Основи процесів освітлення та охолодження сусла

Для сокращения потерь белковый отстой можно возвращать в варочный цех либо сразу после его сбора, либо после предварительного кипячения.   

Осветление сусла в гидроциклонном чане. Для отделения грубых взвесей и мелких частиц хмелевой дробины из горячего сусла применяют гидроциклонный чан с круговой циркуляцией сусла.  Это чан представляет

собой сосуд цилиндрической формы с конической крышкой и плоским днищем. На обечайке корпуса 8 на расстоянии 900мм от днища приварен входной патрубок 3 для нагнетания сусла. Для увеличения скорости потока патрубок выполнен в виде плавно сужающегося сопла и расположен под углом 300 к касательной корпуса   

Струя потока направлена так, что внутри чана  происходит вращение сусла. Под действием гидродинамических сил взвешенные частицы собираются в центре днища, образуя конус. При подаче сусла в чан давление перед патрубком 3 должно быть не менее 0,6 МПа. В том случае , если давление недостаточно и не обеспечивается требуемая для осаждения скорость вращения сусла, производится рециркуляция сусла с помощью насоса при открытых кранах патрубков 2 и 3.Для измерения давления на нагнетательном трубопроводе перед патрубком 3 установлен манометр. После осветления ( примерно 20мин)сусла начинают его откачку насосом, открывая сначала кран патрубка 4, а затем по мере снижения уровня- краны патрубков 2 и1.  

Внутри чана к днищу на расстоянии 200мм от обечайки приварена реборда в виде изогнутой полосы( на рисунке не показана),предотвращающая попадание мути в трубопровод во время слива осветленного сусла. Удаление мутного сусла производят насосом при открытом кране патрубка 13.   

Размыв осадка производят водой, падаваемой к размывателю 11. На крышке чана приварены пароотводящий патрубок 5, патрубок 7 с моющей головкой для смыва осадка и мойки чана и осветитель 6. Удаление осадка производят через кран патрубка 12. Люк 10 предназначен для технического обслуживания чана. На корпусе расположен указатель уровня сусла 9, состоящий из стеклянной трубки, линейки и трехходового крана.    

Достоинством гидроциклонного чана является стерильность процесса, так как  в аппарат поступает горячее сусло  и выходит из него  с температурой 90С.   

Осветление сусла в сепараторе.  

Пивное сусло хорошо осветляется в центробежном сепараторе. При использовании сепаратора исключается использование отстойных чанов и пресса для извлечения сусла из отстоя, обеспечивается стерильность процесса и хорошая прозрачность. Кроме того, происходит ускорение процесса осветления сусла, сокращаются потери экстракта с отстоем.     

Для осветления пивного сусла применяют сепараторы, барабаны которых снабжены коническими тарелками. Однако во избежание частых остановок для удаления  осадка эти сепараторы сконструированы саморазгружающимися с автоматической пульсирующей центробежной выгрузкой осадка. В этих сепараторах осадок, накапливающийся в грязевом пространстве, периодически выбрасывается через разгрузочные щели, вращение барабана при разгрузке не прекращается.  Такие сепараторы имеют подвижное дно, управляемое программным устройством. Изготовляют такие сепараторы в полузакрытом исполнении. Осветленная жидкость выходит из сепаратора под давлением центробежной силы, а неосветленная суспензия подается в сепаратор под атмосферным давлением.   

Охлаждение сусла в трубчатых теплообменниках. Трубчатые теплообменники (открытый оросительный холодильник и закрытый теплообменник типа «труба в трубе») используют на второй стадии охлаждения сусла, которое поступает из холодильной тарелки или отстойного чана. Охлаждение сусла от 60С до 5-7С проводят быстро во избежание развития посторонних микроорганизмов.

Открытый оросительный холодильник представляет собой плоский вертикальный змеевик из горизонтальных труб, спаянных между собой в местах соприкосновения и образующих сплошную поверхность охлаждения. Холодильник разделен на две секции: верхнюю и нижнюю. В верхней секции по трубам циркулирует водопроводная вода, в нижней- охлажденная вода или рассол. Охлаждающие жидкости подают снизу вверх.   

Горячее сусло поступает сверху в распределительный желоб оросительного холодильника, установленный над трубами, стекает тонким слоем по поверхности труб с обеих сторон, охлаждается и через нижний сборный желоб направляется в цех брожения. На поверхности верхней секции сусло охлаждается до 20С, нижней секции- от 20С до 5-7С. 

Все поверхности, соприкасающиеся с суслом и выполненные из меди, покрыты слоем полуды из пищевого олова.  

Эффект охлаждения сусла в оросительном холодильнике повышается за счет испарения воды при стекании сусла по открытой поверхности оросительного холодильника. 

