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.
|
|
сходом. Разделение по ферромагнитным свойствам производится в магнитных сепараторах, в которых частицы, обладающие ферромагнитными свойствами, притягиваются магнитным полем и отводятся из зерновой массы. Устройство зерноочистительного отделения Процесс очистки и сортирования зерна производится в подработочном отделении. Устройства для очистки зерна устанавливают в пылезащитном исполнении. Очистное отделение располагается на верхних этажах предприятия или в отдельном помещении (рабочей башне, которое расположено параллельно силосам. Рис. 11. Устройство воздушно-ситового сепаратора ЗСМ: 1 - приемная камера 2, 9 - аспирационные каналы 3 - приемное сито 4, 6, 7 - подвижные сита - вал 8 - электродвигатель 10 - клапан 11, 12 - осадочные камеры Для очистки зерна используют воздушно-ситовые сепараторы, магнитные сепараторы, триеры, очистительно-сортирующие агрегаты, сортирующие сита. Воздушно-ситовой сепаратор (ВСС) служит для очистки зерна от пыли, а также от примесей, которые отличаются по ширине, толщине и аэродинамическим свойствам (легкая сорная примесь, солома, щуплые зерна зерновых, мелкие семена растений и крупная примесь - камешки, комочки земли. Устройство ВВС ЗСМ приведено на рис. Сепаратор состоит из станины, к которой подвешен ситовой корпус сна- клонными ситами (4, 6, 7). Сита расположены друг над другом. Зерно поступает в приемную камеру (1), равномерно распределяется по всей ширине сепаратора и через аспирационный канал (2) поступает в ситовой корпус. В аспирационном канале воздух захватывает легкие примеси и пыль и уносит их в осадочную камеру (12). При работе сепаратора ситовой корпус приводится в колебательное движение. Зерно поступает на приемное сито (размер отверстий 10-12 мм. Здесь сходом отделяются крупные примеси, а зерно проходом поступает на верхнее рабочее сито (4), где сходом также выделяются грубые примеси. Нами м сите (размер 4-5 мм и 1,5-2 мм) проходом отделяются мелкие примеси, а очищенное зерно в аспирационном канале (9) проветривается и удаляется из машины. Легкие примеси собираются в осадочных камерах (11 и 12) и через клапан (10) выводятся. Рис. 12. Устройство сепаратора с плоскими ситами - ситовой корпус 2 - лоток 3 - распределяющее устройство 4 - аспирационный канал - дозирующее устройство 6 - воздушный сепаратор 7 - осадочная камера 8 - шнек 9 - приемное сито - механизм переключения режима работы 11 - привод 12 - рабочее сито На крупных солодовенных заводах применяют ВСС с круговым колебанием сит (рис. 12). Они служат не только для очистки, но и для разделения зерна по сортам. Аппарат состоит из ситового корпуса (1), где расположено одно приемное (9) и шесть сортирующих сити воздушного сепаратора (6), который соединяется с верхней частью ситового корпуса. Механизм переключения) служит для переключения работы сортирующей машины водном режиме зерно делится на 2 сорта, в другом - на 3 сорта. Распределяющее устройство) обеспечивает равномерное распределение на приемном сите. Такие сепараторы имеют производительность на первичной очистке 100 т/час и более. Для удаления металлических примесей (гвоздей, болтов и др, которые засоряют зерно, могут повредить рабочие органы машин и транспортеров, вызвать искрение и привести к пожару, применяют магнитные сепараторы с постоянными магнитами и электромагнитные. Сепараторы с постоянными магнитами широко используются в пивоваренном и солодовенном производствах, выполняются в виде подков, стержней, устанавливаются блоками по несколько штук в воздушно-ситовых сепараторах, продуктопроводах или в иных местах на пути движения зерна (рис. Рис. 13. Магнитный сепаратор на основе постоянного - магнит 2 - корпус 3 - магнитно-силовое поле - углубление для сбора примесей 5 - лоток 6 - шибер 7 - стержень Эффективность отделения магнитных примесей зависит от силы притяжения магнитов, скорости, толщины