взвесь проникает внутрь капилляров и только при наличии малых скоростей движения сусла частицы ее могут задержаться на стенках капилляров. При незначительном увеличении потока притяжение этих ча­ стиц к массе дробины нарушается и взвеси уносятся потоком через весь фильтрующий слой дробины.

Оптимальные скорости прохождения сусла через слой дро­ бины составляют 4,5—6 л/мин на 1 м2 площади сита.

Установленные на отечественных пивоваренных заводах фильтрационные аппараты с плоскими днищами делают в сред­ нем 3,5 оборота в сутки, между тем как другие аппараты ва­ рочного порядка могут обеспечить 5—Q оборотов. Столь низкая производительность их обусловлена качеством солода, добав­ ляемых к нему несоложеных материалов и помолом. В зависи­ мости от этих показателей оборачиваемость фильтрационных аппаратов может значительно увеличиться. Главным недостат­ ком фильтрационных аппаратов с плоскими днищами является малая фильтрующая поверхность ситового днища, что вынуж­ дает производственников для поддержания должной скорости фильтрации резко снижать производительность фильтра.

Технология фильтрации пивного сусла на обычных фильтра­ ционных аппаратах обусловливает необходимость равномерного просачивания сусла через весь слой дробины и по всей ее по­

94

верхности. Прорыв слоя дробины в каком-либо месте и образо­ вание так называемых дренажных путей приводят к нарушению всего процесса фильтрации, так как сусло и промывные воды стремятся пройти по этому дренажу, не промывая всего слоя дробины и не осветляясь.

Для устранения таких явлений применяют приспособления, автоматически регулирующие напор сусла в фильтре и преду­ преждающие возможность прорыва слоя дробины. Наиболее эффективно регулирующее приспособление имеет простое уст­ ройство (рис. 72). Трубки, отводящие сусло из фильтра, соеди­ нены с коллектором, расположенным в нижней части фильтра­ ционного аппарата, из которого сусло по трубе направляется в сусловарочный котел.

Каждая трубка имеет высоту падения гидравлического напо­ ра сусла Н. Если по трубке 1\ пойдет сусло большей плотно­ сти, чем по трубке /2, то это значит, что по трубе 1\ пройдет через слой дробины меньше промывной воды, чем через слой по трубе І2. Трубка /і тогда создаст на коллекторе большее дав­ ление, чем трубка /2, и задержит проникновение менее плотной жидкости по этой трубке. Вследствие этого до выхода всего сусла задержится проникновение промывной воды на этом участке (до выравнивания давления во всех трубках).

Устройство работает автоматически. Чем ниже расположена коллекторная труба, тем эффективнее такое регулирование, так как большей будет разница в напоре каждой трубки в случае неодинаковой плотности проходящего через них сусла.

Многие новаторы производства пытаются рационализиро­ вать работу фильтрационного аппарата. Большинство меропри­ ятий, направленных на увеличение поверхности элементов, прак­ тически оказалось малоэффективным. Ниже дано описание наи­ более распространенных мероприятий по улучшению и ускоре­ нию фильтрации в горизонтальных фильтрационных аппаратах.

95

ЦЕНТРИФУГИ И СЕПАРАТОРЫ ДЛЯ ОСВЕТЛЕНИЯ СУСЛА

Одним из наиболее распространенных способов увеличения оборачиваемости фильтрационных аппаратов является исполь­ зование в дополнение к ним сепаратора-центрифуги или фильтра.

Для ускорения фильтрации на обычном фильтрационном ап­ парате допускают несколько повышенную мутность отфильтро­ ванного сусла, стремясь главным образом ускорить сам процесс отделения экстракта от дробины. Полученное в результате та­ кой фильтрации сусло, освобожденное от дробины, но недоста­ точно осветленное, пропускают дополнительно через сепаратор, фильтр-пресс или диатомитовый фильтр для полного осветле­ ния. Такой способ весьма эффективен, так как он не только ускоряет фильтрацию, но и освобождает сусло от значительной части белковых веществ.

увеличить в два раза его оборачиваемость путем ускоренной фильтрации сусла с последующим осветлением на сепараторе недостаточно прозрачного сусла.

В настоящее время в отечественном пивоваренном производ­ стве используют многочисленные импортные и отечественные се­ параторы и центрифуги.

Центрифуги и сепараторы для жидкостей являются наиболее прогрессивным оборудованием, применяемым для осветления пивного сусла и выделения его из белкового отстоя. До внедре­ ния этого оборудования большинство европейских пивоварен­ ных заводов применяло для этой цели холодильные тарелки или отстойно-охладительные чаны, и после выпадения осадка освет­ ленное сусло пропускали через открытый оросительный холо­ дильник для охлаждения его до температуры брожения. Освет­ ление сусла без применения стерильного воздуха приводит к инфицированию пива и уменьшению его стойкости. В последнее время на большинстве европейских пивоваренных заводов го­ рячее сусло и белковый отстой центрифугируют. Как правило, центрифуги и сепараторы работают в комплекте с пластинчаты­ ми холодильниками, а для белкового отстоя — пастеризатора­ ми. Сепарирование горячего сусла (при температуре 90—100° С) способствует хорошему его осветлению.

