Отстойные чаны с охлаждением

Отстойные чаны с охлаждением конструировали с целью экономии занимаемой площади и исключения или хотя бы уменьшения опасности инфекции. В чане сусло находится толстым слоем, так что его вентилирование и осаждение взвесей происходит при иных условиях, чем на холодильной тарелке. Поэтому возник ряд конструкций, с помощью которых подыскивались наиболее подходящие условия для охлаждения сусла и осаждения взвесей. Выбиралась разная высота слоя сусла (от 90 до 220 см) и разные способы вентилирования и охлаждения. Сусло в чанах или только предварительно охлаждалось, или охлаждалось вплоть до температуры сбраживания с помощью охлаждающего змеевика или других холодильников.

Современные обычные отстойные чаны с охлаждением - это простые железные, цилиндрические, закрытые резервуары, внутри которых имеется медный охлаждающий змеевик. Сусло в них предварительно охлаждается только артезианской или водопроводной водой, которая отводится нагретой и используется для других целей. На рис. 77 приведена схема холодильного чана пивоваренного завода в Бранике. Чан имеет общий объем 160 гл и рассчитан на предварительное охлаждение 130 гл сусла от 98 до 50-60°С. Чан охлаждается артезианской водой, медный охлаждающий змеевик чана имеет охлаждающую площадь 21 м². Слой сусла имеет высоту 135 см, сусло охлаждается в антисептических условиях.

При впуске горячего сусла все устройство стерилизуется, после вентилирования профильтрованным воздухом чан может быть закрыт герметически и охлажденное сусло находится при умеренном избыточном давлении воздуха. Чан снабжен мешалкой, которая приводится в действие после охлаждения сусла до 60°С. При медленном движении сусла поднимается грубая взвесь, которая после остановки мешалки через 10-20 мин снова осаждается. При повторном осаждении оседает и часть тонкой взвеси, в результате общая доля полученных горьких взвесей приближается к количеству, получаемому на холодильной тарелке. Сусло стягивается сверху поплавковым устройством. Преимуществом этого устройства является то, что, с одной стороны, стягивается часть, которая практически уже не имеет взвесей, с другой - поверхностный слой обменивается, так что могут вентилироваться следующие части сусла. Дно устройства имеет уклон к центру для более легкого выпуска мутного сусла. При непрерывном производстве в варочных цехах холодильный чан после спуска сусла только споласкивается сильной струей воды, очищается он один раз в неделю.

Испарение в холодильных чанах незначительное, и поэтому концентрация сусла почти не повышается по сравнению с варочным отделением.

Отстойные чаны с охлаждением сусла вне чана используются при производстве пива по методу Натана (рис. 84). В этой схеме закрытый чан выше обычного чана и в нем горизонтально размещены круглые пластины на расстоянии 30 см один от другого, которые образуют отстойную площадь приблизительно соответствующую площади тарелки. При перекачке горячего сусла в чан все устройство стерилизуется. Сусло отводится для охлаждения поплавковым устройством сверху и охлажденное вновь подается в чан снизу. Оно охлаждается или на оросительном холодильнике в антисептических условиях или в пластинчатом холодильнике. При охлаждении сусло вентилируется стерильном воздухом. Холодное сусло остается внизу чана, более теплая его часть поднимается к поверхности. Поэтому оно охлаждается до тех пор, пока все содержимое чана не охладится до температуры сбраживания. После охлаждения круглые пластины наклоняются под углом и взвесь медленно падает на дно. Спустя 1 -1,5 ч взвеси осаждаются в достаточной степени и можно спускать сусло. Сусло в чане находится при умеренном избыточном давлении, вытесняется стерильным воздухом и поэтому остается стерильным.

Если сусло центрируется или фильтруется через диатомитовый порошок, то используются простейшие отстойные чаны, в которых осаждается часть грубых взвесей, остатков хмеля и т. д. Конструкционно эти чаны аналогичны отстойным чанам с охлаждением, но не имеют внутри системы охлаждения. Сусло поступает в них, как правило, попадая сначала на тарелкообразную пластину, для разбрызгивания и вентилирования, часто оно вентилируется сжатым воздухом.

Дно чана имеет уклон к центру, чтобы осажденные взвеси легко удалялись. Сусло обычно стягивается сверху, как в отстойных чанах с охлаждением. Под сводчатой крышкой с вытяжной трубой имеется устройство для подачи воды для промывки чана. После спуска сусла и взвесей чан при непрерывном производстве споласкивается водой и очищается только один раз в неделю.

Если сусло центрифугируется горячим, для временного его хранения достаточно простого крытого сборника, размещаемого, как правило, в варочном отделении в непосредственной близости от центрифуг.