потока зерна. Магнит (1) закреплен в корпусе) стержнями (7). Зерно движется по наклонному лотку (5) слоем толщиной не более 10-12 мм со скоростью 0,4-1,5 мс через магнитное поле (3). Магнит устанавливают под углом 40-45º для обеспечения самотека зерна. Металлические примеси накапливаются в углублениях (4) и периодически удаляются вручную. Подачу зерна регулируют шибером (6). Производительность таких сепараторов от 1 до 3 т/час. Большей производительностью обладают электромагнитные сепараторы рис. 14). Сепаратор состоит из корпуса (1) со штуцером для подачи (3) и вывода очищенного зерна (5) и примесей (6). В корпусе находится барабан (который вращается, выполнен из материала, не обладающего ферромагнитными свойствами. Внутри барабана находится неподвижный электромагнит (Зерно поступает на вращающийся барабан равномерным слоем толщиной до мм со скоростью 0,5-1,5 мс. Металлические частицы попадают в магнитное поле и притягиваются. При выходе из магнитного поля они собираются в специальном бункере. Производительность таких сепараторов от 4 до 20 т/час. Преимущество таких сепараторов они обладают более сильными стабильным магнитным полем, выгрузка примесей производится автоматически. Рис. 14. Устройство электромагнитного сепаратора - корпус 2 - барабан 3 - штуцер для входа зерна 4 - электромагнит - штуцер для выхода зерна 6 - штуцер для отвода примесей Для отделения от зерна шарообразных примесей, а также примесей, которые отличаются по длине, используют ячеистые очистительные машины -триеры. Находящиеся в зерновой массе половинки зерен ячменя могут явиться благоприятной средой для развития плесени при хранении, а семена сорняков остаются в свежепроросшем солоде и могут придавать неприятный вкус пиву. По технологическому назначению триеры классифицируются на куколеотбор- ники и овсюгоотборники. 51 Куколеотборники отбирают из зерновой массы примеси, у которых длина меньше, чем зерно ячменя (куколь, гречишку, половинки зерен, шаровидные семена и др.). Овсюгоотборники выделяют из зерновой массы примеси, которые длиннее ячменного зерна (овес). По конструктивному признаку триеры разделяют на цилиндрические и дисковые. Рис. 15. Устройство цилиндрического триера - ячеистый цилинд; 3 - шнек 4 - лоток Рабочим органом цилиндрического триера рис. 15) является вращающийся цилиндр (2) диаметром 400-700 мм и длиной 1-3 м, на внутренней стороне которого имеются штампованные углубления - ячейки. Диаметр ячеек кукулеотбо- рочного триера 6,25-6,5 мм, а овсюгоотборочного при отделении ячменя - 9,5- 10,0 мм. При вращении цилиндра короткие и шарообразные зерна попадают в ячейки (в куколеотборниках - половинки зерен и куколь, в овсюгоотборниках - ячмень, поднимаются на определенную высоту, высыпаются в лоток (4) иуда- ляются из триера при помощи шнека (3). Длинные же зерна не попадают в ячейки и высыпаются, не доходя до лотка. Подача зерна непрерывная. Дисковые триеры отличаются тем, что рабочая поверхность имеет форму вертикально вращающихся дисков с ячейками в виде карманов на боковой поверхности (рис. 16). Зерно непрерывно подается через приемное устройство (При вращении дисков ячейками захватывается зерно в зоне I, при повороте длинные зерна выпадают (зона II) и возвращаются в общую массу, а короткие частицы поднимаются на большую высоту (зона III) и щитком (3) удаляются из триера. Под щитком установлен шнек (4). Дисковые триеры более компактны и производительны, но имеют недостатки шелушение зерна за счет трения дисков чувствительность к твердым примесям (песку Рис. 16. Устройство дискового триера - приемное устройство 2 - спицы диска 3 - щиток 4 - шнек Если в отходах находится много полноценных зерен, то лоток устанавливают выше, в направлении вращения барабана. Если в зерне остаются семена сорняков или половинки зерен, то лоток опускают. Для разделения зерна по сортам используют цилиндрические или плоские сита, которые