/
Автор: Федоренко Б.Н.
Теги: пивоварение солодоращение пиво пищевое производство пищевая промышленность пищевые добавки
ISBN: 5-93913-053-4
Год: 2004
Текст
Б. Н. Федоренко
ИНЖЕНЕРИЯ
ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
Рекомендовано УМО по образованию в области технологии продуктов питания
и пищевой инженерии в качестве учебного пособия для студентов высших учебных
заведений, обучающихся по специальности 270500 «Технология бродильных производств
и виноделия» направления подготовки дипломированного специалиста 655600
«Производство продуктов питания из растительного сырья» и по специальности
170600 «Машины и аппараты пищевых производств» направления подготовки дипломи-
рованного специалиста 655800 « Пищевая инженерия»
Санкт-Петербург
2004
Б. Н. Федоренко
ИНЖЕНЕРИЯ
ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
Рекомендовано УМО по образованию в области технологии продуктов питания
и пищевой инженерии в качестве учебного пособия для студентов высших учебных
заведений, обучающихся по специальности 270500 «Технология бродильных производств
и виноделия» направления подготовки дипломированного специалиста 655600
«Производство продуктов питания из растительного сырья» и по специальности
170600 «Машины и аппараты пищевых производств» направления подготовки дипломи-
рованного специалиста 655800 « Пищевая инженерия»
Санкт-Петербург
2004
663.43(031)
36.87я2
Рецензенты:
Меледина Татьяна Викторовна — доктор технических наук, профессор,
заведующая кафедрой «Пищевая биотехнология»
Санкт-Петербургского государственного университета низкотемпературных
и пищевых технологий;
Березовский Юрий Михайлович — кандидат технических наук,
доцент кафедры «Пищевые машины»
Московской государственной технологической академии
Федоренко Б.Н.
Инженерия пивоваренного солода: Учеб.-справ, пособие.— СПб.: Профессия,
2004,- 248 с.
ISBN 5-93913-053-4
Рассмотрены теоретические, технологические и технические аспекты производства пивова-
ренного солода. Изложены современные инженерные аспекты солодовенных производств, тех-
ника и технология приема, хранения, очистки и сортирования зернопродуктов, вопросы техноло-
гии производства пивоваренного солода.
Книга предназначена для специалистов промышленных предприятий, НИИ и КБ пивобе-
залкогольной и зерноперерабатывающей отраслей промышленности. Как учебно-справочное
пособие она может быть полезна студентам старших курсов, специализирующимся в области
солодовенной и пивоваренной инженерии.
Все права защищены. Никакая часть книги, включая рисунки, не может быть воспроизведена в
какой бы то ни было форме без письменного разрешения владельца авторских прав.
(N 5-93913-053-4
УДК 663.43(031)
ББК36.87я2
© Б.Н. Федоренко, 2004
© Изд-во «Профессия», 2004
Б.И. Федоренко
ИНЖЕНЕРИЯ ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
Ответственный редактор О.Д. Камнева
Верстка Т.М. Каргаполъцева
Обработка иллюстраций А.В. Андриенко
Дизайн обложки Р.В. Бабкина
Лицензия № ИД 00469 от 25.11.1999 г.
Подписано к печати 11.10.04. Формат издания 70x100 */)6.
Усл.-печ. л. 15,5. Бумага офсетная.
Издательство «Профессия». Санкт-Петербург, 191002, а/я 600
Тел./факс: (812) 140-12-60. URL: www.professija.ru, e-mail: bookpost@professija.ru
Уважаемые коллеги, дорогие читатели!
Пивоваренная отрасль России насчитывает около
300 предприятий. Она является наиболее динамично
развивающейся в секторе пищевой и перерабатывающей
промышленности, а также одним из ведущих налогопла-
тельщиков. В отрасль привлечены значительные инве-
стиции. За последние несколько лет их общий объем
составил более 2,5 миллиардов долларов, и этот процесс
продолжается.
Российские предприятия пивоваренной отрасли про-
изводят продукт, по качеству полностью соответствую-
щий мировым стандартам. Кроме того, россияне все
чаще отдают предпочтение слабоалкогольным напиткам,
которые постепенно вытесняют крепкие. У российского
рынка пива есть значительный потенциал. Так, в 2003 году средний объем потребле-
ния составил 51 литр пива на душу населения. Средний житель Германии, например,
ежегодно выпивает 120 литров пенного напитка, а в Чехии этот показатель составляет
160 литров в год на душу населения.
В последние годы осуществляется прирост производственных мощностей и более
успешно реализуется потенциал уже имеющихся. Если в 1996 году коэффициент их
использования не превышал 50%, к 2003 году он составил более 70%.
Начало XXI века в России характеризуется небывалым подъемом солодовенной
отрасли промышленности - строятся новые и реконструируются действующие соло-
довни. Однако эта позитивная тенденция, направленная на расширение объемов про-
изводства и повышение качества пивоваренного солода, сопровождается существен-
ным отставанием в подготовке квалифицированных специалистов солодовенного про-
филя и практически полным отсутствием специализированной современной научно-
технической и учебно-справочной литературы, посвященной производству пивоварен-
ного солода. В связи с этим книга Федоренко Б.Н. «Инженерия пивоваренного соло-
да» весьма своевременна, а ее тематическая направленность чрезвычайно актуальна.
В книге сформулированы и проанализированы основные производственные про-
блемы современных солодовенных предприятий и спрогнозированы возможные на-
правления их технического и технологического совершенствования. Проблемный
характер книги, несомненно, поможет специалистам сосредоточиться на «узких» ме-
стах солодовенных производств, а студентам и аспирантам правильно сориентиро-
ваться в выборе актуальных тем для своих курсовых, дипломных проектов и научных
работ, направленных на практическое совершенствование техники и технологии про-
изводства пивоваренного солода.
А. Кочетов,
Президент ЗАО
Московский пиво-безалкогольный
комбинат «Очаково»
Выражение признательности
Издательство «Профессия» и автор книги выражают особую признательность
генеральным спонсорам проекта:
ЗАО Московскому пиво-безсткоголъному комбинату «Очаково» в лице
Президента г-на Кочетова Алексея Андреевича
и
Компании Schmidt-Seeger AG (Германия) в лице
председателя правления г-на Конрада Майера (Konrad Meier)
и члена наблюдательного совета
г-на Виллибальда Шмидта (Willibald Schmidt)
за помощь автору при подготовке книги.
Мы благодарим организации и компании,
поддержавшие выход этого издания
«ЯРПИВО», ОАО...............................................2, 3 гл.
«НОВОЗАЙМС А/С»..................................................3 гл.
«ГИПРОПИЩЕПРОМ-2», ОАО...........................................3 гл.
«ЮТС», ООО...............................................закладка
«Холвриека», АО................................................. 2 гл.
«РУССКИЙ СОЛОД», ОАО.............................................3 гл.
BS1, Breweries Supply International......................1-й форзац
«Национальные Водные Ресурсы», ООО...............................3 гл.
журнал «Пиво и напитки»..........................................3 гл.
журнал «Пивное дело».............................................2 гл.
Автор книги ФЕДОРЕНКО Борис Николаевич — доктор технических наук,
профессор кафедры «Технологическое оборудование пищевых предприятий» Мос-
ковского государственного университета пищевых производств.
С 1966 г. его трудовая деятельность связана с пивобезалкогольной отраслью
промышленности — работал в проектном институте «Гидропищепром-2», в научно-
исследовательском институте «ВНИИбиотехника», а с 1988 г. преподает в МГУПП —
читает курсы «Технологическое оборудование отрасли» для студентов-технологов
(специальности 270500 и 070100) и механиков (специальность 170600), специализи-
рующихся в области солодовенных, пивоваренных, биотехнических, ферментных про-
изводств и пищевой инженерии.
Сфера научных интересов Федоренко Б. Н. биотехника и биоинженерия соло-
да, пива и ферментных препаратов; мембранная инженерия. Он является автором
более 80 научных и учебно-методических работ, среди которых учебник «Технологи-
ческое оборудование предприятий пивоваренного и безалкогольного производств»
(1994), монография «Ферменты и мембраны: научные основы взаимодействия» (2002),
более 10 учебных пособий, лабораторных практикумов и пр. Федоренко Б. Н. —
автор 10 изобретений, большинство которых внедрено в производство, а на одно
изобретение продана лицензия Чехословакии (1982).
Федоренко Б. Н. активно совмещает научно-педагогическую деятельность с ока-
занием практической помощи промышленности. При его непосредственном научно-
техническом сопровождении проектов осуществлены строительство новых и реконст-
рукция действующих пивоваренных и солодовенных предприятий, среди которых
пивоваренные производства на филиалах МПБК «Очаково» в г. Краснодаре и г. Пензе,
пивоваренный завод «Тинькофф» в Пушкине (Ленинградская обл.), «Усть-Илимский
пивоваренный завод», солодовенные заводы в Липецкой обл., г. Белгороде и г. Туле и др.
СОДЕРЖАНИЕ
1РЕДИСЛОВИЕ............................................. °
ВВЕДЕНИЕ 10
СОВРЕМЕННЫЕ ИНЖЕНЕРНЫЕ АСПЕКТЫ ПРОИЗВОДСТВА ПИВОВАРЕН-
НОГО СОЛОДА ....... .....................................13
1 1 ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ СИСТЕМОЛОГИИ ...........................13
1 2 СИСТЕМНОСТЬ СОЛОДОВЕННЫХ ПРОИЗВОДСТВ.....................15
1 3 СТРОЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ........................16
1 4 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПОТОК - ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ ТЕХНОЛОГИЧЕ-
СКОЙ СИСТЕМЫ.......................................18
1.4.1. Морфология и классификация технологических операций.18
1.4.2. Морфология и классификация технологических потоков . . . 22
1.4.3. Диалектика технологического потока ...........26
1 5. ТЕХНИКА - МАТЕРИАЛЬНАЯ ОСНОВА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПОТО-
КА ................................................28
1.6. РОЛЬ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ В РАЗВИТИИ СОЛОДО-
ВЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА..................................28
1.7. КЛАССИФИКАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ ............30
1.8 ОСНОВНЫЕ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ФУНКЦИО-
НИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ ..............33
1.9. ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ЭКСПЛУАТАЦИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДО-
ВАНИЯ .................................................34
1.10. ОСНОВНЫЕ КОНСТРУКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ и ПОКРЫТИЯ, ПРИ-
МЕНЯЕМЫЕ В ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМ ОБОРУДОВАНИИ................36
'лава 2
ТРИЕМ, ХРАНЕНИЕ, ОЧИСТКА И СОРТИРОВАНИЕ ЗЕРНОПРОДУКТОВ .... 39
2.1. ОСНОВНЫЕ ФИЗИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПИВОВАРЕН-
НЫХ ЯЧМЕНЕЙ И ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К НИМ ...............39
2.2. ИНЖЕНЕРНЫЕ ЗАДАЧИ ПРИЕМА, ХРАНЕНИЯ, ОЧИСТКИ И СОРТИРО-
ВАНИЯ ЗЕРНОПРОДУКТОВ И МАШИННО-АППАРАТУРНЫЕ ВАРИАН-
ТЫ ИХ РЕШЕНИЯ ...............................................43
2.3. ХРАНЕНИЕ ЗЕРНОВОГО СЫРЬЯ .....................................50
2.3.1. Основные типы зернохранилищ ..............................50
2.3.2. Особенности хранения ячменя ..............................56
2.3.3. Сушка и охлаждение ячменя ................................58
2.3.4. Основы хранения и перемещения зернопродуктов в силосах....62
2.3.5. Инженерные расчеты вместимости зернохранилищ солодовенных пред-
приятий ..................................................65
2.3.6. Хранение растительного сырья в регулируемой газовой среде.66
2.4. ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ОЧИСТКИ И СОРТИРОВАНИЯ ЗЕРНОПРО-
ДУКТОВ ......................................................67
2.5. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ОЧИСТКИ И СОРТИРОВАНИЯ ЗЕРНОПРОДУК-
ТОВ .........................................................71
2.5.1. Ситовые сепараторы ...................... . . . .........71
2.5.2. Воздушные сепараторы... . . .............83
2.5.3. Воздушно-ситовые сепараторы.............................. 84
2.5.4. Триеры................................................... 89
СОДЕРЖАНИЕ
7
2.5.5. Камнеотделительные машины..................... .... 93
2.5.6. Магнитные сепараторы ............... .......... - ... 93
2.5.7. Комбинированные очистительно-сортировочные агрегаты . 98
2.6. ВЗВЕШИВАНИЕ ЗЕРНОПРОДУКТОВ............................... 100
2.6.1 Вагонные стационарные весы........................... 100
2.6.2. Автомобильные весы ................................ 101
2.6.3. Автоматические ковшовые весы ....................... 102
2.7. АСПИРАЦИОННОЕ ОБОРУДОВАНИЕ .............................. 104
2.7.1. Рукавные фильтры 105
2.7.2. Пункт — фильтры.................................... 106
2.8. ОСНОВНЫЕ ПРОБЛЕМЫ И ТЕНДЕНЦИИ ТЕХНИЧЕСКОГО РАЗВИТИЯ
ПРИЕМА, ХРАНЕНИЯ, ОЧИСТКИ И СОРТИРОВАНИЯ ЗЕРНОПРОДУК-
ТОВ ........................................................108
Глава 3
ПРОИЗВОДСТВО ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА ............................. 111
3.1. ОСНОВНЫЕ ТИПЫ ПИВОВАРЕННЫХ СОЛОДОВ И ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪ-
ЯВЛЯЕМЫЕ К НИМ ............................................ 111
3.2. РЕТРОСПЕКТИВА РАЗВИТИЯ СОЛОДОВЕННОЙ ИНЖЕНЕРИИ .... 113
3.2.1. Токовые солодовни................................ . . ИЗ
3.2.2. Пневматические солодовни ............................115
3.3. ИНЖЕНЕРНЫЕ ЗАДАЧИ СОЛОДОВЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА И МА-
ШИННО-АППАРАТУРНЫЕ ВАРИАНТЫ ИХ РЕШЕНИЯ .....................116
3.3.1. Производство солода периодическим способом ..........123
3.3.2. Производство солода периодическим способом в статической солодовне 124
3.3.3. Производство солода полунепрерывным способом.........125
3.3.4. Производство солода непрерывным способом ........... 126
3.4. МОЙКА И ЗАМАЧИВАНИЕ ЯЧМЕНЯ .............................. 129
3.4.1. Технологические аспекты замачивание ячменя ..........130
3.4.2. Оборудование для мойки и замачивания ячменя..........134
3.5. ПРОРАЩИВАНИЕ ЯЧМЕНЯ ..................................... 149
3.5.1. Технологические аспекты проращивания ячменя .........149
3.5.2. Оборудование для солодоращения .................... 159
3.6. СУШКА СОЛОДА............................................. 198
3.6.1. Технологические аспекты сушки солода 198
3.6.2. Солодосушилки ...................................... 201
3.7. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ОБРАБОТКИ СУХОГО СОЛОДА .................220
3.7.1. Росткоотбойные машины ............................. 220
3.7.2. Росткоотбойные установки ............................222
3.7.3. Полировочные машины ............................... 222
3.8. СОЛОДОВНИ БАШЕННОГО ТИПА..................................223
3.9. ОСНОВНЫЕ ПРОБЛЕМЫ И ТЕНДЕНЦИИ ТЕХНИЧЕСКОГО РАЗВИТИЯ
ПРОИЗВОДСТВА ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА...........................230
ЗАКЛЮЧЕНИЕ................................................... 234
ЛИТЕРАТУРА..................................................... 235
ТОЛКОВЫЙ СЛОВАРЬ СПЕЦИАЛЬНЫХ ТЕРМИНОВ .......................... 236
ПРИЛОЖЕНИЯ .................... ............................. Г.' 240
ПРЕДИСЛОВИЕ
Начало XXI века ознаменовано началом стремительного технического развития отече-
ственной солодовенной отрасли промышленности, направленного на увеличение объемов про-
изводства пивоваренного солода, расширение его ассортимента и повышение качества.
Анализ современного состояния и достижений солодовенных производств позволяет сде-
лать некоторые обобщения.
Первое. Темпы развития отечественных солодовенных производств традиционно отстают
от темпов развития пивоваренных производств. Однако к настоящему времени складывают-
ся объективные условия, способствующие нарушению этой тенденции. В ближайшие годы
благодаря возведению новых солодовен и реконструкции действующих солодовенных пред-
приятий, разрыв между объемами потребления и производства пивоваренного солода будет
сокращен, а впоследствии — устранен.
Второе. К началу XXI века технический арсенал современных солодовенных произ-
водств пополнился широчайшим спектром уникальных процессов и специализированного
технологического оборудования. Однако в силу своей новизны и оригинальности эти про-
цессы и оборудование в большинстве своем, не только у нас, но и за рубежом, изучены пока
недостаточно глубоко, о чем свидетельствует обилие теоретических противоречии в мировой
научно-технической литературе.
Третье. В России не осуществляется целенаправленная подготовка квалифицирован-
ных кадров, специализирующихся в области производства пивоваренного солода. Лишь в
рамках специальности 270500 «Технология бродильных производств и виноделие» частич-
но затрагиваются вопросы химии, технологии и инженерии солодовенных производств. Прак-
тически свернуты научные исследования в области солодоращенпя.
Все это, на наш взгляд, не способствует осуществлению инженерного обеспечения техни-
ческого развития отечественных солодовенных производств на современном, качественном и
высокопрофессиональном уровне.
Кроме того, недостаточно специализированной научно-технической литературы, в которой
были бы обобщены, систематизированы и проанализированы современные теоретические, тех-
нологические и инженерные аспекты солодовенных производств. Достаточно сказать, что
последнее специализированное издание' вышло в свет в 1980 году и во многом уже не соот-
ветствует современному техническому и технологическому уровню производства пивоварен-
ного солода.
Восполнить этот пробел и призван настоящий учебник, в котором автор, опираясь на совре-
менные достижения науки, техники и технологии, предпринял попытку систематизировать тео-
ретические знания и практический опыт в области производства пивоваренного солода.
В основу учебника положен курс лекций, читаемый автором в Московском государствен-
ном университете пищевых производств (МГУПП) для студентов технологов (специаль-
ность 270500) и механиков (специальность 170600), специализирующихся в области бро-
дильных производств и пищевой инженерии, а также практический опыт, накопленный авто-
ром при разработке и научно-инженерном сопровождении проектов строительства новых и
реконструкции действующих солодовенных предприятий, осуществляемых в России в тече-
ние последнего времени на основе высокоэффективного и экономичного технологического
оборудования ведущих зарубежных фирм.
Книга включает три главы. В первой главе изложены современные инженерные аспекты
солодовенных производств; во второй — рассмотрены техника и технология приема, хране-
ния, очистки и сортирования зернопродуктов, а в третьей — описаны техника и технология
производства пивоваренного солода.
Автор убежден, что качественное современное инженерное образование должно быть не-
пременно опережающим — обучать следует ие тому (пли не только тому), что существует на
1 Технология солода: Пер. с нем,— М.: Пищевая промышленность, 1980,— 504 с.
ПРЕДИСЛОВИЕ
9
производстве, а главным образом тому, что должно быть. Однако чтобы уверенно смотреть в
будущее, необходимо, опираясь на традиции и опыт предшественников, иметь надежную тео-
ретическую и практическую подготовку, позволяющую не только хорошо знать и понимать
проблемы современного производства, но и успешно решать их в ходе технического развития
предприятия.
Исходя из этого, автор старался придать учебнику ретроспективный и проблемный ха-
рактер, что является его существенной отличительной особенностью. В частности, сделана
попытка кратко осветить наиболее значимые исторические этапы технического развития ос-
новных технологических стадий солодовенных производств, выявить и проанализировать их
современные производственные проблемы и, опираясь на диалектические, системные и инже-
нерные закономерности развития, спрогнозировать и обосновать возможные направления их
технического и технологического совершенствования.
Принимая во внимание мудрое высказывание великого Лейбница о том, что «знание прин-
ципов важнее знания фактов», автор старался не перегружать книгу быстро устаревающим
фактическим материалом (марками и характеристиками конкретного оборудования и т. п.),
а стремился описывать и анализировать принципиальные особенности конструктивного уст-
ройства технических систем и их технологические возможности.
Автор с благодарностью примет все замечания и предложения, направленные на даль-
нейшее совершенствование книги.
Отзывы просим направлять по адресу: 125080, Москва, Волоколамское шоссе, 11, МГУПП.
ВВЕДЕНИЕ
В истории, к сожалению, не сохранилось точных сведений о времени и месте зарождения
солодопроизводства. Полагают, что произошло это около 7 тысяч лет до Христианской эры —
в эпоху неолита, у народов Ближнего Востока на территории Южного Двуречья, которую
ныне занимает Ирак.
Эпоха неолита — нового каменного века, продолжавшаяся в период между примерно
VIII и III тысячелетиями до Христианской эры, характеризуется, в частности, переходом от
присваивающего хозяйства, в основе которого лежали собирательство, охота, рыболовство, к
производящему хозяйству, базирующемуся на земледелии и скотоводстве.
Именно к этому периоду истории исследователи относят самые древние археологические
свидетельства о соложении и приготовлении из ячменного солода слабоалкогольных напит-
ков — предшественников современного пива. Так, одна из древнейших археологических
находок — дощечка с запечатлением процесса приготовления хлебного бродильного напит-
ка, ориентировочно датируемая VI тысячелетием до Рождества Христова, была обнаружена в
1981 году при раскопках Вавилона*. А в III тысячелетии той же эры шумеры изготавливали
уже до двух десятков сортов пива.
Историк русской кухни В. Похлёбкин на основании своих историко-лингвистических
исследовании делает вывод1 2 о том, что развитие производства охмеленных напитков, в част-
ности пива, из искусственно пророщенного зерна злаковых растений началось на Руси в XI
веке.
Пиво в Древней Руси было весьма распространенным напитком, и варили его повсемест-
но в домашних условиях — для собственного употребления, а к ХП веку пивоварение на
Руси начало выделяться в самостоятельный кустарный промысел — для изготовления пива
на продажу. К этому времени, например, в Новгороде складываются большие группы ремес -
ленников-солодовщиков, хмельников, пивоваров.
Таким образом, можно полагать, что зарождение солодовенного производства на Руси как
предтечи пивоварения состоялось в XI веке.
К 1913 году в России насчитывалось более 1000 пивоваренных предприятий, свыше 90 %
которых имели собственные солодовенные цехи. Мощность таких солодовенных цехов была
очень невелика — 40 и менее т в год. Лишь на семи крупных заводах солодовни были
пневматическими, на других же предприятиях солодовенное хозяйство оставалось крайне
примитивным — солодоращение осуществляли на токах, при полном отсутствии механиза-
ции, подачу на сушку проводили вручную. Сушку солода осуществляли дымовыми газами
на одноярусных сушилках.
С 1914 года приблизительно восемь лет производство пивоваренного солода в России не
осуществляли. Это было вызвано тем, что в тяжелых условиях империалистической и граж-
данской войн, революции и военной интервенции продовольственные и зерновые ресурсы
государства были чрезвычайно ограничены и, естественно, не могли выделяться на производ-
ство пива. Кроме того, в начале XX века ячмень в России относился к стратегическому сы-
рью, и в условиях военного времени в качестве фуража поставлялся главным образом для
корма лошадей в армию, в которой практически все было на конной тяге: конница, артилле-
рия, обоз и пр.
Восстановление отечественной пивоваренной, а следовательно, и смежной с ней солодовен-
ной отрасли промышленности было положено пр инициативе Л. Д. Троцкого постановлени-
ем ВЦИК и СНК от 3 февраля 1922 года.
Специфической особенностью развития советской и постсоветской солодовенной отрасли
промышленности является отставание ее от развития пивоваренной отрасли. Например,
в 1940 году общая мощность солодовенных цехов составляла 226 тыс. т и лишь на 90 %
соответствовала мощности пивоваренных предприятий. Недостающее количество солода при-
ходилось компенсировать за счет увеличения продолжительности работы солодовенных це-
1 Сассов А. Биотехнология: свершения и надежды,— М.: Мир, 1987.— С. 20.
2 Похлебкин В.В. История водки,— Новосибирск: Русская беседа, 1994,— С. 42.
ВВЕДЕНИЕ
1 1
хов (в летние месяцы, считавшиеся ранее несезонными для солодоращения), а также за счет
чрезмерного форсирования процессов солодоращения. Техническая оснащенность солодо-
вен повысилась — на пневматическое солодоращение (в ящичных и барабанных солодора-
стильных аппаратах)'в 1940 году перешло около четверти всех солодовенных предприятий,
что позволило повысить уровень механизации и эффективнее использовать производствен-
ные мощности благодаря удлинению сезона солодоращения.
В послевоенные годы начался очередной этап развития отечественной солодовенной про-
мышленности — была осуществлена реконструкция большого числа солодовенных цехов и
введены в эксплуатацию новые достаточно крупные на тот период времени солодовенные
производства мощностью до 20 тыс. т в год. Все трудоемкие процессы в этих солодовнях
были механизированы, сушку солода осуществляли на самых передовых к тому времени
многоярусных солодосушилках. Общее количество пневматических солодовен превысило
60 %. Кроме того, на некоторых токовых солодовнях в технологическом процессе начали
применять искусственное охлаждение, что позволило повысить их мощность за счет удлине-
ния сезона солодоращения.
Благодаря этому общая мощность солодовенных производств в России к началу 1959
года возросла до 374 тыс. т. Однако диспропорция между мощностями по производству
солода и пива по-прежнему была ие преодолена.
В последующие годы в России было построено несколько новых относительно крупных
солодовенных производств при вновь возводимых пивоваренных заводах, таких как Курс-
кий, Саранский, Пермский, Ивановский, Иркутский и др. Это позволило довести общую мощ-
ность по производству солода к 1990 году до 486,4 тыс. т, однако дефицит пивоваренного
солода так и не был ликвидирован.
С середины 1990 годов российская пивоваренная промышленность переживает ренессанс,
характеризующийся расширением производства прежде всего за счет технического обновле-
ния действующих промышленных предприятий и привлечения иностранных инвестиций.
Тем не менее этот период развития отрасли характеризуется усугублением одной из важ-
нейших проблем, постоянно сопутствующей российскому пивоварению на протяжении всей
истории, — диспропорция производственных мощностей по производству солода и пива не
только не исчезла, но и увеличилась. Отечественное производство солода с каждым годом
все больше отстает от потребностей пивоваренных предприятий (табл. 1).
Таблица 1
Динамика производства и потребления пивоваренного солода в постсоветской России
Годы Солод пивоваренный, тыс. т
производство потребление’ дефицит
1990 486,4 532.8 -46.4
1995 292,4 341,3 : -48.9
1996 212,3 333.3 -157.0
1997 272.7 417.6 -144.9
1998 256,9 536.2 -279.3
1999 326.0 713,6 -387.6
2000 380.0 1120,0 -740.0
2001 450.4 960,4 -510.0
2002 485.3 1109.8 -624.5
2003 495,6 1200.0 -704.4
1 При удельном расходе 1,6 кг на 1 дал среднего пива.
12
ВВЕДЕНИЕ
Таблица 2
Динамика производства пивоваренного ячменя в России
Год 1999 2000 2001 2003
Тыс. т 349,2 316.3 320,2 -450,0
Несмотря на введение в эксплуатацию двух новых предприятий — «Солодовни Муте на»
(Москва) мощностью около 40 тыс. т и «Солодовни Суфле» (Санкт-Петербург) мощностью
около 105 тыс. т — общий технический уровень российских солодовенных производств
остается крайне низким. Технологическое оборудование на них морально устарело и физи-
чески изношено до предела, что оказывает негативное влияние и на качественные показатели
выпускаемого солода.
Возрастающий дефицит пивоваренного солода обусловлен и недостатком исходного сы-
рья для его производства (табл. 2).
В начале XXI века отечественная солодовенная отрасль промышленности получила но-
вый импульс к техническому развитию — пущены в эксплуатацию крупные солодовни мощ-
ностью около 100 тыс. т в год в Московской (п. Вороново) и Липецкой (п. Тербуны), Воро-
нежской (г. Острогожск) областях, Белгороде н Туле; строятся солодовни в Калининграде,
Санкт-Петербурге, Саранске, Орловской (г. Змиевка) и Тульской (г. Ефремов) областях и
в других регионах. Все это вселяет надежду, что в самые ближайшие годы дефицит отече-
ственного пивоваренного солода будет наконец-то преодолен.
Глава 1
СОВРЕМЕННЫЕ ИНЖЕНЕРНЫЕ АСПЕКТЫ
ПРОИЗВОДСТВА ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
В настоящее время современная солодовенная инженерия становится технически
сложной и наукоемкой. Поэтому совершенно необходимо принципиально новое пони-
мание организации технического развития солодовенного производства, гарантиро-
ванно обеспечивающего более высокую отдачу при меньших издержках.
Процесс развития многих солодовенных предприятий, причем не только отече-
ственных, но и зарубежных, можно уподобить блужданию технолога в лабиринте
производственных проблем — одни участки лабиринта ему удается пройти сразу, в
других — он заходит в тупик и вынужден возвращаться на исходные позиции.
Между тем известно, что иногда достаточно лишь изменить ракурс, расширить
кругозор или взглянуть на объект внимания с другой позиции, как он неожиданно
преобразится, и будет восприниматься совершенно иначе.
Такой новый инженерный взгляд на солодовенное производство обеспечивает
системный подход, позволяющий как бы приподняться над высокими стенами лаби-
ринта частных производственных проблем и взглянуть на него сверху для определе-
ния кратчайшего выхода из технологических хитросплетений производственного ла-
биринта.
Современный этап технического развития солодовенных производств невозмо-
жен без применения комплексного системного подхода, позволяющего рассматривать
эти объекты как единые, динамичные, взаимосвязанные системы, представляющие со-
бой органичное сочетание многих элементов различной природы.
Современный системный взгляд на солодовенное производство позволяет полу-
чить целостное представление о нем; выделить признаки, по которым различные по
природе образования объединяются в единую технологическую систему; выявить
факторы, ведущие к ухудшению функционирования этой системы пли к ее наруше-
нию как органичного целого, и устранить эти факторы, пользуясь известными научно-
техническими методами.
Системный подход способствует повышению эффективности научных, проектных
и конструкторских работ в области совершенствования существующих и создания
новых высокоэффективных процессов и оборудования для производства пивоварен-
ного Солода.
В связи с этим современная инженерия пивоваренного солода в качестве основно-
го научного инструмента использует методы системологии, основные понятия кото-
рой изложены ниже.
1.1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ СИСТЕМОЛОГИИ
Важность знания и понимания системных принципов и закономерностей организа-
ции, строения, функционирования и развития различных, в том числе и технических
объектов не возможно переоценить, поскольку мир, в котором мы живем, по сути
представляет собой совокупность многообразных систем.
Подавляющее большинство объектов, не только внешних, окружающих нас, но и
внутренних — в нас самих, представляют собой системы. Достаточно сказать, что
наша планета, являясь элементом солнечной системы, сама представляет собой эко-
14
ИНЖЕНЕРИЯ ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
логическую систему, частью которой, например, является человек, который, в свою
очередь, также является сложноорганизованной живой системой, состоящей из раз-
личных систем (подсистем) низшего порядка — нервной, пищеварительной, кровенос-
ной, иммунной, костной и пр.
Даже книга, которую вы, уважаемый читатель, держите сейчас в руках, также
представляет собой своеобразную систему — в данном случае, информационную сис-
тему, в которой в определенной последовательности систематизированы знания в об-
ласти производства пивоваренного солода.
В связи с этим целесообразно кратко рассмотреть основные понятия системоло-
гии, без которой невозможно представить развитие современной инженерии техноло-
гических объектов.
Система — это упорядоченное определенным образом множество разнородных
элементов (по меньшей мере, двух), взаимосвязанных между собой технологическими,
энергетическими и информационными потоками и образующих некоторое целостное
единство, свойства которого превосходят сумму свойств составляющих его эле-
ментов.
Противоположным по значению понятию «система» является понятие «хаос».
Хаотическое множество элементов характеризуется их независимостью друг от друга,
когда изменение в одном из них не обязательно влечет изменения как в других
элементах, так и в рассматриваемой группе элементов в целом.
Элементы — относительно обособленные части системы, при непосредственном
взаимодействии которых система приобретает определенное функциональное назна-
чение.
Внутри системы образуются подсистемы — совокупности взаимосвязанных и
взаимодействующих элементов, реализующих определенную группу функций системы.
В любой системе образующие ее элементы должны быть определенным образом
организованы. Организованность системы отражает ее структура — совокуп-
ность отдельных элементов и отношений между ними. Пространственная согласован-
ность отдельных частей системы — необходимый признак ее структуры. Отношения
между системообразующими элементами выражаются упорядоченными связями.
