Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Pivovarennaya_inzheneria_ / Глава 6a

.pdf
Скачиваний:
296
Добавлен:
14.03.2016
Размер:
1.98 Mб
Скачать

ПРОИЗВОДСТВО ПИВА

337

 

 

 

 

 

Таблица 6.10

Технические характеристики солододробилки Powermill

 

 

 

Наименование показателей

 

 

Производительность по солоду, т/ч

 

40

Количество валков, шт.

 

2

Длина валков, мм

 

2000

Ориентировочный общий расход воды

 

1080–1600

на приготовление затора, гл/ч, в том числе:

 

 

на увлажнение, гл/ч

 

175–250

на затирание, гл/ч

 

425–700

Установленная мощность, кВт

 

115

Высота без камеры увлажнения, мм

 

2610

Высота с камерой увлажнения, мм

 

4345

Масса (без бункера), кг

 

10 190

щадящей транспортировкой затора;

высокоточным регулированием температуры воды;

удобством обслуживания и профилактических работ;

компактностью конструкции и удобством монтажа.

Вдробилках для мокрого грубого дробления возможна переработка солода в смеси

снесоложеным зерном, например, ячменем, пшеницей и пр. При этом необходимо учитывать, что твердость несоложеного зерна значительно больше по сравнению с со лодом. В связи с этим обстоятельством производительность дробилки должна быть снижена за счет изменения частоты вращения нижних дозирующих валиков, что по зволит избежать переполнения пространства дробилки над валками и обеспечить оп тимальное качество дробления. Соответственно необходимо уменьшить расход воды на предварительное увлажнение зерна. Кроме того, необходимо обеспечить равномер ное распределение несоложеного зерна в солоде благодаря хорошему предварительно му перемешиванию зерновой смеси.

Солододробилки для мокрого грубого дробления работают следующим образом. В приемный бункер загружают предварительно очищенный солод в определенном ко личестве, соответствующем единовременной засыпи. С помощью дозирующего вали ка солод равномерно подается в камеру увлажнения, в которую одновременно посту пает подогретая вода.

При увлажнении солод вначале непосредственно контактирует с водой, а затем происходит удаление капельной жидкости. Продолжительность увлажнения регули руется с помощью дозирующих валиков. В течение этого времени влажность оболоч ки солода повышается до 15–18% благодаря хорошему проникновению влаги через ее капилляры. Однако эндосперм зерна вследствие кратковременности контакта солода

сводой остается практически сухим. Увлажненный солод с помощью дозирующего валика равномерно подается к дробильным валкам. Благодаря установке оптимально го угла захвата солода и зазора между валками процесс дробления осуществляется без существенного разрушения оболочки зерна.

338

ПИВОВАРЕННАЯ ИНЖЕНЕРИЯ

 

 

Дробленый солод поступает в смесительную камеру, в которую одновременно по дают воду с температурой 25–60 °С для приготовления затора. Удельный расход воды, подаваемой в смесительную камеру, зависит от требуемой массовой доли сухих ве ществ в первом сусле. Например, для обеспечения массовой доли сухих веществ в пер вом сусле 16–22% удельный расход воды на затирание составляет 170–280 л на каждые 100 кг солода, а общий удельный расход воды (с учетом предварительного увлажне ния) составляет 270–400 л на 100 кг солода.

Конструкция дробилки предусматривает возможность автоматической корректиров ки рН затора обычно до 5,1–5,2 благодаря дозированию молочной кислоты, как правило,

всмесительную камеру. При этих значениях рН затора блокируется окисляющий фер мент липоксигеназа, в результате чего значительно повышается стабильность вкуса пива.

Смесительная камера герметизирована, вследствие чего контакт затора с кислоро дом воздуха минимальный. Иногда к смесительной камере дополнительно подводят диоксид углерода или инертный газ для абсолютного исключения негативного влия ния кислорода на процесс дробления, обеспечения благоприятных условий для стаби лизации вкуса и повышения устойчивости к старению готового пива.