располагают в виде барабанов или горизонтально друг над другом. Зерно, соприкасаясь с поверхностью ячеистого цилиндра, проходит сквозь отверстия и делится на фракции. По величине ячмень разделяют на 3 сорта 1-й сорт - пивоваренный с толщиной зерен более 2,5 мм й сорт - тоже пивоваренный с толщиной зерен 2,2-2,5 мм й сорт - отходы, непригодные для со- лодоращения, - кормовой ячмень с толщиной зерен менее 2,2 мм. Проходом через первое сито (с отверстиями 2,2 мм) пройдут щуплые зерна- й сорта зерна средней величины и более крупные сходом поступают на второе сито. Проходом сквозь второе сито (с отверстиями 2,5 мм) пройдут зерна средней величины - й сорта сходом со второго сита крупные зерна - й сорт. Зерно го иго сорта перерабатывается на солод раздельно. При сортировании зерна должны соблюдаться требования в м сорте может быть 3-5 % зерен го сорта во м сорте не должно быть зерен го сорта и допускается содержание 1-2 % зерен ячменя го сорта в отходах или м сорте не должно быть сортового зерна. Контроль за качеством сортирования проводит заводская лаборатория при помощи сит Фогеля с размерами отверстий 2,8; 2,5 и 2,2 мм. Наряду с отдельными машинами при очистке зерна используются агрегаты, в которых производится одновременно в определенной последовательности несколько операций по очистке и сортированию зерна. Примером является ОСА - очистительно-сортировочный агрегат рис. 17), который состоит из дискового триера и набора сит. Он выполняет также и технологические функции воздушно- ситового сепаратора, т.к. кроме сортирования зерно еще и продувается потоком воздуха, что позволяет удалить легкие примеси. При сортировании ячмень делится на 5 фракций й, й, й сорт, отходы с триера и мелкие примеси. Рис. 17. Очистительно-сортировочный агрегат При транспортировке, очистке и сортировке зерна образуется большое количество пыли, которую необходимо удалять для поддержания чистоты воздуха, избежания взрыва пыли, уменьшения износа машин, исключения инфицирования солодовни. Поэтому оборудование для приема, транспортировки, чистки и сортировки зерна должно быть оснащено системами аспирации - принудительным отводом запыленного воздуха от машин, механического транспорта и других очагов образования пыли с помощью вентиляторов. Скорость воздушного потока должна быть не ниже 20 м/с. Запыленный воздух перед выбросом в атмосферу очищается с помощью пылеулавливающих рукавных фильтров, которые бывают двух типов работающие под давлением и всасывающие. Последние обеспечивают лучшее удаление пыли. Фильтры работают при разрежении 30-40 кПа. Воздух поступает снизу в рукава, проходит через фильтрующую синтетическую ткань и вверху отсасывается. Пыль удаляется с помощью сжатого воздуха. Количество пыли, остающейся в очищенном воздухе, составляет 0,02 %. 4. Процессы, происходящие при хранении Для бесперебойной работы солодовенного завода должен быть создан определенный запас ячменя, который хранится в зернохранилищах. На процессы, происходящие при хранении, влияют физические свойства зерновой массы теплопроводность, гигроскопичность, скважистость и сыпучесть. Эти свойства подробно рассмотрены в учебном пособии Общая технология отрасли [11]. В процессе хранения в зерне протекают физиологические и биохимические процессы дыхание, послеуборочное дозревание). Многообразие процессов, которые протекают в зерновой массе, зависит от влажности, температуры и доступа воздуха. Влага в зерне находится в свободном и связанном состоянии. Связанная влага прочно удерживается с белками, крахмалом и не может перемещаться из клетки в клетку. В обменных процессах она не участвует. При повышении влажности больше критической появляется свободная влага. Она либо совсем не удерживается коллоидами зерна, либо удерживается очень слабо, и перемещается из клетки в клетку, участвуя в гидролитических процессах. Соотношение между свободной и связанной влагой постоянно