CC BY
17
Влияние частоты
вращения мешалок
на фильтрование пивного сусла
1Ю.А. Калошин, Е.В. Ильина
Московский государственный университет технологий и управления
Отделение жидкой фазы (сусла) от твердой (дробины) — это в основном физический процесс. Фильтрующим слоем является твердая фаза, определенным образом располагающаяся под ситчатой перегородкой, служащей опорой фильтрующему слою. Весь затор, содержащий жидкую и твердую фазы, перекачивается в фильтрационный аппарат насосом, сообщающим частицам затора значительную скорость (6-8 м/с).
Грубодисперсные частицы шелухи, имеющие наиболее высокую плотность, размещаются непосредственно на ситчатой перегородке, затем более мелкие частицы шелухи и, главным образом, скоагулировавшиеся частицы белковых веществ. Для нормального фильтрования важно, чтобы эта часть белковых веществ не размеща-
Таблица 1
лась сплошным слоем, а была бы перемешана с частицами шелухи.
Важнейшее условие хорошего фильтрования сусла — нормальная степень растворения солода. При плохо растворенном солоде наблюдается слеживание дробины. Свежий сухой солод при дроблении сильно измельчается, шелуха получается мелкая, в результате образуется менее рыхлый фильтрующий слой дробины.
Скорость фильтрования зависит от давления, действующего на заторную массу, характеристик фильтрующего элемента и толщины слоя осадка на фильтре, структуры и характера осадка, состава затора, его температуры и вязкости пивного сусла.
Установлено, что при протекании фильтруемого пивного сусла через
Таблица 2
поры осадка и через фильтрационное сито движение сусла принимает ламинарный характер, следовательно, оно подчиняется закону движения жидкостей в капиллярных каналах.
Экспериментальные исследования проводили со всеми видами мешалок при различной частоте вращения на установке, описанной в статье «Новые перспективы приготовления пивного сусла». Продолжительность фильтрования фиксировали с помощью секундомера. Эксперименты проводили с одной партией солода, так как было установлено, что использование различных партий солода приводит к одинаковой закономерности получения результатов.
Результаты исследований влияния частоты вращения мешалок всех типов на продолжительность фильтрования пивного сусла представлены в табл. 1-4, а также на рис. 1-4. Эксперименты проводили в трехкратном повторе, в таблицах представлены средние результаты.
Из полученных результатов исследований видно, что при увеличении частоты вращения всех типов мешалок, используемых в экспериментах, повышается экстрактивность пивного сусла, однако продолжительность фильтрования сокращается только при п = 200; 250 мин-1. При п = 300 мин-1
Таблица 3
Частота вращения мешалки, Зкстрактивность % Продолжительность фильтрования, мин
мин-1
Контроль, п = 100 76,2 96,0
п = 200 76,7 85,0
п = 250 77,4 82,0
п = 300 77,6 84,0
п = 400 77,9 98,0
Частота вращения мешалки, Зкстрактивность % Продолжительность фильтрования, мин
мин-1
Контроль, п = 100 76,2 95,0
п = 200 76,9 86,0
п = 250 77,6 80,0
п = 300 77,9 84,0
п = 400 78,1 97,0
Частота вращения мешалки, Зкстрактивность Е,, % Продолжительность фильтрования, мин
мин-1
Контроль, п = 100 76,2 94,0
п = 200 76,7 83,0
п = 250 77,4 79,0
п = 300 77,6 84,0
п = 400 77,8 98,0
t, мин
п, мин 1
Рис. 1. График влияния частоты вращения якорной мешалки на продолжительность фильтрования
шшитсиу 5.
2005
t, мин
п, мин 1
Рис. 2. График влияния частоты вращения двухрядной лопастной мешалки на продолжительность фильтрования
^ мин
п, мин 1
Рис. 3. График влияния частоты вращения пропеллерной мешалки на продолжительность фильтрования
продолжительность фильтрования увеличивается, а при п = 400 мин-1 — превышает контрольное время.
Наилучший результат исследований влияния частоты вращения на продолжительность фильтрования получен в эксперименте с комбинированной мешалкой, частота вращения которой была равна 250 мин-1, а продолжительность фильтрования составила 73 мин, что на 23,2 % меньше контрольной.
Как уже говорилось выше, во время фильтрования образуется фильтрующий слой, состоящий из разных фракций дробленого солода. Очевидно, при увеличении частоты вращения мешалок дробленый солод начинает сильно измельчаться. Это приводит к тому, что экстрактивность пивного сусла начинает возрастать, а при фильтровании капилляры, образующиеся в дробине, по которым стекает пивное сусла, забиваются измельченными фракциями солода, что ведет к увеличению продолжительности фильтрования.
График влияния частоты вращения якорной, двухрядной лопастной, пропеллерной и комбинированной мешалок на продолжительность фильтрования представлен на рис. 5.
На основании экспериментальных данных, представленных на рис. 1-5, исследуемый процесс будет описы-
Таблица 4
Частота вращения мешалки, Зкстрактивность % Продолжительность фильтрования, мин
мин-1
Контроль, п = 100 76,0 92,0
п = 200 77,2 79,0
п = 250 77,4 73,0
п = 300 77,6 80,0
п = 400 78,1 94,0
t, мин
п, мин 1
Рис. 4. График влияния частоты вращения комбинированной мешалки на продолжительность фильтрования
t, мин 100
90
80
70
100
200
250
300 400 п, мин-1
Рис. 5. График влияния частоты вращения мешалок на продолжительность фильтрования:
1 — якорная мешалка;
2 — двухрядная лопастная мешалка; 3 — пропеллерная мешалка; 4 — комбинированная мешалка
ДЖЕИОЯ/ЭЛАН
Таблица 5
2
Тип мешалки 0.
Якорная 120,00 -0,3 6,095-10-4
Двухрядная 119,78 -0,303 6,133-10-4
лопастная
Пропеллерная 116,7 -0,270 5,52-10-4
Комбинированная 125,00 -0,381 7,76-10-4
ваться уравнением параболической регрессии:
У (х) = Ь0 + Ь1х +Ь2х2
или в натуральном выражении
Т (п) = Ь0 + Ь1п + Ь2п2. (1)
Уравнение параболической регрессии представляет собой полином некоторой степени, и при применении метода наименьших квадратов находим коэффициенты этого полинома решением системы линейных уравнений.
Для практического использования уравнения (1) необходимо перейти к натуральному масштабу.
В результате обработки данных были получены коэффициенты в натуральном выражении (табл. 5). ЛИТЕРАТУРА
1. Интенсификация процесса приготовления пивного сусла/П.М. Яшнова, Н.В. Голикова, А.С. Дронов и др. — М.: ЦНИИТЭИПи-щепром, 1979. Вып. 6—28.
2. Интенсификация процесса приготовления пивного сусла на существующем оборудова-нии/П.М. Яшнова, К.А. Калунянц, Н.В. Голикова и др. — М.: ЦНИИТЭИПищепром, 1980. Вып. 1. С. 1-7.
3. ГрачевЮ.П. Математические методы планирования экспериментов. — М.: Пищевая промышленность, 1978.
www.j-elan.ru
107497, Москва ул. Амурская, д. 3, стр. 20 Тел./факс (095) 789-37-37
5•2005
