Технология солода. Технология солода. Технологические расчеты по производству солод. Учебное пособие Для студентов вузов Кемерово 2005 2 удк 663. 4 (075) ббк 36. 87я7 К44 Рецензенты
 Скачать 4.46 Mb.
|
|
Глава 2. РАСЧЕТ И ПОДБОР ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ Расчет и подбор технологического оборудования производится согласно выбранной технологической схеме производства солода. Выбор и обоснование аппаратурно-технологической схемы Основной задачей при выборе аппаратурно-технологической схемы является определение наиболее рациональных способов и режимов технологического процесса на каждой стадии производства солода. Технологическая схема производства солода включает следующие стадии- приемку зерна (с железнодорожного или автомобильного транспорта- очистку зерна (первичную - на магнитном и воздушно-ситовом сепараторе вторичную - на воздушно-ситовом сепараторе, триере, сортировочных ситах или очистительно-сортировочном агрегате- хранение зерна (напольное, закромное, силосное- мойку зерна (при воздушно-водяном замачивании мойка отдельно не проводится- замачивание зерна (в замочном аппарате или ящике- проращивание зерна (в ящичных солодовнях различных типов или барабанах- сушку солода (в горизонтальных, вертикальных сушилках или сушильных ящиках). На пивобезалкогольных предприятиях производство пива, солода, безалкогольных напитков, кваса и других напитков может осуществляться по различным технологическим схемами на различном оборудовании. Однако качество готовой продукции независимо от схемы производства должно соответствовать требованиям ГОСТа. Ячмень может поступать на предприятие железнодорожным или автомобильным транспортом. Железнодорожный транспорт предпочтительнее использовать при перевозке больших партий зерна на дальние расстояния. На крупных солодовенных предприятиях в течение длительного времени хранится большое количество зерна. Поэтому используемые хранилища должны обеспечивать сохранность зерна без изменения его качества и количества. Хранилища должны быть сухими, взрыво- и пожаробезопасными, надежно изолированными от проникновения грунтовых и сточных вод, защищенными от атмосферных осадков, а также от проникновения грызунов и птиц, должны иметь системы аспирации и вентиляции. Зернохранилища бывают механизированные и немеханизированные. К механизированным относят элеваторы и механизированные склады со стационарно установленным оборудованием. В элеваторах все операции механизированы. Они, как правило, включают приемные устройства, хранилища и рабочую башню. К немеханизированным относят одноэтажные склады напольного и за- кромного хранения. Такие зернохранилища лучше не проектировать, т.к. они требуют больших площадей и затрат ручного труда. Целесообразно их использовать только для хранения небольших партий специальных солодов. Для предприятий с высокой производительностью целесообразнее использовать хранение зерна в элеваторах. Преимуществом такого хранения является полная механизация всех операций с зерном, хорошая изоляция зерновой массы от воздействия внешней среды, упрощение борьбы с вредителями, исключение доступа грызунов к зерновой массе. К недостаткам следует отнести невозможность хранения зерна с повышенной влажностью. Если мощность солодовенного завода небольшая, то целесообразно предусматривать одно-трехсекционные зерновые склады вместимостью до 5,5 тыс. т. Такие склады загружаются и выгружаются при помощи стационарных и передвижных механизмов. Механизация работ в таких складах обеспечивается устройством верхних и нижних конвейеров. Производительность оборудования зерновых хранилищ должна соответствовать производительности разгрузчиков, приемных норий, конвейеров, весов. Зерновая масса, поступаемая на завод, содержит самые разнообразные примеси ив таком виде непригодна для хранения и солодоращения. Примеси не только ухудшают качество зерна, но также понижают сохранность зерна, создают условия для его порчи. Поэтому зерновую массу перед подачей на производство подвергают очистке и сортированию, т.