Связи системы — это взаимодействия ее элементов, обеспечивающие возникно-
вение и сохранение структуры и целостных свойств системы. Связи обозначают
материальный, энергепгческий и информационный обмен между элементами.
Входы и выходы системы обозначают связи между системой и внешней средой.
Они также могут иметь материальный, энергетический и информационный характер,
поскольку в процессе взаимодействия системы с внешней средой осуществляется
поглощение и выделение вещества, энергии и информации.
Целостность системы обусловлена совокупностью элементов, при взаимодей-
ствии которых возникают новые качества этого образования, не свойственные каче-
ствам отдельных его частей. При этом качество системы отличается от суммы ка-
честв образующих ее элементов, поскольку элементы системы взаимодействуют друг
с другом не всеми, а лишь определенными свойствами. Однако целостность системы
определяется не только пространственной, но и временной организованностью.
В соответствии с общей теорией систем целостная система должна обязательно
иметь:
• цель функционирования, определяющую основное назначение системы; цель фун-
кционирования может быть достигнута одновременным или последовательным реше-
нием ряда задач, выполнение которых составляет содержание процесса функциониро-
вания системы и ее подсистем;
• 5chmhlt"Seeger НБ
www.schmictt-seeger.com
СОВРЕМЕННЫЕ ИНЖЕНЕРНЫЕ АСПЕКТЫ ПРОИЗВОДСТВА ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА 15
• управление — процесс упорядочения системы, приведение ее в соответствие
с целями и задачами; управление может осуществляться непосредственно человеком;
человеком с использованием технических средств, либо только техническими сред-
ствами по программам, разработанным человеком;
• структуру, организованную определенным образом, которая может распадаться
на ряд подсистем; при этом основным признаком выделения подсистемы является ее
целевое назначение; цель функционирования подсистемы — промежуточная; она вы-
текает из конечной цели функционирования системы и является ее частью;
• иерархичность строения системы, предполагающая, что каждый ее компонент
может рассматриваться как система низшего порядка, а сама она — лишь один из
компонентов системы более высокого порядка;
• непрерывное изменение состояния элементов системы без изменения структуры
системы (изменение состояния элементов и подсистем, сопровождающиеся изменени-
ем структуры приводит к созданию новой системы).
Таким образом, основным понятием системологии является понятие системы как
объекта, взаимодействующего с окружающей средой и обладающего сложным внут-
ренним строением с большим числом составных частей. Элементы системы — само-
стоятельные и условно-неделимые единицы, взаимодействующие между собой и с
внешней средой. Совокупность элементов и их связей (материальных, энергетических
и информационных) образует структуру системы, пространственно-временные фраг-
менты которой, обладающие определенной целостностью и целенаправленностью, вы-
деляются в функциональные подсистемы.
1.2. СИСТЕМНОСТЬ СОЛОДОВЕННЫХ ПРОИЗВОДСТВ
В соответствии с системным подходом солодовенные производства целесообраз-
но рассматривать как системы, обладающие общими закономерностями организации,
строения, функционирования и развития.
При этом может быть использован принцип многоуровневой декомпозиции, т. е.
последовательное расчленение целого на ряд взаимосвязанных частей с возрастаю-
щей от уровня к уровню степенью детализации.
Исходя из этого, современное солодовенное предприятие (рис. 1.1) представляет
собой многоуровневую, сложноорганизованную, иерархическую систему крупного мас-
штаба, состоящую из совокупности взаимосвязанных подсистем, между которыми
существуют отношения соподчиненности с тремя основными ступенями качества:
организационной, технологической и процессуальной (физико-химической).
Низшая ступень иерархии образует процессуальную или физико-химическую сис-
тему — совокупность типовых физико-химических процессов, детализация которых
до уровня элементарных явлений дает возможность рассматривать эти простейшие
процессы как системы. Именно на этой ступени иерархии осуществляется непосред-
ственное преобразование вещества и энергии.
Средняя ступень иерархии образует технологическую систему — определенное
сочетание технологических процессов в специализированных линиях как совокуп-
ность технологических операций. На этой ступени иерархии закладываются техноло-
гические основы создания безотходных производств с замкнутыми технологически-
ми и энергетическими потоками, решаются задачи по совершенствованию технологии
п оборудования.
www.schmidt-seeger.com
© Sthmii№"5eegBrltE
16
ИНЖЕНЕРИЯ ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
Рис. 1.1. Структурная схема системы солодовенного предприятия
Высшая ступень иерархической структуры солодовенного предприятия представ-
ляет собой организационную систему, в задачи которой входят оперативное управле-
ние, планирование, поставка сырья и материалов, реализация готовой продукции и пр.
1.3. СТРОЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ
Технологическую систему, как и любую другую, помимо структурной схемы, мож-
но представить машинно-аппаратурной схемой со словесным описанием процессов
(вербальная модель), математическим описанием процессов, протекающих в системе
(математическая модель). Однако лишь операторная модель дает возможность моде-
лировать строение технологической системы и осуществлять системный анализ и
системный синтез изучаемого объекта.
Сущность системного анализа — объект как систему расчленяют на со-
ставляющие элементы, не «разрушая» последние, после чего выделяют и изучают
функции каждого из них. Важной особенностью системного анализа является то, что
изучаемый объект расчленяют не произвольно, а в соответствии с присущими ему
закономерностями, функциями и структурой, с учетом состава компонентов и внутри-
системных связей. Таким образом, системный анализ выполняет дидактическую роль,
являясь эффективным средством детального иознания изучаемого объекта в процес-
се изучения функции каждой из его частей.
© Шз www.schmidt-seeger.com
СОВРЕМЕННЫЕ ИНЖЕНЕРНЫЕ АСПЕКТЫ ПРОИЗВОДСТВА ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА 17
Охлаждение
Дозирование
Смешивание
Нагревание
Ориентирование
Измельчение
Термостабилизация
Разделение
Формообразование
Изменение агрегатного
состояния
Хранение
Рис. 1.2. Условные обозначения технологических процес-
сов (процессоры)
Но основную задачу системного исследования — познание интегративных зако-
номерностей целого объекта — решают с помощью синтеза.
Сущность системного синтеза — воссоединение частей, границы которых
были выявлены в процессе анализа в соответствии с установленными правилами и
закономерностями. Синтез позволяет разобраться, каким образом в результате взаи-
модействия частей функционирует технологическая система, благодаря чему осознан-
но и целенаправленно вывести ее в оптимальный режим или выявить направления ее
развития.
Рациональным методом синтеза технологических систем является разработка опе-
раторных моделей.
Любой технологический поток (система) может быть разбит на определенное
количество этапов (подсистем), имеющих свои входные и выходные параметры. Под-
системы, в свою очередь, состоят из технологических операций (операторов), пред-
ставляющих собой совокупность типовых физических, химических и биологических
процессов. Условнее обозначения процессоров приведены на рис. 1.2. С помощью
этих обозначений типовых процессов можно графически изобразить любую техноло-
гическую операцию.
При изображении операций типовые процессы соединяют стрелками — связями.
В общем случае связи — это материальные, энергетические и информационные пото-
ки. Разрабатывая системы процессов в виде так называемых операторных моделей,
достаточно показать лишь материальные потоки, которые связывают между собой
типовые процессы, отдельные операции и подсистемы.
www.schmidt-seeger.com
® Stbmh№-5eEger ЯБ
18
ИНЖЕНЕРИЯ ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
1.4. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПОТОК — ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ
Любой технологический поток как основная часть технологической системы пред-
ставляет собой совокупность различных технологических операций. Поэтому, предва-
ряя рассуждения о строении технологического потока, целесообразно рассмотреть
разновидности и проанализировать особенности отдельных технологических опера-
ций, из которых он состоит или может состоять.
1.4.1. Морфология и классификация технологических операций
В каждой технологической операции выполняются две основные функции: обра-
ботка объекта (технологический процесс) и перемещение объекта в рабочую зону
(транспортирующий процесс).
Особенности сочетания технологического и транспортирующего процессов ока-
зывают влияние как на производительность операции, так и на конструктивное уст-
ройство машин и аппаратов, в которых эта операция осуществляется. Эти особенно-
сти академиком Л. Н. Кошкиным предложено использовать при классификации тех-
нологических операций.
В табл. 1.1 систематизированы характерные признаки технологических операций, а
на рис. 1.3 представлены примеры принципиальных схем технологических операций.
Технологические операции подразделяют на четыре класса. Проанализируем ос-
новные конструктивные особенности и технологические возможности операций каж-
дого класса.
Операции I класса — технологическая обработка сырья и его перемещение в
рабочую зону разобщены по времени, то есть транспортирующий процесс чередуется
с технологическим. Это операции дискретного действия.
Классификация технологических операций
Таблица 1.1
Класс технологической операции
Характерные признаки технологической
операции
Наличие вспомогательных процессов
между загрузкой и выгрузкой материала
Осуществление транспортных и техно-
логических процессов во времени
I
а I б в
Нет Да
Последовательно
Ш
Нет
Синхронно
Осуществление транспортных процес-
сов по загрузке и выгрузке материала
Перемещение в
пространстве во
время
технологического
процесса:
обрабатываемого
материала
рабочих органа.
камеры, поверхно-
сти или среды
Последователь! ю
Нет
Her
Синхронно
Да
Да
• Sd^M'Seeger НЕ
www.schmidt-seeger.com
СОВРЕМЕННЫЕ ИНЖЕНЕРНЫЕ АСПЕКТЫ ПРОИЗВОДСТВА ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА 19
Рис. 1.3. Принципиальные схемы технологических операций
www.schmidt-seeger.com
© SdnU'kegerHS
20
ИНЖЕНЕРИЯ ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
Производительность П| оборудования, в котором осуществляются операции клас-
са 1а и 16, определяется продолжительностью всего технологического цикла Тц, скла-
дывающегося из продолжительности технологического Ттехн и транспортирующего
Гтр процессов:
П1 - l/T’jj- 1 /[Ттехи+ Т’тр) — ^/^техц/^техн + ^"тр/^тр)’ (1.1)
где £техн и £тр - величины перемещений технологического и транспортирующего процессов; гтехн п
гтр — скорости технологического и транспортирующего процессов.
Повышение производительности оборудования для осуществления операций I класса
может быть достигнуто за счет сокращения продолжительности технологического и
транспортирующего процессов, которые зависят от соответствующих перемещений и
скоростей. Но поскольку величины технологических и транспортирующих перемеще-
ний определяются исключительно свойствами перерабатываемой среды и геометри-
ческими параметрами объектов обработки, то сокращение продолжительности опера-
ционного цикла может быть достигнуто только увеличением соответствующих ско-
ростей. При этом следует учитывать, что скорость транспортирующих процессов
ограничена допустимыми динамическими характеристиками исполнительных органов
машины, а скорость технологических процессов ограничена физико-химическими и
другими специфическими свойствами обрабатываемого материала. Оба упомянутых
обстоятельства являются существенным препятствием при увеличении производи-
тельности оборудования, в котором осуществляются технологические операции
I класса.
В технологических операциях класса 1а, осуществляемых в машинах, продолжи-
тельность транспортирующих процессов можно сократить за счет синхронизации за-
грузки и выгрузки обрабатываемого материала. В этом случае Ттр = Нагрузки =
^выгрузки’
В технологических операциях класса 16, осуществляемых в аппаратах периодиче-
ского действия, в которых синхронизацию загрузки и выгрузки организовать невоз-
можно, продолжительность транспортирующих процессов, как правило, возрастает, по-
скольку в этом случае Ттр = Тзагрузкн + Гвыгрузк11.
Технологические операции класса 1в осуществляются в аппаратах периодического
действия. В них, кроме невозможности синхронизации загрузки и выгрузки, необхо-
димо по технологическим требованиям между транспортирующими процессами до-
полнительно осуществлять те или иные вспомогательные операции, например, стери-
лизацию, мойку оборудования и пр. При этом продолжительность всего технологи-
ческого цикла увеличивается на время, затрачиваемое на выполнение вспомогатель-
ных операций: Тц = Ттехн + Ттр + Твсп. „ !
В солодовенном производстве примером технологических операций I класса могут
служить традиционное периодическое замачивание ячменя, проращивание и сушка
солода.
Операции II класса характеризуются синхронностью транспортирующего и
технологического процессов. Транспортирующий процесс в таких операциях непре-
рывен, а его скорость равна скорости технологического процесса.
Производительность Пц оборудования, в котором осуществляются операции II
класса, определяется продолжительностью операционного цикла Т , равного отноше-
нию величины матрицы/; к скорости технологического или транспортирующего процес-
сов:
• SthmiiJl-SeegBr НБ
www.schmidt-seeger.com
СОВРЕМЕННЫЕ ИНЖЕНЕРНЫЕ АСПЕКТЫ ПРОИЗВОДСТВА ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА 21
Пп = = l/(h/vTexn) = 1/(А/т>тр). (1.2)
Повышение производительности оборудования для осуществления операций II
класса можно достичь увеличением скорости транспортирующего процесса, но она. к
сожалению, не может превышать определенные предельные значения скорости техно-
логического процесса, которая лимитирована физико-химическими и технологически-
ми свойствами обрабатываемого сырья.
Типичный пример технологических операций II класса — этикетировка расфасо-
ванных в бутылки напитков в современных этикетировочных машинах. В солодовен-
ных производствах технологические операции II класса пока не используются.
Операции III класса характеризуются не только синхронностью транспорти-
рующего и технологического процессов (как операции II класса), но и их взаимной
независимостью. В таких операциях обрабатываемые объекты непрерывно перемеща-
ются совместно с рабочими органами по определенной замкнутой траектории. Маши-
ны, сконструированные по этому принципу, получили название роторных, поскольку
траектория транспортного процесса в них в подавляющем большинстве представляет
собой окружность.
Производительность П1п машин, осуществляющих операции III класса, определяет-
ся продолжительностью операционного цикла Тц, равного отношению шага выхода
изделий h к скорости транспортирующего процесса:
пш=|/^=1/(А/%)- <13)
Повышение производительности оборудования для осуществления операций III
класса теоретически может быть достигнуто исключительно за счет увеличения ско-
рости транспортирующего процесса, поскольку она не ограничивается скоростью тех-
нологического процесса. Однако на практике это дополнительно вызывает необходи-
мость увеличить длину рабочей зоны для сохранения продолжительности технологи-
ческой обработки объекта.
Принципиальная особенность операций III класса заключается в том, что ограниче-
нием производительности оборудования является не технология выпускаемого про-
дукта. Последняя обусловлена прежде всего свойствами сырья и полуфабрикатов, а
технология машиностроения обусловлена свойствами применяемых материалов и спо-
собами их обработки. Таким образом, можно констатировать, что при разработке
оборудования для операций III класса преодолен важный качественный рубеж, —
сняты технологические ограничения производительности.
Типичным примером технологических операций III класса, применяемых в пивобез-
алкогольной отрасли, являются фасование и укупорка напитков в бутылки, банки и
пр. в современных фасовочно-укупорочных агрегатах (моноблоках) роторного типа.
В солодовенных производствах технологические операции III класса пока не исполь-
зуются.
Операции IV класса характеризуются не только синхронностью и взаимной
независимостью транспортирующего и технологического процессов (как операции III
класса), но и массовым транспортированием объектов в произвольном положении
через рабочую зону, в которой осуществляется технологическое воздействие непо-
средственно на весь поток.
Производительность П^- оборудования, осуществляющего операции IV класса, оп-
ределяется продолжительностью цикла Тц обработки одного объекта и количеством
п объектов в поперечном сечении потока:
www.schmidt-seeger.com
9 5с1шшН-5еедегНБ
22
ИНЖЕНЕРИЯ ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
П1У = п (1/Тц) = п [1/(Л/г>тр)], (1.4)
где h — размер объекта в направлении вектора скорости.
Повышение производительности оборудования для осуществления операций IV
класса можно достичь одним из двух способов либо их сочетанием:
• увеличением скорости транспортирования обрабатываемых объектов (при соот-
ветствующем удлинении рабочей зоны);
• увеличением количества объектов в поперечном сечении технологического потока.
В солодовенном производстве примером прогрессивных технологических опера-
ции IV класса могут служить непрерывные процессы зерноочистки и сортирования
зерна, замачивания ячменя, проращивания и сушки солода, отбивки солодовых рост-
ков.
Итак, особенности и возможности технологических операций III и IV классов
позволяют выделить их в ряд перспективных операций для совершенствования су-
ществующих и создания новых технологических потоков в производстве пивоварен-
ного солода.
В то же время технологические операции I и II классов перспектив применения в
прогрессивных высокоэффективных технологических потоках не имеют. Это обус-
ловлено тем, что технологическим потокам на основе операций I и II классов присуще
техническое противоречие между производительностью и качеством выпускаемой
продукции — с повышением производительности снижается качество выпускаемого
продукта и наоборот. Это представляет собой непреодолимое препятствие при созда-
нии современных технологических линий повышенной производительности.
1.4.2. Морфология и классификация
технологических потоков
Существующие и принципиально возможные технологические потоки классифи-
цируют по наличию в них операций определенных классов (табл. 1.2).
Класс технологического потока определяется наименьшим классом операции, при-
меняемой в этом потоке; например, поток II класса содержит операции, наименьший
класс которых II.
Таблица 1.2
Классификация технологических потоков
Тип потока (количество классов операции в потоке) Класс потока (наименьший класс операции в потоке)
I II III IV
1 (I) (П) (III) (IV)
2 (I-II) (1-Ш) (1-IV) (П-1П) (II-IV) (III-IV) -
3 (I-H-HI) (I-II-IV) (1-Ш-IV) (II-III-IV) -
4 (I-II-IH-IV) - - -
® UaHMeeger НВ
www.schmidt-seeger.com
СОВРЕМЕННЫЕ ИНЖЕНЕРНЫЕ АСПЕКТЫ ПРОИЗВОДСТВА ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА 23
Тип потока определяется числом классов операций, входящих в его состав; напри-
мер, поток 3 типа представляет собой совокупность операций любых трех классов.
Приведенная классификация позволяет, во-первых, диагностировать степень со-
вершенства существующих технологических потоков, которая возрастает с повыше-
нием класса потока, и, во-вторых, прогнозировать направления развития технологиче-
ских потоков, стремясь к наивысшей степени совершенства — потоку IV класса.
Из таблицы 1.2 следует, что по степени технического совершенства принципиаль-
но возможно создать 15 поколений технологического потока. При этом самый прими-
тивный поток класса I типа 1, а самый совершенный поток класса IV типа 1 (других
типов поток этого класса не имеет).
Реальный технологический поток. Строение технологического потока оп-
ределяется связями между смежными операциями. При этом можно выделить следу-
ющие технологические потоки:
• с жесткой связью между всеми смежными операциями; в таком потоке продол-
жительность каждой операции должна быть одинаковой или кратной продолжитель-
ности ведущей операции (рис. 1.4, в);
• с полужесткой связью; в нем функционируют группы смежных операций с
жесткой связью, а между собой эти группы соединены гибкими связями в виде опера-
ций накопления и хранения, например, в промежуточных бункерах, сборниках, ветвях
конвейеров и пр. (рис. 1.4, б);
• с нежесткой (гибкой) связью; в нем операция хранения бывает между всеми
технологическими операциями (рис. 1.4, в).
Применение в технологическом потоке гибких связей вызвано несовершенством
технологий и оборудования, нестабильностью свойств исходного сырья и полуфабри-
катов, отсутствием оборудования с требуемыми техническими характеристиками и пр.
На современных солодовенных предприятиях функционируют преимущественно
потоки с полужесткой связью.
Технологические потоки могут иметь линейную и разветвленную формы (рис. 1.5);
разветвленные потоки могут иметь сходящиеся, расходящиеся и параллельные ветви;
линейный поток предназначен для выработки из одного вида сырья одного вида
продукции. Этот поток типичен для солодовенных производств.
Разветвленный сходящийся технологический поток предназначен для выработки
из нескольких видов сырья одного вида продукции. Типичный его пример в пивобез-
алкогольной отрасли — например, производство пшеничного пива, приготовляемого
из смеси ячменного и пшеничного солода.
Рис. 1.4. Схема строения технологических пото-
ков с различными связями: а — жесткой; б — по-
лужесткой; в — нежесткой
www.schmidt-seeger.com
• SriimiM-Seeger RE
24
ИНЖЕНЕРИЯ ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
Рис. 1.5. Схема форм технологических потоков:
а — неразветвленный; б — разветвленный схо-
дящийся; в — разветвленный расходящийся; г —
разветвленный с параллельными ветвями
Разветвленный расходящийся технологический поток предназначен для выработ-
ки из одного вида сырья нескольких видов продукции и в солодовенных производ-
ствах его применяют, например, для получения светлого и темного пивоваренного
солода из одной партии ячменя.
Технологический поток с параллельными ветвями образуется при одновременном
параллельном функционировании нескольких идентичных операций вследствие недо-
статочной производительности единичного оборудования на конкретном участке про-
изводства. В современных крупнотоннажных солодовенных производствах часто
организован процесс замачивания ячменя в параллельно работающих замочных аппа-
ратах цилиндроконической формы.
Технологический поток может быть сплошным, дискретным и комбинированным:
в сплошном перерабатываемые среды представляет собой текучую сплошную массу;
в дискретном — обработке подвергаются отдельные объекты; в комбинированном —
сочетаются участки, на которых перерабатываются сплошные среды и отдельные
объекты.
Идеальный технологический поток. Одной из задач совершенствования
производства является приближение реального технологического потока к идеально-
му, который должен обладать постоянной скоростью на всех его участках и макси-
мально возможной производительностью. Постоянная скорость в идеальном потоке
предполагает, что он должен иметь жесткую связь.
Идеальный технологический поток сплошной среды характеризуется тремя пара-
метрами: скоростью перемещения среды г, м/ч; площадью поперечного сечениях, м-
и плотностью среды р, кг/м3.
Производительность (П, кг/ч) сплошного технологического потока определяется
произведением этих параметров:
П = цхр. (1.5)
В отличие от сплошного, дискретный, идеальный технологический потоки характе-
ризуются одной специфической особенностью — оптимальной ориентацией обрабаты-
• ЗЛаЛи-ВЕедегНВ
www.schmidt-seeger.com
СОВРЕМЕННЫЕ ИНЖЕНЕРНЫЕ АСПЕКТЫ ПРОИЗВОДСТВА ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА 25
ваемых объектов относительно направления движения, при которой обеспечивается
максимально возможная плотность потока, следовательно наивысшая производитель-
ность. Это требование может быть реализовано при расположении на единице длины
потока наибольшего количества обрабатываемых объектов, то есть при расположе-
нии этих объектов в направлении вектора скорости своими минимальными габарит-
ными параметрами. Промежутки между обрабатываемыми объектами также должны
быть минимизированы, а в идеальном потоке отсутствовать.
Производительность (П, шт./ч) дискретного технологического потока определя-
ется:
П = v/l, (1.6)
где I — шаг, м/шт.
Из анализа выражений (1.5) и (1.6) следует, что при создании идеального техно-
логического потока необходимо стремиться:
• к максимально возможной (с точки зрения физической, химической и биологи-
ческой природы обрабатываемого материала) скорости потока, одинаковой на всем
его протяжении и неизменной в течение всего цикла функционирования;
• к максимальному поперечному сечению потока на всем его протяжении;
• к максимальной плотности потока в направлении его вектора скорости.
Невыполнение этих требований ведет к снижению производительности потока,
накоплению обрабатываемого материала между технологическими операциями,
а в дискретном потоке — к потере ориентации, что вызывает необходимость допол-
нительного создания и применения специальных накопительных и ориентирующих
устройств.
Развитие технологического потока. Современные технологические пото-
ки весьма далеки от идеального потока по всем показателям.
Например, скорость потока на отдельных его участках неодинакова и непостоянна,
а функционирование потока зачастую прерывается непредвиденными остановками,
требующими оперативного вмешательства человека. В связи с этим на отдельных
участках технологического потока необходимо размещать накопители.
Плотность потока на его протяжении неравномерна и относительно невелика вслед-
ствие больших промежутков между обрабатываемыми объектами, ориентация кото-
рых не всегда оптимальна.
Требования к идеальному технологическому потоку и реальный технический уро-
вень солодовенных производств позволяет сформулировать основные проблемы ин-
женерии пивоваренного солода при совершенствовании существующих и создании
новых технологических потоков:
• обеспечение одинаковой производительности всех операций, объединенных в
технологический поток;
• сохранение коэффициента использования оборудования при увеличении количе-
ства операций, объединяемых в технологический поток;
• обеспечение универсальности технологического оборудования, позволяющей об-
рабатывать сырье с разными физико-химическими свойствами и выпускать продук-
цию в широком ассортименте;
• обеспечение рентабельности технологического потока (эта проблема заключает-
ся в том, что в ряде производств создание идеального технологического потока
технически возможно, но экономически нецелесообразно, поскольку затраты могут
превышать экономический эффект от эксплуатации).
www.schmidt-seeger.com
• SthmiiH-SeegerHE
26
ИНЖЕНЕРИЯ ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
Перечисленные проблемы достаточно сложны и, вероятно, не всегда технически
решаемы. Однако даже частичное решение этих проблем может иметь существенное
значение для совершенствования существующих солодовенных производств.
Итак, в настоящее время сформировалось новое направление в научном обеспече-
нии агропромышленного комплекса — системологии перерабатывающих производств,
в рамках которого разработана методология системных исследований, позволяющая
рассматривать любую из систем как совокупность систем низшего порядка (подсис-
тем). Такой подход позволяет на основе объективных показателей осуществить сис-
темный анализ и диагностику технологической системы, рассматривая уровень разви-
тия ее целостности через экспериментальное определение стабильности отдельных
подсистем. На основе результатов анализа и диагностики осуществляют системный
синтез, оценивают уровень развития системы и прогнозируют направления ее совер-
шенствования.
Методология системного подхода может быть успешно применена в научных
исследованиях и практических разработках, направленных на совершенствование су-
ществующих и создание новых прогрессивных высокоэффективных и экономичных
процессов и оборудования солодовенных производств.
1.4.3. Диалектика технологического потока
Продумывая стратегию развития солодовенного предприятия, необходимо четко
представлять диалектическую взаимосвязь технологии и техники, образующих техно-
логический поток производства пивоваренного солода, и понимать основные законо-
мерности их развития.
Технология в диалектическом аспекте, безусловно, первична, а техника вторична,
поскольку технологию все же удается так или иначе реализовать и без специального
оборудования (например, наши предки получали хороший солод на примитивных
токах), а техника без технологии мертва и никчёмна.
Техника находится как бы в услужении у технологии, являясь материальной осно-
вой ее существования. Но, с другой стороны, в условиях научно-технической револю-
ции роль и значение техники чрезвычайно возросли и не замечать этого уже нельзя.
Техника и технология по своей диалектической сущности являются типичными
противоположностями, обладающими диаметрально отличающимися качествами, в ча-
стности закономерностями развития.
Технология, причем не только солодовенная, по своей сущности более консерва-
тивна (в хорошем смысле слова); она развирается эволюционно, неторопливо и по-
следовательно. Техника же по своей природеКолее прогрессивна, и развивается рево-
люционно, динамично и кардинально. Например, если технология пивоваренного соло-
да за прошедший век практически не претерпела сколь-нибудь существенных ради-
кальных преобразований, то солодовенная техника не то что за 100 лет, но даже за
последние 10 лет изменилась разительно.
Что является побудительной силой развития технологического потока солодовен-
ного производства?
Ответ на этот вопрос дает второй закон диалектики — закон взаимопроникно-
вения противоположностей , который вскрывает внутренний источник разви-
тия. В соответствии с этим законом техника и технология, являясь типичными проти-
До недавнего времени этот закон называли законом единства и борьбы противоположностей.
• SthmiiU-Seeger НЕ
www.schmidt-seeger.com
СОВРЕМЕННЫЕ ИНЖЕНЕРНЫЕ АСПЕКТЫ ПРОИЗВОДСТВА ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА 27
воположностями и будучи неразрывно связанными между собой, активно взаимо-
действуют, проникая друг в друга.
Такого рода взаимоотношения противоположностей неизменно вызывают внутрен-
ние противоречия, которые, обостряясь, и придают внутренний импульс развитию. Та-
ким образом, развитие технологического потока (как, кстати, и любого другого объек-
та) представляет собой процесс становления, обострения и разрешения противоречий.
До недавнего времени в этом противостоянии превалировала технология. Именно
ее потребности прежде всего формировали производственный заказ (формулировали
техническое задание) на усовершенствование существующих и разработку принципи-
ально новых видов технологического оборудования. С конца XX века, в котором
солодовенная техника совершила грандиозный скачок в своем развитии, мы уже
наблюдаем факты, когда техника начинает активно воздействовать на технологию,
способствуя ее изменению и совершенствованию.
Например, еще совсем недавно явно ощущалось обострение технических противо-
речий на стадиях замачивания ячменя, проращивания и сушки солода. Традиционная
техника солодовенного производства в своем стремлении обеспечить обоснованные
требования технологии не могла их удовлетворить с достаточной полнотой. Кроме
того, для работы традиционного солодовенного оборудования требуется большое
количество воды и энергии, поскольку уровень механизации, автоматизации и пр.
относительно невысокий. Это сдерживало повышение эффективности и экономично-
сти технологии. Техника постепенно перестала соответствовать современному уров-
ню солодовенного производства.
И вот, наконец, появилась принципиально новая концепция технологического по-
тока производства пивоваренного солода в башенной солодовне, в которой не только
преодолены многие технические противоречия техники и технологии, но и обеспечена
возможность совершенствования технологии. Таким образом, обострение техниче-
ских противоречий побудило к развитию солодовенной техники, а та, будучи одной из
составляющих производства, способствовала развитию солодовенного предприятия.
Каким образом осуществляется развитие?
Ответ на этот вопрос дает закон перехода количественных изменений в
качественные, который раскрывает механизм развития. Любое совершенствование
объекта сопровождается первоначально изменениями на одном уровне развития, а по
мере их накопления происходит качественный скачок на более высокий уровень
развития. В технике этот качественно более высокий уровень развития объекта
называют новым поколением.
Поскольку техника развивается гораздо стремительней технологии, то и объектив-
ное проявление этого закона проявляется заметней при развитии техники. Например,
в течение последних десятилетий последовательно и настойчиво велись работы по
совершенствованию солодорастильных аппаратов, но вот количество конструктив-
ных изменений перешло в качество, и появилось принципиально новое и более совер-
шенное оборудование — солодорастильные аппараты круглого сечения, которые, бес-
спорно, представляют собой технику нового поколения.
Общий результат и направленность процесса развития отражает третий закон диа-
лектики — закон отрицания отрицания, в соответствии с которым диалекти-
ческая природа развития проявляется в органичном сочетании трех моментов:
• преодолении старого;
• преемственности в развитии;
• утверждении нового.
Эта «триада» характеризует поступательность и цикличность развития, поскольку
все новое неизбежно устаревает и начинает последовательно вытесняться еще более
www.schmidt-seeger.com © SKhmidi"Seeger НБ
28
ИНЖЕНЕРИЯ ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
новым. Поступательность и повторяемость придают траектории развития форму вос-
ходящей расширяющейся спирали, каждый новый виток которой более совершенный,
поскольку включает в себя все лучшее, что было накоплено на предыдущих стадиях.
Типичным примером спиралевидное™ развития является, например, возвращение в
солодовенное производство одноярусных горизонтальных солодосушилок, но в каче-
ственно новом, более совершенном техническом исполнении — в виде высокопроиз-
водительных. автоматизированных сушилок, удельная нагрузка в которых может до-
стигать 400 кг/м2 и более.
Сюда же можно отнести и возрождение малых пивоварен, но на качественно
новом уровне. Нынешние мини-пивоварни — это уже не прежние кустарные произ-
водства, а современные миниатюрные пивоваренные заводы, оснащенные технически
совершенным, автоматизированным, а зачастую и компьютеризованным технологиче-
ским оборудованием.
Итак, развитие любого солодовенного производства осуществляется в соответ-
ствии с диалектическими закономерностями, при этом основной вклад в развитие
предприятия, безусловно, вносит техника, поскольку она совершенствуется более стре-
мительно и радикально, нежели технология.
1.5. ТЕХНИКА — МАТЕРИАЛЬНАЯ ОСНОВА
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПОТОКА
Все оборудование предприятий солодовенной отрасли подразделяют на техноло-
гическое, вспомогательное и общезаводское.
Технологическое оборудование предназначено для непосредственного осу-
ществления технологических операций по переработке сырья, материалов и промежу-
точных продуктов в целях получения конечного продукта с заданными потребитель-
скими свойствами.