В ЧССР сусло, предварительно охлажденное на холодильных тарелках, дополнительно охлаждается исключительно в оросительных холодильниках. Благодаря простейшей конструкции, легкому обслуживанию и хорошим результатам эти холодильники широко применяются и за рубежом.

Оросительный холодильник (рис. 49) представляет собой систему расположенных одна над другой медных трубок, концы которых соединены так, чтобы через них могла протекать охлаждающая жидкость, т. е. артезианская или охлажденная вода, иногда также соляной раствор. Соединение трубок и разделение холодильника на секции осуществляется в торцовых чугунных стенках. Обычно холодильник разделен на две секции: в верхней протекает артезианская вода, в нижней циркулирует охлажденная вода. Сусло охлаждается сначала от 50-60 до 15-20°С, а до температуры задачи дрожжей оно уже охлаждается водой температурой 2°С.

В настоящее время трубки имеют круглое сечение, раньше использовались также сплющенные трубки или трубки капельного сечения. Трубки соединены между собой боковыми поверхностями и образуют гладкую легко очищаемую площадь. Над трубками расположен медный желоб с отверстиями, в который поступает сусло и равномерно распределяется по всей длине холодильника.

Холодильники старых конструкций имеют трубки, расположенные одна над другой в вертикальной плоскости. Современные холодильники благодаря рифленой форме несколько ниже по высоте и сусло на них стекает спокойнее. Для предотвращения срыва струи по всей длине холодильника в диапазоне нескольких трубок прикрепляют желоб с отверстиями, который задерживает сусло и равномерно распределяет его. Внизу под трубками находится сборник (желоб), в который сверху поступает охлажденное сусло, из сборника сусло направляется в бродильное отделение.

Торцовые стены холодильника бронзовые и снимаются так, что трубки можно чистить и изнутри. Желоб и трубки бывают лужеными. Лужение трубок излишне, поскольку луженая поверхность при чистке очень быстро истирается. В настоящее время оросительные холодильники изготавливаются из нержавеющей стали.

Размеры оросительных холодильников ограничены длиной трубок, которая не должна превышать 5-6 м. Если они длиннее, то под влиянием разницы температур происходит деформация и сусло стекает неравномерно. Высота трубок обычно равна 2-2,4 м. В холодильнике длиной 1 м охлаждается до температуры спуска около 12-15 гл сусла в 1 ч. Расход охлаждающей воды в 2,5 раза больше объема охлажденного сусла. Скорость течения охлаждающей воды должна быть по Ферману - Зонтагу 0,8-1,5 м/с. Производительность оросительных холодильников выбирают так, чтобы объем холодильной тарелки охлаждался около 2 ч. Если недостаточно одного холодильника, то их устанавливают больше. При более продолжительном пребывании сусла на тарелке возрастает опасность инфекции. Однако и более быстрый спуск нецелесообразен, так как при ускоренном течении могут увлекаться взвеси.

При охлаждении сусла на оросительных холодильниках имеется большое испарение, по Леберле, до 10%. Испарение ускоряет охлаждение и снижает расход охлаждающей воды.

На оросительном холодильнике сусло отлично вентилируется, окисление и движение сусла положительно влияют на осаждение взвесей. Мнения относительно вентилирования сусла на этой стадии различны. Однако следует признать, что оросительный холодильник оправдал себя на практике и нашел широкое распространение. Кроме холодильников указанной конструкции применяются также пластинчатые оросительные холодильники. Эти холодильники меньшего размера, состоят из листов нержавеющей стали, внутри листов движется охлажденная вода или соляной раствор, а по поверхности стекает сусло. Пластинчатые холодильники можно собирать и разбирать, они легко чистятся и занимают немного места.

Помещение для оросительных холодильников должно отвечать требованиям гигиены и хорошо проветриваться. Обычно оно бывает облицовано плиткой и потолок покрыт масляной краской. Как уже указывалось, помещение для оросительных холодильников иногда проветривается отфильтрованным воздухом.

Прототипом закрытого холодильника для окончательного охлаждения сусла был холодильный ящик с системой трубок, погруженных в воду со льдом. Холодильные ящики после введения машинного охлаждения сменились противоточными трубчатыми холодильниками.

