CC BY
26
УДК 663.26
К.А. КОВ АЛЕВ СЬКИЙ, О.1. МАМАЙ, Т.О. КУЗЬМ1НА,
П.М. ВАЛЬКО, Т.О. ЯКОВЕНКО
Херсонський нацюнальний технiчний унiверситет
УСТАНОВКА ДЛЯ В1ДСТОЮВАННЯ СУСЛА
Запропоновано модертзацт установки для безперервного вiдстоювання сусла i emoMamepianie у завислому oсaдi. Проведет експериментальн до^дження показують високу ефективтсть роботи модертзованог установки як у безперервному, так i у сmaцioнapнoму peжимi. Встановлено, що ступть oсвimлeння значно тдвищуеться при використанн пpeпapamiв для оклеювання.
Ключoвi слова: установка, вiдсmoювaння, сусло, oсвimлeння, мoдepнiзaцiя, препарати.
К.А. КОВАЛЕВСКИЙ, О.И. МАМАЙ, Т.О. КУЗЬМИНА, П.Н. ВАЛЬКО, Т.А. ЯКОВЕНКО
Херсонский национальный технический университет
УСТАНОВКА ДЛЯ ОТСТАИВАНИЯ СУСЛА
Предложена модернизация установки для непрерывного отстаивания сусла и виноматериалов во взвешенном осадке. Проведенные экспериментальные исследования показывают высокую эффективность работы модернизованной установки как в непрерывном, так и в стационарном режиме. Установлено, что степень осветления значительно повышается при использовании оклеивающих препаратов.
Ключевые слова: установка, отстаивание, сусло, осветление, модернизация, препараты.
K.A. KOVALEVSKY, O.I. MAMAI, T.O. KUZMINA P.N. VALKO, T.A. YAKOVENKO
Kherson National Technical University
WORT SEPARATION MACHINE
A modernization of the equipment for the continuous settling of wort and wine materials in a suspended sediment is proposed. The conducted experimental researches show high efficiency of operation of the modernized equipment both in continuous and in a stationary mode. It is established that the degree of clarification is significantly increased when using adhesive preparations.
Key words: equipment, settling, wort lighting, modernization, preparations.
Постановка проблеми
У виноробств1 вщстоювання е самим розповсюдженим способом освгглення сусла i виноматер1ал1в.
На бшьшосп виноробних тдприемств для проведения процесу вщстоювання використовуються велик резервуари, що обладнаш вщповщною арматурою для декантацп. У випадку, коли на шдприемсга виготовляють одночасно рiзнi види виноматерiалiв або в рiзнi перюди, необхщна велика шльшсть резервуарiв, при цьому тривалГсть процесу освгглення тривае 10 — 24 годин [1].
Iншi способи освилення з використанням центрифуг i сепараторiв потребують великих енерговитрат через невелику рГзницю густини рщко! та твердо! фаз [2].
Тому, бшьш доцшьним е переведення процесу вгдстоювання на поточний режим. В основу способу безперервного вiдстоювання [3] покладено принцип використання гiдродинамiчного явища — стиснутого осадження завислих часток суспензш при спрямованому руа суспензп у вертикальному резервуарi знизу нагору зГ швидк1стю висхщного потоку меншою швидкосп вшьного осадження часток. Завислий шар осаду, з одного боку, вщграе роль фГльтра, сприяючи кращому освиленню рщини, з шшого боку — адсорбцшна емшсть пласпвщв, що утворилися, використовуеться бшьш повно, що також значно полшшуе процес освилення.
Аналiз останшх дослiджень i публiкацiй
Метод освилення рщини у завислому осащ одержав широке поширення, особливо при очищенш спчних вод [4].
Такий метод освилення використаний у дослщно-промислових зразках вГдстшнишв марок ВЛО-О, ОВ-600 i УДВ-О. Ствробиниками кафедри харчових технологш ХНТУ були проведет попередш
виробничi випробування цих апаратав i довели можливiсть застосування вiдстiйникiв безперервно! дп для освiтлення виноматерiалiв. Тривалють процесу освiтлення скорочувалось до 3 годин.
