CC BY
41
Варочный цех XXI века: дробление зернопродуктов
Б. Н. Федоренко
Московский государственный университет пищевых производств
Солододробилки VarюmiU и PowermiU — новая разновидность оборудования для дробления солода, сочетающего конструктивные признаки дробилок для «мокрого» дробления с технологическими признаками кондиционированного дробления.
Если в качестве основного классификационного признака рассматривать технологические особенности увлажнения солода, которое осуществляется кратковременно в специальном устройстве, размещенном непосредственно перед системой дробления (по технологической сущности тоже кондиционирование), то этот тип оборудования, бесспорно, можно отнести к дробилкам для кондиционированного дробления.
Однако этому единственному признаку оборудования для кондиционированного дробления солода можно противопоставить гораздо больше фактов, свидетельствующих в пользу «мокрого» дробления.
Например, если в качестве одного из признаков классификации принять вид и консистенцию получаемого на выходе переработанного сырья, то рассматриваемое оборудование, безусловно, следует причислить к дробилкам для «мокрого» дробления, поскольку измельченный солод из них отводят не в сыпучем состоянии, как после традиционных способов сухого и кондиционированного дробления, а в виде пульпы, как после «мокрого» дробления.
В пользу «мокрого» дробления свидетельствует и тот факт, что удельный расход воды на увлажнение солода в рассматриваемых дробилках несопоставимо выше по сравнению с традиционными системами кондиционирования и составляет 70-120 л на 100 кг солода, как при «мокром» дроблении.
У рассматриваемых дробилок, как и у дробилок «мокрого» дробления, не происходит пылеобразования при дроблении.
Рассматриваемые солододробилки, так же как и «мокрые», являются многофункциональным оборудованием, поскольку в них осуществляется не только увлажнение и дробление солода, но и первая стадия затирания — смешивание в заданной пропорции дробленого солода с водой, гомогенизация, корректировка рН затора, а также транспортирование его в заторный
аппарат. Учитывая данное обстоятельство, эти дробилки называют иногда заторными автоматическими машинами.
Очередной факт, на основании которого рассматриваемые дробилки следует причислить к дробилкам «мокрого» дробления, состоит в том, что дробленый материал, получаемый в них, по своим фильтровальным свойствам существенно превосходит материал, получаемый при традиционном кондиционированном дроблении солода, о чем свидетельствует более высокая удельная нагрузка на ситча-тое днище фильтрационного аппарата.
Еще один аргумент в пользу «мокрого» дробления — рассматриваемое оборудование фактически появилось в результате развития дробилок для «мокрого» дробления и имеет с ними гораздо больше общих конструктивных признаков, нежели с дробилками для традиционного кондиционированного дробления.
И наконец, необходимо учитывать то обстоятельство, что рассматриваемые дробилки практически вытеснили из пивоваренной отрасли применяемые ранее менее совершенные дробилки первого поколения для «мокрого» дробления, о которых у пивоваров остались не самые приятные воспоминания. Поэтому будет справедливо и логично, по мнению автора, заполнить освободившуюся нишу в классификации дробильного оборудования описываемыми в настоящем разделе дробилками, причислив их к новому поколению дробилок
Рифленые валки солододробилки Var^omiLL
для «мокрого» дробления, хотя по технологической сути в них перед дроблением, конечно же, осуществляется процесс кондиционирования.
Солододробилки VanomШ представляют собой многофункциональный вид технологического оборудования, в котором в отличие от традиционных дробилок помимо собственно дробления солода осуществляются также предварительное увлажнение зерна; смешивание дробленого солода с водой в заданном соотношении; гомогенизация полученного затора; корректировка рН затора и его транспортирование в заторный аппарат, роль которого при применении этой дробилки сводится лишь к осахариванию затора.
Преимущества солододробилок Vario-тШ: возможность одновременной переработки солода для одной варки; оптимальное увлажнение (кондиционирование) солода; возможность управления процессом увлажнения солода; возможность автоматического регулирования ширины рабочего зазора между валками; система эффективной гомогенизации дробленого солода с минимизацией контакта с кислородом; щадящая транспортировка затора; высокоточное регулирование температуры воды; удобство обслуживания и профилактических работ; компактность конструкции и удобство монтажа.
Два дозирующих валика оснащены индивидуальными приводами с регуляторами частоты. Производительность дробилки определяется частотой вращения нижнего дозирующего валика. Верхний дозирующий валик независим от нижнего и управляется датчиком уровня. С его помощью обеспечивается требуемая продолжительность пребывания солода в камере увлажнения. Кроме того, верхний валик компенсирует колебания потока, вызываемые, с одной стороны, резко меняющимся содержанием пыли, а с другой — изменением давления зерна при опорожнении бункера, расположенного над дробилкой. Такая слаженная совместная работа двух дозирующих валиков позволяет обеспечить оптимальную продолжительность увлажнения при постоянной производительности дробилки.
Камера увлажнения оснащена системой для подачи и равномерного распределения воды, устройством для отделения капельной жидкости с поверхности зерна и моющими головками для безразборной автоматизированной мойки.
