Сусловарочные аппараты в пивоваренном производстве

на выходе из них показан на рисунке 8, а.[3]

Рисунок 8. Характер изменения температур в традиционном сусловарочном

аппарате с внутренним нагревателем

 

К негативным последствиям неравномерной циркуляции сусла через трубы нагревателя следует отнести:

• пригорание сусла на внутренних стенках труб, что ограничивает период эффективной работы сусловарочного аппарата максимум до 8 варок (чаще всего мойку кипятильника осуществляют через каждые 3–4 варки);
• более широкий диапазон колебаний значений коэффициента теплопередачи;
• тепловое расслоение сусла, причем разница температур в верхнем и нижнем слоях может достигать 20 °С; лишь спустя 15–20 мин после начала нагревания сусла температура в аппарате выравнивается и начинается фаза кипения (рисунок 8, б).

Неравномерность температуры в сусловарочном аппарате сказывается на ухудшении физико-химических показателей сусла:

• опережающий нагрев и более ранний переход к кипячению верхних слоев сусла способствует преждевременному уменьшению содержания коагулируемого азота, оказывающего положительное влияние на пенообразование;
• отставание в нагревании нижних слоев сусла ведет к ухудшению процесса изомеризации первой порции хмеля.[3]

 

3. Сусловарочный аппарат системы Есоterm

Выявленные проблемы сусловарочных аппаратов устранены в современных конструктивных разработках внутренних нагревателей.

На предприятии Steinecker разработана новая сусловарочная система Есоterm, обеспечивающая предотвращение негативных технологических воздействий и позволяющая технологам целенаправленно влиять на наиважнейшие параметры сусла уже непосредственно на стадии его кипячения с хмелем.

Отличительными особенностями системы Есоterm являются:

• сочетание естественной и принудительной циркуляции сусла;
• гибкая система управления температурой греющего пара и кратностью принудительной циркуляции сусла;
• двойной отражатель сусла, выходящего из внутреннего теплообменника.

Для принудительной циркуляции сусла в системе Есоterm (рисунок 9) используют

существующий насос для отвода горячего сусла, привод которого дополнен частотным

регулятором, благодаря которому обеспечивают управление подачей насоса. При этом

этот насос выполняет несколько функций: применяется для опорожнения сусловарочного аппарата, для циркуляции в нем сусла в процессе варки, а в некоторых случаях и для порционного автоматического внесения хмелепродуктов в сусловарочный аппарат. Циркуляцию начинают после достижения определенного уровня сусла в сусловарочном аппарате, не дожидаясь окончания его заполнения.

Таким образом, в системе Есоterm сочетается естественная и принудительная циркуляция сусла, однако интенсивность последней существенно ниже по сравнению

с принудительной циркуляцией, осуществляемой в сусловарочном аппарате с наружным нагревателем, что позволяет обрабатывать сусло в щадящих гидродинамических условиях.

Роль дополнительной принудительной циркуляции сусла в системе Есоterm сводится лишь к тому, чтобы в трубах внутреннего нагревателя движение сусла обеспечивалось в течение всего цикла варки, а не задерживалось или не прекращалось совсем.[3]

Осуществляют это следующим образом: сусло из сусловарочного аппарата отбирают насосом и возвращают в придонную часть аппарата непосредственно под нижнюю трубную решетку нагревателя.

Сочетание естественной и принудительной циркуляции в системе обеспечивает следующие преимущества при кипячении сусла с хмелем:

• интенсификацию теплообмена в нагревателе, вследствие чего сокращается продолжительность нагревания сусла на ~10 мин, что способствует увеличению оборачиваемости сусловарочного аппарата;
• улучшение гидродинамических условий и исключение застойных зон в аппарате;
• предотвращение пульсации и обеспечение равномерной скорости потока сусла в трубах нагревателя (рисунок 10, а);
• сглаживание температурных расслоений сусла в сусловарочном аппарате и обеспечение линейного нарастания температуры (рисунок 10, б);
• увеличение значений коэффициента теплопередачи и сужение диапазона их колебаний относительно средних значений, что свидетельствует о повышении эффективности и равномерности теплообмена;
• уменьшение загрязнений на стенках нагревателя, в результате чего период между простоями сусловарочного аппарата для необходимой очистки увеличивается; кроме того, гранулы хмеля, захватываемые циркуляционным потоком, прокачиваясь насосом через трубы нагревателя, способствуют их очищению непосредственно в процессе работы;
• щадящую термическую нагрузку на сусло в аппарате, способствующую сохранению в сусле азотистых соединений и получению оптимального состава белка в горячем сусле, что впоследствии положительно влияет на пенообразование;
• улучшение распределения связанного ДМС и ускорение удаления свободного ДМС;
• уменьшение общего испарения;
• экономию тепловой энергии;
• возможность исключения специального насоса для дозирования в сусловарочный аппарат хмелепродуктов, поскольку эту функцию может обеспечить тот же циркуляционный насос через байпасную линию. 