к. только очищенный ячмень и ячмень одинакового размера при замачивании достигает одновременно необходимой влажности и равномерно развивается при проращивании. При очистке зерновой массы и разделении её на сорта используют несколько последовательно установленных машин. Предварительную очистку проводят на воздушно-ситовых сепараторах, которые устанавливаются в пылезащитном исполнении в закрытых и специально приспособленных помещениях. Используются для очистки зерна от пыли, а также от примесей органического и неорганического происхождения, которые отличаются по ширине, толщине и аэродинамическим свойствам (легкая сорная примесь, солома, щуплые зерна зерновых злаков, мелкие семена растений, крупные примеси - камешки, комочки земли). Для выделения металлических примесей, которые засоряют зерно и могут привести к повреждению оборудования или при искрении к пожару, применяют магнитные сепараторы. Магнитные сепараторы бывают с постоянными магнитами или электромагнитные. Постоянные магниты в виде подков устанавливаются секциями по несколько штук в воздушно-ситовых сепараторах, продуктопрово- дах и других местах движения зерна. Основной недостаток сепараторов с постоянными магнитами - ограниченная сила притяжения, которая стечением времени ослабевает. В электромагнитах плотность магнитного потока зависит только от силы тока, питающего катушки. Поэтому электромагнитные сепараторы обладают более стабильным магнитным полем и большей производительностью. После предварительной очистки сухое зерно направляется на хранение. Зерно с повышенной влажностью перед хранением подвергается сушке. Подсушивание ячменя осуществляют нагретым воздухом в шахтных зерносушилках. Перед использованием зерна в производстве проводят вторичную очистку. Она осуществляется на воздушно-ситовых сепараторах и триерах. Для удаления из зерна коротких и шаровидных примесей (половинки зерен, куколь, семена других сорняков, а также длинных семян овса и овсюга применяют триеры. Находящиеся в зерновой массе половинки зерен ячменя могут являться неблагоприятной средой для развития плесени при хранении, а семена сорняков, оставшиеся в свежепроросшем солоде, могут придавать неприятный вкус суслу и пиву. Применяется несколько конструкций триеров: куколеотборники и овсю- гоотборники. Ячейки рабочей поверхности куколеотборника выбирают из массы зерна шаровидные примеси и половинчатые зерна, количество которых не превышает 5 %. Ячейки овсюгоотборника, напротив, выбирают основную составную часть - ячмень, пшеницу или рожь, количество этой части обычно равно объема зерновой массы. Поэтому производительность куколеотборни- ка при равных размерах больше, чем овсюгоотборника. Для равномерного замачивания и проращивания ячмень сортируют по величине зерна. Для этого используют плоские или цилиндрические сита. По величине зерен ячмень делят на 3 сорта й сорт - пивоваренный ячмень стол- щиной зерен более 2,5 мм й сорт - пивоваренный ячмень с толщиной зерен мм й сорт - отходы, непригодные для солодоращения, это кормовой ячмень с толщиной зерен менее 2,2 мм. Сорта й и й подвергают раздельному замачиванию и проращиванию, т.к. они отличаются не только размерами, но и химическим составом Кроме зерноочистительных и сортировочных машин в линию включают весы для производственного учета зерна, бункера для бесперебойной работы оборудования и транспортеры для перемещения зерна. После очистки зерно ещё содержит некоторое количество примесей на поверхности, которые создают благоприятные условия для развития микроорганизмов, поэтому перед замачиванием его подвергают мойке и дезинфекции. При мойке зерна с учетом жесткости воды применяют различные моющие и дезинфицирующие средства. Замачивание является важным этапом в производстве пивоваренного солода. От правильно выбранного режима и оборудования во многом будет зависеть и качество готового солода. В настоящее время применяют, в основном, три способа замачивания: воздушно-водяное (в том числе с длительными воздушными паузами, оросительное и воздушно-оросительное. Способы выбираются в зависимости от способа солодоращения и качества пивоваренного ячменя. Мойку зерна и замачивание осуществляют в аппаратах периодического действия, которые представляют собой открытый цилиндро-конический резервуар. Конусообразная часть имеет наклон 45°, что полностью обеспечивает выгрузку зерна самотеком. Вместимость таких аппаратов обычно составляет от дот. При проектировании заводов большой производительности необходимо устанавливать несколько моечных и замочных аппаратов. Увеличение количества приводит к повышению капитальных затрат, поэтому при проектировании новых солодовенных заводов необходимо стремиться к уменьшению количества единиц оборудования за счет увеличения единичной мощности. В связи с этим в настоящее время применяются замочные аппараты цилиндрической формы с плоским днищем, их вместимость соответствует одноразовой загрузке солодорастильных аппаратов. Задачей солодоращения является получение богатого ферментами солода при минимальной потере сухих веществ и хорошем растворении зерна. Этим определяется устройство солодовни и режим солодоращения. Различают токовые и пневматические солодовни. Способ токового солодоращения в настоящее время практически не используется, т.