Расчет заторного аппарата

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Обзор литературы
0. 1.1. Цель процесса затирания
0. 1.1.1. Гидромодуль затор
0. 1.1.2.Смешивание воды и дробленого солода
0. 1.1.3.Температура начала затирания
0. 1.2. Способы затирания
0. 1.2.1 Настойный способ
0. 1.2.2. Отварочный способ
0. 1.2.2.1.Отварка
0. 1.2.2.2.Одноотварочный способ
0. 1.2.2.3.Двухотварочный способ
0. 1.2.2.4.Трехотварочный способ
2. Заторные аппараты
0. 2.1.Оборудование варочного отделения
0. 2.1.1.Заторный аппарат
0. 2.1.2.Варочные котлы

ТГЭУ ХТЖС КР

Изм.

Лист

№ документа.

Подпись

Дата

Разраб.

Касумбекова В.В..

Пояснительная записка.

Литера

Лист

Листов

Пров.

Черняев А.П.

у

3

27

.

441В гр

Н. контр.

Утв.

.

ВВЕДЕНИЕ

Пиво - один из древнейших и самых  сложных в приготовлении напитков. Для создания конечного продукта пивовары используют самые современные технологии и весьма дорогостоящее оборудование. Но, как и прежде, неотъемлемыми составляющими для приготовления пива являются четыре компонента - вода, солод, дрожжи и хмель.

Процесс производства пива состоит из следующих операций: приёма и хранения солода, приготовления пивного сусла, приготовления дрожжей чистой культуры, сбраживания пивного сусла, осветления и розлива пива в бутылки, бочки, автотермоцистерны..

Затирание – одна из основных стадий производства пива. Это процесс смешивания дробленого соложенного  и несоложеного зернового сырья с водой, нагревание и выдержка полученной смеси при определенном температурном режиме. Смесь дробленых зернопродуктов с водой, подвергаемых затиранию, называют затором, массу зернопродуктов, загружаемых в котел - засыпью, количество воды, расходуемой на приготовление затора – наливом (Тихомиров, 1998).

Цель затирания состоит  в экстрагировании растворимых  веществ солода и несоложеного зерна и превращении под действием ферментов большей части нерастворимых веществ в растворимые. Вещества, перешедшие в раствор при затирании, называются экстрактом. Основными аппаратами для приготовления пивного сусла являются заторный, фильтрационный и сусловарочные аппараты, которые соединены между собой трубопроводами в единую систему, называемую варочным агрегатом

[3]

В зависимости от числа  основных аппаратов различают варочные агрегаты с двумя, четырьмя и шестью аппаратами.

Касумбекова В.В.

ТГЭУ ХТЖС КР

Лист

Черняев А.П.

6

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Четырехаппаратный котел  состоит из двух заторных котлов А  и Б, фильтрационного аппарата, сусловарочного котла, водонагревателя и хмелеотделителя. В одном из заторных котлов производят затирание солода, несоложеного сырья и осахаривание, в другом- нагревание и кипячение заторной массы.

Оба заторных котла совершенно одинаковы, что позволяет маневрировать  их работой.

Заторные котлы четырехаппаратного агрегата находятся в работе не более 50% времени, поэтому для двух рядом установленных агрегатов число заторных котлов можно сократить вдвое. В результате получится один шестиаппаратный агрегат с удвоенной производительностью. Смешивание дробленого солода и несоложеного сырья с водой, производят в заторном котле, который представляет собой цилиндрический сосуд с двойным сферическим днищем, образующим рубашку, предназначенную для нагревания и кипячения заторной массы. В рубашку подается пар, а конденсат и остатки пара отводятся по трубам . Крышка котла также куполообразная и снабжена вытяжной трубой, в которой установлена регулирующая  тягу заслонка. В котле установлена лопастная мешалка с приводом от электродвигателя. В верней крышке котла установлена труба для подачи солода, а в нижней- труба для перекачки заторной массы и  перекрывающий вентиль. Для направления перекачиваемой заторной массы в соседний заторный котел или в фильтрационный аппарат служит распределительный кран. Для уменьшения теплопотерь боковые стенки котла покрыты изоляционным слоем.[3]

Касумбекова ВВ.ВВВВВ.В.

ТГЭУ ХТЖС КР

Лист

Черняев А.П.

7

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

1.1. Цель процесса затирания

Цель затирания – экстрагирование растворимых веществ солода и несоложеного сырья и превращение под действием ферментов нерастворимых веществ в растворимые с последующим переводом их в раствор. Вещества, перешедшие в раствор, называют экстрактом.

1.1.1.Гидромодуль затора

Гидромодуль – это соотношение засыпи и главного налива. Он является очень важным фактором, поскольку определяет концентрацию первого сусла. Можно считать, что при гидромодуле 1:3 ( то есть 3 гл налива на 100 кг засыпи ) получается 20%-ное первое сусло.

Естественно, затор приготавливают гуще, чем требуемая экстрактивность  начального сусла, а именно с экстрактивностью первого сусла  16-20%, чтобы затем можно было направить через дробину количество воды, достаточное для выщелачивания и одновременного разбавления сусла до требуемой массовой доли сухих веществ.

Тем самым от гидромодуля  при затирании зависит состав сусла и тип пива. Для светлого пива следует выбирать в общем больший гидромодуль, то есть 3-4 гл/100 кг засыпи.

Тем самым достигают  ускорения ферментативных реакция.

Для темного пива выбирают более густой гидромодуль, то есть 3-3,5 гл/100 кг засыпи.[2]

1.1.2.Смешивание воды и дробленного солода

Затирание следует проводить  так, чтобы вода и помол тщательно  перемешивались друг с другом без образования комков. В традиционных методах для этого сначала в чан заливают воду, а затем для равномерного перемешивания загружают помол тонкой струей при одновременном пуске мешалки.

Касумбекова В.В.

ТГЭУ ХТЖС КР

Лист

Черняев А.П.

8

Изм.

Лист

№ документа

Подпись.

Дата

   При этом возникают потери из-за образования пыли, однако для качества продукта еще хуже было бы попадание в затор вместе со стекающим дробленым солодом кислорода и существенное повышение его содержания в заторе. При перемешивании воды и помола из-за слипания мелких частиц возникают комки , которые с трудом растворяются и могут привести к йодной окраске пробы дробины.

Для более интенсивного перемешивания  воды с помолом в заторную трубу  встраивают смачиватель, в котором  вода с температурой начала затирания  движется вместе с помолом (при этом происходит перемешивание без образования  комков). Большое значение для начала затирания без образования комков имеет работа мешалки. Современная конструкция смачивателей предполагает также наличие форсунок.

Поскольку заторная вода содержит растворенный кислород, все чаще ее предварительно деаэрируют.

Чем больше смачиватель, тем труднее  добиться быстрого и равномерного смешивания воды и помола.

Известно, что окислительные процессы при смешивании помола, воды и воздуха (воздух содержится также в самом  солоде и воде) начинаются с интенсивного перемешивания на начальной стадии затирания.

Последующие мероприятия для исключения процессов окисления носят поэтому  ограниченный характер. Если требуется  с самого начала подавить эти окислительные  процессы, то рекомендуется герметизировать  и наполнить инертным газом все пути на участке перемещения помола и затора (от силоса для хранения солода до заторного чана).

Кроме того, необходимо подавить возможную  активность липоксигеназы путем  снижения pH, для чего следует использовать возможность биологического подкисления в начале затирания.

В качестве предзаторника  может быть также использовано устройство в виде трубы большого диаметра с  заторным шнеком (например, лопастным) с подключенным последовательно насосом для густых сред.

Касумбекова.

ТГЭУ ХТЖС КР

Лист

Черняев А.П.

9

Изм

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Тем самым можно готовить концентрированные  заторы и проводить все работы с самого начала без доступа кислорода (с заполнением инертным газом).[4]

1.1.3. Температура начала затирания

Целесообразность и нецелесообразность низкотемпературного затирания заключается главным образом в качестве используемого солода (при хорошем растворении затирание начинают при более высокой температуре). Целесообразность и нецелесообразность высокотемпературного начала затирания заключаются в экономии времени производственного цикла, энергии, улучшенной пеностойкости. Но при этом есть вероятность нарушения процесса, если солод окажется некачественным или неоднородным. Важно проверять солод на однородность, во избежание попадания недоброкачественного продукта в производственный цикл [7]

2. Способы затирания

Процесс затирания состоит  в том, что температуру затора поднимают до оптимальных теиператур для действия тех или иных ферментов, и затем выдерживается пауза.

Паузы задаются при следующих оптимальных для ферментов температурах:

• 45 – 48 ˚С – белковая пауза и пауза для расщепления β-глюкана;
• 62 – 64 ˚С – мальтозная пауза;
• 70 – 72 ˚С – пауза для осахаривания;
• 75 – 78 – температура окончания затирания.

По виду повышения температуры различают две группы способов затирания:

• Настойный (инфузионный) способ;
• Отварочный (декокционный) способ.

Касумбекова

ТГЭУ ХТЖС КР

Лист

Черняев А.П.

10

Изм

Лист

№ докумета

Подпись

Дата

1.2.1. Настойный  способ

Настойные (инфузионные) способы затирания солода способствуют растворению и расщеплению веществ солода только благодаря действию присутствующих в солоде ферментов, так как второе средство механического воздействия (кипячение) не применяется. Для достижения определенного баланса ферментативное расщепление необходимо оптимизировать. Затирание начинается при температуре 35-37 °С, повышая затем температуру со скоростью 1 °С/мин до 50-52 °С. Белковую паузу проводят в течение 20-30 мин в зависимости от содержания свободного α-аминного азота. Повышение температуры до 62 °С также проводится со скоростью 1 °С/мин. Мальтозная пауза направлена на улучшение действия амилаз и проводится в два приема — соответственно 20-30 мин при 62 °С и 20-30 мин при 65 °С. Для выбора продолжительности паузы определяющее значение имеет конечная степень сбраживания и йодное число. Выдержка при температуре осахаривания 70-72 °С продолжается и после достижения нормальной окрашенности затора по йоду, занимая в общей сложности около 60 мин.[2]

При этом растворяются и гликопротеиды, влияющие на пенообразование. Затем затор нагревают до температуры, при которой его перекачивают на фильтрацию (75-77 °С).

Для достижения оптимального контакта ферментов с субстратом месильный орган должен работать и во время длительных пауз. Для слаборастворенного солода затирание следует начинать при температурах ниже оптимальных для действия ферментов, выдерживая отдельные паузы для стимулирования расщепления β-глюкана и крахмала в соответствии с требуемыми аналитическими показателями сусла. При условии соблюдения этих требований выход экстракта не снижается. Получаемое пиво может иметь несколько более мягкий, нейтральный вкус, что компенсируется при необходимости внесением карамельного солода (цветностью около 25 ед. ЕВС).

Инфузионные (настойные) способы затирания позволяют  также экономить энергию (в зависимости от числа отварок и продолжительности их кипячения) [6].

Касумбекова

ТГЭУ ХТЖС КР

Лист

Черняев А.П.

11

Изм

Лист

№ документа

Подпись

Дата

1.2.2. Отварочный  способ

Отварочный (декокционный) способ состоит в том, что отдельне части затора – отварки – подвергают нагреванию при определенных температурах, кипятят и заием смешивают  с остальной частью затора. В зависимости  от числа отварок различают одноотварочный, двухотварочный и трехотварочный способы затирания.

Отличие между способами  заключается в следующем: при  настойном способе температура  затора повышается в результате подогрева  всей массы до предусмотренных температур, а при отварочном – вследствие подогрева и кипячения отдельных частей затора (отварок) и их возврата в общую заторную массу.

При отварочных способах по сравнению с настойными (инфузионными) создаются более благоприятные  условия для действия ферментов, что связано с клейстеризацией крахмала при кипячении отварок, и для получения сусла с более высокой степенью сбраживания, повышается выход экстракта. Однако отварочные способы более длительны: в зависимости от способа приготовления осахаренного затора продолжаются от 3,5 ч (одноотварочный) до 6…6,5 ч (трехотварочный). Несмотря на то, что максимальный выход экстракта наблюдается при использовании трехотварочного способа, он себя оправдывает ввиду большой длительности и сложности.[8]

Касумбекова

ТГЭУ ХТЖС КР

Лист

Черняев А.П.

12

Изм

Лист

№ документа

Подпись

Дата

1.2.2.1.Отварка

Для хода процессов расщепления  при затирании особое значение имеет  использование определенного вида и числа отварок: если выключить мешалку, то твердая фаза затора, густой затор, осаждается на дне емкости, тогда как жидкая фаза затора, жидкий затор, собирается в ее верхней части. Жидкий затор можно отобрать с помощью декантера поплавкового типа.

Чтобы извлечь еще  оставшиеся нерасщепленными частицы  крахмала, густой затор следует кипятить. Жидкий затор кипятить не следует, так как он насыщен перешедшими в раствор ферментами.

В качестве отварки используют по возможности наиболее густую часть  затора.

При обратной перекачке  затора (соединение отварки с основной частью затора) для сохранения ферментов в объединенном заторе при постоянном помешивании перекачивают отварку в основную часть затора, и никогда не поступают наоборот.

Чтобы исключить ненужный и вредный контакт затора с  воздухом, в настоящее время при  перекачке не допускается объединение затора путем подачи отварки сверху; обратную перекачку осуществляют путем подачи затора по мере возможности снизу.

Расход энергии для  нагрева затора с 50 до 64 ºС составляет 1,3 – 1,35 кДж/гл товарного пива.

Объем отварок, отбираемых для кипячения, устанавливается таким образом, чтобы поднять температуру объединенного затора до желаемой. Этот объем известен из опыта пивоварения и составляет от трети до четверти общего объема затора.

При изменении способа  затирания, объем отварок можно рассчитать по специальной формуле.[8]

Касумбекова

ТГЭУ ХТЖС КР

Лист

Черняев А.П.

13

Изм

Лист

№ документа

Подпись

Дата

1.2.2.2.  Одноотварочный  способ

Одноотварочные способы – это в принципе те же настойные способы, в которых повышение температуры – чаще всего до 65 и 75 ºС – достигается путем отбора, кипячения и обратной перекачки отварки. Схема такого одноотварочного способа может быть следующей: начало затирания при 35 ºС и медленное нагревание до 50 ºС; пауза при 50 ºС и нагревание всего затора до 64 ºС, последующая более длинная пауза (для образования мальтозы). Отделение и кипячение отварки 15 – 30 мин. Затем следует соединение отварки с остатком затора с последующим повышением температуры до 75 ºС и осахариванием.

Отварки можно также  делать между паузами от 35 ºС до 50 ºС или между 50 и 64 ºС, но следует  учитывать, что в этих случаях  нерастворимые части отварки  меньше осаждаются и тем самым  достигается меньший эффект.[9]

1.2.2.3. Двухотварочный  способ

Классический двухотварочный способ начинается с затирания при 45 – 50 ºС. После общей для всего  затора короткой температурной паузы  отбирают густой затор и после  последовательного выдерживания необходимых коротких температурных пауз его нагревают до кипения, кипятят 15 – 20 мин и примешивают ко всему затору, благодаря чему температура последнего повышается до 64 ºС. Затем выдерживают паузу для образования мальтозы. Через короткое время отбирают густой затор второй раз и нагревают его до кипения. Вторую отварку кипятят несколько меньше, чем первую, и с ее помощью повышают температуру общего затора примерно до 75 ºС, после чего последний перекачивают в фильтрационный аппарат. Продолжительность двухотварочного способа затирания составляет около 3 – 3,5 ч.

Еще одну возможность  представляет собой начало затирания  при 35 ºС и отбор первой отварки. Конечно, при этом стараются контролировать расщепление белков.

Касумбекова

ТГЭУ ХТЖС КР

Лист

Черняев А.П.

14

Изм

Лист

№ документа

Подпись

Дата