Вдробилке этого типа зернозасыпь на одну варку измельчается и перекачивается

вщадящем режиме в заторный аппарат в течение ~30 мин. Это обусловлено, во первых, необходимостью предохранения дробленого материала от окисления. И во вторых, для того, чтобы различие в продолжительности белковой паузы для начальной и пос ледней порций дробленых зернопродуктов было не слишком большим.

Благодаря лучшему сохранению оболочки и, следовательно, лучшим фильтровальным свойствам слоя дробины по сравнению с сухим дроблением загрузка фильтрационного аппарата может быть почти на треть больше, что приводит к существенной экономии капи тальных вложений и энергозатрат или же к увеличению мощности варочного отделения.

Пример сравнительного анализа современных солододробилок различных типов для

переработки единовременной засыпи массой 10 т приведен в табл. 6.11.

Таблица 6.11

Анализ конструктивных особенностей и технологических возможностей систем дробления солода различных типов

 

 

Дробление солода

Показатели

Сухое

с водяным

мокрое

 

 

кондиционированием

 

 

 

Производительность системы

10,0

10,0

20,0

дробления, т/ч

 

 

 

Производительность солододро2

10,0

15,0 (с системой

20,0

билки, т/ч

 

кондициониро2

 

 

 

вания 10,0)

 

Выполняемые функции

Дробление

Увлажнение;

Увлажнение; дроб2

 

 

дробление

бление; смешива2

 

 

 

ние дробленого со2

 

 

 

лода с водой; гомо2

 

 

 

генизация; коррек2

 

 

 

тировка рН затора;

 

 

 

транспортирова2

 

 

 

ние затора

ПРОИЗВОДСТВО ПИВА

339

 

 

 

 

 

 

 

Окончание табл. 6.11

 

 

 

 

 

 

Дробление солода

Показатели

Сухое

с водяным

мокрое

 

 

кондиционированием

 

 

 

Количество дробильных валков, шт.

6

6

2

Количество электроприводов, шт.

5

7

5

Установленная мощность, кВт,

28,87

46,34

74,00

в том числе:

 

 

 

солододробилки

28,87

38,87

71,00

cистемы увлажнения солода

Нет

7,47

3,00

Средняя продолжительность

60

60

30

дробления засыпи, мин

 

 

 

Удельная потребляемая мощность,

2,9

4,6

3,7

кВт ч/т

 

 

 

Дополнительные энергозатраты

≈1,5

≈1,5

Нет

на транспортирование дробленого

 

 

 

солода, кВт

 

 

 

Занимаемая дробилкой площадь, мм

2500×2693

2500×3093

2190×1240

Масса дробилки, кг

6100

8100

5700

Исключение некоторых видов обору2

Нет

Нет

Бункер дробленого

дования

 

 

солода; конвейер

 

 

 

скребковый;

 

 

 

предзаторник

 

Другие особенности

 

Степень сохранности оболочки зерна

Удовлетвори2

Хорошая

Очень хорошая

 

тельная

 

 

Подача дробленого солода

Сверху через

Сверху через

Снизу без

в заторный аппарат

предзаторник

предзаторник

предзаторника

 

или снизу че2

или снизу через

и предзаторного

 

рез предзатор2

предзаторный

аппарата

 

ный аппарат

аппарат

 

Пылеобразование при дроблении

Да

Да

Нет

Необходимость аспирации

Да

Да

Нет

Допустимость размещения непо2

Нет

Нет

Да

средственно в варочном цехе

 

 

 

Возможность ситового анализа

Да

Да

Нет

дробленого солода

 

 

 

Автоматическая установка зазора

Нет

Нет

Да

между валками

 

 

 

Автоматическая безразборная мойка

Нет

Нет

Да

Результаты дробления солода, осуществленного тем или иным способом, ска зываются также на показателях работы и параметрах фильтрационного аппарата (см. табл. 6.14).