Противоточные трубчатые холодильники представляют собой сдвоенные трубки (внутренние медные и наружные стальные), концы которых соединены. Во внутренних трубках течет сусло, а в пространстве между трубками в противоположном направлении- охлаждающая жидкость. С целью предварительного охлаждения сусла артезианской водой с последующим охлаждением охлажденной водой, или соляным раствором холодильники разделены на секции. Трубки могут быть установлены горизонтально или вертикально. Путем увеличения количества трубок можно повысить производительность холодильника. Холодильники старых конструкций было трудно чистить, в результате сусло инфицировалось, а проходы для охлаждающей жидкости забивались взвесями. Новые конструкции имеют легко снимающиеся детали, чтобы трубки можно было чистить и снаружи и изнутри. Холодильники такого типа используются в ЧССР на заводе «Праздрой», их применяют в большом количестве и за рубежом, главным образом в США. Преимуществом трубчатых холодильников является экономия площади и меньшая опасность инфицирования сусла при условии соблюдения чистоты их.

В последнее время значительно возросло применение пластинчатых холодильников для окончательного охлаждения сусла. Они сконструированы так же, как известные в хи-. мической и молочной промышленности теплообменники. Они состоят из пластин (рис. 50), рифленых так, чтобы течение сусла и охлаждающей среды обеспечивало высокое использование теплоотдачи. Они изготавливаются из нержавеющей стали или меди, в углах имеют круглые отверстия и уплотнены резиновыми прокладками. Пары пластин и листов подвешены на двух стержнях, укрепленных на подставках. Торцовые пластины и болты служат для зажима всего холодильника при сборке. Производительность холодильника можно изменять комбинацией пар пластин (один за другим, рядом) или изменением числа пластин. Сусло и охлаждающая жидкость протекают в противотоке в тонких слоях. Фрезерованные желобки в пластинах изменяют направление текущих жидкостей, тем самым жидкости перемешиваются и повышается эффективность охлаждения.

Пластинчатые холодильники бывают разных конструкций. Пластины могут быть квадратные или прямоугольные. На рис. 51 показан пластинчатый холодильник De Laval. Холодильники дополнены устройством для аэрации сусла и насосом для ускорения его прохождения. После окончания охлаждения сусла холодильники прополаскивают и заполняют горячей водой (80-90°С), которая остается в них на время стерилизации. Один раз в неделю холодильники заполняют горячим раствором щелочи (2%-ным), который циркулирует 20 мин, после спуска щелочи холодильник разбирают и чистят щеткой. Преимуществом пластинчатых холодильников является большая производительность, экономия занимаемой площади, а также то, что их вместе с насосом можно разместить в любом месте.

В сусле, охлажденном в закрытом противоточном холодильнике, объем растворенного кислорода не бывает оптимальным, вместе с тем необходимо достичь оптимального объема растворенного кислорода - 6-8 мг О₂/л, так как это существенно влияет на разбраживание и на главное брожение. Отсюда вытекает, что при закрытых способах охлаждения необходимо компенсировать недостаток кислорода путем искусственной аэрации сусла. При этом для достижения требуемой концентрации кислорода необходимо подводить значительный избыток воздуха.

Применяемые для этого устройства дозируют тонкораспыленный воздух в сусло, протекающее по сливному трубопроводу. Эти устройства расположены обычно непосредственно за холодильником. Разделительные элементы этих устройств изготавливают из пористых материалов (стальных или керамических), у американских устройств - это форсунки с очень тонкими отверстиями. В ЧССР такое устройство было изготовлено по проекту механического отделения ВУПС в цехах народного предприятия Южночешские пивоваренные заводы, Чешские Будейовицы.

По Лейску и Калеру, этот аэратор сконструирован для размещения в прямоугольном колене трубопровода для сусла (рис. 52). Отдельные части его изображены на рис. 53

Пористая свеча аэратора изготовлена из белого пористого электрита, она съемная и легкодоступна. Аэратор снабжен деталью, препятствующей проникновению сусла в воздушный трубопровод при прекращении подачи воздуха. Подача воздуха регулируется простым краном.

Взвеси из сусла отделяются по-разному. На холодильной тарелке и в отстойно-холодильном чане осаждаются грубые взвеси и часть тонких взвесей в виде так называемых горьких взвесей. Из горячего или холодного сусла взвеси отделяются также центрифугированием или фильтрацией на диатомитовом фильтре. При центрифугировании или фильтрации горячего сусла устраняются только грубые взвеси, однако полученное почти прозрачное сусло при охлаждении мутнеет. Из холодного сусла также отделяются грубые взвеси одновременно с тонкими взвесями, и притом большая часть, чем при обычном осаждении. Отделение тонких взвесей можно регулировать в определенном диапазоне степенью охлаждения сусла.