меняется, и, следовательно, изменяется характер и интенсивность биохимических процессов. Влажность зерна, при которой появляется свободная влага, называется критической для зерновых культур - 14,5-15,5 %). Если влажность меньше 14,5 %, то все жизненные процессы сведены до минимума. Такое зерно может храниться высоким слоем (дом и более. С увеличением влажности интенсивность дыхания увеличивается. При повышении влажности на 6 % дыхание усиливается в 20 раз. На интенсивность дыхания влияют также и микроорганизмы, находящиеся в зерне, которые дышат и размножаются. С повышением температуры интенсивность дыхания возрастает в раза на каждые 10 С. Дыхание осуществляется под действием комплекса ферментных систем. При наличии кислорода - дыхание аэробное, оно описывается суммарным уравнением: С 6 Н 12 О 6 + О → СО+ НО + Q (2822 кДж). Интенсивность дыхания регулируется количеством выделяемого СОВ зависимости от влажности зерна и температуры хранения количество выделяемого СО различное. При влажности зерна 14,0-14,5 % и температуре 18 С количество выделяемого СО составляет 1,4 мг/сутки, если температура 30 Сто мг/сутки; если влажность 17 %, а температура 18 С - 123 мг/сутки. Если кислорода не хватает, то происходит анаэробное дыхание. Конечными продуктами являются, в частности, спирт и СО, энергии выделяется намного меньше: С 6 Н 12 О 6 → СО+ 2С 2 Н 5 ОН + Q (118 кДж). Образующийся спирт и СО 2 накапливаются в зерне, и оно теряет прорас- таемость. Поэтому при хранении зерна необходимо вентилирование для удаления всех ингибирующих веществ. Оба вида дыхания протекают при хранении в производственных условиях Выделяемая придыхании зерна влага задерживается на поверхности зерна, активизирует процессы обмена и способствует развитию микроорганизмов. Часть выделившейся придыхании энергии используется для обменных процессов, а неиспользуемая отводится в виде тепла, задерживается зерновой массой ввиду ее малой теплопроводности, и может стать причиной самосогревания. Самосогревание - повышение температуры зерновой массы вследствие протекающих физиологических процессов и плохой теплопроводности. Различают 3 стадии самосогревания. Температура повышается до 24-30 С. Появляется амбарный запах, отдельные потемневшие зерна, на поверхности зерна выделяется свободная влага. Температура на 3-7 дней повышается до 34-38 С. Появляется солодовый запах. Зерно отпотевает, темнеет. Накапливаются растворимые углеводы, повышается кислотность, появляется спирт, начинается процесс тепловой денатурации белков. Температура повышается до 50 Си выше. Снижается сыпучесть, появляется гнилостный затхлый запах. Цвет становится темно-коричневым. Зерно слеживается в глыбы. Активно действуют гидролитические ферменты, происходит распад органических веществ зерна. Выделяется аммиак, начинается процесс гниения. Дальнейшее нагревание массы замедляется, т.к. снижается интенсивность дыхания. Зерно й и й стадии самосогревания непригодно для пивоварения. Для предотвращения этого проводят сушку, проветривание и охлаждение зерновой массы. Послеуборочное дозревание. Свежеубранное зерно не может быть использовано сразу для производства солода, так как находится в состоянии покоя и имеет пониженную прорастаемость. Период, в течение которого ячмень выходит из состояния покоя, называется периодом послеуборочного дозревания. Причиной низкой всхожести ячменя является наличие в оболочке ингибиторов прорастания (кумарины, фенолы. Они затрудняют доступ кислорода к зародышу и снижают водопроницаемость оболочки. При дозревании эти вещества окисляются, распадаются, снижается водочувствительность, повышается про- растаемость зерна. Во время послеуборочного дозревания изменяется активность ферментов, биохимический состав зерна, его физико-химические свойства. Происходит синтез крахмала из сахаров, белков из аминокислот, уменьшается количество амин- ного азота и водорастворимых веществ. Продолжительность