З урахуванням особливостей рщини, що пiддаeться освiтленню, в оргашзацш роботи вiдстiйникiв були внесенi певн змiни. Для освилення виноматерiалiв робота вщстшника може бути органiзовано таким чином. Вщстшник марки УДВ-О складаеться з таких основних вузлiв: вертикального резервуара, роздшеного по висотi ф^урною конiчною перегородкою з трубою для спуску осаду, що з'еднуе верхню частину резервуара (зону освiтлення), з нижньою (ущiльнювачем шламу) через вiкна, розташованi у верхнiй частинi труби.
Резервуар мае глуху кришку з двома горловинами. В однш з горловин розташован дихальний клапан i люк, а в iншiй (центральнш) горловинi встановлено вiдокремлювач повiтря iз сiткою. Вiдокремлювач повiтря з'еднаний з комушкащею для пiдведення виноматерiалiв у вщстшник. Дно вiдокремлювача повiтря з'еднано з вертикальною трубою триходовим краном i двома тангенцiальними патрубками, встановленими в нижнш конiчнiй частинi зони освгглення.
Всерединi резервуара, у верхнш його частинi змонтовано к1льцевий збiрник, з'еднаний з верхньою частиною ущшьнювача шламу через комунiкацiю, вентиль i ротаметр.
Для декантацп освiтленого виноматерiалу з апарата пiсля вiдстоювання знизу встановлена поворотна труба, з'еднана з патрубком, i стояк у кошчному просторi дна зони освiтлення.
Осад тд час роботи видаляеться з дна ущшьнювача шламу через конус i комушкацш.
Формулювання мети дослвдження
В основу дослiджень поставлено завдання провести випробування вiдстiйника, виконаного зпдно з вiдомою схемою, визначити основн параметри. На основi наукових дослщжень розробити схему модершзацп стандартного вшстшника безперервно! ди для освiтлення виноматерiалу у завислому осадi.
Ефективнiсть освилення встановлюеться за вмiстом суспензiй у су^ або виноматерiалi до i пiсля освiтлення. Вмiст суспензiй визначався центрифугуванням середнiх проб впродовж 15 хвилин при частой обертання ротору 3000 хв-1 з наступною декантащею i зважуванням вологого осаду.
Викладення основного матерiалу дослiдження
У радгосп-заводi «Янтарний» було проведено експериментальнi дослщження роботи апарата типу УДВ-О, виконаного за вшомою схемою. При цьому для освiтлення використовувалися бентонiт i желатин. На апарата УДВ-О проводилося освiтлення у потоцi яблучного соку, отриманого на потоковiй лшп ВПЯ-10.
Основнi недолiки роботи установки, виявлен при И експлуатацп:
1. При безперервнш роботi лшп переробки плодiв в кiнцi змiни у апарата залишаеться сiк об'емом, що дорiвнюе вмiсту резервуару. Сiк залишаеться у ввдстшнику до наступного дня роботи i його освiтлення проходить у стацюнарному режимi з накопиченням згущених осадiв. Для початку роботи ново! змши необхiдно видалити iз апарату окремо осади i освiтлений ак. Цю операцiю неможливо провести через вшсутшсть спецiальних пристро!в i ак видаляеться разом з осадом;
2. Регулювання вiдбору соку iз верхнього i нижнього вiддiлень апарату проводиться одним вентилем, встановленим на трубi вшбору з нижнього вiддiлення. Тому щ операцп доводиться проводити у стацюнарному режимц
3. Вiдсутнiсть регулятора рiвня у напiрному резервуарi призводить до змши напору, що порушуе стабшьшсть швидкостi соку у вщдшеннях апарату i знижуе як1сть освиленого соку i його вихiд;
В результата аналiзу недолiкiв вiдомого апарату безперервно! дп авторами запропонованi деяш змiни до його конструкцi!.