Закрытый холодильник типа « труба в трубе» состоит из горизонтальных труб, соединенных между собой последовательно. Внутренние трубы выполнены из меди, наружные- стальные. По внутренним трубам течет сусло, а в межтрубном пространстве в противоположном направлении охлаждающая жидкость. Закрытый холодильник, как и оросительный имеет две секции: верхняя охлаждается водопроводной водой, нижняя - охлажденной водой или рассолом.

Охлаждение сусла в пластинчатом теплообменнике. Широкое распространение получил способ охлаждения сусла в пластинчатых теплообменниках, состоящих из тонких штампованных стальных пластин, устанавливаемых на двух горизонтальных штангах. Пластины сжимаются посредством двух плит и стяжных винтов таким образом, чтобы между ними образовалось узкое пространство, по которому протекает жидкость. По периферии пластин и вокруг отверстий для  прохода жидкости  наклеен резиновый уплотнитель. Пластины собираются в пакет таким образом, чтобы в зазоре между первой и второй пластиной перемещалось сусло, а между второй и третьей- охлаждающая жидкость. Т.е. потоки сусла и охлаждающей жидкости должны чередоваться. Для увеличения поверхности теплопередачи поверхность пластин делают рифленой.   

Большая теплоотдача и малые габариты делают этот способ охлаждения высокоэффективным. Герметичность конструкции обеспечивает безопасность от инфицирования сусла на стадии охлаждения. Теплообменники легко разбираются поэтому удобны в эксплуатации.    

Сравнительная оценка способов осветления и охлаждения сусла.   

Охлаждение  сусла на холодильных тарелках требует больших производственных площадей, имеется опасность инфицирования сусла, однако в них более полно по сравнению с отстойными чанами выделяются высокомолекулярные белки и дубильные вещества, что облегчает дальнейший производственный процесс и улучшает вкус готового пива.  

Применение отстойных чанов дает возможность экономить производственные площади, уменьшает опасность инфицирования сусла. Но в отстойном чане хуже осаждаются взвеси, чем в холодильной тарелке.    

Использование гидроциклонных чанов облегчает и ускоряет процесс осветления сусла и дает возможность применять молотый брикетированный хмель.    

Пластинчатые теплообменники являются наиболее  совершенными аппаратами для охлаждения пивного сусла, они имеют большую поверхность теплопередачи и малые габариты. Конструкция теплообменника дает возможность изменить схему движения потока продукта и теплоносителя и в одном теплообменнике иметь секции различного назначения: для нагревания, охлаждения, регенерации тепла. Пластинчатые теплообменники легко разбираются, что дает возможность проводить тщательную очистку всех элементов. недостатком является довольно малый срок службы резиновых уплотнителей.   

Противоточные трубчатые теплообменники имеют низкий коэффициент теплопередачи, а при охлаждении  на оросительных  холодильниках сусло соприкасается с воздухом, и поэтому велика возможность его инфицирования.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Осветление и охлаждение сусла в тонком слое. При этом способе используют холодильную тарелку, которая представляет собой плоский открытый сосуд прямоугольной формы высотой около 300 мм, изготовленный из листовой стали и установленный с небольшим уклоном к горизонту. Тарелка имеет три отверстия с кранами: для слива сусла, для отвода осадка взвесей горячего сусла и для стока промывных вод. Чтобы осадок не попадал в стекающее осветленное сусло, над вентилем для слива сусла устанавливают небольшой патрубок с ситом.

Поверхность тарелки покрыта тонким защитным слоем. При эксплуатации на этот слой осаждается пивной камень (соли слабых органических кислот), который образует защитный слой. Тарелку устанавливают в отдельном, хорошо проветриваемом помещении, куда подается тщательно очищенный воздух.

Горячее сусло наливают на тарелку слоем 150—250 мм, при I этом, получается большая поверхность соприкосновения с воздухом (25—40 м2 на 1 т затираемогое сырья), и сусло охлаждается. Малая высота слоя способствует быстрому осаждению осадка, однако не исключается возможность инфицирования сусла.

Продолжительность охлаждения сусла на тарелке 2—6 ч. Как только температура сусла понизится до 60°С, открывают кран для спуска сусла и направляют сусло в пластинчатый теплообменник. На тарелке остается тонкий слой осадка, который собирают при помощи резиновых скребков и удаляют. Тарелку моют холодной водой, очищают щетками и снова моют горячей и холодной водой.

Осветление и охлаждение сусла в высоком слое. Процесс проводят в отстойном чане (рис. 40).