Технологическое оборудование может быть универсальным и специализиро-
ванным. Первое предназначено для выполнения нескольких подобных операций
одной или более технологий (теплообменники, фильтры и т. д.), а второе — лишь для
одной операции (замочный аппарат, росткоотбойная машина и т. д.).
Вспомогательное оборудование предназначено для обеспечения нормально-
го осуществления технологического процесса и принимает косвенное участие в про-
изводстве целевого продукта, поскольку никакая технологическая переработка сырья
и материалов в нем непосредственно не осуществляется. К вспомогательному обору-
дованию относят системы механического, пневмо- п гидротранспорта, промежуточные
сборники, бункеры и пр.
Общезаводское оборудование предназначено для обеспечения бесперебой-
ной работы всего предприятия, включая его технологические подразделения. К нему
относят металлорежущее, энергосиловое, электротехническое и прочее оборудование.
1.6. РОЛЬ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ
В РАЗВИТИИ СОЛОДОВЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА
На современном этапе развития отечественной солодовенной отрасли промышлен-
ности в условиях обострения конкуренции на российском рынке как среди отече-
ственных, так и зарубежных производителей солода на первый план выдвигаются
© Sthmidt-SeEger ПБ
www.schmidt-seeger.com
СОВРЕМЕННЫЕ ИНЖЕНЕРНЫЕ АСПЕКТЫ ПРОИЗВОДСТВА ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА 29
проблемы повышения качества функционирования солодовенного предприятия как
системы, которое включает прежде всего следующие понятия:
• технологическую эффективность (снижение потерь сырья и материалов, сокраще-
ние продолжительности процессов, повышение качества выпускаемой продукции и т. п.);
• экономичность (снижение затрат на выпуск единицы готовой продукции);
• управляемость (автоматизация и программируемость технологических процессов);
• экологичность (сокращение объемов промышленных стоков и газовых выбро-
сов; уменьшение вредных воздействий производства на окружающую среду; утилиза-
ция отходов производства и пр.).
Технологическая эффективность и экономичность производства солода, как и лю-
бой другой технологии, в значительной степени зависят от технического совершен-
ства оборудования и от варианта инженерного решения конкретной технологической
задачи.
В основе современной концепции технического и технологического совершенство-
вания солодовенного производства, направленной, прежде всего, на повышение качества
товарного солода, лежат несколько основных принципов, приведенных в табл. 1.3.
Таблица 1.3
Основные принципы современной солодовенной инженерии
Основные принципы солодовенной инженерии Меры технического и технологического обеспечения
Использование высококачественного сырья (ячменя, воды) Минимизация истирания и повреждений ячменя и солода в процессе внутрицеховой транспортировки Оптимизация режима замачивания ячменя Оптимизация режима проращивания солода Оптимизация режима сушки солода Стабилизация качественных показателей промежуточных и целевых продуктов Гарантированное обеспечение требований производственной санитарии Выбор качественного ячменя; применение технически совер- шенного зерноочистительного оборудования; использование оборудования д ля доведения воды до питьевых кондиций Применение технически совершенного транспортирующего оборудования, обеспечивающего бережную транспортировку зерна; применение рациональных схем и современного техно- логического оборудования, обеспечивающих минимизацию транспортных операций и их протяженность Применение технически совершенного замочного оборудова- ния, обеспечивающего оптимальные режимы замачивания: ин- тенсивность аэрации и отсасывания СС^; температура замочной воды; термостабилизация воздуха в замочном отделении Применение технически совершенного солодорастильного обо- рудования, обеспечивающего оптимальные режимы солодора- шения: равномерность распределения зерна; интенсивность тепло- и массообмена; качество кондиционирования воздуха; эффективность ворошения: эффективность механизации и пр. Применение технически совершенного солодосушштыюго обо- рудования, обеспечивающего оптимальные режимы сушки: рав- номерность распределения зерна; равномерность теплообмена: эффективность механизации и пр. Компьютеризация и программируемость технологических про- цессов, обеспечивающие самонастраивание оборудования в за- висимости от колебаний входных л возмущающих параметров Оснащение технологического оборудования и коммуникаций системами надежной, безразборной. автоматизированной мойки
www.schmidt-seeger.com
О Schmiili-SBegerflE
30
ИНЖЕНЕРИЯ ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
Проанализировав основные факторы, влияющие на качество выпускаемой
продукции, можно отметить доминирующую роль технологического оборудова-
ния.
1.7. КЛАССИФИКАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ
Необходимость осуществления специфических технологических процессов повлек-
ла за собой разработку и применение специализированного технологического оборудо-
вания, применяемого исключительно в солодовенных производствах. Вместе с тем в
них достаточно широко используют типовое, универсальное оборудование, которое при-
меняют в смежных отраслях пищевой и зерноперерабатывающей промышленности.
Технологическое оборудование может быть классифицировано как по ряду об-
щих признаков, свойственных любому оборудованию, так и по некоторым частным
признакам, индивидуальным для каждого вида оборудования. Так, технологическое
оборудование можно классифицировать по общим признакам:
• по характеру воздействия на обрабатываемый материал;
• по принципу сочетания в производственном потоке;
• по структуре рабочего цикла;
• по степени автоматизации и механизации;
• по функциональному назначению;
• по общности кинетических закономерностей;
• по технологическому назначению и др.
По характеру воздействия на обрабатываемый материал различают
оборудование, в котором материал подвергается, например, механическим, тепловым,
химическим, физическим и многим другим видам воздействий. Часто в одной единице
оборудования перерабатываемый материал подвергается одновременно или последо-
вательно двум и более различным воздействиям.
По принципу сочетания в производственном потоке в технологическом
оборудовании выделяют отдельные машины и аппараты, а также совокупности машин
и аппаратов: агрегаты, установки и комплексные технологические линии.
В связи с этим такие устаревшие термины, как, например, «чан», «котел», «танк»,
«ящик» и пр., не входящие в современную терминологию процессов и аппаратов,
употреблять не рекомендуется.
Оборудование, в котором осуществляются механические воздействия на обрабаты-
ваемый материал, физико-химические свойства которого при этом, как правило, сохраня-
ются, а изменяются лишь форма, размеры, положение и т. п., относят к машинам. ;
Машина — механическое устройство с согласованно работающими частями! осу-
ществляющее определенные целесообразные движения в целях преобразования энер-
гии, материала или информации. При этом в зависимости от выполняемых функций
различают энергетические и рабочие машины, ^рабочим машинам относят транс-
формирующие (технологические), транспортные, транспортирующие и вычислитель-
ные машины. ^технологическим машинам, в частности, относят: зерновые сепарато-
ры, росткоотбойные машины и т. п.
Характерный признак технологической машины — наличие подвижных рабочих
органов, соприкасающихся с перерабатываемым материалом и воздействующих на него.
Основными механизмами машины являются двигательный, передаточный и испол-
нительный, причем последний — важнейший, поскольку обеспечивает движение рабо-
чего органа по заданному закону.
• SdimiM-SEeger НЕ www.schmidt-seeger.com
СОВРЕМЕННЫЕ ИНЖЕНЕРНЫЕ АСПЕКТЫ ПРОИЗВОДСТВА ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА 31
Помимо машин различают аппараты — устройства, в которых осуществляются
все прочие (кроме механических) воздействия на перерабатываемый материал, в ре-
зультате которых происходят изменения физико-химических свойств или агрегатно-
го состояния обрабатываемого материала. К аппаратам, в частности, относят оборудо-
вание для замачивания зерна, проращивания солода, солодосушилки, фильтры, тепло-
обменники и т. п.
Характерным признаком аппарата является наличие реакционного пространства,
рабочей камеры или поверхности контакта.
Разделение оборудования на машины и аппараты достаточно условно, поскольку
некоторые его виды могут иметь одновременно признаки как одного, так и другого
вида оборудования. В этом случае оборудование классифицируют с учетом иерархии
осуществляемых в нем процессов. Например, оборудование для проращивания соло-
да относят к аппаратам, поскольку основные процессы, протекающие в нем, — биохи-
мические и тепловые, а подвижный рабочий орган (шнек ворошителя), соприкасаемый
с проращиваемым зерном, играет вспомогательную роль и предназначен лишь для
интенсификации этих процессов.
В некоторых случаях технологическое оборудование, предназначенное для решения
одной или нескольких технологических задач, представляет собой комбинацию машин и
аппаратов. Такое комбинированное оборудование называют агрегатами и установками.
Агрегат — оборудование, в котором объединены в единый блок (на одной раме,
с общим приводом, пультом управления и пр.) две или более машины, предназначен-
ные для одновременного осуществления в определенной последовательности смеж-
ных технологических операций. Принцип агрегатирования оборудования обеспечива-
ет сокращение производственных площадей, снижение энергозатрат, уменьшение экс-
плуатационных расходов, сокращение обслуживающего персонала. Примером агрега-
тирования является очистительно-сортировочный агрегат.
Установка — совокупность отдельных аппаратов, соединенных между собой
коммуникациями в единую техническую систему, предназначенную для осуществле-
ния, как правило, одной технологической операции. Помимо аппаратов, в состав уста-
новки могут входить играющие вспомогательную роль транспортирующие машины,
например, насосы. Примерами установок могут быть замочная установка, состоящая
из нескольких аппаратов, установка для водоочистки и пр.
Современное производство какого-либо продукта включает, как правило, не одну,
а более установок, машин, аппаратов, объединенных в единую технологическую линию,
способную выполнять определенный законченный технологический цикл. Весь этот
машинно-аппаратурный комплекс называют технической системой, а отдельные ус-
тановки или объединенные единой технологической задачей группы машин и аппара-
тов — подсистемами.
По структуре рабочего цикла различают оборудование периодического и
непрерывного действия.
Оборудование периодического действия характеризуется единством места прове-
дения всех стадий технологической операции и их разновременностью при изменяю-
щихся параметрах. Исходный материал загружают в аппарат или машину, подвергают
какому-либо воздействию в течение определенного промежутка времени, а затем выг-
ружают готовый пли промежуточный продукт.
Солодоращение в периодическом режиме можно уподобить естественному ходу
сельскохозяйственных работ, когда все стадии процесса (например, вспашка, сев, про-
полка и т. д.) протекают на одном поле, в определенной последовательности, в разные
периоды времени и при разных климатических условиях.
www.schmidt-seeger.com
® Sghumlt-SsegerHE
32
ИНЖЕНЕРИЯ ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
Оборудование непрерывного действия характеризуется тем, что все стадии техно-
логической операции протекают одновременно при неизменных параметрах, в ста-
бильных и оптимальных условиях установившегося режима, но все они разобщены в
пространстве: осуществляются в различных частях машины, аппарата или различных
машинах и аппаратах единой технической системы. То есть рабочий процесс распреде-
лен в пространстве. Загрузка исходного материала и выгрузка конечного или проме-
жуточного продукта при этом осуществляются одновременно и непрерывно.
Производство солода в непрерывном режиме можно уподобить сельскохозяй-
ственным работам, осуществляемым в оранжерее, когда в одних и тех же условиях
одновременно, но на разных участках оранжереи могут выполняться различные рабо-
ты, например, на одном — высаживаться посевной материал, на другом — сниматься
урожай, на третьем — проводиться поливка и пр.
По степени автоматизации и механизации оборудование подразделяют
на механизированное и не механизированное и, соответственно, неавтоматическое
(с ручным управлением), полуавтоматическое, автоматическое.
Под механизацией технологических процессов понимают применение энергии не-
живой природы. В механизированном оборудовании облегчается или исключается
ручной труд при его эксплуатации, однако человек должен принимать непосредствен-
ное участие в управлении оборудованием, контролировать его работу, осуществлять
пуск, наладку и остановку оборудования.
Под автоматизацией технологических процессов понимают применение энергии
неживой природы не только для выполнения процесса, но и управления им.
При использовании неавтоматического оборудования технологическая операция
осуществляется при непосредственном воздействии человека на предмет труда, а
механизмы, входящие в состав такого оборудования, лишь облегчают труд человека.
В полуавтоматическом оборудовании все основные операции осуществляются без
участия человека, за которым остаются лишь некоторые транспортные, контрольные
и прочие вспомогательные операции.
Автоматическое оборудование для осуществления технологической операции не
требует непосредственного участия человека.
Технологическое оборудование может быть классифицировано также по функ-
циональному назначению, объединяя в отдельные группы машины и аппараты,
принципиально одинаковые по характеру воздействия на обрабатываемый материал и
функции, для которой они предназначены. Таким образом, можно выделить несколько
групп оборудования, применяемого в солодовенной отрасли промышленности, напри-
мер, зерноочистительное, сушильное, солодорастильное и т. п.
В основу классификации оборудования по общности кинетических законо-
мерностей положен метод обобщений, предусматривающий выделение из большого
числа маПшн и аппаратов тех, в которых протекают однородные процессы и для
расчета которых используют единые кинетические закономерности.
В соответствии с этим признаком различают следующие основные группы техно-
логического оборудования:
• оборудование для гидромеханической обработки сырья и материалов, в котором
скорость протекающих процессов определяется законами гидродинамики;
• теплообменное оборудование для осуществления тепловых процессов, скорость
которых определяется законами теплопередачи;
• массообменное оборудование для осуществления диффузионных процессов, ско-
рость которых определяется законами массопередачи, описывающими перенос веще-
ства в различных агрегатных состояниях из одной фазы в другую;
© ЯЛяЛЛ’Зеедег НЕ www.schmidt-seeger.com
ЧРЕЗМЕРНОЕ УПОТРЕБЛЕНИЕ ПИВА МОЖЕТ НАНЕСТИ ВРЕД ЗДОРОВЬЮ
-HOLVRIEKA-
Мировой лидер
в производстве
емкостного
оборудования:
- цилиндро-конические ферментеры
- форфасы
- дрожжевые емкости
- моечные емкости
- буферные емкости
- емкости для воды и напитков
- энергонакопители
- автоцистерны для пищевых продуктов
.... и многое другое.
Только высшее качество1.
-BURG=
INDUSTRIES
Holvrieka N.V.
350 Wervikstraat, Postbus 19,
Menen B8930, Belgium
Tel. +32(56)514251
Fax +32(56)510728
E-mail: holvrieka@holvrieka.be
Holvrieka Danmark A/S
24 Kulholmsvej,
Panders DK-8900, Denmark
Tel. +45(86)428400
Fax +45(86)403335
E-mail: holvrieka@holvrieka.dk
СОВРЕМЕННЫЕ ИНЖЕНЕРНЫЕ АСПЕКТЫ ПРОИЗВОДСТВА ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА 33
• реакционное оборудование для осуществления химических или биохимических
трансформаций сырья и материалов, связанных с изменением химического состава и
свойств; скорость реакционных процессов определяется законами химической или
ферментативной кинетики;
• оборудование для механической обработки сырья, материалов, промежуточных
или конечных продуктов; механические процессы являются исключением в этом
ряду, поскольку не подчиняются кинетическим закономерностям и описываются за-
конами механики твердых тел.
Наибольшее распространение получила классификация оборудования по техно-
логическому признаку, в соответствии с которым в отдельные группы объединя-
ют различные по функциональному назначению виды оборудования, предназначенное
для выполнения какой-либо одной самостоятельной технологической задачи. В соот-
ветствии с этим признаком оборудование солодовен может быть классифицировано
на следующие группы;
• для приема и хранения зерна;
• для очистки и сортирования зернового сырья;
• для замачивания зерна;
• для проращивания солода;
• для сушки солода;
• для обработки высушенного солода;
• для отгрузки (а при необходимости и фасования) солода;
• для водоподготовки;
• для аспирации и пр.
В соответствии с технологическим признаком классификации технологического
оборудования излагается материал настоящей книги.
1.8. ОСНОВНЫЕ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ
ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ
Основным показателем функционирования предприятия является его производ-
ственная мощность — максимально возможная способность к выпуску готовой
товарной продукции в течение определенного периода времени, как правило, года.
Производственную мощность выражают в натуральных показателях выпускаемой
продукции, например, для солодовенного завода — тыс. т товарного солода в год,
а для пивоваренного завода — млн дал пива в год.
Производственная мощность предприятия зависит от продолжительности работы
технологического потока, определяемой количеством рабочих дней в году, количе-
ством смен в сутки и их длительностью, а также от производительности технологи-
ческого оборудования П (кг/ч, т/ч или т/сут).
Производительность оборудования — максимальное количество выработанного
целевого продукта G (кг или т) в единицу времени т (ч пли сут ) при рациональных
технологических режимах:
П = G/t.
(1.7)
В производстве напитков количество выработанного целевого продукта измеря-
ют объемом V бм3, дал или гл ), тогда:
www.schmidt-seeger.com
• ЫяИМеедегЯВ
34
ИНЖЕНЕРИЯ ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
П = V/x.
(1.8)
Производительность технологического оборудования в значительной степени обус-
ловлена (определяется) одним из его геометрических параметров, характеризующих
его размеры. Поэтому эти параметры называют определяющими. Например, для емко-
стного оборудования это вместимость (м3), а для фильтров, теплообменников и пр. —
площадь поверхности контакта (м2).
Помимо геометрической (номинальной) вместимости V'r (м3) различают
рабочую (полезную) вместимость У (м3), соответствующую объему рабочей
среды V (м3) в аппарате:
VP= Mr
(1.9)
где k3 — коэффициент заполнения аппарата.
Коэффициент заполнения аппарата устанавливают в зависимости от явле-
ний, сопровождающих технологический процесс, например, набухания перерабатывае-
мого материала (при замачивании), ценообразования (при брожении) и пр.
Одним из показателей степени технического совершенства технологического обо-
рудования, характеризующим интенсивность осуществляемых в нем процессов, явля-
ется продуктивность / [кг/(ч • м3) пли м3/(ч • м2)].
Продуктивность оборудования представляет собой его производительность,
отнесенную к определяющему параметру:
/ = П/ V = G/(x- V),
/= П/5 = G/(x-5),
/ = П/F = G/(x F).
(1.10)
(1.11)
(1.12)
Еще одним показателем степени технического совершенства технологического
процесса является коэффициент выхода целевого продукта, определяемый в процен-
тах, а также в массовых или объемных долях. При этом различают теоретический и
практический выход продукта. Практический выход всегда ниже теоретического вслед-
ствие технологических потерь.
Теоретический коэффициент выхода продукта /гвт — соотношение мак-
симально возможного количества целевого продукта в соответствии со стехиометри-
ческим уравнением реакции к массе исходного сырья.
Практический коэффициент выхода продукта kBn — соотношение коли-
чества фактически полученного целевого продукта к массе израсходованного сырья.
1.9. ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМУ
ОБОРУДОВАНИЮ СОЛОДОВЕННЫХ ПРОИЗВОДСТВ
К технологическому оборудованию солодовен предъявляют требования как об-
щетехнического характера, так и специальные.
К общетехническим относят требования, предъявляемые к любому технологичес-
кому оборудованию, которые направлены на обеспечение высоких технико-экономи-
ческих и эксплуатационных показателей. К таким требованиям, в частности, относят:
• SKhmidh’Seeger ЯП
www.schmidt-seeger.com
СОВРЕМЕННЫЕ ИНЖЕНЕРНЫЕ АСПЕКТЫ ПРОИЗВОДСТВА ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА 35
• максимально возможную технологическую эффективность — способность обес-
печивать конечный результат с максимальной производительностью, наименьшими за-
тратами и минимальными потерями;
• надежность — способность выполнять определенные функции с сохранением
эксплуатационных показателей в заданных пределах в течение определенного време-
ни или требуемой наработки;
• долговечность — способность оборудования долговременно обеспечивать высо-
кую эксплуатационную надежность, благодаря чему снижается стоимость технологи-
ческой операции, осуществляемой в оборудовании, поскольку при более длительном
сроке эксплуатации оно при тех же вложенных капитальных затратах выполняет
большее количество операций;
• энергоэкономичность — низкое удельное энергопотребление (затраты энергии
на единицу вырабатываемой продукции) на преодоление вредных сопротивлений про-
цессов (трение, нагревание, торможение рабочих органов и т. п.);
• технологичность — обеспечение простоты в изготовлении и удобства в сборке, а
также техническом обслуживании при минимальных трудовых затратах и низкой
себестоимости;
• низкую материалоемкость — стремление к минимизации массы и габаритов
оборудования при обеспечении достаточной надежности благодаря применению в
конструкции легированных сталей, легких сплавов и полимерных материалов, исполь-
зованию облегченных и пустотелых профилей проката, поверхностного упрочнения
металлов и совершенствования конструктивных форм;
• безопасность — исключение или минимизация вредных воздействий, возникаю-
щих при работе оборудования, на обслуживающий персонал, здания и сооружения;
• бесшумность — обеспечение минимизации шумов работающего оборудования, не
превышающих уровня предельно допустимой величины;
• эргономичность — простоту и удобство обслуживания и управления оборудованием;
• экологичность — исключение или минимизация вредных воздействий, возникаю-
щих при работе оборудования, на окружающую среду.
Помимо перечисленных требований оборудование солодовенного производства
должно удовлетворять ряду специальных требований, обусловленных особенностями
технологических процессов и специфическими свойствами перерабатываемых сред.
К таким специальным требованиям относят:
• взрыво- и пожаробезопасность благодаря применению в конструкции комплекса
мер по предотвращению взрывов и пожаров или защите от них оборудования (для
транспортирующих, зерноочистительных, сортировочных и росткоотбойных машин);
• теплоустойчивость — способность выдерживать повышенные температуры с
сохранением эксплуатационных показателей (для солодосушплок и обжарочных ап-
паратов);
• уравновешенность — минимизация вибрации благодаря балансировке вращаю-
щихся и быстродействующих рабочих органов машин;
• обеспечение щадящих условий внутрицехового и межцехового транспортирова-
ния технологических сред благодаря минимизации механических воздействий при
перемещении зерна и ровное, спокойное течение жидких сред с исключением гидрав-
лических ударов, кавитации и прочих неблагоприятных воздействий;
• влагозащищенность электроприводов (для замочного и солодорастильного и
другого оборудования, эксплуатирующегося в условиях повышенной влажности);
• коррозпонностоикость (для оборудования, эксплуатирующегося в условиях по-
вышенной влажности);
www.schmidt-seeger.com
© UaiHeegerHB
36
ИНЖЕНЕРИЯ ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
• обеспечение требований производственной санитарии благодаря применению си-
стем для механизированной безразборной мойки;
• биостойкость — способность оборудования долговременно сопротивляться дей-
ствию микрофлоры, вызывающих гниение или другие разрушительные процессы.
Степень реализации этих требований и реальные технико-экономические и эксплу-
атационные показатели рабогы определяют техническое совершенство оборудования
и его технологические возможности.
1.10. ОСНОВНЫЕ КОНСТРУКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ
И ПОКРЫТИЯ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ
В ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМ ОБОРУДОВАНИИ
Конструкционные материалы для оборудования солодовенного производства вы-
бирают с учетом многих критериев, из которых основные:
• биологическая инертность, обеспечивающая пищевую безопасность получаемого
продукта;
• стойкость, обеспечивающая долговечность оборудования;
• физико-механические свойства, обеспечивающие прочность и надежность обору-
дования в рабочих режимах;
• технологические свойства, обеспечивающие технологичность изготовления обо-
рудования;
• экономическая целесообразность, обеспечивающая минимальные затраты на из-
готовление оборудования.
Пищевая безопасность получаемых продуктов обусловлена биологической инерт-
ностью применяемых материалов, контактирующих с технологическими средами. Эти
материалы не должны прямо или косвенно (через продукт) оказывать негативное
влияние на организм человека. Биологическую инертность материалов оценивают по
токсикологическим и другим санитарно-гигиеническим показателям.
Любой материал, контактирующий с технологическими средами, должен иметь раз-
решение органов Государственного санитарного надзора Министерства здравоохра-
нения РФ на его применение в пищевой промышленности. Безопасность применяемо-
го на производстве оборудования должна быть подтверждена санитарно-гигиениче-
ским сергификатом.
К основным критериям оценки материалов, зависящим от рабочих условий, отно-
сят коррозионную (химическую), тепловую и микробиологическую стойкость. К ма-
териалам аппаратов и машин, эксплуатируемых в условиях высоких давлений и тем-
ператур или контактирующих с химически агрессивными средами, предъявляют по-
вышенные требования. Микробиологическую стойкость определяют обычно при
выборе материалов органической природы, так как некоторые полимеры могут быть
хорошими субстратами для микроорганизмов, вследствие чего происходит их биоло-
гическая деградация.
Наиболее существенные характеристики физико-механических свойств, которые
необходимо учитывать конструктору при выборе материалов, следующие: предел
прочности ов, предел текучести от, относительное удлинение 5 и модуль упругости при
растяжении Е.
• SthmiiH’Seeger ПБ
www.schmidt-seeger.com
СОВРЕМЕННЫЕ ИНЖЕНЕРНЫЕ АСПЕКТЫ ПРОИЗВОДСТВА ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА 37
Кроме указанных характеристик, при выборе материалов для изготовления техно-
логического оборудования, работающего при повышенной температуре, необходимо
учитывать и такие свойства, как ползучесть, возможность проявления тепловой хруп-
кости, релаксации, чувствительность к старению, а для оборудования, эксплуатируемо-
го при пониженных температурах, — хладноломкость. При выборе материалов для
теплообменной аппаратуры необходимо знать физические характеристики, в частности
коэффициент теплопроводности.
К наиболее существенным технологическим свойствам материалов относят свари-
ваемость, возможность обработки давлением, резанием и т. п., используя которые,
можно при помощи традиционных технических приемов изготавливать требуемые
детали аппаратов и машин с минимальными затратами.
Металлы. Для изготовления оборудования солодовенного производства до
недавнего времени достаточно широко применяли углеродистую сталь. С конца XX
века в качестве основного конструкционного материала стали преимущественно ис-
пользовать нержавеющие и кислотостойкие стали, являющиеся сплавами железа, хро-
ма и никеля с добавками титана, молибдена, ниобия и др.
В последнее время по экономическим и технологическим соображениям для из-
готовления некоторых видов оборудования начали применять биметаллы — материа-
лы, состоящие из двух прочно соединенных слоев разнородных металлов или спла-
вов.
Неметаллические материалы — стекло, цемент, полимеры также находят
применение при изготовлении оборудования для солодовенных производств.
Цемент применяют при строительстве железобетонных силосов для хранения
ячменя и солода, для возведения корпусов солодорастильных и сушильных аппа-
ратов.
Из стекла изготавливают прозрачные детали, соприкасающиеся с пищевыми сре-
дами: мерные и смотровые стекла для аппаратов, смогровые фонари для трубопрово-
дов, элементы трубчатых теплообменников и пр. Стеклянные трубы выдерживают
температуру 50... 150°C и имеют ресурс 15 лет. Выпускают их отрезками длиной от
1,5 до 3,0 м с шагом 0,25 м, которые соединяют между собой с помощью специаль-
ных муфт.
Из полимеров изготавливают отдельные элементы оборудования: скребки кон-
вейеров, ковши норий, шланги дозирующих нососов и др.
Защитные покрытия — основной вид защиты от коррозии оборудования,
изготовленного из некоррозионностойких конструкционных материалов. Защитные
покрытия разделяют на металлические (металлизационные, горячие, диффузионные и
др.), неорганические (фосфатные, окисные, хроматные и др.) и органические (лако-
красочные смазки, эпоксидные смолы и др.).
В современных солодовенных производствах, в которых большая часть помеще-
ний характеризуется повышенной влажностью, металлоконструкции изготавливают из
оцинкованной стали.
В качестве внутренней защиты емкостного оборудования металлические и неорга-
нические покрытия из-за сложности их выполнения в условиях действующего пред-
приятия не нашли широкого применения.
Органические покрытия обеспечивают надежную защиту металлов от коррозии и
выгодно отличаются от металлических и неорганических экономичностью и техноло-
гичностью.
www.schmidt-seeger.com
© SthmiM"SeEger НЕ
38 ИНЖЕНЕРИЯ ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
На предприятиях пивобезалкогольной отрасли России в качестве внутренней за-
щиты емкостного оборудования применяют следующие органические защитные по-
крытия: парафин, спиртово-канифольный лак, бекелитовые лаки, эпоксидные смолы,
сополимервинилхлоридные эмали, стеклоэмали, стекло.
Тем не менее на современных отечественных предприятиях пивобезалкогольной
отрасли прослеживается тенденция отказа от внутренних защитных покрытий аппа-
ратов в связи с переходом на оборудование, изготовленное из нержавеющих
сталей.
Глава 2
ПРИЕМ, ХРАНЕНИЕ, ОЧИСТКА
И СОРТИРОВАНИЕ ЗЕРНОПРОДУКТОВ
Солод получают из различных злаков, например, пшеницы, ржи, сорго, но основным
сырьем для производства пивоваренного солода, безусловно, является ячмень.
2.1. ОСНОВНЫЕ ФИЗИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
ПИВОВАРЕННЫХ ЯЧМЕНЕЙ
И ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К НИМ
Пивоваренные ячмени* в зависимости от качества, подразделяют на два класса
(табл.2.1).
Таблица 2.1
Основные характеристики пивоваренных ячменей
Наименование показателя Нормы для ячменя класса
первого второго
Цвет Запах Состояние Влажность, %, не более Белок, %, не более Сорная примесь, %, не более в том числе вредная примесь в числе вредной примеси гелиотроп опушенноплодный и триходесма седая Зерновая примесь, %, не более Мелкие зерна, %, не более Крупность, %, не менее Способность прорастания, %, не менее (для зерна, поставляемого не ранее 45 дней после его уборки) Жизнеспособность, %, не менее (для зерна, по- ставляемого не ранее 45 дней после его уборки) Зараженность вредителями хлебных запасов Светло-желтый или желтый Свойственный нормальному солодового, плесневого и Здоровый, 1 15,0 12,0 1,0 0,2 Не допу 2,0 5,0 85b 95.0 95,0 Не допускается, кроме не выше Светло-желтый, желтый или серовато-желтый зерну ячменя (без затхлого, без посторонних запахов) егреющийся 15,5 12,0 2,0 0,2 скаются 5,0 7,0 60,0 90.0 95,0 зараженности клещом 1 степени
ГОСТ 5060-86 Ячмень пивоваренный. Технические условия.
40
ИНЖЕНЕРИЯ ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
Ячмени различают по ряду специальных признаков:
• по сезону высева — высеянные весной называют яровыми, а высеянные осе-
нью — озимыми;
• по анатомическому строению колоса — двухрядные и шестирядные;
• по сортам, приспособленным (районированным) к региону выращивания.
Из яровых ячменей получают солод более высокого качества, в частности, он
обладает более высокой экстрактивностью. Однако озимые ячмени более урожайны
и, следовательно, дешевле.
Двухрядные ячмени наиболее предпочтительны для производства светлого соло-
да, поскольку их зерна крупнее, однороднее, а оболочка тоньше, нежели у шестиряд-
ных ячменей. Кроме того, в двухрядном ячмене содержится меньше горьких и ду-
бильных веществ.
К сортовым признакам пивоваренных ячменей, менее всего подверженных моди-
фикационной изменчивости, относят выравненность, крупность и пленчатость зерна.
К настоящему времени в Государственном реестре зарегистрировано 38 сортов пиво-
варенных ячменей, в том числе 9 иностранной селекции, районированных для 9 зон
Российской Федерации.
Проявившиеся к началу XXI века проблемы качества и конкурентоспособности
отечественных ячменей перед импортными прежде всего обусловлены ориентацией
российской селекции на агрономические признаки сорта и в меньшей степени на его
биохимические показатели, влияющие на эффективность технологических процессов
и качество продуктов при производстве солода и пива, в частности, сокращение про-
должительности проращивания, повышение экстрактивности, улучшение ценообразо-
вания и пр.
Забота о качестве производимого солода должна начинаться уже на стадии выбора
ячменя. Предназначенный для пивоварения ячмень оценивают по комплексу признаков,
определяющих эффективность технологических процессов и влияющих на свойства
получаемого солода. Так, при выборе ячменя для получения высококачественного
солода необходимо учитывать, помимо сорта, следующие основные показатели:
• крупность зерна (в ячмене I класса доля крупных зерен с толщиной более
2,5 мм должна быть не менее 85 %);
• энергия прорастания не менее 92 %;
• способность прорастания должна быть не менее 95 %;
• содержание белка должно быть не более 12 %;
• масса 1000 зерен ячменя должна быть более 40 г;
• ячмень должен быть хорошо очищен, не содержать микроорганизмов и вреди-
телей. *
Крупность — показатель, характеризующий величину зерна. Крупным считают
пивоваренный ячмень I класса с толщиной зерен более 2,5 мм, которые задерживают-
ся на сите с щелевидными отверстиями шириной 2,5 мм. Пивоваренный ячмень
II класса имеет толщину зерен 2,2...2,5 мм (проход через сто с отверстиями шири-
ной 2,5 мм, сход с сита с отверстиями шириной 2,2 мм). Ячмень с толщиной зерна
менее 2,2 мм (проход через сито с отверстиями шириной 2,2 мм) является отходом
солодовенного производства и отправляется на корм скоту. С повышением крупно-
сти ячменя доля пленок в нем уменьшается. В хорошем пивоваренном ячмене пленча-
тость составляет около 9 %.