В корпусе дробилок установлена пара валков (см. рисунок), изготовленных методом центробежного литья со специальным напылением. Валки имеют рифленую поверхность, причем рифление выполнено под углом к оси. После выработки ресурса, который составляет, как правило, не менее 2000 ч, поверхность валков подвергают восстановлению (до 20 раз). Валки установлены на регулируемых опорах во вла-
5 • 2008
13
гозащищенном исполнении. Под каждым из валков находится специальный, индивидуально настраиваемый скребок для лучшего отделения дробленого материала с поверхности валка. Дробилка оснащена регулирующим устройством для автоматической, бесступенчатой, точной установки зазора между валками. Каждый из дробильных валков оснащен индивидуальным приводом с регулируемой частотой вращения.
Под дробильными валками расположена смесительная камера, предназначенная для смешивания дробленого солода с водой в заданном соотношении и получения однородной заторной массы — бескомко-вого затора. Корпус смесительной камеры имеет призматическую форму и ориентирован вершиной вниз. В нижней части смесительной камеры на фланцах укреплен заторный насос центробежного типа, причем рабочее колесо насоса ориентировано горизонтально. Специальная конструкция заторного насоса характеризуется новой геометрией лопастей и корпуса, благодаря чему его коэффициент полезного действия повышается примерно на 40 % по сравнению с типовыми насосами. Кроме того, это сказывается на снижении потребляемой мощности электропривода. Благодаря применению червячной передачи насос легко справляется даже с затором, имеющим очень высокую вязкость, что требуется, например, при приготовлении начального сусла с повышенной концентрацией (до 24 %), и выдерживает более высокую температуру.
В смесительной камере расположена шнековая мешалка, соединенная с валом насоса, и автоматически поддерживается постоянный уровень заторной массы для предотвращения захвата заторным насосом воздуха. Привод заторного насоса оснащен регулятором частоты, что позволяет изменять подачу при транспортировке затора из смесительной камеры. В двух противоположных стенках смесительной
камеры, расположенных со сторон торцов дробильных валков, приварены штуцера для подвода воды, предназначенной для приготовления затора. Каждый из штуцеров оснащен специальным распределительным устройством, благодаря которому одна часть воды подается непосредственно под дробильные валки, а другая направляется по стенке смесительной камеры. При прохождении дробленого солода через слой разбрызгиваемой воды он равномерно увлажняется.
Дробилки оснащены электронной защитой от переполнения, автоматическими расходомером и регулятором температуры. Дробилки управляются по заданной программе совместно с оборудованием варочной установки.
В зависимости от переменных входных и возмущающих параметров, и прежде всего качественных показателей поступающего на дробление солода, система дробления может самонастраиваться по заданной программе под воздействием управляющих параметров, в результате чего автоматически устанавливаются оптимальные режимы процесса (температура увлажняющей воды, продолжительность увлажнения, ширина зазора между дробильными валками), гарантированно обеспечивающие стабильность и требуемый уровень выходных параметров системы — качественные показатели дробленого солода.
Основные технологические режимы дробления при этом варьируются в следующих диапазонах: температура увлажняющей воды 50...70 °С; продолжительность увлажнения 30-120 с; межвалковый зазор 0,2-1,0 мм.
Температура увлажняющей воды влияет на показатели дробленого солода: чем выше температура, тем грубее помол, и наоборот. Обычно температура увлажняющей воды составляет 60.65 °С, а продолжительность увлажнения — 30-60 с.
Типичный зазор между валками составляет 0,30-0,45 мм. При этом следует
Таблица 1
Показатель Марка солододробилки
УБ У10 У16 У20 У2Б
Производительность* по солоду, т/ч 5 10 16 20 25
Количество валков, шт. 2 2 2 2 4
Длина валков, мм 600 1000 1200 1200 1200
Ориентировочный общий расход воды на приготовление затора, гл/ч 85-165 175-335 285-540 350-660 440-750
В том числе:
на увлажнение 20-40 40-80 65-130 80-160 100-200
на затирание 65-125 135-255 220-410 270-500 340-550
Установленная мощность, кВт 21 41 58 74 74
Высота без камеры увлажнения, мм 1555 1830 1925 1925 2610
Высота с камерой увлажнения, мм 3160 3275 3660 3660 4345
Масса (без бункера), кг 2100 3600 5650 5650 9550
* В зависимости от качества солода возможны отклонения ±5%. При использовании несоложеного зерна производительность дробилки снижается.
5•2008
14
учитывать, что при меньшем зазоре (менее 0,35 мм) значительно сокращается доля крупной фракции дробленого солода (это впоследствии скажется на ухудшении фильтрования затора), а при большем зазоре (свыше 0,50 мм) следует ожидать снижения экстрактивности и производительности.
Технические характеристики дробилок VariomШ приведены в табл. 1.
Для крупных пивоваренных предприятий предназначена аналогичная по конструкции дробилка PowermШ производительностью 40 т/ч. Удельный расход воды на увлажнение составляет 0,5-0,7 гл на каждые 100 кг солода. Основные технические характеристики этой дробилки приведены в табл. 2.