Модершзована установка (рис. 1, 2) виконана у виглядi цилiндричного корпусу з кошчним днищем i елiптичною кришкою. Установка складаеться iз нижньо! частини 1, внутршньо! частини 2, цилiндрично! верхньо! частини корпусу 3, кришки 4, напiрного баку 8, зливного баку 9.
Нижня частина корпусу 1 мае опорн частини зi стiйками 23, якими установка монтуеться на фундамента. Знизу в конусному днищi встановлено штуцер для вшбору осадiв 24 з вентилем 25.
Внутршня частина корпусу 2 за допомогою фланця 21 герметично з'еднана з нижньою 1 i верхньою 3 частинами i виконана у виглядi усiченого конусу, на якому змонтована кшьцева перегородка 17, а зверху по центральнiй осi вертикально змонтована труба 15. Верхня частина конусного корпусу з'еднана з трубою вшведення освилено! фази продукту. До верхньо! i нижньо! частини центрально! труби 15 кршляться ковпаки 16.
На середнш i нижнiй частинах корпусу змонтоваш поворотнi труби 18. Останш через вентилi 19 з'еднаш з трубопроводом 22, який в свою чергу з'еднаний з трубопроводом 26.
Верхня частина корпусу 3 виконана у виглядi двох цилiндрiв, причому верхнш цилiндр 10, кршиться до нижнього, i мае бшьший дiаметр. Цилiндри з'еднанi так, що мiж ними утворено к1льцевий простар для збору освiтленого продукту. На елштичнш кришцi 4 верхнього цилiндру змонтовано повiтряний клапан 5, люк 6 i штуцер 7. Кшьцевий простiр мiж верхнiм i нижшм цилiндром з'еднано трубопроводом 13 зi зливним баком 9. За допомогою трубопроводу 28 i патрубков 20 середня частина
з'еднана з натрним баком 8, який в свою чергу з'еднаний з трубопроводом подачi продукту, що пiддаeться освiтленню.
Б-Б
6 7 а 9
Рис. 1. Загальний вигляд модершзованоТ установки для вiдстоювання сусла i виноматерiалiв
Напiрний бак 8 виконано у виглядi паралелепiпеду, подача освилюваного продукту здiйснюeться через клапан 27 поплавкового типу.
Зливний трубопровщ 28 з'еднано з середньою частиною корпусу з двох бошв через два штуцери 20. Подача продукту в установку регулюеться вентилем 29.
Зливний бак змонтовано так, що верхш юнщ патрубков трубопроводiв зливу 12 i 13 знаходяться на одному горизонтальному рiвнi, але нижче верхнього рiвня нижнього цилiндру. Трубопроводи 12 i 13 обладнанi вентилями 11 i ротаметрами 14. Зливання освиленого продукту здiйснюеться через трубопровiд 30.
Установка за допомогою трубопроводу 26 з'еднана з поршневим насосом вщбору осадiв 31.
Для вiзуального контролю освилення нижня частина 1 i середня частина 3 обладнанi оглядовими вiкнами (на рисунку не показаш).
Установка для вiдстоювання сусла, працюе таким чином. Продукт, що тдлягае освiтленню, подають у напiрний збiрник 8. Рiвень рiдини у нашрному збiрнику контролюеться клапаном 27 поплавкового типу. Зi збiрника 8 продукт по трубопроводу 28 вводиться через тангенщально розташоваш патрубки 20 в нижню частину конiчного простору зони освилення. При пiдйомi продукту в цилiндричну частину зони освiтлення вщбуваються основнi фiзико-хiмiчнi процеси освiтлення вина: адсорбщя, коагуляцiя i седиментацiя.
Швидшсть висхiдного потоку обмежено 0,3 - 0,5 мм/с i у середнш частинi зони освiтлення утворюеться виважено-контактний шар. Проходячи через цей шар виноматерiал звiльняеться вiд суспензiй i минаючи захисну зону — верхню частину вiдстiйника продукт надходить у шльцевий простiр i виводиться з установки по трубопроводу 13 у збiрник 9. Зависла фаза сусла по трубi 15 перетжае у нижню частину установки. Освилений продукт, що збираеться пiд конiчною перегородкою, виводиться з установки по трубопроводу 12 у збiрник 9, звщки по трубопроводу 30 направляеться на подальшу технологiчну операцiю.
