CC BY
53
Применение сепараторов при производстве кваса
В.Д. Герберг
Компания «Вестфалия Сепаратор Фуд Тек ГмбХ» Е.И. Каштанова
Компания «Вестфалия Сепаратор Москва»
Общеизвестно, что квас — традиционный освежающий напиток, наиболее часто употребляемый в России и Украине в летний период. Он имеет слегка кисловатый освежающий вкус, который усиливается за счет незначительного содержания CO2 и алкоголя.
В настоящее время в деревнях, как и раньше, квас готовят из измельченного ржаного хлеба, который смешивают с водой для последующего естественного процесса брожения. Приготовленный в домашних условиях этот напиток характеризуется коротким сроком хранения, поскольку невозможно определить параметры технологического процесса.
В промышленном производстве кваса использование хлеба слишком дорого, вследствие чего применяют различные концентраты (например, экстракт солода). Эти концентраты разбавляют водой и сбраживают при внесении дрожжей верхового брожения. Кроме того, рецептура для промышленного производства данного напитка предполагает внесение различных лактобак-терий. Образовавшаяся естественным образом молочная кислота способствует появлению приятного кисловатого привкуса кваса.
При такой технологии процесс брожения протекает примерно один день, после чего дрожжи, бактерии и прочие вещества, ответственные за помутнение, удаляются, а квас смешивается с сахаром для придания окончательной вкусовой характеристики.
Оптимальное осветление как решающий фактор, определяющий качество продукта
Осветление кваса, представляющее собой в основном удаление дрожжей, с одной стороны, является решающим фактором для увеличения объема выхода продукта (т. е. для повышения рентабельности производства), поскольку при высоком содержании сухого вещества в удаляемых дрожжах снижаются потери конечного продукта, а с другой — осветление кваса важно для определения длительности хранения продукта.
При этом необходимо учитывать два аспекта:
чем меньше дрожжей и бактерий остается в квасе после осветления, тем медленнее протекает процесс дальнейшего брожения, а квас при этом остается в готовом для отгрузки состоянии;
в случае пастеризации необходимо тщательно удалить все частицы, отвечающие за помутнение, для того, чтобы они не закрывали поверхности теплообмена пастеризатора мгновенного действия, что могло бы существенно затруднить процесс теплопередачи. Кроме того, повышенное содержание такой среды ухудшает вкусовые качества продукта в процессе пастеризации.
В производстве кваса изготовители, как правило, используют все имеющиеся возможности для осветления продукта: естественный процесс осаждения в танках — сравнительно длительный процесс, сопровождающийся большими потерями продукта. При этом процесс осветления должен протекать при охлаждении, что влечет дополнительные энергозатраты, к тому же управление самим технологическим процессом несколько затруднено;
фильтрацию с использованием кизельгура с возможным подключением центрифуг. Недостатки этой методики: повышенные расходы на фильтрацию и технологические потери;
применение сепараторов, которые могут обеспечить достаточную степень осветления, что позволяет отказаться от фильтрации.
Применение сепараторов
После брожения квас направляется из бродильного танка непосредственно в сепаратор и далее через буферную емкость — на участок розлива (см. рисунок). В случае пастеризации кваса между сепаратором и пастеризатором мгновенного действия целесообразно установить буферную емкость. Производительность сепаратора можно автоматически регулировать в зависимости от содержания твердых частиц в квасе. При этом к началу осветления содержимого танка такая производительность
искусственно снижается, чтобы учесть повышенную концентрацию дрожжей.
На выходе сепаратора устанавливают мутномер для непрерывного контроля процесса осветления кваса. При превышении заданного предельного значения происходит автоматическая выгрузка дрожжей из барабана, не снижающая показатели производительности сепаратора.
Разумеется, использование сепаратора целесообразно для производства не только кваса, но и других напитков, например пива.
Принцип действия сепаратора в процессе осветления
В современном сепараторе фазовое разделение происходит в пакете тарелок вращающегося барабана. Суспензия подается в барабан через центральный патрубок и попадает в пакет тарелок через восходящие каналы, а отводится из барабана при помощи центростремительного насоса. В барабане на частицы, отвечающие за мутность, действуют следующие силы (в направлении движения потока): сила инерции движущейся частицы и сила трения, возникающая между частицами и жидкостью, которая стремится увлечь за собой частицы. В свою очередь, компоненты скорости, обусловленные центробежным ускорением, действуют в радиальном направлении. Равнодействующая этих сил направляет частицы на нижнюю поверхность тарелок, и, как только частицы достигают ее, процесс осаждения завершается. Частицы скользят по нижней поверхности тарелок и попадают в шламовое пространство, откуда они выгружаются с установленной периодичностью.