Конструкция дробилок предусматривает возможность автоматической корректировки рН затора (обычно до 5,1-5,2) благодаря дозированию молочной кислоты, как правило, в смесительную камеру. При этих значениях рН затора блокируется окисляющий фермент липоксигена-за, в результате значительно повышается стабильность вкуса пива.
Смесительная камера герметизирована, вследствие чего контакт затора с кислородом воздуха минимизирован. Иногда к смесительной камере дополнительно подводят диоксид углерода или инертный газ для абсолютного исключения негативного влияния кислорода на процесс дробления, обеспечения благоприятных условий для стабилизации вкуса и повышения устойчивости к старению готового пива.
В дробилках этого типа зернозасыпь на одну варку измельчается и перекачивается в щадящем режиме в заторный аппарат в течение «30 мин. Это обусловлено, во-первых, необходимостью предохранения дробленого материала от окисления, а во-вторых, для того, чтобы различие в продолжительности белковой паузы для начальной и последней порций дробленых зернопродуктов было не слишком велико.
Таблица2
Показатель Значение
Производительность по солоду, т/ч 40
Количество валков, шт. 2
Длина валков, мм 2000
Ориентировочный общий расход воды на приготовление затора, гл/ч 1080-1600
В том числе:
на увлажнение 175-250
на затирание 425-700
Установленная мощность, кВт 115
Высота без камеры увлажнения, мм 2610
Высота с камерой увлажнения, мм 4345
Масса (без бункера), кг 10 190
Благодаря лучшему сохранению оболочки и, следовательно, лучшим фильтровальным свойствам слоя дробины по сравнению с сухим дроблением загрузка фильтрационного аппарата может быть почти на треть больше, что приводит к существенной экономии капитальных вложений и энергозатрат или же увеличению мощности варочного отделения.
Наиболее важные отличительные особенности солододробилок VariomШ и Ро-wermШ от аналогичных дробилок других производителей:
наличие верхнего дозирующего валика, что исключает возможности попадания воды из камеры увлажнения в приемный бункер солода и образование в нем плесени;
применение специального центробежного насоса, а не винтового, недостатком которого является быстрый износ статора и необходимость его периодической замены.
Таким образом, при использовании со-лододробилок VanomШ и PowermШ можно отметить следующие преимущества по сравнению с традиционными способами сухого и кондиционированного дробления солода:
отпадает необходимость в некоторых видах вспомогательного оборудования (бункере для дробленого солода, конвейере для его транспортирования, предза-торнике, предзаторном аппарате и насосе для транспортировки затора);
обеспечиваются стабильные показатели помола при изменяющихся входных параметрах солода за счет автоматического программируемого режима работы дробилки;
в 2-3 раза сокращается продолжительность дробления единовременной засыпи;
снижаются удельные энергозатраты на дробление;
сокращается производственная площадь, занимаемая дробильным оборудованием;
исключается пылеобразование при дроблении, в результате чего, во-первых, снижаются общие затраты на аспирацию и предъявляются менее жесткие требования к производственному помещению с точки зрения обеспечения взрывобез-опасности, во-вторых, повышается культура производства, благодаря чему дробилки этого типа можно устанавливать непосредственно в варочном отделении;
обеспечивается большая целостность оболочки зерна, что способствует улучшению фильтруемости затора за счет повышения проницаемости слоя дробины в фильтрационном аппарате;
появляется возможность использования большей единовременной зернозасыпи благодаря лучшей фильтруемости затора, либо при одинаковой зернозасыпи появляется возможность использования фильтрационного аппарата меньшего размера и, следовательно, меньшей стоимости;
обеспечивается эффективное перемешивание дробленого солода с водой в специальной смесительной камере дробилки, что предотвращает образование комков и способствует равномерному осахариванию затора; появляется возможность автоматической корректировки рН затора непосредственно в смесительной камере дробилки, реализации современной концепции «бескислородной технологии» за счет герметичной конструкции системы и подачи затора в заторный аппарат снизу с помощью насоса с регулируемой подачей при минимизации контакта с кислородом воздуха;
обеспечивается высокий уровень производственной санитарии как системы
дробления, так и транспортирования затора за счет высокоэффективной, автоматизированной, безразборной мойки и применения в конструкции деталей и узлов, соприкасающихся с технологическими средами, исключительно из безупречных нержавеющих сталей;
упрощается монтаж и техническое обслуживание солододробилки благодаря более простому конструктивному устройству (меньше дробильных валков, приводов, механических передач и пр.);
снижаются капитальные и эксплуатационные затраты на дробление солода.
В России и странах СНГ по состоянию на июль 2008 г. эксплуатируются 26 солододробилок VariomШ. &
Комплексное видение
зачастую открывает лучшее решение. Инновации нельзя перевести в плоскость обычных машинных технологий. Поэтому етлго охватывает и экологию, и экономику, и эргономику епшго за интеллектуаль ную технику, экологи ческую, надёжную экономичную и эффективную. Мы берём на себя ответственность за наш мир и человечество, которое живет в нём.