В условиях ЧССР фильтрация отстоя (мутного сусла) производится исключительно на салфеточных фильтр-прессах. После спуска осветленного сусла отстой (мутное сусло) вместе с осажденными взвесями подается или прямо в фильтр-пресс или собирается в сборник. Прямо в фильтр-пресс мутное сусло можно спускать только при большой разнице в высоте (3-4 м). После окончания фильтрации остаток сусла выдавливается из фильтрпресса сжатым воздухом [при избыточном давлении 0,15 МПа (1,5 атм)]. На практике, как правило, используют сборник, который должен принимать весь объем мутного сусла, составляющий около 3-6% объема произведенного сусла. Сборник - это вертикальный цилиндрический резервуар, испытанный на давление 0,3 МПа (3 атм). Он имеет люк для чистки и арматуру для подачи и отвода мутного сусла и воздуха. Выпускное отверстие для сусла находится в самом низком месте сферического дна, чтобы сусло стекало без остатка. Сборник имеет также подвод пара, чтобы его можно было стерилизовать, и соединительный трубопровод.

Из сборника мутное сусло подается сжатым воздухом в фильтр-пресс при давлении 0,05 МПа (0,5 атм), которое позднее повышается до 0,15 МПа (1,5 атм). Фильтр-пресс состоит из чугунных пластин, подвешенных на несущей конструкции. Одна торцовая пластина закреплена на подставке, другая связана с болтом, с помощью которого она отстраняется или прижимается к остальным пластинам. Пластины рифленые и по углам имеют круглые отверстия для подачи и вывода сусла (рис. 54 и 55). Фильтр-прессы меньшей производительности имеют пластины с углублениями, благодаря этому образуются камеры, в которых скапливаются взвеси. При большей производительности между пластинами вкладываются полые рамы. Пластины и рамы не имеют уплотнений и поэтому уплотняются салфетками, которые закрепляются на пластинах. Размеры фильтр-пресса подбираются в зависимости от предполагаемого количества взвесей. Обычно рассчитывают на 100 кг засыпи 3 л объема фильтр-пресса. Объем фильтр-пресса зависит от размера и числа рам. Размеры пластин и рам бывают 700x760 мм. При таких размерах одна пластина имеет площадь фильтрации 1 м2 и объем камеры без рамы соответствует 10 л с рамой - 25 л. Салфетки изготавливают из грубой ткани, первоначально они были льняные, сейчас только хлопчатобумажные.

В отстое задерживается относительно много экстракта, поэтому чтобы получить сухие взвеси, к концу фильтрации давление увеличивают до 0,15-0,2 МПа (1,5-2 атм). После окончания фильтрации фильтр-пресс разбирают, пластины последовательно раздвигают и взвеси с салфеток и рам стряхивают или снимают деревянным скребком в подставленные ванночки. Фильтр-пресс чистят щеткой, а салфетки прополаскивают и стерилизуют при 80-90°С в течение 20 мин и после охлаждения снова устанавливают в фильтр-прессе. При продолжительных перерывах фильтрпресс стерилизуют паром. При обычном ежедневном использовании фильтр-пресса с трубопроводом достаточно проводить стерилизацию паром или дезинфекцию один раз в неделю.

Отстой кроме остатков оболочки и частиц хмеля содержит, как основной компонент, дубильно-белковые соединения и горькие хмелевые вещества.

Согласно анализу Исследовательского института пивоварения они имеют приблизительно следующий состав (в %):

Из 1 гл сусла в зависимости от плотности его и осаждения взвесей получается 0,3-0,5 кг спрессованного отстоя. Отстой - это отходы, которые трудно использовать. Из-за горького вкуса их не применяют как корма, использование содержащихся в них горьких веществ не нашло распространения в технологии. Отстой быстро разлагается и его можно применять только при компостировании. Его нельзя выпускать в канализационную систему, так как он загрязнит сточные воды и резко повысит биохимическое потребление кислорода.

При фильтрации отстоя из фильтр-пресса вытекает абсолютно прозрачное сусло, однако с биологической точки зрения оно имеет недостатки. Пока охлажденное мутное сусло (отстой) разлито по всей поверхности холодильной тарелки оно легко инфицируется. На небольших заводах, где фильтрационное оборудование работает непостоянно, мутное сусло (отстой) инфицируется также и в трубопроводе и в фильтр-прессе. Поэтому иногда сусло, полученное после фильтрования отстоя, сбраживается отдельно, большей дозой дрожжей и при более высокой температуре. Простейший способ стерилизации сусла, полученного из отстоя, предложил Влчек. Для стерилизации такого сусла изготавливаются пластинчатые пастеризаторы, в которых сусло нагревается до температуры пастеризации и потом прямо охлаждается до температуры сбраживания.

ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между...

Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем...

Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все...

Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: