CC BY
37
ТЕХНОЛОГИЯ -
Влияние частоты вращения мешалок на технологические параметры пивного сусла
1Е.В. Ильина
Московский государственный университет технологий и управления
Перемешивание и смешивание широко применяют для равномерного распределения составных частей в жидких смесях, а также для интенсификации массообменных, тепловых и биохимических процессов.
При перемешивании значительно повышается скорость процесса в результате увеличения поверхности взаимодействующих тел и турбулизации потоков. Турбулизация потоков приводит к уменьшению толщины пограничного слоя, увеличению и непрерывному обновлению поверхности взаимодействующих фаз.
Основные показатели работы перемешивающих устройств, которые могут быть положены в основу их сравнения, — эффективность и интенсивность перемешивания. Эффективность перемешивающего устройства характеризует качество проведения процесса перемешивания, интенсивность определяется временем достижения заданного технологического результата.
Перемешивание осуществляют с введением в перемешивающую среду механической энергии с внешнего источника при помощи мешалок различной конструкции, применения отбойных пластин и изменения частоты вращения.
В процессе затирания из размолотого солода (при использовании воды определенной температуры) должно переходить в растворимое состояние максимальное количество веществ затираемых материалов. Этот процесс катализируется теми ферментными системами, которые накопились в солоде во время солодоращения и остались в нем после сушки.
Часть веществ солода уже подвергалась ферментативному распаду при соложении, при затирании же величина распада белковых веществ увеличивается еще на 60-100 %, а крахмала — на 1000-1400%.
Первый этап процесса затирания — смешивание дробленого солода с водой, при этом растворяется часть веществ солода, способных переходить в раствор без участия ферментов, и набухают вещества, находящиеся в коллоидном состоянии. Это главным образом сахара, которые составляют 7,5-10 % сухих веществ солода, белки и продукты их распада — 2,5-4,0, пек-тозаны— 1,0-1,5, пектин— 0,3-0,5, дубильные и горькие вещества до 0,4 % и почти все неорганические вещества.
Создаваемые при затирании условия не для всех ферментов солода оптимальны. Обычно температурный ре-
жим предусматривает выдержку, наиболее благоприятную для превращения белковых веществ и для накопления мальтозы или декстринов для полного осахаривания.
На экспериментальной установке (см. статью «Новые перспективы приготовления пивного сусла») исследования проводили с целью нахождения рациональных режимов работы перемешивающих устройств для получения максимального количества экстракта с одновременным сокращением продолжительности фильтрования.
Частота вращения мешалок увеличивалась по сравнению с контрольной частотой вращения 100 мин-1 в 2; 2,5; 3; 4 раза. В качестве перемешивающих устройств использовали различные типы мешалок: якорную, лопастную двухрядную, пропеллерную и комбинированную, состоящую из пропеллерной и лопастной мешалок. Контрольная мешалка — лопастная, которая применяется в заторном лабораторном аппарате, имеет один ряд лопастей.
Исследования проводили с разными партиями солода, характеристики которых представлены в таблице.
№ партии солода Экстрактивность на ВСВ Е1, % Экстрак-тивность на АС В Е2, % Влажность, %
1 76,2 79,3 3,9
2 73,9 77,0 4,0
3 78,6 82,0 4,1
4 75,0 77,9 3,7
Данные влияния частоты вращения мешалок на экстрактивность Е1 пивного сусла, полученные при обработке партии солода № 4, представлены на рис. 1. Исследования проводили со всеми партиями солода в трехкратном повторе, и во всех опытах наблюдали снижение экстрактивности с увеличе-
Рис. 1. График влияния частоты вращения мешалок на Е : 1 — якорная мешалка; 2 — двухрядная лопастная мешалка; 3 — пропеллерная мешалка; 4 — комбинированная мешалка
Рис. 2. График зависимости экстрактивности пивного сусла от частоты вращения различных типов мешалок (с отбойными пластинами):
1 — якорная мешалка; 2 — двухрядная лопастная мешалка; 3 — пропеллерная мешалка; 4 — комбинированная мешалка
ПИ]
шшитсиу 4 •
2005
ТЕХНОЛОГИЯ
нием частоты вращения мешалок всех типов.