 

Рисунок 9. Функциональная схема сусловарочной системы Ecoterm:

1 — насос для внесения хмелепродуктов; 2 — сборник хмелепродуктов; 3 — конденсато-отводчик; 4 — корпус сусловарочного аппарата; 5 — двойной отражатель;

6 — теплообменник внутренний; 7 — насос сусловый

 

Системой управления предусмотрена предварительная установка оптимальных для каждой фазы процесса варки значений температуры и подачи циркуляционного насоса индивидуально для каждого сорта пива.

Двойной отражатель, расслаивая поток кипящего сусла, обеспечивает существенное увеличение площади поверхности испарения, благодаря чему ускоряется удаление из сусла негативных летучих компонентов, в частности ДМС, и снижаются затраты тепловой энергии. Общее испарение не превышает 6% за варку, а продолжительность стадии кипячения сокращается до 65–70 мин. Система Есоterm при максимальном суммарном выпаривании 6% позволяет сэкономить около 20% энергии.

Помимо этого конструктивное устройство двойного отражателя обеспечивает еще одно технологическое преимущество. За счет различных углов наклона поверхностей двойного отражателя относительно горизонтали потоки кипящего сусла пересекаются друг с другом, обеспечивая при этом эффективное пеногашение в сусловарочном аппарате.

 

Рисунок 10. Характер изменения температур в сусловарочном аппарате Есоterm

 

 

4. Сусловарочный аппарат системы Stromboli

При несомненных технических и технологических достоинствах сусловарочного

аппарата системы Есоterm анализ его конструктивного устройства показывает, что, несмотря на существенное улучшение движения сусла в трубах во время его нагрева

и кипячения, по сравнению с традиционным внутренним нагревателем, скорости потоков в трубах неодинаковы. В центральных трубах теплообменника, расположенных

непосредственно над патрубком, по которому возвращается в сусловарочный аппарат

циркулирующее сусло, скорость потока выше, в то время как в крайних трубах нагревателя скорость потока ниже. Это обстоятельство явилось еще одной предпосылкой

для технического совершенствования конструкции сусловарочного аппарата.

В 2003 г. предприятие Steinecker выпустило новый сусловарочный аппарат системы Stromboli, в котором устранена неравномерность движения сусла в трубах внутреннего нагревателя и повышена технологическая эффективность его функционирования.

Система Stromboli представляет собой сусловарочный аппарат с внутренним нагревателем, в котором обеспечивается эффективное удаление ароматических веществ

ниже необходимых пороговых значений и одновременно сохраняется нужное количество важных для пенообразования соединений при общем выпаривании 2–4%.

Основным конструктивным отличием сусловарочного аппарата системы Stromboli от системы Есоterm является то, что труба 4, по которой циркулируемое сусло возвращают в аппарат, проходит через кожухотрубчатый нагреватель 5 вдоль его центральной оси, между греющих труб (рисунок 11).

Таким образом, благодаря конструктивным особенностям сусловарочной системы

Stromboli возможно:

• эффективно и целенаправленно управлять процессом кипячения сусла, индивидуально приспосабливаясь к его параметрам;
• обеспечить общее количество выпаренной влаги на уровне около 2–4% при возможности его точного регулирования;
• снизить затраты энергии на осуществление процесса;
• исключить неравномерность движения сусла в трубах теплообменника, что существенно уменьшает пригорание сусла при кипячении;
• снизить термическую нагрузку на сусло, о чем свидетельствует показатель тиобарбитуровой кислоты, значение которого в процессе кипячения возрастает, как правило, не более чем на 15–16 ед.;
• обеспечить эффективное удаление нежелательных ароматических соединений, о чем свидетельствует содержание ДМС в сусле по окончании кипячения, не превышающее, как правило, 15–25 мкг/л;
• обеспечить хорошее сохранение белковых фракций, влияющих на пенообразование и пеностойкость в пиве;
• использовать теплоноситель с более низкими температурами по сравнению с традиционными сусловарочными системами;
• сократить количество моющих циклов и обеспечить экономию воды и моющих средств;
• снизить негативные воздействия на окружающую среду (объем газовых выбросов и сточных вод).[3]

 

Рисунок 11. Принципиальное устройство системы кипячения сусловарочного аппарата Stromboli: 1 — циркуляционный насос с частотным регулятором;

2 — штуцер для отвода сусла на циркуляцию; 3 — корпус сусловарочного аппарата; 4 — центральная труба; 5 — кожухо-трубчатый теплообменник-нагреватель; 6 — направляющий кожух; 7 — эжектор; 8 — нижний экран; 9 — верхний распределитель сусла; 10 — зонт для распределения сусла

 

 

3. Заключение

Сусловарочные аппараты - неотъемлемая часть такого технологического этапа пивоваренного производства, как приготовление сусла.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы

1. Антипов С. Т., Кретов И. Т., Остриков А. Н. и др. Машины и аппараты пищевых производств. - М. : Высш. шк., 2001. - Кн. 2. - 680 с.
2. Попов В. И., Кретов И. Т., Стабников В. Н., Предтеченский В. К. Технологическое оборудование предприятий бродильной промышленности. – М.: Легкая пишевая промышленность, 1983. – 464 с. – 269-285c.
3. Федоренко Б. Н. Пивоваренная инженерия. – СПб.: Профессия, 2009, - 1000 с. – 432-457c.