Производительность определяется эквивалентной поверхностью осветления. Этот сравнительный показатель зависит от скорости барабана, угла наклона тарелок (поскольку процесс осветления зависит только от площади, параллельной оси вращения, то эффективная площадь рассчитывается как ^т а), а также от геометрии тарелок и их количества. Для конкретного барабана число тарелок ограничено размерами самого барабана. Наши возможности в данном случае ограничены только выбором толщины тарелок (которая соответственно ограничивается прочностью материала) и расстоянием между ними, которое задается при помощи распорных деталей. Слишком малое расстояние между тарелками может вызвать закупорку пакета тарелок частицами, отвечающими за мутность; слишком большое расстояние между тарелками, в свою очередь, приводит к нецелесообразному уменьшению поверхности
3•2008
34
осветления. С учетом вышеизложенного для каждого конкретного случая применения разрабатываются пакеты тарелок с оптимальными параметрами.
Конструктивные признаки современных сепараторов, применяемых в настоящее время при промышленном производстве напитков
Наряду с общими требованиями максимального осветления,удобства обслуживания, снижения уровня шума и т.д. следует выделить некоторые дополнительные требования, которые обусловлены особенностями технологии производства напитков:
щадящий режим подачи продукта, поскольку протеины и т.д. представляют собой непрочные структуры, которые после их разрушения не поддаются сепарации;
минимальный захват кислорода (в особенности это относится к пиву);
максимальное содержание сухого вещества при повышении концентрации частиц, вызывающих мутность, на входе.
Гидрогерметичное уплотнение барабана
Механическая изоляция барабана от влияния атмосферы (полная герметичность), которая вплоть до 70-х годов XX в. служила показателем технического уровня сепараторов, имеет существенный недостаток: повышенный износ и, как все прочие механические уплотнения, в случае износа становится ненадежным. В отличие от нее гидрогерметичное уплотнение благодаря наличию погружного диска, находящегося во вращающемся потоке воды, позволяет обеспечить динамическое уплотнение барабана без прямого контакта с ним. Такая конструкция гарантирует оптимальные условия безразборной мойки и исключает износ.
Гидрогерметичная подача продукта
Стандартные системы подачи продукта позволяют ускорить поток жидкости при помощи металлических лопастей, которые захватывают частицы и подают их под давлением в пакет тарелок. Из-за контакта твердых частиц с жидкостью увеличиваются сдвиговые напряжения. Чувствительные частицы, например белки, разрушаются и уже не могут быть впоследствии удалены при помощи сепаратора. Применение запатентованной системы гидрогерметичной подачи продукта позволяет разгонять частицы в щадящем режиме благодаря напору жидкости под уплотняющим диском. Это подтверждается
Производство высококачественного пива подчиняется строгим законам, в том числе закону тяготения.
Надежность процесса и сокращение расходов производства - две причины почему пивоваренные заводы всего мира предпочитают работать на наших сепараторах и декантерах. Увеличение эффективности и экономия
производственного времени значительно повысят Ваши доходы.
Широкие возможности применения нашего оборудования, помноженные на столетний опыт фирмы, привлекательны и для производителей других напитков.
Take the Best - Separate the Rest
Westfalia Separator
Вестфалия Сепаратор АГ, Московское представительство
105094, Москва, Семеновский вал, д.6, стр.1 Тел.:+7 495 787-20-05 Факс: +7 495 787-20-08 www.westfalia-separator.ru secreta ry. [email protected]
3 • 2008
35
Лагерный танк
Буферный танк
Кратковременный нагрев / розлив
Питающий насос
Саморазгружающийся сепаратор
1<4-«—
Применение сепаратора при производстве кваса
результатами гранулометрического анализа. Более того, применение установок с гидрогерметичной подачей продукта характеризуется (в отличие от стандартных установок) значительным снижением количества частиц в жидкости, включая частицы самого малого размера.
Система разгрузки
Современные сепараторы оснащаются быстродействующими системами разгрузки, которые позволяют выполнять разгрузку с минимальными потерями продукта. Такая запатентованная система гарантирует оптимальный выход продукта, поскольку лишь минимальная
его часть теряется вместе с твердыми частицами.
Кроме того, важными характеристиками сепаратора служат оптимальный режим безразборной мойки и надежная износостойкая система привода.
Практические результаты
Несмотря на то, что сепараторы всех видов достаточно давно используют для осветления кваса, применение для таких целей сепараторов современных конструкций принесло значительно лучшие результаты, чем ожидалось. При пропускной способности 25-30 м3/ч на выходе сепаратора был достигнут уровень содержания дрожжевых клеток ниже 5000 кл/ мл, что обеспечивает достаточную стабильность кваса и возможность его последующей пастеризации. Установка характеризуется полностью автоматизированным и непрерывным режимом работы. Было достигнуто оптимальное соответствие производительности подачи и качества продукта. Эффективная система выгрузки позволяет минимизировать потери продукта, а исключение такой технологической операции, как фильтрация, приводит к сокращению эксплуатационных расходов и затрат на удаление отходов. &
ПИВО " "ЛПИТКИ
3•2008
36