Экспериментальные исследования вначале проводили без отбойных пластин, однако при увеличении частоты вращения мешалок со 100 до 400 мин-1 образовывались воронки на поверхности заторной массы. При увеличении частоты вращения мешалок глубже становилась центральная вихревая воронка, следовательно, снижалась эффективность перемешивания, характерная для всех типов мешалок.
После проведенных исследований пришли к выводу, что при увеличении частоты вращения мешалок более 100 мин-1 необходимо применять отбойные пластины, поэтому дальнейшие экспериментальные исследования проводили с их использованием.
Исследования показали, что существует зависимость экстрактивности пивного сусла от частоты вращения различных типов мешалок при применении разных партий солода, с увеличением числа оборотов мешалок повышается экстрактивность во всех четырех партиях солода. Следовательно, дальнейшие исследования можно проводить с одной партией солода. Зависимости экстрактивности пивного сусла от частоты вращения различных типов мешалок с партией солода № 2 представлены на рис. 2.
На основании экспериментальных данных исследуемый процесс можно выразить линейным уравнением
Y(X) = bo + b1X,
или в натуральном выражении E. (n) = b + b,n-
1 4 ' o 1
Пользуясь методом наименьших квадратов, позволяющим сгладить влияние случайных причин на экспериментальные данные и получить математическую модель процесса в виде полинома, были найдены коэффициенты уравнения регрессии.
Для практического использования необходимо было перейти к натуральному масштабу, были получены коэффициенты уравнения в натуральном выражении.
ЛИТЕРАТУРА
1. Грачев Ю.П. Математические методы планирования экспериментов. — М.: Пищевая промышленность, 1978.
2. Кафаров В.В. Методы кибернетики в химии и химической технологии. — М.: Химия, 1971.
3. Ермолаева Г.А., Колчева Р.А. Технология и оборудование производства пива и безалкогольных напитков, — М.: Изд. центр «Академия», 2000. Сям*
www.nocado-schwarte.ru
nacrarfn scHweet-fa
Фирма «Нокадо-Швартэ», Германия, предлагает:
экономическое и высокоэффективное оборудование компаний группы «НОКАДО»
• аэраторы сусла TURBO AIR с ручным и автоматическим управлением
• установки чистой культуры дрожжей, системы сбора и ведения дрожжей CONTI PROP, FERMEX, FLEXI PROP с полуавтоматическим и автоматическим управлением
• установки для производства высокоплотного пива (HGB)
• карбонизаторы TURBO CARBO
• поточные пастеризаторы
• станции мойки (CIP)
• смесительные установки для производства напитков
• двухкомпонентные форсунки для аэрации и карбонизации
• полуавтоматические и автоматические установки розлива в 5-литровые кеги
• комплектные мини-пивзаводы производительностью до 500 000 дал в год
• комплектные ресторанные пивоварни производительностью от 5000 дал до 50 000 дал в год
• разработку и реализацию проектов строительства и реконструкции различных отделений пивоваренного производства
• высококачественную арматуру и клапаны «Nocado» из пищевой нержавеющей стали
• трубы из пищевой нержавеющей стали
• двухседельные клапаны «Toyo»
• пищевые насосы «Nocado»
Со складов в Москве и Новосибирске 123154, Москва, б-р Генерала Карбышева, 8/3, офис 413 тел./факс: (095) 946 80 20, 946 80 26, 79757 68. E-mail: info@nocado.msk.ru 630008, Новосибирск, ул. Ленинградская, 147/1, офис 208 тел. (3832) 62 31 71, факс: (3832) 62 31 71. E-mail: nocado@mail.ru
АВАНГАРД
НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ ФИРМА
УГЛЕКИСЛОТНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
^ Транспортные емкости для доставки
углекислоты ЦЖУ10, ЦЖУ18 ^ Стационарные емкости для хранения
углекислоты РДХ12,5, 22,5, 50,0 ^ Газификаторы электрические
ГУ125...1000 ^ Подогреватели электрические
ПУ125...1000 ^ Регуляторы давления газовые ^Станция перелива жидкой
углекислоты СПУ10/50, СПУ10/50Т ^ Станция зарядки углекислотных баллонов и огнетушителей СЗУ-800 и СЗУ-800Д
Тел.: (846) 990-33-22, 990-33-30, т/ф. (846) 335-86-80
www.avangardsamara.ruwww.welmix.ru 443068, г. Самара, ул. Скляренко 3, а/я 1014.