В производственных условиях целесообразно сепарировать сусло при более низкой температуре, например 50—60° С, когда начинается выпадение белкового осадка, однако производитель­ ность сепаратора в этом случае значительно снижается из-за повышенной вязкости холодного сусла.

Схема установки для сепарирования и охлаждения сусла (рис. 73,а) такова. Горячее сусло насосом подается в сепара­

96

тор, освобождается от белков и давлением, создаваемым в се­ параторе центробежной силой, пропускается через пластинча­ тый холодильник, охлаждается до температуры брожения (5— 6° С) и направляется в бродильный чан.

Иногда горячее сусло, находящееся в отстойном чане, де­ кантируют и направляют в пластинчатый холодильник, минуя сепаратор (рис. 73,6), а собравшийся на дне чана осадок про­ пускают через сепаратор, освобождают от осадка и через хо­ лодильник направляют в бродильный чан.

Аэрацию сусла можно проводить как перед охлаждением, так и после него. Иногда для этой цели в пластинчатых холо­ дильниках предусматривают установку специальных приборов, поставляемых вместе с сепараторами, для ввода в сусло сте­ рильного воздуха.

Рис. 73. Использование сепаратора для осветления сусла:

а — установка для сепарирования и охлаждения сусла: 1 — отстойный чан, 2 — насос,

3— сепаратор, 4 — теплообменник, 5 — бродильный чан;

б— схема сепарирования белкового отстоя: 1 — сборник, 2 — отстойный чан, 3 — сепа­

ратор, 4 — пластинчатый холодильник, 5 — бродильный чан

При использовании сепараторов и центрифуг для осветления сусла улучшается санитарное состояние предприятия и отпа­ дает необходимость применения фильтр-прессных салфеток.

Центробежное осветление сусла помимо высокого уровня ме­ ханизации имеет следующие достоинства: сусло из варочного отделения поступает в бродильню стерильным по закрытой ма­ гистрали; выход сусла выше, чем при отпрессовке из тарелоч­ ного сусла на фильтр-прессе; не требуется осаждения белкового осадка в отстойном чане. Отрицательной стороной является по­ вышенный расход электроэнергии, высокая стоимость оборудо­ вания и необходимость квалифицированного обслуживания.

Интенсивность осветления жидкостей в центрифугах и сепа­ раторах зависит от следующих факторов: частоты вращения ба­ рабана; его диаметра; количества камер, образуемых барабана­ ми; их высоты или площади для отложения осадков в камерах; времени пребывания жидкости в центрифуге; количества взве­ шенных частиц в жидкости и ее температуры как фактора, вли­ яющего на вязкость.

Большие диаметры сепараторов и центрифуг, равно как и большая частота вращения, создают высокую центробежную силу и как следствие большое давление на стенки барабана и тарелок, доходящее в настоящее время до 20 МПа (200 кг/см2) .

По этой причине чрезвычайно трудно конструировать и из­ готовлять высокопроизводительные универсальные и эффектив­ ные сепараторы и центрифуги для осветления всех жидких про­ дуктов. Достигнутые в настоящее время диаметры сепараторов и частота их вращения почти предельны и для дальнейшего раз­ вития сепараторостроения требуется значительное повышение качества стали.

Любое увеличение диаметра сепаратора приведет к увеличе­ нию (в квадрате) центробежной силы внутри барабана. При­ веденные соображения показывают, какие высокие требования вынуждены предъявлять машиностроители к легированным ста­ лям, используемым при изготовлении центрифуг и сепараторов.

Производительность центрифуги определяют по числу бара­ банов и времени пребывания в них сусла. Чем медленнее про­ ходит сусло через центрифугу, тем лучше оно осветляется. Ре­ гулируя подачу сусла в центрифугу, достигают нужной степе­ ни осветления. Во внутреннем барабане отделяются преимуще­ ственно грубые осадки, в том числе тарелочный отстой, а на периферийных — тонкие взвеси.

Количество выпадающего из сусла белкового осадка колеб­ лется в зависимости от качества солода и технологии варки з пределах 1,5—4 кг на 100 кг затираемого солода. При исполь­ зовании несоложеных материалов это количество соответствен­ но увеличивается. Влажность выделенного в центрифуге осад­ ка 80%. Емкость грязевой камеры центрифуги позволяет на­ капливать в ней не более 60—80 кг осадка. На современных центрифугах и сепараторах осадки из грязевой камеры сбра­ сываются периодически, на ходу, без остановки центрифуги. Диск работает по принципу центробежного насоса и подает отфильтрованное сусло из центрифуги под большим давлением,

На плавском машиностроительном заводе «Смычка» освоен новый саморазгружающийся сепаратор для осветления пивного сусла марки ВСС-2, близкий по (конструкции описанным выше сепараторам зарубежных марок.

98