Цвет — один из признаков качества ячменя. Зерно хорошего качества имеет
равномерный соломисто-желтый или серовато-желтый цвет. Серый, красновато-жел-
• Sehinidt’Seeger ЯБ www. schmidt-seeger. com
ПРИЕМ, ХРАНЕНИЕ, ОЧИСТКА И СОРТИРОВАНИЕ ЗЕРНОПРОДУКТОВ
41
тый или желтый с почерневшим кончиком цвет ячменя чаще всего свидетельствует о
его уборке в дождливую погоду без последующего быстрого высушивания, в резуль-
тате чего в зерне произошли химические изменения, неблагоприятные для технологии
пивоварения.
Запах. Качественное зерно имеет приятный ячменный запах, свидетельствующий о
том, что уборка урожая проводилась в сухую погоду. Наличие посторонних запа-
хов — признак испорченного зерна, которое для последующей переработки и пивова-
рения непригодно. Сладковатый запах, в частности, обусловлен самосогреванием яч-
меня, а затхлый — пораженностью зерна микроорганизмами.
Энергия прорастания — характеризуется процентом зерен, проросших за 3 суток.
Ячмень, предназначенный для производства солода, должен иметь высокую энергию
прорастания и обеспечивать необходимый уровень ферментативной активности, опре-
деляющей степень выхода экстракта.
Способность прорастания — характеризуется процентом зерен, проросших за
5 суток, пересчитанным по отношению ко всей массе зерна в партии. Пивоваренный
ячмень должен характеризоваться дружным прорастанием. Недозревший ячмень,
а также поврежденный при уборке, хранении, подработке и транспортировке прораста-
ет недружно, что приводит к ухудшению качества солода.
Содержание белка — один из наиболее важных биохимических показателей каче-
ства пивоваренного ячменя. Качество солода и его выход в значительной степени
зависят от содержания в ячмене азотистых веществ. Ячмени с повышенным содер-
жанием белка обеспечивают меньший выход экстракта и содержат меньше углеводов.
Из таких ячменей получают солод с повышенной цветностью, с большим содержани-
ем растворимых, азотистых веществ и аминокислот и, как правило, более высокой
ферментативной активностью. Для получения пива лучшего качества предпочтитель-
ны солода с содержанием белка 9... 11 %.
Экстрактивность (массовая доля экстракта в сухом веществе солода тонкого
помола) характеризуется количеством органических веществ, которые способны пе-
реходить в водный раствор из измельченного зерна под воздействием ферментов
ячменного солода. Пивоваренные свойства зерна повышаются с увеличением в нем
содержания экстрактивных веществ, которое в солоде 1 класса должно быть не ниже
78 % (см. раздел 3.1).
Содержание белка и экстрактивность являются важнейшими биохимическими при-
знаками ячменя, которые в значительной степени зависят от почвенно-климатических
и агротехнологических условий выращивания. Например, в жаркий и засушливый
сезон получают ячмени с большим содержанием белка.
К важным показателям, характеризующим с труктурно-механические свойства зер-
на, относят его плотность и прочность.
Плотность зерна зависит от его биологического строения и химического соста-
ва. Эндосперм, богатый крахмалом, обладает наибольшей плотностью, а оболочки, со-
держащие много клетчатки, — наименьшей. В связи с этим мелкое и шуплое зерно
обладает меньшей плотностью по сравнению с крупным зерном, поскольку относи-
тельное содержание оболочек и зародыша у мелкого зерна больше, чем у крупного.
Прочность зерна — его способность к сопротивлению механическому разруше-
нию — характеризуется работой, затраченной на образование единицы площади новой
поверхности или величиной разрушающего усилия при различных видах деформиро-
вания. Прочность зерна существенно зависит от влажности, стекловидности и некото-
рых других показателей.
www.schmidt-seeger.com
• Sduniitt’SeegerHE
42
ИНЖЕНЕРИЯ ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
От прочности зерна зависит степень его сохранения от механических поврежде-
ний при транспортировании. Кроме того, прочность зерна, в частности солода, оказы-
вает влияние на процесс дробления, поскольку с увеличением крупности и стекловид-
ности зерна возрастает его хрупкость, а с уменьшением — повышается пластичность.
Стекловидность характеризует структурно-механические свойства эндосперма и
сопротивление зерна разрушающим воздействиям. К стекловидным зернам относят
те, которые при просвечивании кажутся прозрачными — они слабо преломляют луч
света. Мучнистые зерна непрозрачны, а в разрезе они белые.
Влажность имеет особое значение не только при хранении, но и при переработке
зерна. Различают естественную и технологическую влажность зерна. С естественной
влажностью зерно поступает на предприятие, хранится, очищается и направляется на
переработку. Технологическую влажность обеспечивают искусственно в той или иной
технологической операции.
Физико-технические и теплофпзнческие характеристики пивоваренного ячменя
приведены ниже:
Физико-технические характеристики пивоваренного ячменя
Линейные размеры зерен ячменя, мм:
длина............. ........................ ... .................7,0... 14,6
ширина .... ..........................2,0...5,0
толщина .............................................. ...............1,2...4,5
Насыпная плотность зерна, кг м3 ........ ..........................580... 700
Масса 1000 зерен ячменя, кг.......................................... 0,031 ...0,051
Плотность массы зерна, кг м3 .................................................1330
Скважистость, % общего объема зерновой массы..............................45...55
Коэффициент трения по:
дереву . ..................................................................0,40
стали . . ... ................ ................................0,37
бетону . . 0,75
Угол естественного откоса ячменя, град, при влажности, %
11,9 ........................................................................28
17,8 ...................................................................... 32
более 17,8 ............................................................до 45
Скважистость (%) — объем межзернового пространства:
1 s = (Vo - V3) ЮО/Уо, (2.1)
где Уо — общим объем зерновой массы, м3; Г3 — истинный объем зерна, м3.
Удельная теплоемкость с характеризует интенсивность изменения температуры
тела при его нагревании или охлаждении:
с = с3(100 - zc)/100 + cBw/100
ИЛИ
с = (с3 + 0,01 св&?) (1 + 0,01 а?с),
(2.2)
(2.3)
где с3 и св — удельная теплоемкость ячменя и воды, кДж/(кг • К); (с3 = 1,42; св - 4,1868); w —
влажность ячменя, % общей массы; а’с — влажность ячменя, % массы сухих веществ.
• Sdimh№"Seeger ЯБ
www.schmidt-seeger.com
ПРИЕМ, ХРАНЕНИЕ, ОЧИСТКА И СОРТИРОВАНИЕ ЗЕРНОПРОДУКТОВ
43
Удельная теплоемкость ячменя возрастает с повышением влажности зерна.
Коэффициент теплопроводности X характеризует способность тела проводить теп-
лоту. Для зерновой массы с учетом межзернового пространства этот коэффициент воз-
растает с увеличением влажности зерна и лежит в пределах X = 0.14.. .0.23 Вт (м • К).
Коэффициент температуропроводности, характеризующий скорость выравнива-
ния температур при нагревании или охлаждении зерновой массы (м2 ч), определяют:
а = 3,6Х (срг.), (2.4)
где рг. — насыпная плотность зерна, кг/м3.
Коэффициент температуропроводности ячменя весьма мал (0.0004.. .0.0007 м2/ч),
что благоприятно сказывается на сохранности очищенного зерна.
2.2. ИНЖЕНЕРНЫЕ ЗАДАЧИ ПРИЕМА, ХРАНЕНИЯ,
ОЧИСТКИ И СОРТИРОВАНИЯ ЗЕРНОПРОДУКТОВ
И МАШИННО-АППАРАТУРНЫЕ ВАРИАНТЫ ИХ РЕШЕНИЯ
На солодовенные предприятия ячмень поступает в течение короткого послеубо-
рочного периода (с конца лета до середины осени) в количестве, необходимом для
выполнения предприятием годовой программы производства. В связи с этим прием-
ные устройства и зерноочистительные машины должны иметь высокую производи-
тельность, а зернохранилища — достаточную вместимость.
Очистку зернового сырья на солодовенном предприятии различают на первичную
(предварительную) и вторичную (основную).
На рис. 2.1 приведена принципиальная структурная схема приема, хранения, очист-
ки и сортирования ячменя на солодовенном предприятии.
Первичная очистка. Цель первичной очистки — удаление из зерновой массы
пыли, а также сорных и вредных примесей, которые могут оказывать негативное
влияние на хранение ячменя — вызвать его порчу, снижение качества и увеличение
потерь.
Осуществляют первичную очистку ячменя в относительно короткий период вре-
мени, в течение ^...3 месяцев в конце лета - начале осени, непосредственно при
поступлении ячменя на предприятие перед закладкой его на длительное хранение.
Поскольку требуется переработать большое количество зерна в сжатые сроки, то
зерноочистительное оборудование, используемое для первичной очистки, более произ-
водительное, но качество очистки зерна ниже, чем на вторичной очистке.
При осуществлении первичной очистки выполняют следующие инженерные зада-
чи: взвешивание, транспортирование и очистку зерна от примесей. Для очистки зерна
применяют воздушно-ситовые и магнитные сепараторы.
При повышенной влажности поступающего на хранение зерна его дополнительно
подвергают подсушиванию до 12...14%-ной влажности, потому что при повышенной
влажности не может быть обеспечено его длительное хранение. При влажности выше
критического значения, которое для ячменя составляет 14,5 %, в зерне интенсивно
протекают физиологические процессы (дыхание зерна), вследствие которых в меж-
зерновое пространство выделяется значительное количество влаги и теплоты, что
приводит к постепенному повышению температуры зерна (самосогреванию), увеличе-
нию потери сухих веществ ячменя и ухудшению его качества — он приобретает
www.schmidt-seeger.com
• Schmidt-Еве де г НЕ
44
ИНЖЕНЕРИЯ ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
Ферромагнитные
примеси
Грубые, мелкие
и легкие примеси
Ферромагнитные
примеси
Грубые, мелкие
и легкие примеси
Длинные
короткие примеси
Щуплое зерно
Рис. 2.1. Принципиальная структурная схема приема, хранения, очистки
и сортирования ячменя
затхлый запах, в большей степени подвержен воздействию микроорганизмов и может
утратить всхожесть.
Производительность первичной очистки определяют исходя из среднесуточного
количества поступающего на хранение ячменя, с учетом нормативной продолжитель-
ности разгрузки железнодорожного вагона. С одной стороны, производительность
первичной очистки должна быть достаточно велика, чтобы не допустить штрафных
санкций за сверхнормативный простой вагонов, а с другой — необходимо учитывать,
что оборудование с большей производительностью дороже и, следовательно, потребу-
ет больших капитальных и эксплуатационных затрат.
Вторичная очистка. Цель вторичной очистки — удаление из зерновой массы
примесей, которые могут оказывать негативное влияние на технологические процессы
солодовенного производства. Это примеси, оставшиеся в зерне после первичной очи-
стки и попавшие в него процессе хранения, поврежденные зерна, зерна других зла-
ков и пр. Помимо этого, на стадии вторичной очистки осуществляют сортирование
зерна, что необходимо для обеспечения равномерного замачивания и проращивания
зерна.
© Sdimiitt’Seeger ЯБ
www.schmidt-seeger.com
ПРИЕМ, ХРАНЕНИЕ, ОЧИСТКА И СОРТИРОВАНИЕ ЗЕРНОПРОДУКТОВ
45
Вторичную очистку осуществляют равномерно, в течение всего года (за исключе-
нием периода остановки производства на техническую профилактику), непосредственно
перед подачей ячменя в солодовенное производство. Производительность зерноочис-
тительных машин на стадии вторичной очистки ниже (примерно в 3...4 раза), чем на
первичной очистке, но при этом степень очистки выше.
Производительность оборудования вторичной очистки рассчитывают следующим
образом.
Вначале определяют ежесуточный расход (т/сут) товарного ячменя, который
необходимо переработать для обеспечения солодовенного производства очищенным
и отсортированным ячменем определенного класса:
6,я = Соя / Лс, (2.5)
где GOfl — суточный расход очищенного и отсортированного ячменя, т/сут.; kc — коэффициент
выхода очищенного ячменя I класса (в европейском товарном ячмене Лс = 0,85, в российском —
может быть даже kc = 0,6).
Производительность (т/ч) оборудования вторичной очистки ячменя:
Пво - Стя / тво, (2.6)
где 1Ю — продолжительность вторичной очистки в течение суток, ч (обычно тво = 20 ч).
Для вторичной очистки ячменя используют воздушно-ситовые и магнитные сепа-
раторы, триеры. Очищенный ячмень фракционируют на сортирующих машинах. При
производстве солода используют ячмень только I и II классов.
Машинно-аппаратурный вариант приема, предварительной очистки и хранения яч-
меня приведен на рис. 2.2.
Прием зерна и его первичную очистку осуществляют следующим образом. Для
определения массы поступающего ячменя автомобили и железнодорожные вагоны
взвешивают соответственно на автомобильных или железнодорожных весах 1 до и
после выгрузки зерна.
Ячмень из автомобильного или железнодорожного транспорта выгружают в при-
емный бункер 2. По возможности вместимость приемного бункера должна быть
минимально возможной, например, равной вместимости кузова грузового автомобиля,
что предотвращает образование большого количества пыли при разгрузке.
Помимо этого, на современных предприятиях для предотвращения выброса пыли
в окружающую среду приемные бункеры оснащают специальными решетками с пыле-
защитными клапанами различных конструкций. При выгрузке зерна из транспорта на
такую решетку клапаны одного типа (рис. 2.3), изготовленные из эластичного мате-
риала, под действием силы тяжести ссыпаемого материала раздвигаются, не препят-
ствуя его проходу, а после прохождения зерна, благодаря своим упругая свойствам,
почти примыкают к стенкам проходных каналов, перекрывая их и препятствуя выхо-
ду пыли из приемного бункера.
Клапаны другого типа представляют собой свободно закрепленную на осях конст-
рукцию. Под действием силы тяжести зернопродуктов они отклоняются вокруг оси,
не препятствуя проходу зерна, а затем занимают прежнее положение, перекрывая
каналы и препятствуя выходу пыли.
Приемный бункер с двух противоположных сторон соединяют с системой аспира-
ции. Для предотвращения негативного влияния ветра на эффективность работы сис-
www.schmidt-seeger.com
• 5thmii№“SeegerHE
46
ИНЖЕНЕРИЯ ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
Рис. 2.2. Принципиальная машинно-аппаратурная схема приема, первичной очистки и хране-
ния ячменя
1—автомобильные или железнодорожные весы; 2—приемный бункер; 3,4, 7, 14,20— конвейер скребковый;
5 —магнитный сепаратор;6, 12— нория;8 — воздушно-ситовой сепаратор;9—весы автоматические; 10—
бункер отходов; 11 — пробоотборник; 13— шлюзовой затвор; 15— пункт-фильтр; 16—силос; 17— загрузоч-
ная самотечная труба; 18— мобильная установка для холодной вентиляции зерна; 19—распределитель пото-
ков; 21 — фильтр рукавный; 22—шлюзовой затвор; 23— вентилятор; 24—шумоглушитель;25—дефлектор
Рис. 2.3. Принципиальное устройство приемной решетки с пы-
лезащитными клапанами
© ЯЛяяЛ’Веедег НВ
www.schmidt-seeger.com
ПРИЕМ, ХРАНЕНИЕ, ОЧИСТКА И СОРТИРОВАНИЕ ЗЕРНОПРОДУКТОВ
47
темы аспирации приемный бункер целесообразно размещать в специальном павильоне,
въезд и выезд из которого должны перекрываться воротами или вертикальными
пластиковыми пологами.
Из приемного бункера 2 ячмень транспортируют в большинстве случаев скребко-
выми конвейерами 3, 4, 7 и норией 6 через магнитный сепаратор 5 к воздушно-
ситовому сепаратору 8, в котором от него отделяют грубые, мелкие и легкие примеси.
Зерновые отходы собирают в бункер 10. Очищенный ячмень взвешивают на автома-
тических весах9 и с помощью нории /2 поднимают к конвейеру 14, расположенному
в надсилосном помещении, и распределяют по силосам 16 на хранение. Шлюзовой
затвор 13 выполняет в рассматриваемой схеме функцию огнепреграждающего (пла-
мяотсекающего) устройства, которое в соответствии с правилами взрывобезопасно-
сти [7], должно быть установлено на трубопроводе, передающем зерно с головки
нории на цепной конвейер, через который ведется загрузка силосов.
Для предохранения ячменя от механических повреждений современные силоса
оснащают специальными загрузочными трубами 17. Из потока очищенного зерна
отбирают пробы с помощью специального пробоотборного устройства 11.
Для предупреждения перегрева ячменя в период хранения его охлаждают перио-
дическим проветриванием двумя способами:
• нагнетанием в нижнюю часть силоса воздуха, охлажденного в передвижной уста-
новке 18 для холодной аэрации;
• перемещением ячменя из одного силоса в другой.
Перемещение ячменя из силоса в силос и его отгрузку на основную очистку
осуществляют конвейером 20 через распределитель потоков 19.
Запыленный воздух, образующийся при транспортировании и первичной очистке
зерна, удаляют аспирационным вентилятором23через рукавный фильтр2/, а аспира-
ционные отходы из фильтра выгружают через шлюзовой затвор 22 в бункер 10, из
которого их загружают в автомобиль. На нориях и конвейерах для аспирации могут
быть использованы пункт-фильтры 15.
Машинно-аппаратурный вариант вторичной очистки и сортирования ячменя при-
веден на рис. 2.4.
Вторичную очистку зерна осуществляют следующим образом. Из силосов элева-
тора конвейерами (на схеме не показаны) ячмень транспортируют к нории 1, а из нее
через магнитный сепаратор 2, пробоотборник 3 и весы 4 зерно подают последователь-
но в воздушно-ситовой сепаратор 5, а из него в триерную установку 6. В первых (по
направлению движения потока) куколеотборных триерах от зерна отделяют корот-
кие примеси (куколь, половинки зерен, шаровидные семена диких растений и пр.), а во
вторых — овсюгоотборных — длинные примеси (овсюг, овес и пр.). Из триеров,
ячмень поступает в камнеотделительную машину 7, а из нее в сортирующую машину#,!
в которой зерно разделяют на три фракции. Ячмень I и II классов взвешивают на
весах соответственно 9 и 10, а затем с помощью норий /2 и 13 собирают в соответ-
ствующие бункеры 14 и 15, из которых его раздельно — по классам — подают в
солодовенное производство. Щуплое зерно III класса после сортирования с помо-
щью нории /1 собирают в бункер 16, из которого его через шнек 17 и телескопиче-
ское загрузочное устройство 18 отгружают в автомобили и отправляют на корм
скоту.
Запыленный воздух, образующийся при транспортировании, вторичной очистке и
сортировании ячменя, удаляют аспирационным вентилятором 20 через рукавный фильтр
19, а аспирационные отходы из фильтров выгружают через шлюзовой затвор 23, как
www.schmidt-seeger.com
• ЫяйКгЗеедегЯв
48
ИНЖЕНЕРИЯ ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
Рис. 2.4. Принципиальная машинно-аппаратурная схема вторичной очистки и сортирования
ячменя:
1, 11, 12, 13 — нории; 2 — магнитный сепаратор; 3 — пробоотборник; 4, 9, 10— весы автоматические; 5 —
воздушно-ситовой сепаратор;6—триер; 7—камнеотборная машина;8 — сортирующая машина; 14—бункер
ячменя I класса; 15—бункер ячменя II класса; /6— бункер фуражного ячменя; 17— шнек; 18— телескопиче-
ское загрузочное устройство; /9—фильтр рукавный; 20— вентилятор; 21—шумоглушитель; 22—дефлектор;
23—шлюзовой затвор; 24—бункер отходов; 25—шлюзовой затвор
правило, в тот же бункер 24, в который собирают аспирационные отходы после
первичной очистки. ;
Основной вопрос технического развития любого предприятия заключается в том,
как эффективней и экономичней достичь поставленную цель — обеспечить совершен-
ствование производства прежде всего за счет повышения качества функционирова-
ния технологического потока.
Однозначный ответ на него может дать только системный подход!
Целенаправленное, всестороннее совершенствование любого производства как
системы сводится к техническому совершенствованию отдельных системообразую-
щих элементов и системообразующих связей с учетом выявления и устранения фак-
торов, сопутствующих ухудшению функционирования системы или ее нарушению как
органичного целого.
© Sthmiill'SeegernE
www.schmidt-seeger.com
ПРИЕМ, ХРАНЕНИЕ, ОЧИСТКА И СОРТИРОВАНИЕ ЗЕРНОПРОДУКТОВ
49
В связи с этим на рис. 2.5 представлена операторная модель приема, хранения,
очистки и сортирования зернового сырья, поскольку, как отмечалось в разделе 1.3, ни
структурная, ни машинно-аппаратурная схемы, ни математическое моделирование про-
цессов не позволяют рассматривать солодовенное производство с современных пози-
ций системного подхода.
Система состоит из двух подсистем: А — подсистема вторичной очистки ячменя
(I — оператор хранения очищенного и отсортированного ячменя, II — оператор
сортирования ячменя, III — оператор очистки ячменя от коротких и длинных приме-
сей, IV — оператор очистки ячменя от ферромагнитных, крупных, мелких и легких
примесей); В — подсистема приема, первичной очистки и хранения ячменя (I —
оператор хранения предварительно очищенного ячменя, II — оператор очистки ячме-
ня от ферромагнитных, крупных, мелких и легких примесей, III — оператор приема
ячменя).
Системный подход заслуживает особого и более обстоятельного разговора. По-
скольку методология системных исследований подробно описана в специализирован-
ной литературе [4,5,6], акцентируем внимание читателя на этом современном и тонком
Предварительно
примеси Легкие
примеси
Короткие
примеси
Ферромагнитные ^егкие
примеси пРимеси
Рис. 2.5. Операторная модель приема, хранения, очистки и сортирования ячменя
www.schmidt-seeger. com
9 Srfml&’SeegerRB
50
ИНЖЕНЕРИЯ ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
Таблица 2.2
Материальный баланс при приеме, хранении, очистке
и сортировании ячменя
Наименование продуктов и отходов производства Масса, кг Объем, м3 Влажность, мае. % Насыпная плотность, кг/м3
Продукты
Товарный ячмень 1000,0 1.587 15 630
Очищенный и отсортированный ячмень 877.67 1.350 14.5 650
Отходы производства
Щуплое зерно (ячмень III сорта—сход с сита с ячейками 2,2x20 мм) 62.04 0.119 15 520
Зерновые примеси первичной очистки 16.85 0,034 15 500
Зерновые примеси вторичной очистки 25,19 0.050 15 500
Сорные примеси первичной очистки 8.07 0,020 15 400
Сорные примеси вторичной очистки 7.90 0.020 15 400
Потери ячменя при приеме и хранении 2.28 0.004 15 630
научном инструменте, с помощью которого можно обеспечить всестороннее и целе-
направленное техническое развитие предприятия и достижение позитивных научно
прогнозируемых результатов при минимальных издержках.
Типичные средние показатели материального баланса при приеме, хранении, очист-
ке и сортировании пивоваренного ячменя приведены в табл. 2.2. Выход очищенного
и отсортированного ячменя из товарного составляет в среднем около 88 %.
2.3. ХРАНЕНИЕ ЗЕРНОВОГО СЫРЬЯ
2.3.1. Основные типы зернохранилищ
Хранение ячменя, солода и других зернопродуктов осуществляют в амбарных или
механизированных зернохранилищах и элеваторах, в которых должно быть обеспече-
но максимально возможное сохранение физиологических, физико-химических, техно-
логических и других показателей качества пивоваренного ячменя. Зернохранилища и
элеваторы должны быть сухими, взрыво- и пожаробезопасными, надежно изолирован-
ными от проникновения грунтовых и сточных вод, защищенными от атмосферных
осадков, а также от проникновения птиц и грызунов. Зернохранилища и элеваторы
должны быть оснащены системами аспирации и вентиляции. Вентиляция должна быть
организована таким образом, чтобы более теплый п влажный воздух заменялся более
сухим и холодным.
Амбарные зернохранилища — одноэтажные склады с плоским полом.
Пространство склада разделено на отсеки для хранения отдельных партий зерно-
продуктов. Высота слоя зерна в отсеках не должна превышать 2,0...2,5 м. При этом
высота слоя ячменя должна быть обратно пропорциональна его влажности. Провет-
ривание зерна осуществляют перемещением его из одного отсека в другой с помо-
щью передвижных или стационарных конвейеров. В настоящее время амбарные зер-
www.schmidt-seeger.com
ПРИЕМ, ХРАНЕНИЕ, ОЧИСТКА И СОРТИРОВАНИЕ ЗЕРНОПРОДУКТОВ
51
нохранилища находят ограниченное применение, поскольку требуют больших площа-
дей и затрат ручного труда. Амбарные зернохранилища сохранились на некоторых
старых солодовнях и пивоваренных предприятиях малой мощности.
Механизированные зернохранилища включают приемные устройства, скла-
ды и рабочую башню.
Склад — одноэтажное сооружение с наклонным полом и двумя транспортными
галереями — верхней и нижней. Внутреннее помещение склада разделено на отсеки,
оснащенные системой принудительной вентиляции. Рабочая башня — многоэтажное
здание, в котором размещается оборудование для очистки и сортирования ячменя,
весы, бункеры и пр. Вместимость механизированных зернохранилищ, как правило, не
превышает 5000 т ячменя.
Элеваторы состоят из рабочей башни и силосного корпуса с железобетонными
примыкающими друг к другу силосами, сечение которых может быть как круглым,
так и прямоугольным.
Между железобетонными силосами круглого сечения, вплотную примыкающими
друг к другу, образуются пространства, называемые «звездочками», которые иногда
также используют для хранения зернопродуктов.
Ячмень на хранение помещают обычно в силоса, расположенные на северной сто-
роне элеватора, а солод — в силоса, расположенные на его южной стороне.
В подсилосных и надсилосных помещениях высотой 3,5...4 м размещают обору-
дование для транспортировки зерна. Элеваторы обеспечивают термо- и влагоизмери-
тельными приборами, установками для приготовления дезинфицирующих растворов
для обработки силосов. Элеваторы, в зависимости от количества и размеров силосов,
имеют вместимость от 8000 и более тони зерна.
Силосы. В последнее время все большее применение для хранения зернопродук-
тов находят отдельно стоящие силосы — вертикальные цилиндрические или призма-
тические емкости, предназначенные для хранения сыпучих материалов.
Силосы классифицируют по ряду специальных признаков:
• по материалу, из которого они изготовлены — железобетонные, металлические
и пр.;
• по способу изготовления: для железобетонных силосов — сборные (из железо-
бетонных панелей, колец и др. элементов) и монолитные, а для металлических сило-
сов — сварные и сборные (из панелей или гофрированной листовой стали);
• по форме корпуса — цилиндрические и призматические;
• по форме днища — с коническими, пирамидальными и плоскими днищами;
• по способу загрузки зерна — через верхний штуцер или с применением специ-
альной внутренней самотечной трубы;
• по способу выгрузки — с гравитационной, механизированной и комбинированной
выгрузкой;
• по степени подвижности разгрузочных механических устройств — со стационар-
ными и подвижными разгрузочными устройствами;
• по организации аэрации зерна — без специальной системы аэрации, со стационар-
ной или мобильной системой для принудительной вентиляции зерна.
Железобетонные силосы круглого сечения из монолитного железобетона могут
иметь диаметр до 18 м (г. Семипалатинск). Однако в практике строительства желе-
зобетонных силосов круглого сечения наибольшее распространение получили конст-
рукции с оптимальным диаметром 6 м. Это обусловлено экономическими причинами,
в частности тем, что при меньшем диаметре имеет место перерасход бетона, а в сило-
www.schmidt-seeger.com
© SthmlM’Seeger Яв
52
ИНЖЕНЕРИЯ ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
сах с диаметром больше 6 м значительно повышается расход арматуры, поскольку
давление возрастает прямо пропорционально гидравлическому радиусу (м):
RT=S/L, (2.7)
где 5 — площадь поперечного сечения силоса, м2, L — периметр силоса, м.
Железобетонные силосы квадратного сечения не целесообразно строить размером
больше 4x4 м, поскольку при увеличении сечения осуществляется перерасход бетона
и металла. Это обстоятельство обусловлено тем, что с увеличением величины пролета
I, изгибающий момент Мнзг возрастает в квадратичной зависимости:
Мизг = (Р-/2)/24. (2.8)
Если силосы (бункера) для зернопродуктов предполагают устанавливать внутри
помещения, то целесообразно выбирать конструкцию силоса (бункера) с прямоуголь-
ным сечением, поскольку коэффициент использования объема производственного
помещения при этом существенно выше по сравнению с силосами (бункерами) круг-
лого сечения. Если же силосы (бункера) для зернопродуктов предполагают устанав-
ливать вне помещения, то предпочтительнее конструкция силосов (бункеров) с круг-
лым сечением, поскольку они дешевле.
Другие формы сечения силосов — шестигранные, восьмигранные и пр. — не
получили широкого распространения ввиду большей сложности и меньшей экономи-
ческой целесообразности.
Высота железобетонных силосов зависит от допустимой нагрузки на грунт. На-
пример, при среднем давлении на грунт под подошвой фундаментной плиты, равном
3 • 1(г Па, высота типового силосного корпуса составляет 30 м.
В отдельных случаях высота силосного корпуса элеватора может быть значитель-
но больше; например, на одном из российских элеваторов (г. Екатеринбург), стоящем
на скальных грунтах, высота составляет 40 м, а высота экспериментальных силосных
корпусов (г. Самара) достигает 50 м.
Железобетонные силосы обладают низкой теплопроводностью, огнестойкостью и
не требуют больших эксплуатационных расходов.
К недостаткам железобетонных силосов можно отнести:
• необходимость возведения мощных фундаментов, воспринимающих нагрузку не
только от зерна, но и от собственной значительной массы;
• трудоемкость и высокую стоимость подготовительных и строительных работ;
• большую шероховатость поверхности стенок, что способствует развитию посто-
ронней микрофлоры;
• необходимость тщательного просушивания бетона перед началом эксплуатации
силоса.
Силосы из сборных панельных элементов дороже силосов из монолитного желе-
зобетона, что обусловлено высокой стоимостью сборного железобетона, однако их
возведение осуществляется быстрее и проще. Трудоемкость сооружения сборных
силосов примерно на 33 % меньше, чем монолитных. Строительство силосов из сбор-
ного железобетона практически не зависит от погодных условий и возможно в тече-
ние круглого года. Существенным недостатком силосов из сборного железобетона
является негерметичность стыков, вследствие чего в них может попадать вода.
Возведение железобетонных силосов весьма трудоемкий и продолжительный про-
цесс, поэтому в высокоразвитых странах, в которых достаточно высока стоимость
• SthmiM'Seeger НЕ www. schmidt-seeger. com
ПРИЕМ, ХРАНЕНИЕ, ОЧИСТКА И СОРТИРОВАНИЕ ЗЕРНОПРОДУКТОВ
53
рабочей силы, они обходятся гораздо дороже быстровозводимых сборных силосов
из гофрированной стали. В России и странах СНГ, напротив, сооружение железобе-
тонных силосов пока дешевле металлических.
Сборные силосы из гофрированной листовой стали требуют большей площади, чем
силосы из железобетона или панелей. Они требуют тщательной сборки, поскольку при
некачественном монтаже в них может быть нарушена герметизация.
Металлические силосы с коническим днищем изготавливают диаметром до -7 м, а
высотой до -22...23 м. Металлические силосы с плоским днищем изготавливают
диаметром до -24 м, а высотой до -28 м.
К преимуществам металлических силосов относят:
• быстроту и удобство возведения с меньшими трудозатратами (срок их возведе-
ния в 6...9 раз меньше, чем железобетонных);
• удельный расход металла на 1 т вместимости не превышает удельного расхода в
железобетонных силосах;
• удельная стоимость 1 т вместимости примерно вдвое ниже;
• повышенную прочность стенок, что позволяег при их минимальной толщине
(-5 мм), по сравнению с железобетонными силосами (толщина стенок которых не менее
150 мм), при одинаковых наружных размерах увеличить вместимость силоса на -12 %;
• меньшую массу, а следовательно, и нагрузку на фундамент;
• возможность демонтажа и переноса силоса на новое место;
• меньшие эксплуатационные затраты на обслуживание и ремонт;
• меньшую шероховатость стенок, что обеспечивает лучшие условия хранения
зерна с точки зрения микробиологической защиты.
Недостатками металлических силосов являются:
• высокая теплопроводность материала;
• непроницаемость стенок для продуктов обмена веществ при дыхании зерна;
• необходимость тщательной сушки ячменя перед закладкой в силос, поскольку
влажный ячмень из-за более интенсивного дыхания отпотевает и способствует обра-
зованию конденсата на внутренней стороне стенки силоса, что ведет к образованию и
отвердению пристеночного слоя зерна;
• образование конденсата на внутренней поверхности крыши и стенок силоса при
значительной разнице температуры зерна и окружающего воздуха.
Последние недостатки можно устранить переключением системы активного венти-
лирования с нагнетания на отсос.
Традиционные конические или пирамидальные днища силосов позволяют обеспе-
чить гравитационную выгрузку зерна из силоса. Чтобы зерно самопроизвольно сте-
кало по стенкам днища, они должны иметь угол наклона а, превышающий угол есте-
ственного откоса <р для данного продукта. Для некоторых материалов значение этих
углов приведено в табл. 2.3.
Современные металлические силосы собирают из типовых профилированных чаще
всего оцинкованных элементов, соединенных с опорными рамами и между собой
болтовыми соединениями. В стенке металлических силосов предусматривают люк
для периодического технического освидетельствования силоса изнутри и проведения
профилактических работ. Отдельно стоящие металлические силоса, устанавливаемые
на улице, имеют конические крышки для обеспечения стока осадков.
На рис. 2.6 показаны общий вид (а) и разрез (б) силосов с коническим днищем.
Металлический корпус силоса 2 установлен на опорной конструкции 1. Загрузку
зерна в силоса осуществляют с помощью нории 4 и загрузочного конвейера 3.
www.schmidt-seeger.com
• UaUMeegerK
54
ИНЖЕНЕРИЯ ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
Таблица 2.3
Углы естественного откоса и наклона днища силоса
для различных зернопродуктов
Материал Угол естественного откоса. <р Минимальный угол наклона днища, а
Ячмень 28._45 45
Солод 35...40 45
Пшеница 23..35 35
Рожь 23-35 35
Рис 27...45 45
Кукуруза 30...40 45
Грубый помол 40...45 50
Мелкий помол 45...50 55
Шелуха 50...60 60
Крупная крупа 40...45 50
Мелкая крупа 45—55 60
Мука 60...65 65
Пыль (пудра) 60...65 70
Рис. 2.6. Принципиальное устройство силосов с коническим днищем и
выгрузкой продукта: а — гравитационной, б — механизированной:
1 — опорная конструкция: 2 — корпус силоса; 3 — загрузочный конвейер; 4 — нория; 5 —
разгрузочный конвейер; 6 — встроенный разгрузочный винтовой конвейер
• BdHtUMeegErHS
www.schmidt-seeger.com
ПРИЕМ, ХРАНЕНИЕ, ОЧИСТКА И СОРТИРОВАНИЕ ЗЕРНОПРОДУКТОВ
55
В одном из них (д) организована гравитационная выгрузка зерна на разгрузочный
конвейер 5, а в другом (б) — механизированная выгрузка зерна с помощью стацио-
нарного разгрузочного шнека 6, расположенного внутри силоса.
Силоса с плоскими днищами всегда оснащают встроенными системами для меха-
низированной выгрузки зерна (рис. 2.7). При этом разгрузочный шнек 2 подви-
жен — он совершает вращательное движение вокруг центральной оси, перемещая
зерно из мертвых зон силоса к разгрузочному центру 1. Таким образом, в этом
случае реализуют комбинированный способ выгрузки зерна — основная масса зерна
выгружается самотеком под действием гравитационных сил, а остатки зерна из мерт-
вых зон выгружают с помощью разгрузочного механизма, т. е. поворотного шнека.
Выгружаемое зерно может поступать на основной конвейер двумя способами:
• через промежуточный конвейер 3, расположенный под плоским днищем силоса в
небольшом приямке (рис. 2.7, а), основной конвейер4 при этом располагают вдоль
силосов; в этом случае для технического обслуживания промежуточного конвейера
необходимо предусмотреть съемные элементы в днище силоса.
• непосредственно на основной конвейер 4, размещенный в специальном туннеле
(рис. 2.7, б) под силосами; в этом случае упрощается и укорачивается система транс-
портировки выгружаемого зерна и упрощается доступ к конвейеру для технического
обслуживания.
Чаще всего загрузку зерна в силос осуществляют сверху через загрузочный
штуцер, расположенный на его крышке. Однако при таком способе загрузки происхо-
дит механическое травмирование части зерна при падении его с большой высоты и
ударе о днище и другие зерна.
Для предохранения загружаемого зерна от механических повреждений высокие
силоса с коническими или призматическими днищами иногда оснащают специальной
самотечной загрузочно-разгрузочной трубой диаметром 300, 350, 400 или 470 мм, рас-
полагаемой внутри непосредственно вдоль стенки и днища силоса (рис. 2.8). В этом
случае загрузка зерна происходит поярусно — снизу вверх (рис. 2.8, а). Выгрузку
зерна из таких силосов осуществляют также поярусно (сверху вниз) с применением
тех же самотечных труб (рис.2.8, б). Таким образом, отличительной особенностью
Рис. 2.7. Принципиальное устройство силосов с плоским днищем и выгрузкой продукта:
а — с применением промежуточного конвейера; б — непосредственно на основной
конвейер:
1 и 2 — разгрузочные центр и шнек; 3 и 4 — промежуточный и основной конвейер
www.schmidt-seeger.com
• ЫкМ’/еедегЯВ
56
ИНЖЕНЕРИЯ ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
Рис. 2.8. Принципы загрузки и разгрузки силосов с коническим или пирамидаль-
ным днищем с применением внутренних загрузочно-разгрузочных самотечных труб
силосов с загрузочно-разгрузочными трубами является то, что первая порция за-
гружаемого в силос зерна при разгрузке удаляется последней.
В силосах с относительно большой вместимостью таких самотечных загрузочно-
разгрузочных труб с расположенными в них отверстиями для прохода зерна может
быть несколько (рис. 2.8, г).
Если при окончании загрузки силоса через центральный штуцер верхняя поверх-
ность зерна имеет форму конуса, направленного вершиной вверх, с углом у основания,
равном углу естественного откоса (рис. 2.6, б), то при загрузке силоса через самотеч-
ную трубу верхняя поверхность зерна в силосе имеет полуконическую поверхность, а
при использовании двух труб — сочетание двух полуконических поверхностей..
В обоих последних случаях в силосах остается достаточно много незаполненного
пространства. Для устранения этого недостатка и более полного использования вме-
стимости силоса последнюю порцию зерна загружают в силос через верхний цент-
ральный загрузочный штуцер (рис. 2.8, в и г).
К преимуществам силосов с загрузочно-разгрузочными трубами следует отнести:
• гомогенность продукта в силосе при загрузке и выгрузке;
• меньшую степень травмируемости зерна;
• снижение потерь зерна (примерно на 1%) за счет уменьшения образования мел-
ких частиц вследствие сколов зерна и пр.
2.3.2. Особенности хранения ячменя
Непосредственно после сбора урожая ячмень не может быть использован для
солодоращения, поскольку еще не обладает физиологической зрелостью. Поэтому
после уборки ячмень закладывают на от.тежпвание для дозревания, в результате
www.schmidt-seeger.com
• Sthmiltt-Seeger НБ
ПРИЕМ, ХРАНЕНИЕ, ОЧИСТКА И СОРТИРОВАНИЕ ЗЕРНОПРОДУКТОВ
57
которого он достигает полной энергии прорастания и становится пригодным для
производства солода. Продолжительность дозревания составляет обычно 1,5.. .2 ме-
сяца.
Хотя в процессе хранения физиологические функции ячменя минимизированы,
зерно продолжает дышать и, следовательно, нуждается в кислороде. При этом одна из
проблем хранения ячменя — потери сухих веществ на дыхание.
Второй специфической проблемой хранения зерна является его способность при
недостатке кислорода переключаться на интрамолекулярное (анаэробное) дыхание, в
результате которого образуются токсичные соединения (спирты и альдегиды), оказы-
вающие негативные, а зачастую губительные воздействия на зародыш.
В связи с этим основными инженерными задачами при хранении ячменя являются:
аэрация зерна в целях предотвращения возможности интрамолекулярного дыхания;
• минимизация интенсивности дыхания в целях снижения потерь сухих веществ на
дыхание.
Обе эти задачи взаимосвязаны, поскольку при минимизации интенсивности дыха-
ния потребность зерна в кислороде настолько мала, что принудительная аэрация
может вообще не осуществляться, либо осуществляться периодически, по мере необ-
ходимости, о которой судят по контрольным показаниям температуры на разных
уровнях силоса.
Интенсивность дыхания существенно зависит от условий хранения ячменя —
влажности и температуры. При этом если своевременно не отвести из зерна избыток
влаги и теплоты, то ситуация приобретает характер цепной реакции — избыточное
количество теплоты и влаги в зерне повышают интенсивность дыхания, в результате
чего начинает еще больше выделяться теплоты и влаги, способствующих дальнейше-
му повышению интенсивности дыхания, и т. д.
О зависимости интенсивности дыхания ячменя от его влажности можно судить по
количеству диоксида углерода, образующегося при дыхании 1 кг ячменя в течение
суток при температуре 20 °C (табл. 2.4).
Данные табл. 2.4 убедительно свидетельствуют, что хранение ячменя с влажно-
стью более 15 % недопустимо, поскольку это способствует чрезвычайно высоким
потерям сухих веществ на дыхание.
О влиянии температуры на интенсивность дыхания ячменя свидетельствуют ре-
зультаты табл. 2.5, из которой видно, что количество диоксида углерода, выделяемого
Таблица 2.4
Влияние влажности ячменя на интенсивность его дыхания
в процессе хранения [3]
Влажность ячменя, % 11 12 14-15 17 19,6 20,5 30
Количество выделяе- мого СО2, мг 0,3 0,4 1,4 100 123 359 2000
Таблица 2.5
Влияние температуры на интенсивность дыхания ячменя
в процессе хранения [3]
Температура, "С 15 30 40 52
Количество выделяемого СО2, мг 1,3-1,5 7-8 20 249
www.schmidt-seeger. com
• Schmidt -Seeger HE
58
ИНЖЕНЕРИЯ ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
в течение суток 1 кг ячменя с влажностью 14 % при повышении температуры суще-
ственно возрастает.
При обеспечении оптимальных условий хранения ячменя с влажностью, не превы-
шающей 15 %, массовые потери зерна в квартал составляют 0,5 %, за полугодие — 1 %,
а за год — около 2 %.
Каждый силос оснащают датчиками максимального и минимального уровня запол-
нения. В настоящее время все чаще оборудуют силосы специальным подъемником
для упрощения и облегчения его очистки изнутри. Очистку силоса допускается
производить спустя не менее часа после его опорожнения от зерна и предварительно-
го проветривания при открытых подсилосной задвижке и надсилосного люка.
2.3.3. Сушка и охлаждение ячменя
Повышение влажности и температуры в силосах оказывает негативное влияние на
качественные и количественные показатели хранения ячменя, а именно:
• приводит к повышенным потерям сухих веществ на дыхание;
• способствует развитию посторонней микрофлоры и насекомых — вредителей,
что также приводит к потерям зерна;
• служит импульсом к началу цепной реакции, в ходе которой из-за повышения
интенсивности дыхания увеличивается выделение теплоты и влаги, которые содей-
ствуют дальнейшей активизации дыхания и т. д.;
• сокращает продолжительность хранения ячменя.
Таким образом, влажность и температура ячменя являются основными параметра-
ми, которые необходимо контролировать и поддерживать на оптимальном уровне.
Оптимальную влажность ячменя (не выше 15 %) обеспечивают при приеме зерна
от производителей. Для этого ячмень с повышенной влажностью, которая при уборке
в дождливую погоду может достигать 20.. .25 %, непосредственно перед закладкой на
хранение подвергают сушке, которая к тому же способствует сокращению стадии
дозревания ячменя. Закладка ячменя на хранение с повышенной влажностью нежела-
тельна еще и потому, что при этом снижается всхожесть ячменя и получается менее
качественный солод.
Подсушивание ячменя осуществляют нагретым воздухом в шахтных зерносушил-
ках. На рис. 2.9 показано конструктивное устройство зерносушилки германской фир-
мы «Schmidt-Seeger AG».
Сушильная камера размещена в вертикальном корпусе 4, смонтированном на опор-
ных конструкциях 12. Ячмень 5 с повышенной влажностью самотеком перемещается
из бункера 6 через сушильную шахту сверху вниз, обтекая поперечные воздушные
каналы, размещенные ярусами по всей высоте сушильной камеры. Через воздушные
каналы, расположенные в верхней и центральной части сушильной шахты, проходит
теплый воздух 3, предварительно подогретый в нагревателе 1. Непосредственно пе-
ред выходом зерна из сушилки его охлаждают, для чего через воздушные каналы,
размещенные в нижней части шахты, продувают холодный воздух?. Отработанный
воздух 8 отсасывается вентилятором //и через центробежный разделитель 10 и
шумоглушитель 9 отводится в атмосферу через устройство 7.
Температуру горячего воздуха устанавливают в соответствии с исходной влажно-
стью ячменя, который весьма чувствителен к повышенной температуре. Под воздей-
ствием этой температуры ячмень может существенно снизить всхожесть. Кроме того,
• UeUMeegerHB www.schmidt-seeger.com
ПРИЕМ, ХРАНЕНИЕ, ОЧИСТКА И СОРТИРОВАНИЕ ЗЕРНОПРОДУКТОВ
59
Рис. 2.9. Зерносушилка:
1 — нагреватель воздуха; 2—охлаждающий воздух; 3—теплый
воздух; 4 — корпус сушилки; 5 — подача влажного зерна; 6 —
бункер исходного зерна; 7—устройство для выхода отработан-
ного воздуха; 8 — отработанный воздух; 9 — шумоглушитель;
10—центробежный отделитель; 11 — вентилятор; 12—опорная
конструкция
во избежание повреждения зародышей сушка ячменя должна осуществляться равно-
мерно.
По окончании сушки ячмень должен быть обязательно охлажден холодным воз-
духом и только в охлажденном состоянии заложен в силоса на хранение.
Температуру ячменя в процессе хранения необходимо постоянно контролировать
с помощью датчиков, установленных на разных уровнях силоса. Повышение темпера-
туры ячменя свидетельствует о необходимости его аэрации, во время которой он
одновременно охлаждается. Это осуществляют проветриванием зерна различными
способами, например:
• перемещением зерна из одного силоса в другой;
• перемещением ячменя через зерносушилку (при отключенной системе нагрева
воздуха);
• активным вентилированием зерна:
♦ с применением стационарной вентиляционной установки;
♦ с применением мобильной вентиляционной установки.
Охлаждение ячменя перемещением достаточно просто и не требует дополнитель-
ного оснащения силосов, однако при этом вместимость элеватора уменьшается, по-
скольку необходимо иметь не менее одного свободного силоса на каждый надсилос-
ный конвейер.
Стационарные системы для принудительного проветривания зерна применяют обычно
для охлаждения ячменя в крупнотоннажных силосах большого диаметра. Такая си-
www.schmidt-seeger.com
• ЫшШ'ЯеедегНБ
60
ИНЖЕНЕРИЯ ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
стема представляет собой группу вентиляторов, равномерно размещенных на земле
вокруг силоса, которые нагнетают в него атмосферный воздух через распределитель-
ные устройства, конструктивно встроенные в нижней его части. Воздух пронизывает
толщу зерна, обеспечивая хороший тепло- и массообмен, и отводится наружу в верх-
ней части силоса. Профилактическое активное вентилирование осуществляют пре-
имущественно в ночное время суток и в период временного похолодания.
Благодаря пониженной температуре в силосах может быть существенно увеличена
продолжительность хранения ячменя. Например, при температуре 8... 10 °C ячмень
даже с повышенной влажностью 15,0...16,5 % может храниться без порчи от года до
полутора лет, а при нормальной влажности (до 15 %) при такой температуре он может
храниться намного дольше. Кроме того, пониженная температура препятствует разви-
тию насекомых и микроорганизмов. При температуре 0...10 °C физиологические и
микробиологические процессы затормаживаются, а вредители впадают в анабиоз. При
температуре -4...—5 °C вредители впадают в состояние глубокого окоченения, а при
длительном воздействии отрицательных температур — погибают. При охлаждении
ячменя до -15 °C большинство насекомых гибнет в течение суток. В этой связи
промораживание ячменя может быть использовано для обработки зараженного зерна.
Однако воздействию отрицательных температур можно подвергать только сухое
полностью вызревшее зерно, прошедшее послеуборочное созревание. Перед солодо-
Выход теплого
отработанного воздуха
Рис. 2.10. Мобильная установка для принудитель-
ной вентиляции и охлаждения зерна в силосах:
7 — компрессор; 2 — конденсатор; 3 — вентилятор; 4 —
охладитель воздуха; 5— зона охлажденного зерна; 6—зона
охлаждения; 7—зона неохлажденного зерна; б—устройства
для распределения воздуха; 9 — сборник хладагента
© Ыя1Л4еедег№
www. schmidt-seeger. com
ПРИЕМ, ХРАНЕНИЕ, ОЧИСТКА И СОРТИРОВАНИЕ ЗЕРНОПРОДУКТОВ
61
ращением, для повышения всхожести и энергии прорастания, охлажденный ячмень
необходимо прогреть теплым воздухом или выдержать его в теплом помещении.
Одним из современных способов проветривания ячменя является применение
мобильной вентиляционной установки, оснащенной системой искусственного охлажде-
ния воздуха. Такие передвижные установки могут использоваться не только для
проветривания, но и более глубокого охлаждения (менее 15 °C) зерна в силосах. При
этом одна установка может поочередно, по мере необходимости, обслуживать все
силосы элеватора, однако они должны быть оснащены специальными стационарными
распределителями и штуцерами для подвода охлажденного воздуха.
Мобильные установки (рис. 2.10) для принудительной вентиляции и охлаждения
зерна в силосах выпускает германская фирма «Schmidt-Seeger AG» (г. Байльнгрис).
Они представляют собой раму на колесах, на которой компактно смонтированы венти-
лятор 3, охладитель воздуха (испаритель) 4, оснащенный регуляторами влажности и
температуры, система предварительного подогрева воздуха, малогабаритная холодиль-
ная установка и система управления. Холодильная установка включает компрессор /,
конденсатор 2, сборник 9 хладагента, в качестве которого применяют фреон R404A.
При повышенной влажности окружающего воздуха осуществляют предварительный
подогрев воздуха в целях понижения его влажности перед охлаждением. Охлажден-
ный воздух подводят через распределительные устройства# в нижнюю часть силоса.
В процессе охлаждения зерна в силосе различают три зоны: 5 — зону охлажденного
зерна, 6 — зону охлаждения и 7 — зону неохлажденного зерна. Технические характе-
ристики таких установок приведены в табл. 2.6.
Установка для холодной аэрации зерна работает следующим образом: атмосфер-
ный воздух из подсилосного помещения элеватора засасывается вентилятором и
Таблица 2.6
Технические характеристики мобильной установки
для принудительной вентиляции и охлаждения зерна
Тип установки SK 1с SK 2с SK3c
Производительность по зерну, т/сут. в летний период максимально возможная Производительность по холоду, Вт: при 5...300 при 0...300 Установленная мощность, кВт: с электрическим подогревом без электрического подогрева Объемный поток воздуха ст вентилятора, м^/ч: при 1000 Па (102 мм вод. ст.) при 2000 Па (204 мм вод. ст.) при 3000 Па (306 мм вод. ст.) при 4000 Па (408 мм вод. ст.) Уровень шума на расстоянии 7 м, дБ Диаметр нагнетательного штуцера, мм Габаритные размеры, мм Масса, кг 90 130 36500 31000 23,3 14,4 5000 4000 3400 2400 65 250 2950x1100x1900 900 115 165 46100 38600 32,2 20,2 6000 5500 4600 3600 65 315 3 300x1200x2300 1660 230 330 92200 77200 61,2 I 43,2 12000 11000 9200 7200 70 400 4500x1750x3100 3160
www.schmidt-seeger.com
© Schmidt-Seeger НЕ
62
ИНЖЕНЕРИЯ ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
через охладитель, по гибкому рукаву, подключенному к входному патрубку', подается
в распределительное устройство, размещенное внутри силоса в нижней его части.
Проникая через толщу зерна снизу вверх, холодный воздух постепенно — ярус за
ярусом — охлаждает ячмень, отбирая от него избыток теплоты. Поэтому на выходе
из силоса, в верхней его части, отводимый воздух относительно теплый. Как только
температура его снижается — холодную аэрацию завершают.
2.3.4. Основы хранения
и перемещения зернопродуктов в силосах
Особенностью зерновой массы, как и других сыпучих материалов, является то, что
она сочетает в себе свойства как твердых, так и жидких сред. Обладая некоторой
упругостью и пластичностью, она способна сохранять форму лишь при относительно
невысоких нагрузках, и всегда принимает форму силоса, бункера и пр., а при высыпа-
нии на горизонтальную поверхность зерно принимает форму конуса, угол которого у
основания называют углом естественного откоса, который характеризует внутреннее
трение (трение частиц друг о друга) в зерне. Этими свойствами зерновой массы
обусловлено своеобразие ее поведения при загрузке и разгрузке силоса, а также при
воздействии на его стенки.
Насыпная плотность зернопродуктов, хранящихся в силосах, с течением времени
меняется. Как правило, она возрастает за счет увеличения плотности упаковки частиц
вследствие их деформации, а также переориентации, оседания и пр. в результате
внешних воздействий. Различие насыпной плотности зернопродуктов в высоких си-
лосах может достигать 20 %, что ухудшает сыпучесть продукта.
Специфические явления, возникающие при гравитационной разгрузке силоса с
коническими или пирамидальными днищами показаны на рис. 2.11.
Рис. 2.11. Характер движения зерна при гравитационной разгрузке силоса с конически-
ми или пирамидальными днищами: а — сплошной поток зерна; бив — сердцевинный
поток зерна с образованием мертвых зон; г — сводообразование зерна; д — зависание
зерна с образованием центрального сквозного канала
© Schmidt-Seeger ЯБ
www.schmidt-seeger.com
ПРИЕМ, ХРАНЕНИЕ, ОЧИСТКА И СОРТИРОВАНИЕ ЗЕРНОПРОДУКТОВ
63
Образование мертвых зон зачастую связано с недостаточным углом наклона ко-
нического или пирамидального днища. Зависание продукта на стенках силоса обус-
ловлено уменьшением сыпучести зерна во время хранения.
Сводообразование над разгрузочным штуцером силоса обусловлено спецификой
передачи усилий в слежавшемся и уплотненном зерне. Поверхность свода находится
под напряжением от передаваемых усилий от опорной поверхности днища и стенок
силоса. После образования свода, который обычно имеет параболическую форму,
истечение зерна из силоса прекращается и его восстановление за счет разрушения
свода возможно уменьшением высоты сыпучего материала в силосе либо механиче-
ским воздействием.
С внутренним и внешним трением зерна связаны и такие специфические явления,
как самосортирование при заполнении силоса и давление на его боковые стенки и
днище.
Самосортирование зерна осуществляется при движении зерна в силосах при его
загрузке. Самосортированию зерна способствует сопротивление, оказываемое возду-
хом движущимся частицам. Крупные и тяжелые зерна падают в силос вертикально и
с большей скоростью, нежели мелкие, битые и щуплые зерна и легкие примеси, кото-
рые к тому же захватываются вихревыми потоками воздуха и уносятся к стенкам
силоса. Эта особенность распределения зерна при загрузке силосов приводит к тому,
что у стенок силоса скапливается менее плотная фракция зерна (щуплые и дробле-
ные зерна, органические примеси, пыль, семена сорняков), в то время как в централь-
ной его части располагается зерновая масса с большей плотностью (доброкачествен-
ное зерно с большей натурой и меньшей засоренностью).
Самосортирование зерна по величине обусловлено тем, что угол естественного
откоса у более сыпучих зерен меньше. Поэтому при высыпании зерна из входного
штуцера под ним образуется конус из фракций, имеющих больший угол естественного
откоса, при этом более сыпучие частицы, стремящиеся образовать конус с меньшим
углом естественного откоса, скатываются к периферии этого конуса.
Опорожнение силосов не устраняет последствия самосортирования зерна при за-
полнении. Характер истечения зерна из силосов не способствует перемешиванию
зерна.
Специфическая особенность распределения давления на днище и стенки силоса
обусловлена тем, что статика сыпучих сред отличается от гидростатики. То есть
давление зерна на стенки силоса, создаваемое слоем продукта над рассматриваемой
точкой, не равно высоте этого столба (в размерностях длины), как это имеет место в
гидростатике. Это связано с тем, что боковое давление сыпучего продукта на стенку
силоса вызывает появление на ней силы трения, направленной противоположно дей-
ствию силы тяжести. Благодаря этому сила тяжести частично уравновешивается
силой трения и вследствие этого сила давления зерна на днище с увеличением его
слоя в силосе возрастает не линейно (как в гидростатике), а с некоторым замедлени-
ем, поскольку все большая и большая ее часть воспринимается боковыми стенками
силоса.
Таким образом, зависимость давления Рв на днище силоса от высоты h слоя зерна
носит экспоненциальный характер и асимптотически приближается к некоторому
постоянному значениюРв тах (рис. 2.12, я). Аналогичный характер имеет и зависи-
мость давления Рт на боковые стенки силоса от высоты слоя продукта (рис. 2.12, б).
Из представленных на рис. 2.12 зависимостей следует, что при превышении АЛ
некоторой критической высоты h слоя зерна в силосе приращение вертикального
www.schmidt-seeger.com
• Sihnidt'SeegerHB
64
ИНЖЕНЕРИЯ ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
Рис. 2.12. Характер зависимости вертикального (а) и гори-
зонтального (6) давления сыпучего материала на днище и
стенки силоса
усилия, вызванного приращением массы зерна, воспринимается практически не дни-
щем, а стенками силоса. Этот феномен, например, можно наблюдать при движении
скалолаза в расщелине между двумя вертикальными стенками, когда в одну из них он
упирается ногами, а в другую — спиной. Несмотря на то, что ноги скалолаза могут
располагаться горизонтально, тело его в вертикальном направлении вполне устой-
чиво.
При этом соотношение между вертикальным 5 и горизонтальнымN усилиями (Н),
создаваемыми сыпучим материалом соответственно на днище и стенки, имеет вид:
S = f К, (2.9)
где f — коэффициент трения покоя продукта о боковые стенки силоса.
Выражения для вертикальных и горизонтальных усилий (Н) в силосе от сыпуче-
го продукта имеют вид:
S = pFMig = PBF, (2.10)
№ РГПДА, ;(2.11)
i
где р — насыпная плотность сыпучего продукта, кг/м3; F — площадь поперечного сечения силоса.
м2; П — периметр поперечного сечения силоса, м; ДЛ — высота столба зерна над критическим
сечением, м; д — ускорение силы тяжести. m,zc2; Рв — давление в вертикальном направлении, Па;
Рг — давление в горизонтальном направлении, Па.
© SthmiM-SeegerHE
www.schmidt-seeger.com
ПРИЕМ, ХРАНЕНИЕ, ОЧИСТКА И СОРТИРОВАНИЕ ЗЕРНОПРОДУКТОВ
65
2.3.5. Инженерные расчеты вместимости
зернохранилищ солодовенных предприятий
Потребность (т) солодовенного производства в товарном ячмене в год:
С, = куМс. (2.12)
где АГС — годовая мощность предприятия по товарному солоду, т; fey — удельный расходный коэф-
фициент, показывающий, сколько товарного ячменя расходуется на получение единицы товарного
солода, кг/кг; в среднем можно принять ky = 1,44 кг/кг.
Переходящий от предыдущего года запас ячменя, необходимый для месячной ра-
боты производства, с учетом дозревания ячменя нового урожая (т):
GM=Gr/n, (2.13)
где п — количество рабочих месяцев в году; п = И месяцев.
Количество ячменя (т), переработанного на солод в период приема нового уро-
жая:
6пр = <СЛпр)/^р- <2.14)
где Nnp — продолжительность приемки зерна нового урожая, сут, обычно ЛГпр - 100... 120 сут; N —
продолжительность работы предприятия в году, сут; ЛГ = 330 сут.
Требуемая вместимость (т) зернохранилища по товарному ячменю:
Вя= Gr+GH-Gnp. (2.15)
При такой вместимости зернохранилища будет обеспечено производство солода в
течение года при одновременном хранении примерно восьмимесячного запаса (по-
скольку Вя/См ~ 8 мес).
Однако восьмимесячный запас ячменя требует достаточно большой вместимости
зернохранилищ и, соответственно, более высоких капитальных и эксплуатационных
затрат. Поэтому на европейских и современных российских солодовнях запас ячменя
принимают на -4...5 месяца, что соответствует около 40 % от годовой потребности
солодовни.
Вместимость (т) зернохранилища по солоду определяют исходя из его двухмесяч-
ного запаса, что составляет около 20 % от годовой мощности солодовни:
Вс=^с/Лр- (2.16)
где Л’3 количество суток запаса товарного солода; /V = 60 сут.
Таким образом, общая вместимость (т) зернохранилища:
В = Вя + Вс. (2.17)
www.schmidt-seeger.com
© SehtmMSeeger НЕ
66
ИНЖЕНЕРИЯ ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
2.3.6. Хранение растительного сырья
в регулируемой газовой среде
В пивобезалкогольной отрасли промышленности начинают использовать новые
эффективные методы хранения растительного сырья, основанные на применении га-
зообменных полимерных мембран. Для этого могут быть использованы быстровоз-
водимые надувные пленочные хранилища.
Благодаря газофазным мембранным процессам в хранилище создается регулируе-
мая газовая среда, в которой растительное сырье хранится более продолжительный
период с наименьшими потерями качества. В пивоваренном производстве таким обра-
зом начинают хранить хмель, а в производстве напитков и экстрактов — травы, плоды
и т. п.
Функционально — технологическая схема хранения растительного сырья в газо-
вой среде, обогащенной азотом показана на рис. 2.13.
Компрессорный агрегат / обеспечивает последовательную подачу газовой смеси
под давлением 0,6 МПа через защитный фильтр? и газоразделительный мембранный
аппарат3 в хранилище?, в котором она равномерно распределяется через коллектор
4, расположенный в нижней части помещения, под настилом, на котором размещено
растительное сырье.
В мембранном аппарате на основе полого полупроницаемого волокна осуществля-
ется разделение газовой смеси — одни газы (О2, СО2, водяной пар и др.) проходят
через мембрану, а другие, в частности N2 — задерживаются, благодаря чему происхо-
Рис. 2.13. Принципиальная схема хранения растительного сырья в регулируемой газо-
вой среде
• Sdunh№"SeegerHIS
www.schmidt-seeger.com
ПРИЕМ, ХРАНЕНИЕ, ОЧИСТКА И СОРТИРОВАНИЕ ЗЕРНОПРОДУКТОВ
67
дит обогащение газовой смеси азотом. Таким образом, в хранилище устанавливается
непосредственно из атмосферного воздуха газовая среда с оптимальным для хране-
ния растительного сырья содержанием азота (95±1 %), что позволяет, например, при
хранении хмеля существенно — в несколько раз — снизить потери а-кислот и дру-
гих ценных компонентов по сравнению с существующими технологиями хранения,
например, в охлаждаемых помещениях.
Мощность мембранной газоразделительной установки выбирают с учетом удель-
ной площади поверхности массообмена, которая составляет около 4,5...5,0 м2/м3.
Например, для хранилища вместимостью 180 м3 требуется мембранная газораздели-
тельная установка площадью поверхности массообмена 1000 м.
2.4, ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ОЧИСТКИ
И СОРТИРОВАНИЯ ЗЕРНОПРОДУКТОВ
Ячмень на солодовенное предприятие поступает неочищенным и содержит приме-
си двух видов: сорные и зерновые.
К сорным примесям относят:
• минеральные (комочки земли, камешки, песок, пыль и др.);
• органические (колоски, солома, мякина, семена дикорастущих растений и др.);
• случайные посторонние предметы (окалина, проволока, и пр.).