Синхроннiсть вщведення освилено! фази з кольцевого простору i з-пiд котчно! перегородки регулюеться вентилями 11 i ротаметрами 14.
Осади при безперервнш роботi iз середньо! частини установки по трубi 15 спускаються у конiчне днище нижньо! частини 1 i виводяться через патрубок 24 по трубопроводу 26. Поршневим насосом 31 осади перекачують на фшьтрацш або центрифугування.
При зупинщ установки, або при використанш Н у перюдичному режиш, роздiлення освилено! фази i осадiв здiйснюeться за допомогою поворотних труб 18. При цьому окремо видаляють освилену частину з кожно! частини 1 i 2 через вентилi 19 i 20, труби 22 з використанням насоса 31.
Рис. 2. Принципова схема установки для ввдстоювання сусла i виноматерiалiв
Для обробки сусла i виноматерiалiв пропонуеться використовувати способи [5], розроблеш на кафедрi харчових технологiй Херсонського нацюнального технiчного унiверситету. Результати
випробувань установки наведенi в табл. 1.
Таблиця 1
_Результати освилення сусла i сокiв рпничи способами._
Тривал1сть Вмют
Спосiб вiдстоювання вiдстоювання, годин суспензш, г/дм3 сахарiв, г/100 см3 титрованих кислот, г/дм3
Виноградне сусло
Вихiдне сусло — 45,3 18,3 7,21
Вiдстоювання у стацюнарному режимi 8 24,7 18,3 7,21
Вiдстоювання у завислому осадi без 3,5 26,8 18,3 7,20
використання препаратiв
Вщстоювання у завислому осадi з 2,5 11,2 18,3 6,95
використанням оклеювальних препаратiв
Яблучний сiк
Вихщний сiк — 62,3 7,8 7,83
Вiдстоювання у стацiонарному режимi 8 28,7 7,8 7,83
Вiдстоювання у завислому осадi без 3,5 35,4 7,8 7,81
використання препарапв
Вiдстоювання у завислому осадi з 2,5 21,4 7,8 7,65
використанням оклеювальних препарапв
Як сввдчать результати випробувань ефектившсть вiдстоювання у завислому осадi значно вище при використаннi препарапв оклеювання.
Висновки
Вiдстоювання сусла, соку i виноматерiалiв у поточному режимi дае можливiсть значно скоротити процес освiтлення. Для штенсифжацп цього процесу рекомендуеться застосування препаратiв оклеювання. Модершзащя установки для вiдстоювання сусла i виноматерiалiв у потоцi дозволить значно тдвищити ефективнiсть освiтлення з використанням препарапв оклеювання. На вiдмiну вщ гснуючо!
конструкцп, монтаж запропоновано! установки можна провести з використанням вертикальних резервуарiв, що використовують на сокових i виноробних тдприемствах.
Список використаноТ лiтератури
1. Валуйко Г.Г. Технология виноградных вин. - Симферополь: Таврида, 2001. - 624 с.
2. Виноградов В.А. Оборудование винодельческих заводов. Под ред. Валуйко Г.Г. - Симферополь: Таврида, 2003. - 352 с.
3. Стабников В.Н., Лысянский В.М., Попов В.Д.Процессы и аппараты пищевых производств.М.: Агропромиздат. 1985. — 503 с.
4. Кульский Л.А. Теоретические основы и технология кондиционирования воды (Процессы и аппараты). Кт'в: Наукова думка, 1971. - 500 с.
5. Пат. 83303 Патент Украши. МПК С12Н 1/02 (2006.01) Споаб освилення i стабшзаци плодово-ягiдного i виноградного сусла, виноматерiалiв/ Шанiн О.Д.; Ксенжук Н.1.; Ковалевський К.А.; Сльозко Г.Ф. Заявл. 15.03.2007, бюл. № 3 Опубл. 25.06.2008, бюл. № 12.