дозревания составляет 6-8 недель. Этот период можно искусственно сократить. Для этого используют следующие способы. Нагревание зерна до 40 С ускоряет окисление ингибиторов проращивания. Обработка зерна химическими препаратами (1 % НО, 0,5 % раствор сернистой кислоты) ускоряет окислительные процессы. Удаление оболочки зерна или нарушение ее целостности в области зародыша ускоряет проникновение кислорода внутрь. Оптимальные условия хранения зерна влажность до 14,5 %; температура С. 56 5. Способы хранения Существует 3 основных способа хранения напольное, закромное и силосное. Напольное хранение - естественный способ - предусматривает хранение насыпью или в мешках, которые укладываются друг на друга для рационального использования площади или тонким слоем дом. Применяется на небольших предприятиях или для хранения небольших партий. Для аэрации - зерно перелопачивают. Это также способствует охлаждению и удалению продуктов обмена. Такие хранилища обычно располагаются на верхних этажах, т.к. имеется естественная воздушная тяга. Рис. 18. Схема силосного элеватора - приемный бункер 2 - нория 3 - надсилосный транспортер - распределительные трубы 5 - разгрузочная воронка 6 - подсилосный транспортер Закромное хранение - хранение в отгороженном месте (закроме. Оно ограждается разъемными стенками из досок, высота стенок 1,5-2,5 м. Дно горизонтальное или под углом 35º к месту выпуска зерна. Загрузка и выгрузка проводится передвижными транспортерами или пневмотранспортом. Закром разбивают на отсеки для хранения разных партий. Проветривание осуществляют при перемещении зерна из одного отсека в другой. Силосное хранение - разновидность закромного хранения - состоит из приемного устройства, рабочей башни, где производится очистка зерна, и силосного корпуса, где зерно хранится (рис. 18). Силосный корпус делится на 3 части подсилосный этаж высотам, служит для загрузки зерна, силосы высотам, служат для хранения), надсилосный высотам, служит для выгрузки зерна. Силосы бывают круглого (диаметр 6-9 мили квадратного (хм) сечения. Расположение их может быть рядовое или шахматное (рис. 19). Ячейки неплотно прилегают друг к другу и образуют дополнительные емкости для хранения зерна (звездочки). Рис. 19. Схема расположения силосов: а - рядовое б - шахматное Вместимость одной силосной ячейки составляет 400-600 т. Общая вместимость современных элеваторов от 12 до 150 тыс. т. Большинство силосов изготавливают из железобетона, но есть и стальные. Они дешевле, но сталь имеет высокую теплопроводность, поэтому при хранении в таких силосах возможно отпотевание зерна около стенок. Преимущества силосного хранения механизация всех операций лучшая изоляция зерна от воздействия внешней среды упрощение борьбы с вредителями исключение доступа грызунов. Недостатки: нельзя хранить влажное зерно, т.к. оно слеживается и легко подвергается самосогреванию можно хранить зерно только сухое и средней сухости (влажность 12-15 При хранении зерна контролируют температуру и влажность зерновой массы. Температура измеряется термоштангами или стационарными электро- термоустановками. Зимой температура равна температуре наружного воздуха или на 2-3 Свыше, летом должна быть - не выше 20 СВ процессе хранения проводят усиленный воздухообмен (активное вентилирование. Сущность активного вентилирования - пропускание через толщу зерновой массы снизу вверх воздуха, нагнетаемого вентилятором. Для этого имеются вентиляционные отверстия в нижней части силоса. Используя сухой воздух, можно снизить относительную влажность в межзерновом пространстве и даже подсушить зерно. Для вентилирования можно также рекомендовать перекачивание зерна из силоса в силос или звездочки при помощи транспортеров или пневмотранспорта. Но перекачивать нужно только в хорошо проветренные силоса. Потери при хранении зерна от х месяцев до го года за счет естественной убыли составляют от до 0,095 %. 58 |