Кроме того, к сорным примесям относят весь проход, полученный при просеивании
зерна через сито с отверстиями диаметром 1,5 мм.
К зерновым примесям относят зерна прочих злаков и зерна ячменя с различными
дефектами: битые, недоразвитые, проросшие, давленые, заплесневелые и пр.
Необходимость очистки диктуется тем, что зерновые примеси и некоторые сорные
(органические), обладая более высокой гигроскопичностью по сравнению с доброка-
чественным зерном, способствуют быстрой порче зерна вследствие самосогревания
зерновой массы и развития микроорганизмов.
Извлечение из зерновой массы случайных, металлических и минеральных примесей
необходимо для того, чтобы предотвратить преждевременный износ рабочих органов
машин, который может стать причиной серьезных поломок.
В основе используемых принципов очистки и сортирования зерна лежат различия
в физико-механических свойствах зерна и примесей, а именно различия в линейных '
размерах, плотности, аэродинамических и ферромагнитных свойствах. Аэродинамиче-'
ское свойство — способность тела воспринимать давление воздушного потока. Фер-
ромагнитное свойство — способность тела реагировать на магнитное поле.
Основные способы очистки и сортирования зерна систематизированы в табл. 2.7.i
Разделение по линейным размерам. Примеси, отличающиеся от зерна дли-:
ной, шириной и толщиной, отделяют механически в зерноочистительных и сортиро-
вочных машинах. Наибольший размера называют длиной, среднийb — шириной,
а наименьшийс — толщиной (рис. 2.14).
Разделение по ширине осуществляют в зерноочистительных машинах на ситах
с круглыми или квадратными отверстиями, через которые может пройти только час-
тица, ширина которой меньше диаметра отверстий, при этом другие размеры (длина и
толщина) на разделение не влияют (рис. 2.15, а, бив). Однако следует учитывать,
что частицы, у которых ширина меньше диаметра отверстии, а длина превосходит его,
могут пройти через сито лишь в том случае, если они будут ориентированы по длине
www.schmidt-seeger.com
• ЫтиЯш5еедегЯБ
68
ИНЖЕНЕРИЯ ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
Таблица 2.7
Основные принципы очистки и сортирования зерна
Характеристика примесей (зерна) Отличительный признак Способ отделения примеси от зерна или сортирования
Крупные и мелкие Короткие и длинные Ферромагнитные Тяжелые (минеральные) Легкие(аспирационные относы) Легкие (сплав) Полные и щуплые (применитель- но к зерну) Ширина Длина Чувствительность к магнитному полю Плотность Аэродинамичность( парусность) Плотность Толщина Ситовая сепарация Ячеистая сепарация Магнитная сепарация Вибропневматическая сепарация Пневматическая сепарация Гидравлическая сепарация Ситовое фракционирование
перпендикулярно поверхности сита (рис. 2.15, д). Это может быть обеспечено либо
специальной гофрировкой сита, либо сообщением ему вертикальных колебаний. Учи-
тывая, что в большинстве зерноочистительных машин сита совершают горизонталь-
ные колебания, длинные примеси, даже если их ширина меньше диаметра отверстий,
недостаточно хорошо отделяются от зерна.
Разделение по толщине осуществляют в сортирующих машинах на ситах с
продолговатыми (щелевыми) отверстиями, при этом частицы, толщина которых меньше
ширины отверстий, проходят через сито (рис. 2.16, а, бив); частицы, толщина которых
больше ширины отверстий, задерживаются на поверхности сита (рис. 2.16, г).
При организации разделения зерновой смеси по толщине необходимо обеспечить:
• возможность поворота зерна на ребро;
• ориентацию зерна вдоль отверстия;
• большую длину отверстия по сравнению с длиной зерна.
Первое условие обеспечивают горизонтальными колебаниями сита, при которых
вследствие небольшой разницы между толщиной и шириной зерна оно может стано-
виться на ребро.
Рис. 2.14. Основные размеры зерна: а —
длина; Ь — ширина; с — толщина
• Sdimhlt’SeegerHE
www.schmidt-seeger.com
ПРИЕМ, ХРАНЕНИЕ, ОЧИСТКА И СОРТИРОВАНИЕ ЗЕРНОПРОДУКТОВ
69
Рис. 2.15. Принцип разделения зерновой смеси по ширине
Другие условия обеспечивают ориентацией отверстий длинной стороной по на-
правлению движения зерна, при этом длину отверстия изготавливают значительно
превосходящей его ширину. Для повышения эффективности очистки зерна, в ситах,
совершающих возвратно-поступательные движения, продолговатые отверстия ориен-
Рис. 2.16. Принцип разделения зерновой смеси по толщине
www.schmidt-seeger.com
• ЫяЫЧеедегЯ
70
ИНЖЕНЕРИЯ ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
Рис. 2.17. Принцип разделения
зерновой смеси по длине
тируют в направлении колебаний, а в ситах, со-
вершающих круговые движения, — во взаимно
перпендикулярных направлениях.
Разделение по длине осуществляют в зер-
ноочистительных машинах с триерными (ячеи-
стыми) поверхностями (рис. 2.17). Если на яче-
истую поверхность положить две частицы — ко-
роткую а, которая полностью укладывается в
ячейке, и длинную б, которая лишь частично за-
полняет ячейку, а затем наклонить эту поверх-
ность, то с нее скатится вначале длинное зерно, а
затем, при большем наклоне, из ячейки выпадает
короткое зерно. На этом основан принцип разде-
ления зерен по длине.
Разделение по аэродинамическим свой-
ствам осуществляют в воздушных сепараторах
при относительном движении частиц зерновой
смеси и воздуха. Частицы, встречающие со сто-
роны воздушной среды большее сопротивление,
будут относительно воздуха двигаться медлен-
нее по сравнению с частицами, которые встреча-
ют меньшее сопротивление. На этом основан прин-
цип разделения зерен по аэродинамическим свойствам.
Разделение по ферромагнитным свойствам осуществляют в магнитных
сепараторах. Частицы, обладающие ферромагнитными свойствами, притягиваются маг-
нитным полем и отводятся из зернового потока, а частицы, не обладающие ферромаг-
нитными свойствами, остаются в зерне.
Разделение по плотности в зависимости от природы выделяемых частиц
осуществляют в различных видах оборудования: тяжелые минеральные примеси от-
деляют от зерна в камнеотделительных машинах, а легкие, так называемый сплав, —
в моечных и замочных аппаратах.
Принцип вибропневматического выделения из зерновой сме’си тяжелых минераль-
ных примесей основан на явлении самосепарирования в условиях псевдоожижения
благодаря продуванию слоя зерна восходящим потоком воздуха в сочетании с коле-
бательными движениями сортирующей поверхности. Этот принцип положен в основу
работы камнеотделительных машин.
Принцип гидравлического отделения легких примесей от зерна заключается в
следующем: если частицу с плотностью рт погрузить в жидкость с плотностью рж, то
в зависимости от различия в плотности твердого тела и жидкости, частица будет либо
тонуть (прирт> рж), либо всплывать (прирт< рж), либо оставаться в равновесии
(прпрт= рж). Таким образом, в процессе мойки и замачивания осуществляют очист-
ку зерна от легких примесей: полноценное зерно, плотность которого больше плотно-
сти воды, осаждается на дно аппарата, а легкие примеси (сплав), обладающие меньшей
плотностью по сравнению с водой, всплывают и удаляются из моечных или замоч-
ных аппаратов с отводимой замочной водой.
© Sthmidi"SeegernE
www.schmidt-seeger.com
ПРИЕМ, ХРАНЕНИЕ, ОЧИСТКА И СОРТИРОВАНИЕ ЗЕРНОПРОДУКТОВ
71
2.5. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ОЧИСТКИ
И СОРТИРОВАНИЯ ЗЕРНОПРОДУКТОВ
Разделение на составные части твердых или жидких смесей называют сепарацией
(от лат. separatio — отделение). Машины, применяемые для разделения смесей,
называют сепараторами.
Машины для очистки и сортирования зерна по конструктивному признаку можно
классифицировать на ситовые, воздушные, триерные (ячеистые), магнитные и комби-
нированные.
2.5.1. Ситовые сепараторы
Назначение ситовых сепараторов:
• отделение примесей, отличающихся от зерна шириной и толщиной;
• фракционирование (сортирование) зерна по толщине.
Основным рабочим органом ситовых сепараторов являются подвижные сита.
Фракцию, которая проходит через сито, называют проход, а задерживаемую ситом и
сходящую с него через край — сход.
Ситовая сепарация зерновой смеси складывается из двух одновременно протека-
ющих процессов: самосортированпя (расслоения) и просеивания. При самосортиро-
вании более тяжелые и мелкие частицы осаждаются в нижние слои, а более крупные
и легкие — концентрируются в верхних.
Эффективность процесса просеивания, то есть прохождение через отверстия
сита, существенно зависит от скорости перемещения мелких (проходовых) частиц из
верхних слоев разделяемой зерновой смеси к ситу до вступления с ним в контакт.
Роль самосортированпя и просеивания при ситовом разделении определяется глав-
ным образом соотношением сходовой и проходовой фракций. Если в зерновой смеси
содержится относительно немного мелкой (проходовой) фракции, то эффективность
ее отделения значительно зависит от самосортированпя, как, например, на нижнем сите
ситового сепаратора при отделении мелких примесей от зерна. Если же в разделяе-
мой смеси превалирует проходовая фракция, то эффективность разделения определя-
ется исключительно просеиванием, как, например, на верхнем сите ситового сепаратора
при отделении крупных примесей от зерна.
Эффективность ситовой сепарации зависит от множества факторов, среди которых:
• физико-механические свойства компонентой зерновой смеси;
• влажность; !
• соотношения компонентов различной крупности;
• удельная нагрузка на сито (зависящая от толщины слоя);
• материал и качество изготовления сита;
• форма и размеры перфорации сита;
• условия транспортирования зерновой смеси;
• кинематические параметры; способ очистки сит и др.
Эффективность ситовой сепарации во многом определяет показатели функциони-
рования оборудования на последующих технологических стадиях, а также сказывает-
ся на качестве выпускаемой продукции.
www.schmidt-seeger.com
© SdinjIM’Seeger НЕ
72
ИНЖЕНЕРИЯ ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
Чтобы при ситовой сепарации зерна обеспечить максимальное отделение от него
сорной и зерновой примеси, необходимо правильно подобрать сита и обеспечить оп-
тимальную загрузку ситового сепаратора.
Технологическую эффективность(%) ситовой сепарации рассчитывают по формуле:
Э = (А — В) 100/А, (2.18)
где А — содержание примесей в исходной зерновой смеси, %; В — остаточное содержание примесей
в зерне после очистки, %.
Очистку зерна в ситовом сепараторе считают эффективной при полном отделении
крупных примесей и удалении не менее 65 % прочих примесей, подлежащих выделе-
нию на ситах и воздушным потоком.
Ситовые сепараторы классифицируют по следующим специальным признакам:
• по форме отверстий в сите;
• по способу изготовления сит;
• по форме сит;
• по виду колебательных движений сит.
Сита изготавливают с круглыми, треугольными, квадратными и продолговатыми
(щелевыми) отверстиями. Сита с отверстиями круглой, треугольной и квадратной
формы используют для очистки зерна от примесей — на них задерживают частицы,
ширина которых больше диаметра или стороны отверстий. Сита с отверстиями про-
долговатой формы — для сортирования, поскольку на них задерживают частицы,
толщина которых больше ширины отверстий.
По способу изготовления сита бывают:
• штампованные (пробивные) — из тонких (0,8... 1,0 мм) металлических, как пра-
вило, оцинкованных листов с отверстиями;
• тканные — из металлической проволоки или синтетических материалов (капро-
новых, нейлоновых, шелковых и др. нитей).
Сита характеризуются рабочим размером и коэффициентом использования пло-
щади. У сита с круглыми отверстиями рабочим размером является их диаметр, с
треугольными отверстиями — сторона правильного треугольника, а с продолговаты-
ми — ширина.
Коэффициент использования площади сита или живое сечение — отношение
суммы площадей отверстий сита к общей площади поверхности сита:
*Ип = *о/5с, <219>
где 5О — суммарная площадь отверстий, м2; 5С — площадь сита, м2.
Живое сечение тканных сит больше, чем пробивных. Например, при размерах
отверстий 2,0...2,5 мм для тканных проволочных сит К[И! = 0,62...0,84, а пробив-
ных — Kim = 0,44.. .0,49. Однако недостатком тканных сит является их чувствитель-
ность к ударам, перекосам при натяжении и пр., вследствие чего отверстия изменяют
свою форму и размеры. Тканные сита применяют реже, в основном при грубой
очистке, поскольку тщательной очистки на них добиться невозможно.
На производительность сита влияют размеры отверстий и частота их расположе-
ния. Однако при слишком частом расположении отверстий механическая прочность
сита снижается. Для обеспечения механической прочности сит ширина перемычки
между соседними отверстиями должна быть не меньше диаметра круглого отверстия
или ширины прямоугольного.
9 ЫшЛИеелегМ www.schmidt-seeger.com
ПРИЕМ, ХРАНЕНИЕ, ОЧИСТКА И СОРТИРОВАНИЕ ЗЕРНОПРОДУКТОВ
73
Прямоугольные отверстия в сите обычно располагают рядами, а круглые —
в шахматном порядке. При шахматном расположении отверстий по сравнению с ряд-
ным живое сечение сита увеличивается на -15... 16 %.
Ситовые сепараторы могут иметь сита плоской, цилиндрической и призматической
форм.
Просеивание осуществляют при различных видах колебательных движений сит:
возвратно-поступательном, круговом горизонтальном, вращательном.
2.5.1.1. Ситовые сепараторы с плоскими ситами
Основные области применения плоских сит — очистка ячменя и сухого солода от
примесей в зерновых сепараторах и сортирование ячменя в сортирующих машинах.
Для нормальной работы ситового сепаратора необходимо, чтобы зерно перемеша-
лось по поверхности сита, причем производительность сепаратора повышается с уве-
личением частоты встреч частиц с отверстиями сита.
2.5.1.1.1. Теоретические основы разделения
зерновых смесей на ситах
На частицу, лежащую на наклонной плоскости неподвижного сита (рис. 2.18),
действует сила тяжести G и сила трения Т.
Нормальная составляющая N силы тяжести прижимает частицу к ситу, а составля-
ющая Р, действующая в направлении, параллельном поверхности сита, сдвигает части-
цу по ситу вниз, в то время как сила трения Т препятствует ей в этом. Силы Р и Т
можно выразить через силу тяжести G:
Р = Gsin а; (3.20)
Т = fN = /Geos а = tg <р Geos а, (3.21)
где а — угол наклона сита, град.; f — коэффициент трения (/ = tg <р); N — нормальная составляю-
.щая силы тяжести (N - Geos а); <р — угол трения, град.
Если сила трения Т равна или больше силы Р, то частица остается неподвижной.
То есть если Т > Р, то tg <р Geos а > Gsin а. Решая это уравнение относительно tg <р,
получим tg <р > tg а или <р > а. При этом соотношении углов частица не будет сколь-
зить вниз по ситу.
‘ Движение зерна по неподвижному ситу возможно лишь в том случае, если оно
наклонено к горизонтали под углом а, который больше угла трения <р зерна о сито,
т. е. должно быть выполнено условие а > <р. Зерно должно двигаться по поверхности
сита тонким слоем, поэтому производительность таких сит очень мала. Практического
применения в промышленности такие статические сита не получили и рассмотрены
лишь в качестве теоретической модели.
Динамические сита гораздо производительней. Их подвешивают на пластинчатых
пружинах под небольшим углом к горизонтали (6... 14°), а перемещение зерна осуще-
ствляется вследствие возвратно-поступательных или круговых колебательных дви-
жений сит (рис. 2.19). При этом зерновая смесь 1 разделяется на фракции — круп-
ную 2, среднюю 3 и мелкую 4.
www.schmidt-seeger.com • SthmiM’SEegerHB
74
ИНЖЕНЕРИЯ ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
Рис. 2.18. Схема действия сил на
частицу, находящуюся на наклонной
плоскости
Рис.2.19. Принципиальная схема
разделения зерновой смеси в
ситовом сепараторе с плоскими
динамическими ситами:
1 — зерновая смесь; 2— крупная фрак-
ция; 3 — средняя фракция; 4 — мелкая
фракция
При возвратно-поступательном движении амплитуда колебаний составляет около
5 мм, а частота 450. ..500 мин-1.
При круговых колебаниях все точки сита совершают круговые движения по
одинаковой траектории при неизменной ориентации сита относительно сторон света.
Радиус описываемых окружностей 40...50 мм, а частота круговых колебаний 180...210
мин-1.
При движении зерна по наклонному подвижному ситу, совершающему возвратно-
поступательные движения, на частицу, помимо указанных выше сил, будет действо-
вать сила инерции. Поэтому рабочая частота пр колебаний сита должна быть ограни-
чена минимальным nmin и максимальным nmax значениями. При минимальной частоте
колебаний зерно перестает скользить по ситу вниз, а при максимальной начинает
двигаться вверх навстречу потоку подаваемого на сито зерна; в том и другом случае
процесс сепарации практически прекращается.
Минимальная и максимальная частота колебаний при возвратно-поступательных
движениях сита (мин-1):
”min = 30^1 tg (<р — cx)]/r; (2.22)
итах = 3o7[tg (<p + a)]/r, (2.23)
i
где г — радиус кривошипа ведущего вала, м.
Производительность ситовых сепараторов (кг/с) определяют по продолжитель-
ности прохода зерновой массы через сита сепаратора:
П = G/t,
(2.24)
где G — масса зерна, поступающего в сепаратор, кг; т — продолжительность сепарации, с.
• SAaU'SeegerHS
www.schmidt-seeger.com
ПРИЕМ, ХРАНЕНИЕ, ОЧИСТКА И СОРТИРОВАНИЕ ЗЕРНОПРОДУКТОВ
75
2.5.1.1.2. Уравновешивание ситовых корпусов
Одна из серьезных проблем при эксплуатации ситовых сепараторов с плоскими
ситами — возникновение сил инерции вследствие возвратно-поступательных движе-
ний ситовых корпусов.
Силы инерции через станину машины передаются междуэтажным перекрытиям и
прочим элементам строительных конструкций, что может привести к опасным колеба-
ниям последних.
По этой причине ситовые корпуса в сепараторах уравновешивают различными
способами, в том числе:
• совместной работой двух ситовых корпусов от одного привода;
• за счет специальной конструкщш привода:
♦ с вращающимся грузом;
♦ с балансирующим механизмом.
Принцип уравновешивания ситовых корпусов за счет использования общего при-
вода показан на рис. 2.20.
Сила инерции ситового корпуса Рн направлена противоположно его движению и
равна:
Р„ = mKa, (2.25)
где тк — масса ситового корпуса, кг; a — ускорение ситового корпуса, м с2.
Ускорение ситового корпуса соответствует:
a = <o2rcos а, (2.26)
где о) — угловая скорость кривошипа, рад'с; г — радиус кривошипа, м; а — угол поворота криво-
шипа, град.
Рис. 2.20. Принцип уравновешивания корпусов
ситовых сепараторов с применением общего при-
вода
www.schmidt-seeger.com
• ЛШЛ^еедегЯЯ
76
ИНЖЕНЕРИЯ ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
Тогда силу инерции можно выразить как:
Ри = mK(o2rcosa. (2.27)
Из рис. 2.20 видно, что силы инерции двух одинаковых по массе ситовых корпу-
сов, работающих от одного привода, в каждый момент времени равны по величине и
направлены в противоположные стороны, а следовательно, взаимно уравновешивают
ДРУГ Друга.
Принцип уравновешивания ситового корпуса вращающимся грузом с массой тг
показан на рис. 2.21.
На груз, вращающийся по радиусу R с угловой скоростью со, действуют сила
тяжести Gr и центробежная силаС = тгсо2/?, которую можно разложить на составля-
ющие — горизонтальную Рг = Ceos а и вертикальную Рв = Csin а. Из рис. 2.21
видно, что сила инерции/^, перенесенная параллельно направлению движения корпу-
са в точку В, в некоторой степени уравновешивается горизонтальной составляющей
Р Всегда можно подобрать массу грузаmv и радиус его вращения/? такими, чтобы
полностью уравновесить силу инерции Рк ситового корпуса с массой тк:
Р„ = Pv- (2.28)
mKco2rcos a = ci)27?cos a; (2.29)
mKr = m^R. (2.30)
Отсюда масса груза (кг), при которой уравновешивается сила инерции:
mv = (mKr)/R. (2.31)
Однако при этом способе вертикальная составляющая Рв ничем не уравновешива-
ется и достигает максимального значения при вертикальном положении кривошипа,
т. е. при a = 90°, при котором sin a = 1. Тогда можно записать:
Рис. 2.21. Принцип уравновешивания корпуса сито-
вого сепаратора вращающимся грузом
9 5dimh№~SeegerHE
www.schmidt-seeger.com
ПРИЕМ, ХРАНЕНИЕ, ОЧИСТКАМ СОРТИРОВАНИЕ ЗЕРНОПРОДУКТОВ
77
Рис. 2.22. Принцип уравновешивания корпуса ситового сепара-
тора с помощью балансирующего механизма
Р = tn g7r.
втах г J
(2.32)
На практике, во избежание нежелательных воздействий больших величин неурав-
новешенной силы Р , массу груза тг выбирают меньше, чем это необходимо для
полного уравновешивания силы инерции Рп.
Таким образом, с помощью вращающегося груза силу инерции ситового корпуса
уравновешивают частично, при этом неизбежно возникает неуравновешенная силаРв,
действующая в вертикальном направлении.
Наиболее успешно уравновешивание сил колеблющегося ситового корпуса дости-
гается с помощью балансирующего механизма (рис. 2.22).
К ситовому корпусу, подвешенному на четырех упругих подвесках, жестко присо-
единена консоль СО. На конце консоли вокруг оси, проходящей через точку О,
вращаются два груза одинаковой массы с одинаковыми скоростями, но в противопо-
ложных направлениях. При вращении грузов общий центр тяжести К системы пере-
мещается по горизонтали СВ на величину KF, равную амплитуде А (м):
А = (2гаг/?)/(»гк + 2тег), (2.33)
где R — радиус вращения центров тяжести грузов, м.
Вертикальные составляющие Prcos rot центробежных сил, действующих на грузы,
в любом положении этих грузов уравновешивают друг друга. Горизонтальные со-
ставляющие Рг sin mt суммируются и полностью уравновешивают силу инерции сито-
вого корпуса Ри.
На рис. 2.23 показано принципиальное устройство ситового сепаратора типа SMA
германской фирмы «Schmidt-Seeger AG» (г. Байльнгрис), в котором сита совершают
круговые колебания. Эти сепараторы используют в основном для очистки солода и
предварительной грубой очистки ячменя, но при организации меньшей пропускной
способности их можно использовать и для основной очистки ячменя.
Сепаратор SMA устроен следующим образом: в корпусе / сепаратора размещены
два наклонных сита 4 и 5: верхнее — приемное, нижнее — рабочее. Под рабочим
ситом расположен наклонный лоток 6. Сита приводятся в колебательные движения с
помощью привода 7. На сходе зерна со второго сита обеспечивают воздушную
www.schmidt-seeger.com
• Sthmiili'SeegBr RE
78
ИНЖЕНЕРИЯ ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
Зерновая
Зерно Грубые Мелкие
примеси примеси
Рис. 2.23. Принципиальное устройство ситового сепаратора SMA:
1 — корпус; 2—заслонка регулирующая; 3—аспирационный канал; 4—сито прием-
ное; 5 — сито рабочее; 6—лоток наклонный; 7 — привод
Таблица 2.8
Технические характеристики ситовых сепараторов
фирмы «Schmidt-Seeger AG»
Наименование показателей Тип ситового сепаратора
SMA 10 SMA 20
Производительность при первичной очистке ячменя с влажностью 18 %, т/ч 42 85
Производительность при очистке солода, т/ч 15 30
Объемный расход воздуха. м^Дшн 72 144
Общая площадь поверхности сит, м2 в том числе: 3.0 6,0
площадь поверхности приемного сита 1.5 3,0
площадь поверхности рабочего сита 1,5 3.0
Потребляемая мощность привода сит, кВт 0,75 0.75
Потребляемая мощность привода внешнего вентилятора, кВт 4.0 7.5
Габариты, мм 2190x1410x1360 2190x2410x1360
Масса, кг 750 1100
• SthmiiliSeegerflE
www.schmidt-seeger.com
ПРИЕМ. ХРАНЕНИЕ. ОЧИСТКА И СОРТИРОВАНИЕ ЗЕРНОПРОДУКТОВ
79
сепарацию зерна с помощью внешнего вентилятора, для чего в корпусе имеется
аспирационный канал 3. Для равномерности потока зерна при продувании его возду-
хом предназначена регулирующая заслонка?.
Зерно подают на очистку через верхний патрубок на приемное сито, сходом с
которого отделяются грубые примеси, а проход поступает на рабочее сито. Мелкие
примеси проваливаются через его отверстия и по наклонному лотку удаляются из
сепаратора, а зерно сходит с сита через край и на выходе подвергается воздушной
сепарации (для которой требуется внешний вентилятор) — поток воздуха захватыва-
ет легкие примеси и удаляется с ними на очистку в систему аспирации.
Технические характеристики ситовых сепараторов фирмы «Schmidt-Seeger AG»
приведены в табл. 2.8.
2.5.1.2. Ситовые сепараторы с цилиндрическими ситами
Основные области применения цилиндрических сит — сортирование ячменя в
сортирующих машинах и очистка солода от ростков в росткоотбойных машинах.
Динамические цилиндрические сита (рис. 2.24) устанавливают обычно с накло-
ном оси цилиндра к горизонтали под углом ~ 4...6° и приводят во вращение с
окружной скоростью 0,7...1,2 м/с. Зерно /, подаваемое внутрь цилиндрического
сита, проходит сплошным потоком по ситу, интенсивно перемешиваясь и разделяясь
на фракции — крупную?, среднюю3 и мелкую-/.
Рис. 2.24. Схема работы ситового се-
паратора с цилиндрическим ситом:
/ — зерновая смесь; 2— крупная фракция; 3 —
средняя фракция; 4 — мелкая фракция
Сита размещают последовательно, начиная с сит, имеющих самые мелкие отвер-
стия. При разделении ячменя на три фракции используют сита с продолговатыми
отверстиями шириной 2,2 и 2,5 мм; а при разделении на четыре фракции — с отвер-
стиями шириной 2,2; 2,5 и 2,8 мм.
2.5.1.2.1. Теоретические основы разделения зерновых смесей
на цилиндрических ситах
Частота вращения цилиндрического сита сказывается на показателях процесса
сепарации. При малых частотах на зерно оказывают воздействие главным образом
силы тяжести и трения; при более быстром вращении возникает влияние центробеж-
ной силы (//):
www.schmidt-seeger.com
• Schmidt-Seeger ЯБ
80
ИНЖЕНЕРИЯ ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
С = торг = т(пп/30)2г,
(2.34)
где т — масса зерна, вращающегося в сите, кг; со — угловая скорость вращения сита, рад/с; г —
радиус вращения сита, м; п — частота вращения сита, мин-1.
При вращении сита (рис. 2.25) частица прижимается к его поверхности как цент-
робежной, так и силой, равной нормальной составляющей силы тяжести G:
N = Geos а = mgeos а,
(2.35)
где а — угол подъема частицы, град; д — ускорение свободного падения, м/с2.
Под действием силы трения Т частица будет перемещаться вместе с ситом до тех
пор, пока сила Р не сравняется с ней:
Р = Т = f(N + С)
(2.36)
или
mtysin а = f (mgeos а + торг).
(2.37)
где f — коэффициент трения зерна о поверхность сита.
Заменив в уравнении значение коэффициента трения/на тангенс угла трения tg <р,
а со — на тел/30 и преобразовав его, получим:
(и2г/30)2 sin ср = sin (а - ср). (2.38)
Частота вращения сита (мин '), соответствующая подъему частицы на угол а:
п = ЗОд/tsin (а-ср)]/(г sin ср). (2.39)
С увеличением частоты вращения цилиндрического сита центробежная сила будет
возрастать и при некоторой частоте вращения nt частица поднимется на уголр выше
горизонтального диаметра. Новое значение
угла подъема зерна ар соответствующее час-
тоте вращения барабана п., представим как
сумму двух углов: = 90 + р. Подставив
значение угла 04 в уравнение (2.39), опреде-
лим частоту вращения (мин-1) цилиндриче-
ского сита, при которой частица (зерно) бу-
дет подниматься на угол а/
Рис. 2.25. Схема действия сил на ча-
стицу, находящуюся на вращающемся
цилиндрическом сите
и, = 30^1cos (<р — Р) ]/ (гsin <р). (2.40)
При дальнейшем увеличении частоты вра-
щения цилиндрического сита до предельного
значения ипре1 частица достигнет зенита
р = (л, 2) и, не оторвавшись от поверхности,
будет продолжать движение вместе с ним,
т. е. при ипред просеивание зерна прекра-
тится:
• Sthmidi’SeBgerHE
www. schmidt-seeger. com
ПРИЕМ, ХРАНЕНИЕ, ОЧИСТКА И СОРТИРОВАНИЕ ЗЕРНОПРОДУКТОВ
81
Мтред = ЗО-Jlcos (ф-n/2)]/(rsin<p) = 30-71/г = 30/4г. (2.41)
Эксплуатационную частоту вращения (мин-1) цилиндрического сита устанавлива-
ют обычно в диапазоне п3 = (10... 17) / 4г.
Производительность цилиндрического сита для зерна (кг/ч):
П = 0,6pntg 28л/г3/г3, (2.42)
где р — насыпная плотность зерна, кг/м3; 8 — угол наклона осн цилиндрического сита к горизонта-
ли, град.; h — наибольшая высота слоя зерна в поперечном сечении цилиндра, т. е. стрелка сегмента,
образуемого ситом и поверхностью слоя зерна, м.
Удельная производительность [кг/(м2 • ч)] цилиндрических сит составляет при
очистке зерна от крупных примесей 500...600, при очистке от мелких примесей —
200...300, а при сортировании зерна — 150...200.
Устройство сепаратора с цилиндрическим ситом для сортирования зерна показано
на рис. 2.26.
Сортируемое зерно непрерывно подают через приемное устройство 1 в полый
цилиндр, состоящий из двух жестко соединенных между собой сит 4 и 5 с разными
размерами отверстий. Цилиндрические сита вращаются внутри герметичного корпуса
машины, внизу которого расположены два шнека 6. Один шнек предназначен для
отвода щуплого, кормового зерна (проход через сито 4), а второй — ячменя II класса
(проход через сито 5). Каждый шнек частично перекрыт клапаном 3 во избежание
Зерновая смесь
Рис. 2.26. Принципиальное устройство сортирующего сепаратора с цилиндрическим
ситом:
1 — приемное устройство; 2—щетки; 3 — клапан; 4,5— сита; 6 — шнек
www.schmidt-seeger.com
• ЫаяЛ'ВеедегЯ
82
ИНЖЕНЕРИЯ ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
смешивания отсортированного ячменя. Крупное зерно I класса сходит с сита 5.
В процессе работы сита очищаются щетками?.
Техническая характеристика сортирующей машины
для ячменя
Производительность, кг 'ч ........ ... 2000
Диаметр цилиндрического сита, мм ..............................................900
Длина цилиндрического сита, мм............................................. 3490
Частота вращения цилиндрического сита, мин-1 . .16
Уклон оси цилиндрического сита, град.............................................4
Потребляемая мощность, кВт . . . . ............ ..............................0,5
Габаритные размеры, мм ........................................... . 4630x1430x1915
Масса, кг . . ................................... 1200
Сопоставляя конструктивные и эксплуатационные особенности сепараторов с плос-
кими и цилиндрическими ситами, следует отметить достоинства последних:
• плавность хода, так как движение цилиндрического сита вращательное и равно-
мерное, а не возвратно-поступательное с переменной скоростью, как у плоских сит;
• простота привода, поскольку в его состав не входит кривошипно-шатунный или
другой колебательный механизм;
• хорошее перемешивание зерна, поскольку при вращении цилиндрического сита
зерно перемещается не только в осевом, но и в поперечном направлениях.
Однако в цилиндрических ситах не полностью используется площадь поверхности,
поскольку в работе одновременно находится лишь 20...25 % от общей площади сита
(рис. 2.27, а), и вследствие этого при одинаковой производительности цилиндричес-
кие сита оказываются более громоздкими по сравнению с плоскими ситами.