к. имеет много недостатков. Токовые солодовни больше не строятся, а старые переоборудуются в пневматические. К пневматическим солодовням относятся ящичные, барабанные, шахтные солодовни, солодовни с передвижной грядкой. Для крупных солодовен барабаны себя не оправдывают из-за больших размеров, ограниченности полезного объема и большой удельной металлоемкости. Однако в них можно получать солод высокого качества, процесс солодоращения вести с накоплением диоксида углерода. В практике отечественного производства наиболее распространены пневматические ящичные солодовни. Наиболее целесообразно использовать солодовни с передвижной грядкой, т.к. они обладают рядом преимуществ перед остальными механизацией процессов разгрузки готового солода, более полным использованием площади солодовни, значительным уменьшением потребности в рабочей силе, непрерывностью производства. Однако такие солодовни имеют и ряд недостатков: при наличии общей камеры кондиционирования создаются трудности в регулировании процесса солодоращения в отдельных секциях аппарата ковшовые во- рошители сложны в изготовлении и несовершенны в конструкции, кроме того, во время ворошения солод повреждается смешивается зерно различных дней проращивания имеются трудности при изменении режима проращивания в зависимости от качественных показателей зерна. Поэтому солодовни с передвижной грядкой рекомендуется использовать в солодовнях небольшой производительности (до 10 тыс. т солода в год). На предприятиях большой производительности рекомендуется применять совмещенный способ производства солода, при котором процессы замачивания, проращивания и сушки проводятся водном аппарате большой единичной мощности. Такая система позволяет сократить расход воды, тепла (при ее рециркуляции, электроэнергии, затрат труда на 1 т готового солода, интенсифицировать технологический процесс производства солода и уменьшить потери сухих веществ, возможность изменения технологических параметров на отдельных стадиях в зависимости от качества поступающего зерна, полностью механизировать производство солода. В современных солодовнях башенного типа наиболее целесообразно использовать солодорастильные аппараты круглого сечения, которые размещают по вертикали один над другим, единовременная вместимость такого аппарата составляет 400-700 т. Такие аппараты бывают со стационарными вращающимся ситчатым днищем. Оснащаются они шнековыми ворошителями, поэтому принцип их работы (за исключением загрузки и выгрузки) аналогичен ящичным солодорастильным аппаратам. Аппараты с вращающимся днищем используются реже, так как они более металлоемки и энергоемки, сложнее и дороже в изготовлении. Нов таких аппаратах проще организовывать мойку и легче поддерживать санитарное состояние. Получающийся при проращивании свежепроросший солод имеет высокую влажность и не годится для хранения. Он имеет сырые запахи вкуси по химическому составу не удовлетворяет требованиям пивоварения. Для получения продукта, отвечающего всем требованиям пивоварения, свежепроросший солод подвергают сушке. Для получения продукта высокого качества с низкой себестоимостью оптимальные температура и скорость сушильного агента должны иметь такие значения, чтобы обеспечить в каждом высушиваемом слое необходимые соотношения между температурой и влажностью при минимальных удельных расходах тепла и электроэнергии. На солодовенных предприятиях сушильные установки являются самым энергоемким видом оборудования, поэтому выбор высокоэффективной сушилки - одна из основных задач технологического проектирования. Этот выбор основывается на учете свойств солода как объекта сушки и оптимальном технологическом режиме, который обеспечивает высокое качество готового продукта и эффективные технико-экономические показатели работы сушилок Температура сушильного агента при сушке должна быть максимальной, но не превышать определенного предела, который обусловлен физико- химическими свойствами материала. При сушке светлого солода максимальная температура должна быть 85 С, темного - 105 С, карамельного - 140 °С. Этих параметров можно достичь в сушилках периодического либо непрерывного действия. Сушилки периодического действия, применяемые на солодовенных заводах, - горизонтальные и вертикальные двух- и трехъярусные. Работа на этих сушилках связана с трудоемкими операциями. В настоящее время двух- и трехъярусные сушилки с опрокидывающимися решетками вытесняются более прогрессивными - одноярусными. При этом ликвидируется нижняя решетка и освобождается площадь для установки дополнительного калорифера. Сушилки полностью механизированы, солод выгружается в бункер с помощью самоопрокидывающихся решеток. В настоящее время также выпускаются горизонтальные одноярусные