Рис. 40. Отстойный чан

Чан представляет собой цилиндрическую стальную емкость 3 с рубашкой для охлаждения, со сферической крышкой 5 и плоским наклонным днищем. Для удобства обслуживания и промывки на противоположных сторонах крышки чана имеются два люка с раздвижными дверцами. Вверху крышка окантована пароотводным патрубком с дроссельной заслонкой 8 и трубкой 4 для отвода конденсата.

Горячее сусло поступает в чан через патрубок 9. Внутри чана установлена плоская охлаждающая секция 7, которая заполняется водой через запорный вентиль 1 и коллектор 2. Вода отводится через коллектор 12. Чтобы сократить время охлаждения сусла, секция используется как оросительный холодильник во время заполнения чана. Для получения тонкого слоя сусла, стекающего по стенкам секции, установлен распределительный желоб 6, над которым находится конусный зонт 10 с зубцами по кромке. Одновременно под конус через вентиль 14 и фильтр 13 под давлением подается стерильный воздух для аэрации сусла.

В нижней части чана на днище установлены три пробковых фланцевых крана: 16—для спуска белкового отстоя, 17—для спуска промывных вод в канализацию и 18— для регулирования спуска осветленного сусла.

Все рукоятки управления кранами выведены на общий щиток. Высота слоя сусла в чане не превышает 900 мм, а процесс охлаждения продолжается не более 2 ч. В течение этого времени температура сусла снижается от 95 до 60°С и происходит осаждение белковых веществ, контроль за режимом охлаждения сусла осуществляется с помощью термометра 15.

Охлажденное сусло спускают через суслоприемник 11 и кран 18 на вторую ступень охлаждения, а осадок удаляют через кран 16. Чан моют и промывные воды сливают через кран 17 в канализацию.

Белковый отстой с тарелок или отстойных чанов содержит значительное количество сусла. Это сусло отделяют на фильтр-прессах или пропускают через сепаратор, нагревают для стерилизации, охлаждают и добавляют к суслу, поступающему на

Брожение.

Для сокращения потерь белковый отстой можно возвращать в варочный цех либо сразу после его сбора, либо после предварительного кипячения.

Осветление сусла в гидроциклонном чане. В последнее время для отделения грубых взвесей и мелких частиц хмелевой дробины из горячего сусла применяют гидроциклонный чан с круговой циркуляцией сусла (рис. 41).

Этот чан представляет собой сосуд цилиндрической формы с конической крышкой и плоским днищем. На обечайке корпуса 8 на расстоянии 900 мм от днища приварен входной патрубок 3 для нагнетания сусла. Для увеличения скорости потока патрубок выполнен в виде плавно сужающегося сопла и расположен под углом 30° к касательной обечайки корпуса.

Рис. 41. Гидроциклонный чан

Струя потока направлена тангенциально, поэтому внутри чана происходит вращение сусла. Под действием гидродинамических сил взвешенные частицы собираются в центре днища, где образуется осадочный конус. При подаче сусла в чан давление перед патрубком 3 должно быть не менее 0,6 МПа. В том случае, если давление недостаточно и не обеспечивается требуемая для осаждения скорость вращения сусла, производится рециркуляция сусла с помощью насоса при открытых кранах патрубков 2 и 3.

Для измерения давления на нагнетательном трубопроводе перед входным патрубком 3 установлен манометр. После осветления (ориентировочно через 20 мин) сусла начинают его откачку насосом, открывая сначала кран патрубка 4, а затем по мере снижения уровня — краны патрубков 2 и 1.

Внутри чана к днищу на расстоянии 200 мм от обечайки приварена реборда (на рисунке не показана) в виде изогнутой полосы, предотвращающая попадание мути в трубопровод во время слива осветленного сусла. Удаление мутного сусла производят насосом при открытом кране патрубка 13.

Размыв осадка производят водой, подаваемой к размывателю 11. На крышке чана приварены пароотводящий патрубок 5, патрубок 7 с моющей головкой для смыва осадка и мойки чана и осветитель 6 внутреннего пространства чана. Удаление осадка производят через кран патрубка 12. Люк 10 предназначен для технологического обслуживания чана. На. корпусе расположен указатель уровня сусла 9, состоящий из стеклянной трубки, к которой прикрепляется рейка для нанесения делений при тарировке, и трехходового крана.

Достоинством гидроциклонного чана является стерильность процесса, так как в аппарат поступает горячее сусло и выходит из него с температурой 90°С.

Осветление сусла в сепараторе. Пивное сусло хорошо осветляется в центробежном сепараторе. При использовании сепаратора исключается использование отстойных чанов и пресса для извлечения сусла из отстоя, обеспечивается стерильность процесса и хорошая прозрачность. Кроме того, происходит ускорение процесса осветления сусла, сокращаются потери экстракта с отстоем.