Эффективность работы сортировочной машины с цилиндрическими ситами может
быть существенно повышена за счет применения внутри цилиндра специального вра-
Рис. 2.27. Схема к пояснению работы ворошилки в сортиру-
ющем сепараторе с цилиндрическим ситом: а — работа без
ворошилки; б — работа с ворошилкой
• SriimiM-Seeger НВ
www.schmidt-seeger.com
ПРИЕМ, ХРАНЕНИЕ, ОЧИСТКА И СОРТИРОВАНИЕ ЗЕРНОПРОДУКТОВ
83
вдающегося устройства — ворошилки, которая, перемешивая зерно, отбрасывает его
навстречу движению цилиндра (рис. 2.27, 6). Благодаря этому рабочая площадь
поверхности сит может быть увеличена почти до 50 %.
2.5.2. Воздушные сепараторы
Назначение воздушных сепараторов (аспираторов) — отделение от зерна приме-
сей, отличающихся от него аэродинамическими свойствами. Воздушные сепараторы
устанавливают, например, для очистки солода, отводимого из росткоотбойной ма-
шины.
Воздушные сепараторы могут быть оснащены собственным встроенным вентиля-
тором или присоединяться к внешнему вентилятору аспирационной системы.
2.5.2.1. Теоретические основы воздушной сепарации
зерновых смесей
Скорость воздуха в аспирационных каналах сепаратора должна быть такой, чтобы
с воздухом уносились легкие примеси, но при этом не захватывалось полноценное
зерно. Поэтому скорость воздуха должна быть несколько меньшей, чем скорость
витания гв — скорость воздуха (м/с), при которой частица витает (зависает), не
падая и не поднимаясь.
На частицу, находящуюся в вертикальном воздушном потоке (рис. 2.28), действуют:
• сила тяжести —
G = mg,
(2.43)
где т — масса частицы, кг; g — ускорение свободного падения, м/с2, g = 9,8 м/с2;
• сила сопротивления воздуха —
R = ^pFr02, (2.44)
где — коэффициент сопротивления, зависящий от аэродинамических свойств частицы (для ячменя,
пшеницы и ржи = 0,2...0,22); р — плотность воздуха, кг/м2; F — миделево сечение (площадь
сечения частицы в плоскости, перпендикулярной направлению ее движения в воздушном потоке), м2;
го — относительная скорость движения частицы в воздушном потоке, м/с.
Если G > R,to частица падает вниз; если G < R, то частица поднимается вверх,
а если G = R, то частица витает в воздухе. При этом относительная скорость движе-
ния частицы в воздушном потоке v0 равна нулю, а скорость движения воздуха равна
скорости витания vB. Поскольку при витании частицы в воздухе mg = E,pFvB, то
скорость витания (м/с) равна:
v- = y/mg/EpF. (2.45)
Для зерна ячменя, пшеницы и ржи скорость витания колеблется от 8,5 до 11,5 м/с,
а скорость воздуха в воздушно-ситовых сепараторах, применяемых для первичной
очистки зерна, составляет 6...7 м/с, а для вторичной — 7...8 м/с. Ориентировочный
расход воздуха на очистку 1 т зерна составляет 700... 1100 м3.
Принципиальное устройство воздушного сепаратора показано на рис. 2.29. Лег-
кие примеси отделяют от зерна потоком воздуха следующим образом. Зерновую
смесь подают в приемную камеру 1, откуда оно поступает в аспирационный канал 2,
www.schmidt-seeger.com
84
ИНЖЕНЕРИЯ ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
Рис. 2.28. Схема действия
сил на частицу, находящу-
юся в вертикальном воз-
душном потоке
Рис. 2.29. Схема устройства воздушного сепаратора:
1 — приемная камера; 2 — аспирационный канал; 3 — конвейер
винтовой; 4—осадочная камера; 5—штуцер
в котором навстречу зерновому потоку движется воздух, захватывая с собой легкие
примеси (относы) в осадочную камеру 4. Примеси осаждаются на дно осадочной
камеры и выводятся из нее винтовым конвейером 3, а запыленный воздух засасыва-
ется вентилятором через штуцер 5.
Осаждение примесей в осадочной камере происходит потому, что при увеличении
площади поперечного сечения воздушного канала скорость воздуха обратно пропор-
ционально уменьшается. А следовательно, уменьшается и сила сопротивления воздуш-
ного потока, причем в гораздо большей степени. Например, если в аспирационный
канал 2, площадь поперечного сечения которого , поступает воздух с объемным
расходом Q = то такой же объемный расход воздуха Q = F2v2 поступает и в
осадочную камеру 4, площадь поперечного сечения которой F2. Отсюда F^ =F2c'2-
Следовательно, во сколько площадь поперечного сечения осадочной камеры F2 боль-
ше площади поперечного сечения аспирационного канала Fp во столько раз скорость
воздушного потока в осадочной камере v2 меньше его скорости в аспирационном
канале.
2.5.3. Воздушно-ситовые сепараторы
Для удаления примесей, отличающихся от зерен ячменя линейными размерами и
аэродинамическими свойствами, применяют воздушно-ситовые сепараторы. Их ос-
новные рабочие органы — подвижные сита и вентиляторы. На ситах от зерновой
• SshmiilbSeegerHE
www.schmidt-seeger.com
ПРИЕМ, ХРАНЕНИЕ, ОЧИСТКА И СОРТИРОВАНИЕ ЗЕРНОПРОДУКТОВ
85
массы отделяются крупные и мелкие примеси (камни, комья земли, колосья, солома,
семена сорных и культурных растений, песок и пр.), а при продувке зерна возду-
хом — легкие примеси (пыль, мякина, ости и др.).
Область применения воздушно-ситовых сепараторов — очистка ячменя и солода
от примесей и сортирование ячменя.
Принципиальное устройство воздушно-ситового сепаратора ЗСМ для очистки зерна
показано на рис. 2.30. Сепаратор состоит из станины, к которой подвешен на плоских
пружинах ситовой корпус с тремя наклонными ситами 4, 6 и 7, расположенными одно
под другим. В верхней части станины расположены приемная камера 1, а также две
осадочные камеры 11 и 12, по бокам которых находятся вентиляторы. Ситовой
корпус приводится в возвратно-поступательное движение от эксцентрикового вала5,
соединенного с электродвигателем 8. Короткое приемное неподвижное ситоЗ накло-
нено в противоположную сторону.
Зерно непрерывным потоком поступает в приемную камеру, в которой равномерно
распределяется по всей ширине сепаратора и тонкой струей ссыпается в ситовой
корпус через аспирационный канал 2. В нем воздух захватывает легкие примеси и
пыль и уносит их в осадочную камеру 12, в которой часть их оседает, а запыленный
воздух нагнетается вентилятором в циклон или рукавный фильтр для последующей
очистки. Осевшие частицы примеси удаляются из осадочных камер по лотку.
Рис. 2.30. Принципиальное устройство воздушно-ситового се-
паратора ЗСМ:
1 — приемная камера; 2,9—аспирационные каналы; 3—приемное сито; 4,6,7—
подвижные сита; 5—эксцентриковый вал; в—электродвигатель; 10—клапан;
11, 72—осадочные камеры
www.schmidt-seeger.com
® SdaUHkegerM
86
ИНЖЕНЕРИЯ ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
При работе сепаратора ситовый корпус приводится в колебательное движение
эксцентриком. Зерно из аспирационного канала поступает на первое приемное сито с
крупными отверстиями, на котором сходом отделяются крупные примеси, а зерно
проходом попадает на верхнее рабочее сито. На этом сите также сходом отделяются
грубые примеси, удаляемые из сепаратора по наклонному лотку. На следующих ситах
от зерна проходом отделяют мелкие примеси, а очищенное от мелких и крупных
примесей зерно с последних двух сит попадает в аспирационный канал 9, в котором
вновь проветривается и удаляется из машины. Легкие примеси и пыль, захваченные
потоком воздуха, уносятся в осадочную камеру / /, откуда ссыпаются по мере накоп-
ления через клапан 10 на дне в наклонные лотки и выводятся наружу.
Описанный сепаратор ординарный — с одним рядом сит. Модификации этого
сепаратора, сходные по устройству, но отличающиеся по производительности и разме-
рам, имеют два и три ряда сменных рабочих сит.
Сепараторы марки ЗСМ имеют собственные вентиляторы, а марки ЗСП поставля-
ются без вентиляторов и предназначены для предприятий, располагающих внутренней
системой пневмотранспорта. Технические характеристики воздушно-ситовых сепара-
торов приведены в табл. 2.9. Производительность указана для пшеницы влажностью
17 % и плотностью 760 кг м3 при вторичной очистке зерна. При работе с ячменем
производительность снижается на 20 %.
Па крупных солодовенных производствах применяют воздушно-ситовые сепара-
торы А1-ЗШС-20, А1-БМС-12 шкафного типа с круговым колебанием сит. Такне
сепараторы применяют не только для очистки, но и для фракционирования зерна по
сортам.
Примером сепараторов с плоскими ситами, совершающими круговые колебания,
могут служить также машины TS 200 и TS 200S германской фирмы «Schmidt-Seeger
AG» (рис. 2.31), которые применяют главным образом для надежного и точного
сортирования ячменя, но могут быть использованы и на стадии первичной очистки
зерна в солодовенных производствах.
Модель TS 200 состоит из ситового корпуса / с подвижными ситами и представ-
ляет собой ситовой сепаратор. Модель TS 200S дополнительно включает воздушный
сепаратор 6, соединяемый с верхней частью ситового корпуса, и в совокупности
представляет собой воздушно-ситовый сепаратор.
Таблица 2.9
Технические характеристики воздушно-ситовых сепараторов
Марка сепаратора Производитель- ность. т ч Установленная мощность. kBi Число рядов СИГ Габарнтные размеры. ММ Масса, кг
ЗСП-1.5 1.5 0.6 1 1500x800x1100 250 ;
ЗСМ-1.5 1.5 1.1 1 1/00x1200x1500 400 ?
ЗС П-2.5 2.5 1.1 2 1700x1100*1100 400
ЗСМ2.5 2.5 2.5 2 2800x1500x1900 550
3CII-5 5.0 1.1 3 2600x1300x1.800 650
ЗСМ 5 5.0 1.0 3 2800-1200^2600 IfMH)
ЗСП-10 10.0 1.1 3 1500x2000x1800 1000
ЗСМ-10 10.0 10.0 3 2800*2800 <2700 1500
ЗСМ-20 20.0 10.0 3 2800.2800x2700 1600
© ЯШ www.schmidt-seeger.com
ПРИЕМ, ХРАНЕНИЕ, ОЧИСТКА И СОРТИРОВАНИЕ ЗЕРНОПРОДУКТОВ
87
Зерновая Воздух на
смесь аспирацию
ф ф ф
? ? ?
О; О;
Рис. 2.31. Принципиальное устройство сепаратора с
плоскими ситами, совершающими круговые колебания:
1 — ситовый корпус; 2—лоток; 3— распределяющее устройство; 4—
аспирационный канал;5—дозирующее устройство; 6—воздушный
сепаратор; 7—осадочная камера; в— шнек; 9— приемное сито; 10—
механизм переключения режима работы; 11 — привод; 12—рабочее
сито
Основными рабочими органами сортирующей машины являются подвижные сита:
одно приемное 9 и шесть рабочих /2, расположенные в ситовом корпусе /. Под
ситами расположены лоткп2, по которым перемешается фракции, прошедшие через
сито. Сита совершают круговые колебания с помощью привода //. Механизм /О
предназначен для переключения режима работы сортирующей машины: в одном ре-
жиме осуществляется фракционирование зерна на два, а в другом — на три сорта.
Устройство 3 обеспечивает равномерное распределение зерна на приемное сито.
Воздушный сепаратор 6 сортирующей машины включает дозирующее устройство
5, аспирационный канал 4, осадочную камеру 7 со шпеком8 для выгрузки примесей,
удаленных из зерна потоком воздуха. Машина не имеет собственного вентилятора и
должна быть присоединена к заводской системе аспирации.
Технические характеристики сепараторов TS 200 и TS 200 S приведены в
табл. 2.10.
www.schmidt-seeger.com
9
88
ИНЖЕНЕРИЯ ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
Таблица 2.10
Технические характеристики сепараторов TS 200 и TS 200 S
Наименование показателей Тип
TS200 TS 200 S
Производительность при первичной очистке ячменя, т/ч 100
Производительность при сортировании ячменя, т/ч
при увеличении в нем доли ячменя 1 класса (> 2,5 мм):
с 80 до 90 % 65/33 *
с 80 до 95 % 30/15*
с 85 до 95 % 35/18*
с 90 до 95 % 40/20*
Объемный расход отсасываемого воздуха, м^/хпш 20/12 140/12
Возможность переключения сит Да
Общая площадь поверхности сит, м^, в том числе: 35
плошаль поверхности приемного сита 5
площадь поверхности основных сит 6x5 - 30
Потребляемая мощность, кВт:
воздушный сепаратор 0,75
привода сит 2,2 2,2
вентилятора внешнего (в состав не входит) 2,2 7,5
Габаритные размеры, мм 3600x2700x2710 3600x2990x3220
Масса, кг 4000 5200
* 65/33 означает: 65 т/ч — при использовании всех сит, 33 т/ч—при переключении сит.
Сортирующая машина с воздушной сепарацией работает следующим образом: по-
ступающее зерно дозируется, продуваясь воздухом, после чего попадает на приемное
сито, равномерно распределяясь по нему. Примеси, отличающиеся от зерна аэродина-
мическими свойствами, уносятся потоком воздуха в осадочную камеру, в которой
осаждаются и удаляются из нее с помощью шнека. Удаляемый из машины воздух
направляют на аспирацию.
На приемном сите отделяют грубые примеси, а зерно, прошедшее через него, рас-
пределяется на первые три рабочих сита, работающих параллельно. Сход с этой
группы сит представляет собой зерно! класса (>2,5 мм), которое по лоткам выводится
из машины, а проход распределяется на последующие три рабочих сита, также работаю-
щих параллельно. Сход с этих сит — зерно II класса (<2,5 и >2,2 мм),
а проход — щуплое зерно (<2,2 мм).
Для очистки сит непосредственно в процессе сортирования используют резино-
вые шарики, которые при работе машины постоянно перемещаются в специальных
отсеках под ситчатой поверхностью и активно контактируют с ней, препятствуя за-
бивке сита зернами, толщина которых соответствует ширине отверстий.
• Schmidt-Seeger ЯБ
www.schmidt-seeger.com
ПРИЕМ, ХРАНЕНИЕ, ОЧИСТКА И СОРТИРОВАНИЕ ЗЕРНОПРОДУКТОВ
89
2.5.4. Триеры
Для отделения от зерна примесей, отличающихся длиной, что невозможно осуще-
ствить на ситах, применяют ячеистые очистительные машины — триеры (от француз-
ского trier — отбирать).
Область применения триеров — вторичная очистка ячменя на солодовенном пред-
приятии.
По технологическому назначению триеры классифицируют на:
• куколеотборочные — отбирающие из зерновой смеси короткие примеси (куколь,
гречишку, половинчатое зерно, шаровидные семена и пр.);
• овсюгоотборочные — выделяющие из зерновой смеси длинные примеси (овсюг,
овес и пр.).
Принцип очистки зерна на триерной поверхности таков, что из зерновой смеси
всегда отбирают более короткую фракцию: в куколеотборном триере — короткие
примеси, а в овсюгоотборном — основное зерно (ячмень). Поэтому при одинаковых
габаритах производительность куколеотборного триера существенно выше, чем овсю-
гоотборного, поскольку в первом случае от основной зерновой массы отбирают лишь
около 5 % коротких примесей, а во втором — около 95 % основного зерна.
По конструктивному признаку триеры разделяют на цилиндрические и дисковые.
2.5.4.1. Цилиндрические триеры
Основным рабочим органом цилиндрического триера является вращающийся от
привода 6 цилиндр диаметром от 400 до 700 мм и длиной от 1000 до 3000 мм, на
внутренней стороне которого имеются штампованные углубления — ячейки. Конст-
руктивно цилиндрические куколеотборочные и овсюгоотборочные триеры (рис. 2.32)
ничем не отличаются, за исключением размеров ячеек. Диаметр ячеек куколеотбороч-
ного триера 6,25...6,5 мм, а овсюгоотборочного при отделении ячменя 9,5... 10,0 мм.
Загружаемое внутрь ячеистого цилиндра? через штуцер5 зерно заполняет ячей-
ки, расположенные в нижней части цилиндра. При небольшом угле поворота цилинд-
Рис. 2.32. Принципиальное устройство цилиндрического трие-
ра: а — разрез; б — принцип действия
1 — аспирационный канал; 2 — ячеистый цилиндр; 3 — шнек; 4 — лоток; 5 —
входной штуцер; 6 — привод; 7— штуцер для вывода длинной фракции; 8 —
штуцер для вывода короткой фракции; 9— направляющая; 10 — маховик; 11 —
червячный сектор; 12—червяк; 13 — ворошилка
www.schmidt-seeger.com
• Ышш№я5еедегЯБ
90
ИНЖЕНЕРИЯ ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
Таблица 2.11
Техническая характеристика цилиндрических триеров
Показатели Без ворошилки С ворошилкой
Производительность, кг/ч: куколеотборника овсюгоотборннка 3000 2100 4000 2800
Диаметр цилиндра, мм 600 600
Длина цилиндра, мм 2000 2000
Частота вращения цилиндра, мин-1 45 30
Расход воздуха для аспирации, м^/ч 5 5
Потребляемая мощность, кВт 0.6 1,0
Масса, кг 350 350
Примечание. Производительность указана для пшеницы; для других культур принимают коэф-
фициенты: для ржи 0,75; для ячменя 0,8; для овса 0,5.
Зерновая смесь
Ячмень
ра длинные зерна выпадают из ячеек и возвращаются в общую массу, перемещаемую
постепенно к выходному штуцеру 7, а короткие частицы удерживаются в ячейках и
начинают выпадать из них при большем угле поворота цилиндра, при этом они попа-
дают на лоток 4, по которому перемеща-
ются шнеком 3 к штуцеру 8 для выг-
рузки короткой фракции. Лоток фикси-
руется в определенном наклонном по-
ложении с помощью специального уст-
ройства состоящего из маховика 10,
червячного сектора //, червяка /2и на-
правляющих 9. Вентиляцию триера осу-
ществляют через верхний аспирацион-
ный канал /.
Иногда в быстроходных триерах ус-
танавливают ворошилку 13, которая по
аналогии с ворошилкой, применяемой в
цилиндрических ситах (см. рис. 2.27),
перемешивая зерно, отбрасывает его на-
встречу движению ячеистого цилиндра.
Благодаря этому достигается лучшее
использование ячеистой поверхности,
вследствие чего производительность три-
ера существенно (на 25 %) возрастает
(табл. 2.11).
Для уменьшения занимаемой площа-
ди триеры объединяют в блоки по два,
три и более цилиндров (рис. 2.33), при-
чем одни из них могут быть куколеот-
борочными а, а другие — овсюгоотбо-
рочными 6.
Отходы Ячмень
Отходы
Рис. 2.33. Принципиальная схема триерной
установки
www.schmidt-seeger.com
ПРИЕМ, ХРАНЕНИЕ, ОЧИСТКА И СОРТИРОВАНИЕ ЗЕРНОПРОДУКТОВ
91
Производительность цилиндрического триера (кг/ч) рассчитывают:
П= gF,
(2.46)
где д — удельная нагрузка на триерную поверхность, кг (м2 * ч); F — площадь ячеистой поверхно-
сти, м2.
Удельная нагрузка на триерную поверхность составляет 250...300 кг/(м2 • ч).
Величина вращения цилиндрических триеров зависит от величины центробежной
силы, которая, возрастая при определенной критической частоте вращения, препятствует
выпадению зерен из ячеек. Критическую, предельную частоту вращения (мин-1) для
цилиндрического триера определяют так же, как и для цилиндрического сита:
«пред =30/77, (2.47)
где г — радиус цилиндра триера, м.
Цилиндрические триеры в зависимости от частоты вращения могут быть тихоход-
ными и быстроходными: у первых - частота вращения (6...9) ' у[г мин”1 и окруж-
ная скорость 0,3...0,5 мин”1; у вторых — частота вращения (21...27)/ 77 м/ с и
окружная скорость 1,2... 1,5 м/с.
2.5.4.2. Дисковые триеры
В состав дискового триера (рис. 2.34) входит ротор, представляющий собой вал с
набором от 16 до 27 литых чугунных дисков с ячейками на поверхности, рама, шнек,
электропривод и металлический корпус. На одном и том же валу можно последова-
тельно размещать диски с разными размерами ячеек для отделения как коротких, так
и длинных частиц.
Ж
частицы
Рис. 2.34. Принципиальное устройство дискового триера: а — диск куколеотборочного
триера, б — диск овсюгоотборочного триера, в — принцип действия дискового триера:
t — приемное устройство; 2 — спица диска; 3 — щиток; 4 — шнек
www.schmidt-seeger.com
92
ИНЖЕНЕРИЯ ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
Таблица 2.12
Техническая характеристика дисковых триеров
Показатели ЗТК-2,5 ЗТК-5 ЗТО-2,5 ЗТО-5
Производительность, кг/ч 2500 5000 2500 5000
Число дисков, шт. 16 27 16 27
Наружный диаметр диска, мм 630 630 630 630
Потребляемая мощность, кВт 1,0 1,7 1.0 1,7
Габаритные размеры, мм 1750x860x1050 2270x860x1050 1750x860x1050 2270x860x1050
Масса, кг 685 945 705 980
Примечание. Производительность указана для пшеницы; для ячменя принимают коэффициент 0,8.
При работе дискового триера зерно непрерывным потоком подают через прием-
ное устройство / и заполняют пространство между дисками в нижней части корпуса.
При вращении дисков ячейками захватывается зерно (зона I), при этом уже при
относительно небольшом угле поворота длинные зерна выпадают из ячеек и возвра-
щаются в общую зерновую массу (зона II), а короткие частицы выпадают из ячеек
при большем угле поворота (зона III) и по щиткам 3, расположенным между дисками,
удаляются из триера. Перемещение зерна в корпусе машины осуществляют с помо-
щью плоских и расположенных под углом к поверхности дисков спиц, которые пере-
брасывают зерно от одного диска к другому — вплоть до выходного штуцера. Под
щитками вдоль всего корпуса установлен шнек 4. При неудовлетворительной работе
какого-нибудь из дисков достаточно открыть крышку шнека против соответствую-
щего лотка и короткие частицы будут поступать в шнек 4. При закрытой крышке
шнека короткие частицы попадают в отводную самотечную трубу.
Производительность дискового триера (кг/ч):
П = 2л (R2 - Т?22) gz, (2.48)
где R| и Rj - наружный и внутренний радиусы диска, м; д — удельная нагрузка на триерную
поверхность, кг/(м2 • ч); г - число дисков, шт.
Удельная нагрузка на триерную поверхность при очистке ячменя от коротких
примесей составляет 640...720, а от длинных — 520...560 кг/(м2 • ч). Наружный
диаметр Dj дисков устанавливают по конструктивным соображениям обычно 280,
460 и 630 мм. Внутренний диаметрD2 определяют из соотношения Dj/D2 = 1,65.
Техническая характеристика дисковых триеров приведена в табл. 2.12.
Предельную частоту вращения диска (мин-1) определяют по эмпирической формуле:
^пред 27 / 'J R\
(2.49)
Дисковые триеры компактны и более производительны по сравнению с цилиндри-
ческими, однако при их работе имеются следующие недостатки:
• механический износ дисков вследствие истирания в слое зерна;
• шелушение зерна вследствие трения дисков;
• чувствительность к твердым примесям — наличие песка в зерне и накопление
его на дне корпуса может вывести машину из строя.
• Sshrnhlt-Seeger НВ
www.schmidt-seeger.com
ПРИЕМ, ХРАНЕНИЕ, ОЧИСТКА И СОРТИРОВАНИЕ ЗЕРНОПРОДУКТОВ
2.5.5. Камнеотделительные машины
Камнеотделительные вибропневматические машины предназначены для выделения
из зерновой смеси камней и других минеральных примесей, предварительно не удален-
ных на ситах, поскольку их размеры близки к размерам зерна. Однако по сравнению
с зерном эти примеси обладают более высокой плотностью (1,9...2,7 г/смЪ-
К основным конструктивным узлам камнеотделительной машины (рис. 2.35) отно-
сят: станину /, устройство 2 для регулирования наклона вибростола, устройство 3 для
вывода камней, щиток 4, вибростол 5, вытяжной диффузор6, регулирующий клапан 7,
приемное устройство 8, вибропривод 9, патрубок 10 для выхода зерна.
Вибростол 5 представляет собой раму, на которой параллельно друг другу.закреп-
лены два сита. Размер ячеек верхнего (рабочего) сита — 1,5x1,5 мм, а нижнего
(воздуховыравнивающего) — 03,2 мм. Вибростол установлен под углом к горизон-
ту, причем угол наклона можно регулировать в пределах от 5 до 10°. Вибростол
совершает возвратно-поступательные движения под действием вибропривода 9. Час-
тота колебаний вибростола составляет 960 мин-1, а амплитуда — 5 мм. Схема пото-
ков зерна и тяжелых примесей на поверхности вибростола показана на рис. 2.35, б.
Процесс отделения камней происходит следующим образом (рис. 2.35, в). Зерно-
вая смесь поступает через приемное устройство 8 на верхнее сито, на котором она
подвергается воздействию направленных виброколебаний и восходящего воздушно-
го потока. При этом происходит разрыхление слоя зерновой смеси, снижается коэф-
фициент внутреннего трения и образование псевдоожиженного слоя.
Более тяжелые минеральные частицы опускаются на подвижную поверхность сита
и под действием его направленных колебаний перемещаются вверх по сужающейся
части вибростола к выпускному устройству 3 — резиновым рукавам, сдавленным с
двух сторон для обеспечения функции противоподсосных клапанов. Псевдоожижен-
ный слой зерна стекает вниз с поверхности сита и отводится из машины через выход-
ной патрубок.
Технологическая эффективность работы камнеотделительных машин зависит от
нагрузки; угла наклона вибростола; амплитуды, частоты и направления его колебаний;
мощности воздушного потока. Степень очистки зерна от минеральных примесей со-
ставляет 98...99 %, при этом содержание зерна в отходах не превышает 0,05 %.
В солодовенных производствах камнеотделительные машины почти не использу-
ют, поскольку наличие небольших камней практически не сказываются на работе
солодовенного оборудования. Основная область применения камнеотделительных
машин — очистка солода на пивоваренных предприятиях непосредственно перед
подачей на дробление, что позволяет предотвратить повреждение валков солододро-
билки и повысить ресурс их эксплуатации. I
2.5.6. Магнитные сепараторы
Назначение магнитных сепараторов — отделение от зерна ферромагнитных при-
месей (металлических, притягиваемых магнитом), способных:
• повредить рабочие органы транспортирующих и технологических машин, уско-
рить их износ;
• вызвать искрение при транспортировке и переработке зерна, которое может
привести к воспламенению или взрыву;
www.schmidt-seeger.com
• Sdmii№"Seeger ЯБ
94
ИНЖЕНЕРИЯ ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
Рис. 2.35. Принципиальное устройство камнеотделительной машины: а — разрез камне-
отделительной машины, б — схема материальных потоков в камнеотделительной машине;
в — схема к пояснению принципа отделения камней от зерна:
1 — станина; 2—устройство для регулирования наклона вибростола; 3—устройство для вывода камней; 4 —
щиток; 5 — вибростол; 6 — вытяжной диффузор; 7 — регулирующий клапан; В — приемное устройство; 9 —
вибропривод; /0 —патрубок для выхода зерна
© UnU’Seeger НЕ
www.schmidt-seeger.com
ПРИЕМ, ХРАНЕНИЕ, ОЧИСТКА И СОРТИРОВАНИЕ ЗЕРНОПРОДУКТОВ
95
• вызвать заклинивание и повышенное трение вращающихся элементов оборудо-
вания.
Область применения магнитных сепараторов — первичная и вторичная очистка
ячменя в солодовенном производстве; очистка солода в пивоваренном производстве.
Основной характеристикой магнита является магнитная индукция (плотность маг-
нитного потока), измеряемая в теслах (Тл).
Сила притяжения магнита (Н)
Р = 4 • 105В2Л,
(2.50)
где В — магнитная индукция у полюсов магнита, Тл; F — площадь поперечного сечения магнита, м2.
Плотность магнитного потока при постоянных магнитах стандартного размера
достигает 1,0... 1,1 Тл.
По способу создания магнитного поля магнитные сепараторы разделяют на сепа-
раторы с постоянными магнитами и электромагнитами.
2.5.6.1. Магнитные сепараторы с постоянными магнитами
Магнитные сепараторы на основе постоянных магнитов получили наибольшее
распространение в солодовенных и пивоваренных производствах.
Постоянные литые магниты подково-
образной, дисковой или кольцевой фор-
мы, изготовленные из специальных спла-
вов, устанавливают блоками по несколь-
ко штук в воздушно-ситовых сепарато-
рах, продуктопроводах и в других местах
движения перерабатываемого зерна.
Эффективность отделения магнитных
примесей зависит от силы притяжения маг-
нитов, скорости, толщины и равномернос-
ти разделяемого потока зерновой смеси,
а также способа размещения магнитов.
Постоянные магниты / (рис. 2.36) за-
креплены в корпусе 2 стержнями 7. Зер-
новая масса движется по наклонному лотку
5 через магнитно-силовое поле 3- Магни-
ты устанавливают под углом 40.. .45° для
обеспечения движения зерна самотеком.
Металлические примеси скапливают-
ся в углублениях 4, откуда их периоди-
чески удаляют вручную. Зерно по лотку
должно двигаться тонким равномерным
слоем толщиной не более 10...12 мм и
желательно с минимальной скоростью дви-
жения — обычно 0,4... 1,5 м/с. Подачу
зерна регулируют шибером 6.
Рис. 2.36. Принципиальное устройство
магнитного сепаратора на основе посто-
янных магнитов:
1 “Магнит;2—корпус;3~магнитно-силовое поле;
4 — углубления для сбора магнитных примесей; 5—
лоток; 6 — шибер; 7 — стержень
www.schmidt-seeger.com
• SshmidiSeeger ЯБ
96
ИНЖЕНЕРИЯ ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
Таблица 2.13
Технические характеристики сепараторов
на основе постоянных магнитов
Показатели Количество .магнитов в сепараторе
6 8 12 17
Производагтельность по яч- меню. кг/ч 1080 1440 2160 3060
Длина магнитного поля, мм 288 384 576 816
Сила притяжения одного магнита, Н 88,3 88,3 88.3 88,3
Габаритные размеры, мм 279x208x374 279x208x470 279x208x662 279x208x902
Масса, кг 18 23 32 40
При эксплуатации сепараторов на основе постоянных магнитов необходимо учи-
тывать, что при длительных остановках полюсы магнитов необходимо замыкать пла-
стинами из мягкой стали. Магниты следует оберегать от ударов и нагрева, так как у
Рис. 2.37. Принципиальное устрой-
ство трубного магнитного сепаратора
на основе постоянных магнитов:
1,5—штуцер для выхода зерна; 2— корпус; 3—
магнитно-силовое поле; 4—козырьки; 5 — ло-
ток; 6—дверца
них снижается сила притяжения, вследствие
чего необходимо повторно их намагничивать,
установив катушки на полюсы и пропустив
через них постоянный ток.
Современные постоянные магниты из спе-
циальных сплавов сохраняют свою магнит-
ную силу практически неограниченное вре-
мя.
Технические характеристики сепараторов
на основе постоянных магнитов приведены в
табл. 2.13.
Еще одним типом аппарата на основе по-
стоянных магнитов является трубный маг-
нитный сепаратор У1-БММ (рис. 2.37). Та-
кой сепаратор закрепляют с помощью флан-
цевых соединений на вертикальном участке
трубы, по которой движется самотеком зер-
но. Трубный магнитный сепаратор состоит
из корпуса 2, верхняя часть которого имеет
цилиндрическую форму, а нижняя — форму
усеченного конуса. К верхней части корпуса
приварен штуцер 5 для входа зерна, а к ниж-
ней — штуцер / для выхода.
Внутри корпуса вертикально размещена
магнитная колонка 3, цилиндрическую часть
которой образуют кольцевые постоянные маг-
ниты, смонтированные для большей эффектив-
ности в два блока, разделенные двумя диамаг-
нитными дисками. Верхняя часть сердечника
для лучшего распределения зерна вокруг маг-
© SduahU-Seeger ЯБ
www.schmidt-seeger.com
ПРИЕМ, ХРАНЕНИЕ, ОЧИСТКА И СОРТИРОВАНИЕ ЗЕРНОПРОДУКТОВ
97
нитов выполнена конической. Для этой же цели к внутренней поверхности корпуса и
дверцы 6, по окружности, в два ряда, в шахматном порядке приварены направляющие
козырьки 4.