340

ПИВОВАРЕННАЯ ИНЖЕНЕРИЯ

 

 

Таким образом, при использовании солододробилок нового поколения можно от метить следующие преимущества по сравнению с сухим и кондиционированным дроб лением солода:

отпадает необходимость в некоторых видах вспомогательного оборудования (бун кере для дробленого солода, конвейере для его транспортирования, предзаторни ке, предзаторном аппарате и насосе для транспортировки затора);

обеспечиваются стабильные показатели помола при изменяющихся входных па раметрах солода за счет автоматического программируемого режима работы дро билки;

сокращается в 2–3 раза продолжительность дробления единовременной засыпи;

снижаются удельные энергозатраты на дробление;

сокращается занимаемая дробилкой производственная площадь;

исключается пылеобразование при дроблении, в результате чего, во первых, снижаются общие затраты на аспирацию и предъявляются менее жесткие требова ния к производственному помещению с точки зрения обеспечения взрывобезо пасности, а во вторых, повышается культура производства, благодаря чему появилась возможность устанавливать дробилки этого типа непосредственно

вварочном отделении;

обеспечивается б\льшая целостность оболочки зерна, что способствует улучше нию фильтруемости затора за счет повышения проницаемости слоя дробины

вфильтрационном аппарате;

появляется возможность использовать б\льшую единовременную зернозасыпь благодаря лучшей фильтруемости затора либо при одинаковой зернозасыпи по является возможность использовать фильтрационный аппарат меньшего размера и, следовательно, меньшей стоимости;

обеспечивается эффективное перемешивание дробленого солода с водой в спе циальной смесительной камере дробилки, что предотвращает образование ком ков и способствует равномерному осахариванию затора;

появляется возможность автоматической корректировки рН затора непосред ственно в смесительной камере дробилки;

появляется возможность реализации современной концепции «бескислородной» технологии за счет герметичной конструкции системы и подачи затора в затор ный аппарат снизу с помощью насоса с регулируемой подачей при минимизации контакта с кислородом воздуха;

обеспечивается высокий уровень производственной санитарии как системы дроб ления, так и транспортирования затора за счет высокоэффективной, автомати зированной, безразборной мойки и применения в конструкции деталей и узлов, соприкасающихся с технологическими средами, исключительно безупречных нержавеющих сталей;

упрощается монтаж и техническое обслуживание солододробилки благодаря бо лее простому конструктивному устройству (меньше дробильных валков, приво дов, механических передач и пр.);

снижаются капитальные и эксплуатационные затраты на дробление солода. Аналогичные солододробилки с торговой маркой Millstar производит германская

фирма Huppmann. Отсутствие верхнего дозирующего валика в этих дробилках не

ПРОИЗВОДСТВО ПИВА

341

 

 

исключает возможности попадания воды из камеры увлажнения в приемный бункер. Кроме того, дробилки этого типа оснащены винтовым насосом, недостатком которого является быстрый износ статора и необходимость его периодической замены.

6.3.4. Оборудование для дробления несоложеного сырья

При дроблении несоложеных зернопродуктов необходимо обеспечить более высо кую степень измельчения, при этом специальных требований к сохранению оболочек не предъявляют. Поэтому для этой цели используют обычное мельничное оборудова ние — вальцовые станки или молотковые дробилки.

Молотковые дробилки используют также для тонкого дробления солода на предпри ятиях, на которых в составе варочной установки используют заторные фильтр прессы.

Вальц\вый станок (рис. 6.23) состоит из корпуса 1, внутри которого размещены две пары параллельно работающих цилиндрических валков. Каждая пара валков рас положена в своей половине корпуса, разделяемой перегородкой 11.

Все валки имеют рифленую поверхность и вращаются во встречных направлениях с разными окружными скоростями, в результате чего уменьшается степень измельче ния зернопродуктов, при этом верхний валок 6 вращается быстрее нижнего валка 5. Уклон рифлей валка, обеспечивающий равномерность измельчения продукта, состав ляет 4–8°, а их количество на 1 см длины окружности валка — 3,5–4,5. Величину зазора между мелющими валками в интервале 0,05–2,0 мм устанавливают в зависимости от структурно механических свойств исходного измельчаемого сырья и требуемой сте пени измельчения с помощью механизма настройки 10 с микрометрической подачей. В процессе работы дробильные валки очищаются щетками 4, прижимаемыми к их поверхности противовесами (или пружинами).

Поступление зерна на измельчение регулируют механизмом подачи 9. Затем зерно дозируют специальным дозирующим валком 8 и равномерно распределяют валком 7 непосредственно перед поступлением на рабочие валки. На поверхности дозирующего валка нарезаны продольные канавки глубиной 1,5–2,5 мм, а на поверхности распреде лительного — кольцевые, треугольного сечения глубиной 1,25 мм. Зерно поступает рав номерным тонким потоком в зазор между рабочими валками, захватывается ими и из мельчается. При этом набегающие рифли быстро вращающегося валка скалывают зер но о грани рифлей медленно вращающегося валка. При попадании посторонних пред метов, во избежание поломки, валки раздвигаются с помощью пружинного амортиза тора. Дробленое зерно ссыпается в бункер 2.

Техническое обслуживание вальцового станка осуществляют через дверцы 3. Молотковые дробилки относят к дробилкам ударно центробежного действия. Их

изготавливают с горизонтальным или вертикальным расположением вала. Молотковая дробилка с горизонтальным валом (рис. 6.24) состоит из корпуса 1,

в нижней части которого расположена колосниковая решетка 3. Отверстия в решетке могут быть круглой и прямоугольной формы либо чешуйчатые. Основным рабочим органом дробилки является молотковый барабан, состоящий из плоских стальных дисков 4, насаженных на горизонтальный вал 11 и зафиксированных на нем с помощью шпонок. Диски отделены один от другого промежуточными кольцами. В осевом на правлении диски и кольца прижаты друг к другу гайкой. Молотки 2, преимущественно

342 ПИВОВАРЕННАЯ ИНЖЕНЕРИЯ

 

 

Солод

 

 

9

7

8

10

6

5

4

11

3

2

1

ДробленныйДробленыйсолодсолод

Рис. 6.23. Вальцовый станок:

1 — корпус; 2 — бункер; 3 — дверца; 4 — щетка; 5, 6, 7, 8 — валки нижний, верхний, распредели2 тельный, дозирующий; 9, 10 — механизмы подач и настройки; 11 — перегородка

пластинчатые, прямоугольной формы, шарнирно подвешены на стержнях, проходя щих через диски. Зазор между молотками и поверхностью колосниковой решетки составляет обычно 3–5 мм. Молотковые дробилки оснащены реверсивным приводом.

Исходный солод равномерно подают из промежуточного бункера 8 с помощью до зирующего устройства 9, работающего от привода 7. Непосредственно перед дробле нием солод подвергают дополнительной очистке от ферромагнитных примесей в маг нитном сепараторе 10, смонтированном в корпусе дробилки. С помощью дивертера из потока солода может быть отобрана проба, которую собирают в приемном ящике 12.

Зернопродукты измельчаются под действием ударов быстровращающихся молот ков, окружная скорость которых составляет обычно 75–80 м/с, и ударов измельчаемо го материала о бронированные плиты 6, закрепленные на внутренней стенке корпуса. Дробленый солод проходит через отверстия колосниковой решетки и поступает в шнек 14, с помощью которого транспортируется к выходу из дробилки. Запыленный воздух, образующийся при дроблении солода, очищают в рукавном фильтре 15 и выбрасывают вентилятором 16 через глушитель 17 в атмосферу.

ПРОИЗВОДСТВО ПИВА

343

 

 

6

Воздух

5

4

3

2

1

Солод Воздушные выбросы

 

Сжатый воздух

 

для очистки

 

фильтровальных

7

элементов

 

8

16

9

 

10

 

11

 

 

15

12

 

14

13

Дробленый солод

Дробленный солод

Рис. 6.24. Принципиальное устройство молотковой дробилки:

1 — корпус; 2 — молоток; 3 — диск; 4 — колосниковая решетка; 5 — диск; 6 — бронированная плита; 7 — привод дозирующего устройства; 8 — бункер промежуточный; 9 — дозирующее устройство; 10 — магнитный сепаратор; 11 — дивертер; 12 — приемный ящик; 13 — вал;

14 — шнек; 15 — фильтр рукавный; 16 — вентилятор; 17 — глушитель

Степень измельчения материала на молотковых дробилках лежит в пределах от 6,4 до 10,5. Удельное потребление энергии достаточно высоко и составляет 10–12 кВт ч/т.

Влажность измельчаемого сырья существенно влияет на показатели работы молотко вой дробилки, например, при увеличении влажности ячменя с 13,8 до 20% производи тельность дробилки снижается на 30%, а удельные энергозатраты возрастают на 30–32%.

6.3.5. Инженерные расчеты дробильного оборудования

6.3.5.1. Расчет валковых дробилок

За один оборот валков через дробилку проходит объем продукта (м3), соответству ющий объему параллелепипеда с основанием, равным площади зазора между валками, и высотой, равной длине окружности валка:

344

ПИВОВАРЕННАЯ ИНЖЕНЕРИЯ

 

 

V = 2πDLb,

(6.4)

где D — диаметр валка, м; L — длина рабочей части валков, м; b — половина ширины зазора между валками, м.

Исходя из этого, теоретическая производительность валковой солододробилки (кг/ч) составляет

Пт = 120πρDLbn,

(6.5)

где ρ— насыпная плотность дробленого солода, кг/м3; n — частота вращения валков, мин–1. Фактическая производительность валковой солододробилки (кг/ч) с учетом не

равномерности подачи сырья на дробление составляет

Пф = ψПт,

(6.6)

где ψ — поправочный коэффициент, учитывающий рыхлость материала (ψ = 0,5–0,7). Ориентировочные энергозатраты (кВт) на вращение валков можно определить по

формуле

 

 

N = NудПф,

(6.7)

где N

уд

— удельный расход энергии, кВт ч/кг; N

= (3,5–4,5) 10–3 кВт ч/кг.

 

уд

 

6.3.5.2.Расчет молотковых дробилок

Воснове принципа действия молотковой дробилки лежит закон количества дви жения

m (v2v1) = Pτ,

(6.8)

где m — масса измельчаемой частицы, кг; v1 — скорость частицы в момент соприкоснове ния ее с молотком, м/с; v2 — скорость частицы после удара молотком, м/с; Р — средняя мгновенная сила сопротивления разрушению частицы, Н; τ — продолжительность удара, с.

Если скорость частицы в момент соприкосновения с молотком v1 принять равной нулю, то из уравнения (6.8) можно определить минимальную окружную скорость (м/с) свободно подвешенных молотков, при которой начинается разрушение частицы вслед ствие ударных воздействий:

v

=

Pτ

.

(6.9)

 

2

 

m

 

Однако эффективное измельчение зерна достигается при окружной скорости ро

тора (м/с):

 

 

v2

 

 

 

vp

=

 

,

(6.10)

 

Kу

 

 

 

 

 

 

где Kу — коэффициент восстановления при неупругом ударе, Kу = 0,8.

 

Частота вращения ротора (с–1)

 

 

vp

 

 

 

n =

 

 

,

(6.11)

 

 

πD

 

где D — диаметр ротора, м (см. рис. 6.24).

ПРОИЗВОДСТВО ПИВА

345

 

 

Производительность молотковой дробилки (кг/ч)

 

П = 3600 k ρD2Ln,

(6.12)

1

 

где k1 — эмпирический коэффициент, учитывающий физико механические свойства измельчаемого материала (вид, прочность к удару, влажность, крупность и пр.), тип и размеры ячеек сита, k1 = (1,3–1,7) 10–4; ρ — плотность массы зерна, кг/м3; L — длина ротора, м.

Мощность (кВт) привода молотковой дробилки определяют по эмпирической формуле

N = iП,

(6.13)

где i — степень измельчения материала, i = 6,4–10,5.

6.3.6. Основные технические проблемы дробления зернопродуктов и тенденции развития дробильного оборудования

Анализ современного состояния дробления солода позволяет выделить следующие основные технические проблемы дробильных систем:

получение оптимального фракционного состава помола;

значительные энергозатраты;

взрывоопасность;

необходимость периодической замены дробильных валков или обновления их рабочих поверхностей;

необходимость адаптации оборудования к современной концепции бескислород

ной технологии.

В связи с этим совершенствование солододробилок различных типов, очевидно, будет направлено прежде всего на:

гарантированное обеспечение требуемого фракционного состава помола солода;

сокращение энергозатрат;

обеспечение взрывобезопасности;

повышение ресурса дробильных валков;

организацию процесса, обеспечивающую минимизацию контакта дробленых зер нопродуктов с кислородом воздуха;

повышение степени механизации и автоматизации на основе компьютеризации

и программируемости процессов.

Исходя из этого, можно предположить, что в ближайшие годы развитие дробиль ного оборудования будет осуществляться прежде всего за счет дальнейшего совершен ствования дробилок для мокрого дробления, которые с точки зрения эффективного решения вышеуказанных проблем наиболее перспективны.

Техническое прогнозирование развития систем дробления солода убедительно сви детельствует, что дробилки нового поколения для мокрого дробления постепенно вы теснят на пивоваренных предприятиях большой и средней мощности менее эффектив ные дробилки для сухого и кондиционированного дробления, которым по прежнему будут отдавать предпочтение на предприятиях относительно небольшой мощности (масса единовременной засыпи на которых не превышает 1000 кг).

346

ПИВОВАРЕННАЯ ИНЖЕНЕРИЯ

 

 

6.4.ПРИГОТОВЛЕНИЕ ПИВНОГО СУСЛА

6.4.1.Системы приготовления пивного сусла

6.4.1.1.Классификация систем для приготовления пивного сусла

Косновному технологическому оборудованию для приготовления пивного сусла относят заторный, фильтрационный и сусловарочный аппараты, которые, наряду со вспомогательным оборудованием, соединяют трубопроводами в единую техническую систему, называемую варочной установкой.

Варочные установки могут быть классифицированы по следующим признакам:

по количественному составу основного технологического оборудования;

по степени герметизации;

по конструктивному устройству;

по степени автоматизации;

по организации мойки.

По количественному составу основного технологического оборудования разли чают двух , трех , четырех , пяти и шестиаппаратные варочные установки.

До конца прошлого века в России и странах СНГ использовали двух , четырех

ишестиаппаратные варочные установки на основе оборудования отечественного или чешского производства. Такие установки до сих пор эксплуатируются на некоторых отечественных нереконструированных предприятиях.

Двухаппаратные варочные установки предназначены для пивоваренных предприятий малой мощности. В их состав входят заторно сусловарочный и заторно фильтрационный аппараты, каждый из которых предназначен для выполнения двух технологических функций. Благодаря этому снижаются капитальные затраты, производственные пло щади, протяженность коммуникаций, что немаловажно для небольших предприятий. В двухаппаратных варочных установках можно осуществить не более 2 варок в сутки.

Трехаппаратные варочные установки включают заторный, фильтрационный

исусловарочный аппараты. Иногда такие установки оснащают комбинированным сус ловарочно гидроциклонным аппаратом, в котором, наряду с кипячением сусла, осу ществляют его последующее осветление. Оборачиваемость трехаппаратных устано вок достигает 8 варок в сутки. Область их применения — пивоваренные предприятия относительно невысокой мощности, чаще всего около 300 000 гл/г и в редких случа ях до 500 000 гл/г.

Четырехаппаратные варочные установки имеют классический состав оборудова ния — два заторных (или один заторный и один заторно отварочный), фильтрацион ный и сусловарочный аппараты. Оборачиваемость современных четырехаппаратных варочных установок, дополненных промежуточным сборником сусла, может быть до ведена до 12, а при использовании фильтрационного аппарата с днищем кольцевой формы или заторного фильтр пресса — до 14 варок в сутки. Это, прежде всего, стало возможным благодаря кардинальному конструктивному совершенствованию обору дования варочных установок. Для справки: оборачиваемость четырехаппаратных ус тановок на основе оборудования предыдущих поколений достигала лишь 4 х варок в сутки, а при использовании до 15% несоложеного сырья — всего 3,6 варок в сутки.

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Оставленные комментарии видны всем.

Соседние файлы в папке Pivovarennaya_inzheneria_