сушилки круглого сечения, они предпочтительнее при строительстве новых солодовенных заводов. Преимуществом таких сушилок является простота загрузки и выгрузки солода, полная механизация, равномерность распределения высушиваемого солода по высоте, простота строительной конструкции. Эксплуатация горизонтальных одноярусных сушилок связана с общими трудностями. В таких сушилках трудно оптимизировать режим сушки. Так как слой солода высокий, тов верхнем слое более длительное время, чем в среднем и нижнем протекают физиологические и ферментативные процессы, а в нижнем настолько же дольше протекают химические процессы. В результате этого повышается цветность солода. Общим недостатком сушилок периодического действия является нарушение режима сушки вовремя загрузки свежепроросшего солода, перемещения солода с решетки на решетку и выгрузки сухого солода. После каждого простоя сушилки, необходимого для проведения указанных погрузочно-разгрузочных работ, температура в слое солода и скорость сушки резко снижаются, что тормозит протекание физико-химических и биохимических процессов при сушке. Более целесообразно использовать непрерывные сушилки, т.к. непрерывность работы имеет целый ряд преимуществ сокращаются потери, продолжительность процесса, ликвидируются затраты времени на выполнение вспомогательных операций, аза счет этого увеличивается количество переработанного солода, улучшается качество готового солода. В настоящее время широко используется солодосушилка непрерывного действия системы ЛСХА. В корпусе сушилки находятся две вертикальные сетчатые шахты с солодом, который медленно продвигается вниз непрерывным потоком. Чтобы не было зависания солода, шахты книзу постепенно расширяются. Сушильный агент четыре раза проходит зигзагообразно через слой солода снизу вверх. Это повышает эффективность работы сушилки. Сухой солод непрерывно удаляется из шахт с помощью разгрузочного механизма. Продолжительность сушки сокращается до 10-12 часов, у относительно периодических сушилок сушка 18-20 часов Непрерывно действующие сушилки более экономичны и производительны, чем периодические, кроме того, непрерывность работы дает возможность упростить контроль и полностью автоматизировать процесс. Однако применяемые сушилки имеют относительно высокие удельные энергетические затраты, невысокую производительность и высокую удельную металлоемкость. В настоящее время разработаны и внедряются высокоэффективные непрерывные сушилки карусельного типа. Сушильный агент на сушку подается с максимально допустимой и постоянной температурой, что важно для интенсификации процесса и автоматизации работы сушильных установок. В основу ускорения процесса сушки положено противоточное движение сушильного агента и солода, который непрерывно загружается в верхней части сушилки и выгружается в нижней. Для получения солода высокого качества соотношения между его влажностью и температурой строго соблюдаются по всей высоте слоя. Кроме этого, солод не подвергается длительной обработке сушильным агентом в области низких и высоких температур. Экономия теплоты и электроэнергии достигается за счет подвода сушильного агента с максимально возможной температурой и полного использования его сушильного потенциала при оптимальной высоте и минимальном его сопротивлении. Такие сушилки полностью механизированы и автоматизированы, малогабаритны, обладают низкой удельной металлоемкостью и хорошо сочетаются в комплексе с ящичными солодовнями и солодовнями передвижная грядка». Сухой солод обязательно освобождают отростков, которые придают пиву неприятный привкус. Ростки удаляют на росткоотбойной машине сразу же после окончания сушки, потому что вследствие гигроскопичности они быстро теряют первоначальную хрупкость и отделяются не полностью и с трудом. Для отделения ростков используются барабанные, лопастные и пневматические ро- сткоотбойные машины. Последние машины являются более благоприятными для солода, так как при взаимном трении друг о друга отдельные зерна не повреждаются. Отделенные ростки удаляются из машины при помощи вентиляторов и циклонов. Из росткоотбойной машины через автовесы солод поступает в хранилище. Хранение солода в силосах наиболее рационально, так как из-за небольшой поверхности соприкосновения с воздухом влажность солода изменяется незна- чительно. Свежепроросший солод непригоден для переработки, т.к. он дает мелкий помол и плохо фильтрующееся мутное сусло, а иногда и недостаточно хорошо осахаривается, что может служить причиной плохого брожения и коллоидного помутнения пива. Для устранения этих недостатков солод до поступления в производство выдерживают в течение 3-4 недель при температуре не выше 20 С 27 |