Магнитная колонка жестко закреплена на дверце 6 корпуса (или на специальном
шарнирном устройстве). Таким образом, при открывании дверцы сердечник оказывает-
ся вне корпуса, что обеспечивает его доступность и удобство для очистки от магнитных
частиц. В процессе работы сепаратора магнитная индукция постепенно снижается до
предельного минимального значения, что требует периодического перемагничивания
магнитных блоков.
2.5.6.2. Электромагнитные сепараторы
Магнитные сепараторы на основе электромагнитов, принципиальное устройство
которых показано на рис. 2.38, состоят из корпуса 1 со штуцерами для входа исход-
ного зерна 3, выхода очищенного зерна 5 и выхода магнитных примесей 6. В корпусе
размещен вращающийся от привода полый барабан? из материала, не обладающего
ферромагнитными свойствами и, следовательно, проницаемого для магнитного поля.
Внутри барабана установлен неподвижно электромагнит 4, создающий магнитное поле.
Он состоит из сердечника и катушек, питающихся постоянным током.
Через штуцер 3 зерно поступает на вращающийся барабан по всей его длине
равномерным слоем толщиной не более 10 мм со скоростью 0,5...1,5 м/с. Метал-
Рис. 2.38. Принципиальное устройство
магнитного сепаратора на основе электро-
магнитов:
1 — корпус; 2 — барабан; 3 — штуцер для входа
зерна; 4 — электромагнит; 5 — штуцер для выхода
зерна; 6— штуцер для отвода примесей
www.schmidt-seeger.com
© Sshmislt-SEEgEr НЕ
У8
ИНЖЕНЕРИЯ ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
Таблица 2.14
Технические характеристики сепараторов
на основе электоромагнитов
Производтггельность, кг/ч 4000 5000 6500
Потребляемая мощность, кВ т.
для питания электромагнита 0,2 0,25 0,30
для привода барабана 0,4 0,5 0,6
Диаметр барабана,. мм _ . Габаритные размеры, мм: 300 300 300
длина 1000 1110 1220
ширина 400 510 620
лические частицы, находящиеся в области действия магнитного поля, притягиваются
к поверхности барабана и на ней переносятся к нижней части корпуса, где действие
магнитного поля заканчивается. Ферромагнитные примеси отделяются от поверхно-
сти барабана и отводятся из сепаратора. Технические характеристики сепараторов на
основе электоромагнитов приведены в табл. 2.14.
К достоинствам электромагнитных сепараторов следует отнести то, что они обла-
дают более сильным и стабильным во времени магнитным полем, и то, что выгрузка
примесей осуществляется автоматически.
2.5.7. Комбинированные очистительно-сортировочные агрегаты
Наряду с отдельными машинами в солодовенном производстве применяют агрега-
ты, в которых осуществляют одновременно в определенной последовательности не-
сколько операций очистки и сортирования ячменя.
Очистительно-сортировочный агрегат ОСА для ячменя (рис. 2.39) состоит из
дискового триера и плоских сит. Основные узлы агрегата: металлическая станина 7,
на которой с помощью пластинчатых пружин подвешены ситовые корпуса 8 и 10,
совершающие возвратно-поступательные движения с помощью эксцентрикового ме-
ханизма.?, лотки 6, питатель 4, инерционно-очистительный механизм сит 9, электродви-
гатель 2, ограждение 1 и аспирационная труба 5. В верхней части агрегата на станине
7 установлен дисковый триер — куколеотборник 11. Для аспирации агрегата отдель-
но устанавливают циклон с шлюзовым затвором и вентилятор.
В агрегате ОСА ячмень очищают и сортируют путем разделения зерна и продук-
тов его переработки на пять фракций: ячмень 1, 2 и 3 сортов, отходы с триера и
мелкие примеси (рис. 2.40). i
Агрегат компактен, технологически он выполняет функции триера и воздушно-
ситового сепаратора.
Техническая характеристика агрегата ОСА
Производительность, кг/ч ................................................. 1500.. 2000
Частота колебаний ситовых корпусов, мин-1 500
Амплитуда колебаний ситовых корпусов, мм ..........................................6
Рабочая ширина сит, мм ................ ................. ... ..........680
Угол наклона сит к горизонтали, град . . . . 3
Число дисков триера, шт............................................. • • . . . 27
9 Sshmiilt’Seegerftfs
www.schmidt-seeger.com
ПРИЕМ, ХРАНЕНИЕ, ОЧИСТКА И СОРТИРОВАНИЕ ЗЕРНОПРОДУКТОВ
99
Рис. 2.39. Очистительно-сортировочный агрегат ОСА для ячменя:
1 — ограждение; 2—электродвигатель; 3 — эксцентриковый механизм; 4 — питатель; 5 — аспирационная
труба; 6—лотки; 7—станина; 8, /0—ситовые корпуса; 9 — инерционно-очистительный механизм; 11 —
дисковый триер-куколеотборник
Прием зерна
/// класс
Рис. 2.40. Схема материальных потоков при работе очисти-
тельно-сортировочного агрегата ОСА
www.schmidt-seeger.com
© SthmiiHSeeger НБ
100
ИНЖЕНЕРИЯ ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
Частота вращения дисков, мин-’ ................................................ 55
Установленная мощность, кВт....................................................7,2
Расход воздуха на аспирацию, м3/ч..................................... 1000...1200
Габаритные размеры, мм ............................................ 2580x1680x2385
Масса, кг ....................................................................1650
2.6. ВЗВЕШИВАНИЕ ЗЕРНОПРОДУКТОВ
При приеме, хранении, очистке и отпуске зерна на дальнейшую переработку необ-
ходимо осуществлять его строгий количественный учет, причем не только по массе, но
и по содержанию сухих веществ.
В солодовенном и пивоваренном производстве для взвешивания зернового сырья
применяют весы различных типов.
Для взвешивания небольших партий различных грузов применяют неравноплечие
передвижные весы, а для взвешивания больших масс сырья —неравноплечие стацио-
нарные, среди которых можно выделить:
• вагонные;
• автомобильные;
• автоматические ковшовые:
♦ с опрокидывающимся ковшом;
♦ с открывающимся дном ковша.
Вагонные и автомобильные весы используют при приеме зерна на предприятие и
отгрузке готового солода, а ковшовые, устанавливаемые обычно в линии зерноочис-
тительных машин, — для внутрицехового учета зернового сырья в технологическом
потоке.
К весам всех систем как к измерительным приборам предъявляют следующие
требования;
• устойчивость — способность при выведении из равновесия автоматически воз-
вращаться в первоначальное положение;
• чувствительность — свойство показывать разницу в массе грузов, находящихся
на чашках; чем меньшая разница обнаруживается, тем выше их чувствительность;
• постоянство — одинаковое показание под действием одной и той же нагрузки.
Весы различают по классу точности и величине допустимой погрешности (в про-
центах) от наибольшей допустимой нагрузки, всего 17 классов. Классы точности
принято обозначать одной цифрой и одной буквой; цифры в обозначении класса —
это число десятичных знаков после запятой, а буква — величина последнего знака
(а = 1; б = 2 и т. д.). Например, высший класс точности обозначают 5й, это свидетель-
ствует о том, что допускаемая погрешность весов составляет ±0,00001 %; соответ-
ственно класс 2е имеет погрешность ±0,03 %; весы минимальной точности класса Об
имеют погрешность 2 %.
2.6.1. Вагонные стационарные весы
Такие весы используют для взвешивания поступившего по железной дороге зер-
нового сырья и других сыпучих материалов. Весы общего назначения выпускают
двух типов: циферблатные РС-150Ц13В и индикаторные (цифропоказывающие)
РС-150Д24В.
www.schmidt-seeger.com
© SshmidhSeeger ЯБ
ПРИЕМ, ХРАНЕНИЕ, ОЧИСТКА И СОРТИРОВАНИЕ ЗЕРНОПРОДУКТОВ
101
Рис. 2.41. Вагонные весы РС-150Ц13В:
1 — фундамент; 2—грузоприемный механизм; 3—промежуточный механизм; 4—циферблатный указатель;
5—платформа; 6—рельсовый настил
На рис. 2.41 показаны весы РС-150Ц13В, основными узлами которых являются
фундамент /, грузоприемный механизм?, промежуточный механизм3, циферблатный
указатель4, платформа5 с рельсовым настилом6. Размер платформы 1800x15500 мм.
Весы этой марки не имеют регистрирующего устройства. Цена деления циферблата
50 кг, пределы взвешивания от 50 до 150 т.
Индикаторные весьг РС-150Д24В имеют те же параметры, но дополнительно осна-
щены устройством для автоматической регистрацией массы и дистанционной передачи
результатов взвешивания.
2.6.2. Автомобильные весы
Автомобильные весы предназначены для взвешивания грузов, перевозимых авто-
мобильным транспортом. Большинство автомобильных весов стационарные, циферб-
латные.
Рис. 2.42. Стационарные автомо-
бильные весы РС-150Д24А;
1 — платформа; 2 — поперечный рычаг; 3 —
грузоприемная призма; 4—передаточный ры-
чаг; 5 — циферблатный указатель; 6 — верти-
кальная тяга
www.schmidt-seeger.com
© SdnnM’Seeger ЯБ
102
ИНЖЕНЕРИЯ ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
Стационарные автомобильные весы РС-150Д24А (рис. 2.42) устанавливают на
фундамент в котловане таким образом, чтобы поверхность платформы находилась на
одном уровне с поверхностью прилегающего подъездного пути. Подплатформенный
грузоприемный механизм весов состоит из четырех поперечных рычагов?, грузопри-
емные призмы 3 которых воспринимают нагрузку от платформы 1 с находящимся на
ней грузом, и посредством передаточных рычагов 4 и вертикальной тяги 6 передают
усилия на коромысло или циферблатный указатель 5.
Автомобильные весы выпускают для различных пределов взвешивания — от 10
до 60 т, цена деления шкалы от 2 до 20 кг, размеры платформы от 2500x5000 до
4000x15000 мм, что позволяет взвешивать автомобиль вместе с прицепом.
2.6.3. Автоматические ковшовые весы
Автоматические ковшовые весы применяют в технологических линиях для порци-
онного взвешивания перемещаемых сыпучих грузов.
На предприятиях солодовенного и пивоваренного производства для порционного
взвешивания применяют весы с опрокидывающимся ковшом и весы с открывающим-
ся дном ковша.
Весы с опрокидывающимся ковшом. На рис. 2.43 показана схема автоматических
весов с опрокидывающимся ковшом. Двойное равноплечее коромысло £ опирается
призмами 7 на подушки станины 9. К призмам 4 коромысла на двух подвесках 10
подвешен опрокидывающийся ковш 15, к призмам 11 — гиредержатель 13. Благода-
ря специальной форме ковша его центр тяжести без груза (пустого) находится
правее вертикальной плоскости, проходящей через призмы 12, а центр тяжести напол-
ненного ковша — левее этой плоскости. Ковш имеет противовес 14, поэтому правая
часть пустого ковша тяжелее левой. После заполнения ковша взвешиваемым матери-
алом левая часть, имеющая больший объем, становится тяжелее правой. Вследствие
этого пустой ковш всегда стремится повернуться по ходу часовой стрелки, а запол-
ненный — в противоположном направлении. Пока идет заполнение, ковш удержива-
ется от опрокидывания щеколдой3, накинутой на призму? и шарнирно укрепленной
на подвеске 10. Продукт поступает в ковш 15 из воронки 5, которая в нижней части
перекрывается заслонкой 6. (Механизм управления движением заслонки 6 на схеме
не показан.)
Рассмотрим работу весов с момента, когда после очередного опорожнения ковш
начинает заполняться продуктом (рис. 2.43, а). В начале цикла гиредержатель 13
опущен вниз до упора 16. При заполнении ковш начинает медленно опускаться вниз,
а гиредержатель 13 — подниматься вверх. ;
При достижении равновесия гиредержатель 13 воздействует на механизм управле-
ния заслонкой 6, который срабатывает, в результате чего заслонка перекрывает ниж-
нее отверстие воронки5, прекращая заполнение ковша продуктом (рис. 2.43, б).
Ковш, наполненный продуктом, продолжает опускаться вниз до тех пор, пока рамка
17 гиредержателя не дойдет до упора 16. В это же время щеколда 3, натолкнувшись
на упор станины (на рисунке не показан), освобождает призму?, после чего ковш
опрокидывается и начинает опорожняться. Клапан 1 отклоняется и пропускает про-
дукт вниз (рис. 2.43, в).
По мере опорожнения ковша гиредержатель опускается вниз и поднимает ковш
(рис. 2.43, г).
9 SthmiiU'SeegerHE www.schmidt-seeger.com
ПРИЕМ, ХРАНЕНИЕ, ОЧИСТКА И СОРТИРОВАНИЕ ЗЕРНОПРОДУКТОВ
103
Рис. 2.43. Принцип работы автоматических весов с опрокидывающимся ковшом:
1—клапан;2,4, Z, 11, 12—призмы;3 — щеколда;5—воронка;6—заслонка;8 — коромысло;9—станина;
10—подвеска; 13—гиредержатель; 14 — противовес; 15—ковш; 16— упор; 17— рамка гиредержателя
После опорожнения ковш поворачивается по ходу часовой стрелки вследствие
перемещения центра тяжести вправо, срабатывает механизм заслонки 6 и она откры-
вается. Одновременно с этим призма?, поднимаясь вместе с ковшом, заходит под зуб
щеколды 3 и процесс взвешивания повторяется.
Число отвесов (опрокидываний ковша) фиксируется счетчиком на станине. После
отвешивания заданного количества зернового сырья весы автоматически останавли-
ваются.
Вместимость ковша в зависимости от производительности весов составляет от 5
до 100 кг, а количество повторяющихся отвесов до 5 за минуту.
Весы с откидывающимся днищем ковша. На рис. 2.44 показана схема автомати-
ческих весов с откидывающимся днишем ковша. На призмы двойного равноплечего
www.schmidt-seeger.com
• UaUHeegerHS
104
ИНЖЕНЕРИЯ ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
Рис. 2.44. Принцип работы автоматических весов с откидывающимся днищем ковша:
1 — коромысло; 2— воронка; 3—заслонка; 4 — ковш; 5—ось; 6—собачка; 7 — крючок; 8—открывающееся
дно;9—ось; 1О~ противовес; 11 — гиредержатель
коромысла / подвешен гиредержатель /1 и ковш 4 с откидывающимся днищем 8.
Над ковшом закреплена воронка 2, нижнее отверстие которой перекрывается заслон-
кой 3. Днище может поворачиваться вокруг оси 9, закрепленной в нижней части
ковша. Слева на конце поворотного днища установлен противовес 10, под действием
массы которого после опорожнения ковша днище закрывает его. Справа от оси 9 на
днище установлен крючок 7. При поднятом днище он своим выступом заходит за
выступ собачки 6 и удерживает днище при заполнении ковша. Собачка 6 укреплена
на оси 5 боковой стенки ковша.
Работают весы следующим образом. При наполнении ковша продуктом заслонка.?
воронки2 открыта и удерживается специальным механизмом (на схеме не показан)
(рис. 2.44, а). По мере заполнения ковша продуктом он постепенно опускается.
После установления равновесия между ковшом и гиредержателем последний воздей-
ствует на механизм, удерживающий заслонку 3, и она перекрывает отверстие воронки,
в результате чего прекращается заполнение ковша (рис. 2.44, б).
Ковш по инерции продолжает опускаться, при этом собачка 6 соскакивает с крюч-
ка 7, днище откидывается и продукт высыпается из ковша (рис. 2.44, в). После
опорожнения ковша противовес 10 закрывает днище, а крючок 7 снова входит в
зацепление с собачкой 6. Пустой ковш в это время успевает подняться в исходное
положение и открывает заслонку в воронке. Процесс взвешивания возобновляется.
2.7. АСПИРАЦИОННОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
При транспортировке, очистке и сортировке зерна выделяется значительное количе-
ство пыли, которую необходимо постоянно удалять вследствие ее взрывоопасности.
В связи с этим оборудование для приема, транспортировки, очистки и сортировки
зерна оснащают системами аспирации, обеспечивающими удаление пыли. Это осуще-
ствляется благодаря принудительному отводу запыленного воздуха от машин, меха-
Ф Sdmhlt-Seeger НЕ
www.schmidt-seeger.com
ПРИЕМ, ХРАНЕНИЕ, ОЧИСТКА И СОРТИРОВАНИЕ ЗЕРНОПРОДУКТОВ
105
нического транспорта и прочих очагов пылеобразования с помощью вентиляторов.
Скорость воздушного потока в аспирационных воздуховодах должна быть не ниже
18...20 м/с.
2.7.1. Рукавные фильтры
До недавнего времени запыленный воздух перед выбросом в атмосферу очищали
в гидроциклонах, в которых пыль осаждалась и через шлюзовые затворы выгружа-
лась в бункеры, из которых поступала на отгрузку.
Рис. 2.45. Принципиальное
устройство рукавного фильт-
ра:
1 — очищенный воздух; 2 — запы-
ленный воздух; 3 — пыль; 4 — кор-
пус; 5 — даерца; 6 — ресивер; Z —
сжатый воздух ;
www.schmidt-seeger.com
• Schmidt-Seeger ЯБ
106
ИНЖЕНЕРИЯ ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
Очистка воздуха в гидроциклонах недостаточно эффективна и поэтому в настоящее
время их повсеместно заменяют на рукавные фильтры (рис. 2.45), после которых оста-
точное содержание пыли в отводимом воздухе составляет не более 20 мг/м3. Рукавный
фильтр обеспечивает эффективное улавливание частиц размером до 0,6 мкм.
Фильтр состоит из цилиндроконического корпуса 4, внутри которого вертикально
установлены фильтровальные элементы, для обслуживания которых в цилиндриче-
ской части корпуса размещена дверца5. Фильтровальные элементы, длина которых
может достигать 3 м, представляют собой рукава из синтетической ткани, обладающей
антистатическими свойствами, натянутые на жесткий металлический каркас.
В целях безопасной эксплуатации корпуса современных рукавных фильтров обла-
дают повышенной прочностью и, кроме того, их оснащают спепиальнььми устройства-
ми — взрыворазрядителями для аварийного сброса внутреннего давления.
Запыленный воздух 2 тангенциально всасывается в верхнюю часть корпуса под
трубную решетку, в которой закреплены фильтровальные элементы, а очищенный
воздух 1 отсасывается вентилятором (на рис. не показан) через штуцер, расположен-
ный на цилиндрической части корпуса над трубной решеткой.
Рукавные фильтры работают при разрежении 30...40 кПа. Очистка запыленного
воздуха в рукавном фильтре осуществляется в результате действия двух механиз-
мов: одни частицы аспирационных относов, поступая в фильтр с воздухом тангенци-
ально, отбрасываются под действием центробежной силы к внутренней стенке корпуса
и сползают по ней в коническое днище фильтра, а другие — задерживается на
поверхности фильтровальных элементов.
Рукавный фильтр работает непрерывно, при этом его фильтрующие элементы
периодически очищаются от пыли, скапливающейся на их поверхности. Очистка филь-
тра осуществляется автоматически обратным током сжатого воздуха 7. Пыль пооче-
редно сбрасывается с фильтровальных элементов в коническое днище фильтра в
результате кратковременных импульсов противодавления. Сжатый воздух поступает
из ресивера 6 к форсункам, расположенным над фильтровальными элементами.
Из рукавного фильтра пыль 3 через шлюзовой затвор (на рис. не показан),
выгружают в бункер для последующей отгрузки.
2.7.2. Пункт-фильтры
Один рукавный фильтр обычно обеспечивает эффективную аспирацию группы
пылеобразующего оборудования. Однако существуют индивидуальные рукавные
фильтры, называемые пункт-фильтрами (рис. 2.46), устанавливаемые на отдельных
видах, как правило, транспортирующего оборудования. Такие фильтры оснащены ин-
дивидуальными вентиляторами 4.
Пункт-фильтр состоит из призматического металлического корпуса?, с открыва-
ющейся дверцей 9. В корпусе установлены фильтровальные элементы На скребко-
вых конвейерах пункт-фильтры герметично закрепляют горизонтально, а на нори-
ях — вертикально. Запыленный воздух3 засасывается в пункт-фильтр через одну
из боковых сторон корпуса, а очищенный воздух 5 выбрасывается вентилятором 4 в
окружающее пространство. Периодическую очистку фильтровальных элементов осу-
ществляют сжатым воздухом 6, подаваемым пмпульсно противотоком в фильтрую-
щие элементы через ресивер 7. Особенностью пункт-фильтров является то, что зер-
новая пыль из них не выгружается в бункеры, а периодически сбрасывается с филь-
© Sriimh№"Seeger НЕ
www.schmidt-seeger.com
ПРИЕМ, ХРАНЕНИЕ, ОЧИСТКА И СОРТИРОВАНИЕ ЗЕРНОПРОДУКТОВ
107
Рис. 2.46. Принципиальное устройство пункт-фильтра:
1 — лоток; 2—корпус; 3 — запыленный воздух; 4 — вентилятор; 5 — очищенный воздух; 6—сжатый
воздух; Z — ресивер; 8 — фильтровальные элементы; 9—дверца
трующих элементов, возвращаясь непосредственно в транспортирующую систему. При
горизонтальной установке это не требует дополнительных устройств, а при верти-
кальной установке на нориях, пункт-фильтры дополнительно оснащают лотком /, по
наклонному днищу которого зерновая пыль самотеком возвращается в норию.
Пыль, собираемую в системах аспирации очистки и дробления солода и несоложе-
ного сырья в пивоваренном производстве, направляют обычно в бункеры дробленых
зернопродуктов.
www.schmidt-seeger.com
О Sshmiili-Seeger НБ
108
ИНЖЕНЕРИЯ ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
Площадь рукавных фильтров рассчитывают с учетом удельной производительности
д, которая в зависимости от величины разрежения составляет 1,1... 1,6 м3/(м2 • мин).
Производительность рукавных фильтров может достигать 800 м3/мин.
2.8. ОСНОВНЫЕ ПРОБЛЕМЫ И ТЕНДЕНЦИИ
ТЕХНИЧЕСКОГО РАЗВИТИЯ ПРИЕМА, ХРАНЕНИЯ, ОЧИСТКИ
И СОРТИРОВАНИЯ ЗЕРНОПРОДУКТОВ
Стадии приема, хранения, очистки и сортирования зернопродуктов занимают зна-
чительное место в солодовенном производстве и обладают рядом специфических
производственных проблем, которые необходимо устранить или минимизировать при
строительстве новых или при реконструкции действующих солодовен.
Эти производственные проблемы по своей сути представляют собой технические
противоречия, которые, в соответствии с диалектическими закономерностями (см.
раздел 1.4.3), являются побудительной силой технического развития производства,
поскольку, постепенно обостряясь, требуют своего эффективного разрешения.
Проблема снижения потерь зернопродуктов. При приеме и хранении
зерна имеют место потери, которые могут складываться из:
• потерь сухих веществ зерна на дыхание;
• потерь от вредителей — насекомых и грызунов;
• потерь от поражения болезнетворной микрофлорой;
• потерь от механических повреждений зерна — трения, шелушения, сколов зерна
и пр.
В связи с этим операции приема и хранения зерна должны технологически и
технически развиваться в направлении минимизации потерь зернопродуктов, в част-
ности, за счет:
• совершенствования методов и приборов контроля за качеством принимаемого и
закладываемого на хранение зерна;
• применения новых высокоэффективных методов и оборудования обработки
зерна, предотвращающих или подавляющих развитие вредителей и болезнетворных
микроорганизмов;
• обеспечения оптимальных условий хранения зерна (разделы 2.3.2 и 2.3.3);
• обеспечения щадящих условий загрузки силосов, например, благодаря примене-
нию самотечных загрузочно-разгрузочных труб (раздел 2.3.1);
• использования технически совершенного транспортирующего оборудования, обес-
печивающего щадящие условия транспортировки зерна.
Проблема сохранения зерна при транспортировке. В процессе транс-
портировки зернопродуктов вследствие неблагоприятных для зерна механически
воздействий возможно его повреждение — раздавливание, раскалывание, нарушение
оболочки н пр. Повреждение зерен имеет негативные последствия, поскольку способ-
ствует увеличению механических потерь. Помимо этого травмированное зерно может
снизить или утратить способность к прорастанию.
В связи с этим для транспортировки зернопродуктов необходимо выбирать транс-
портирующее оборудование, в котором обеспечиваются бережные условия при пере-
мещении зерна.
Кроме того, совершенствование существующего или разработка нового транс-
портирующего оборудования для транспортировки зернопродуктов должны осуще-
ствляться с учетом этого обстоятельства.
• SthmidlSeeger НЕ www.schmidt-seeger.com
ПРИЕМ, ХРАНЕНИЕ, ОЧИСТКА И СОРТИРОВАНИЕ ЗЕРНОПРОДУКТОВ
109
Проблема повышения качества очистки зерна. Степень очистки зерна от
минеральных, зерновых и случайных примесей в современных солодовенных произ-
водствах достаточно высока, тем не менее полностью выделить из зерна примеси
пока не удается. В связи с этим совершенствование как первичной, так и вторичной
очистки зерна будет осуществляться благодаря применению более прогрессивного и
эффективного зерноочистительного оборудования.
Проблема повышения безопасности. Прием, транспортировка, очистка и сор-
тирование зерна сопровождаются пылеобразованием, что представляет собой серьез-
ную опасность с точки зрения взрыво- и пожароопасности производства.
В связи с этим совершенствование этих производственных стадий должно осуще-
ствляться за счет:
• уменьшения пылеобразования;
• предотвращения возможности искрения при работе оборудования;
• оснащения технологического и транспортирующего оборудования электроприво-
дами во взрывобезопасном исполнении;
• повышения эффективности аспирационных систем;
• оснащения оборудования устройствами взрывозащиты (взрыворазрядителями);
• применения взрыво- и огнепреградителей, в качестве которых могут использо-
ваться, например, шлюзовые затворы или шнеки.
Проблема снижения энергопотребления. Повышенные затраты энергии в
солодовенном производстве в основном обусловлены, применением технически несо-
вершенного оборудования с повышенным удельным расходом энергии, затрачиваемой
на переработку единицы продукции (кВт • ч/т). Отсюда очевидно, что одним из
направлений технического развития зерноочистительного оборудования является сни-
жение его энергозатрат. Этому, в частности, способствует прогрессивный конструк-
торский прием — агрегатирование (см. раздел 1.7).
Еще одной причиной повышенного расхода энергии в солодовне может быть
неудачно спроектированная, разветвленная система транспортировки зерна. Всегда
необходимо отдавать предпочтение сокращению количества конвейеров (за счет уве-
личения их длины) совершенствованию схемы организации транспортных потоков и
применению более экономичных транспортных устройств.
Из всех транспортных систем пневматический транспорт является самым энерго-
емким, поэтому этот вид транспортировки зерна целесообразно заменять на менее
энергоемкие ленточные конвейеры.
Проблема совершенствования механизации производства. На совре-
менных солодовенных предприятиях прием, хранение и обработка зернопродуктов
полностью механизированы. Однако применяемые технические решения и средства
механизации зачастую далеки от совершенства — не достаточно эффективны и эко-
номичны.
Поэтому одно из направлений развития солодовенных производств должно быть
направлено на совершенствование механизации в целях повышения ее технического
и технологического уровня.
Проблема совершенствования управления производством. Уровень
автоматизации на многих старых не реконструированных солодовнях остается отно-
сительно низким, поэтому их развитие будет осуществляться в направлении повыше-
ния уровня автоматизации.
Степень автоматизации современных солодовенных производств достаточно вы-
сока. В связи с этим управление технологическими процессами будет развиваться в
направлении компьютеризации и совершенствования программного обеспечения.
www.schmidt-seeger.com © UaU’SeegerHE
110
ИНЖЕНЕРИЯ ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
Проблема улучшения экологичности производства. С точки зрения ре-
шения проблемы экологической безопасности при организации приема, хранения, транс-
портировки, очистки и сортирования зерна необходимо:
• обеспечить условия, исключающие возможность взрыва;
• повысить степень очистки воздушных выбросов в атмосферу;
• снизить уровень шума от работы оборудования до допустимых значений.
На современных солодовенных предприятиях эти задачи эффективно решаются, в
частности, за счет:
• применения мер по повышению взрывобезопасности производства (см. выше);
• применения высокоэффективных аспирационных систем, включающих современ-
ные рукавные фильтры, позволяющие обеспечить остаточное содержание пыли в
удаляемом воздухе не более 20 мг/м3 (раздел 2.7);
• применения шумозащитных кожухов на тех электроприводах, уровень шума от
которых превышает допустимую норму;
• применения глушителей на воздуховодах перед выбросом отработавшего возду-
ха в атмосферу.
Глава 3
ПРОИЗВОДСТВО ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
Солодом называют зерно, искусственно пророщенное и высушенное в определен-
ных температурных условиях. В процессе приготовления солода в зерне протекают
сложные биохихмические процессы, в результате которых:
• синтезируются и активизируются ферменты;
• при участии этих ферментов осуществляются изменения различных компонен-
тов зерна.
П ивоваренный ячменный солод проращивают 5...6 суток, затем его высушивают, в
результате чего он приобретает требуемые органолептические качества и способ-
ность к продолжительному хранению.
3.1. ОСНОВНЫЕ ТИПЫ ПИВОВАРЕННЫХ СОЛОДОВ
И ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К НИМ
В зависимости от технологии производства различают следующие типы яч.менных
солодов: светлый, темный, карамельный, жженый, томленый, кислый и т. д. Светлый
ячменный солод находит преимущественное применение в пивоварении, остальные же
типы ячхменных солодов, наряду с пшеничным, ржаным и солодом из других хлебных
злаков, относят к специальным — обычно их используют в различных сочетаниях со
светлым ячменным солодом.
Светлый солод представляет собой зерновую массу светло-желтого цвета.
Имеет цвет 2,5...3,5 ед. ЕВС [3]. В зависимости от качественных показателей свет-
лый солод выпускают высокого качества, первого и второго классов.
Требования ГОСТа 29.294—92 , которым должен удовлетворять светлый солод,
приведены в табл. 3.1 (для сравнения указаны германские требования [3], предъявля-
емые к светлому солоду).
Темный солод представляет собой зерновую массу желтого цвета с концентри-
рованным солодовым ароматом. Имеет цвет 5...25 ед. ЕВС. В производстве темного
солода, обеспечивают специальные условия для образования повышенного содержа-
ния меланоидинов, придающих солоду характерные цвет и аромат. Основными отли-
чительными особенностями технологии темного солода являются:
• использование ячменей с повышенным содержанием белка;
• осуществление замачивания ячменя до достижения более высокой влажности —
48...50'%;
• осуществление проращивания при те.мпературе 18...20°C;
• осуществление химической фазы сушки при температуре 105 °C в течение
4...5 часов.
Требования ГОСТа 29.294-92, которым должен удовлетворять те.мный солод, при-
ведены в табл. 3.1.
Карамельный солод — зерновая масса желто-бурого цвета с глянцевым отли-
вом и солодовым ароматом. На срезе зерно карамельного солода имеет плотную
спекшуюся структуру коричневого цвета различной интенсивности, с блеском. Имеет
цвет 25...150 ед. ЁВС.
ГОСТ 29.294-92. Солод пивоваренный ячменный. Технические условия.
112
ИНЖЕНЕРИЯ ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
Таблица 3.I
Основные характеристики пивоваренного солода
Наименование показателей Требования ГОСТа 29.294-92 Требования к светлому солоду, принятые в ФРГ
Светлый солод Темный солод
высокого качества I класса II класса
Массовая доля белковых веществ в сухом веществе (СВ) солода, %, не более 11,5 ИЛ 12,0 - 10.8
Отношение массовой доли раст- воримого белка к массовой доле белковых веществ в СВ солода (число Кольбаха), % 39.0...41.0 — — — 38,0-42,0
Массовая доля экстракта в СВ солода тонкого помола, % Выше 79,0 78,0 76,0 74,0 Выше 80,0
Разница массовых долей экст- рактов в СВ солода тонкого и гру- бого помолов (степень растворе- ния солода), % Менее 1,5 1,6-2,5 Не более 4,0 — 1.2..1.8
Цвет, ед. ЕВС - - - - Менее 3,4
Содержание растворимого азота в СВ солода, г/100 г - - - - Выше 0.65
Количество мучнистых зерен, % Более 85,0 80,0 80,0 90,0 80.0-86,0
Количество стекловидных зерен, % Менее 3,0 5,0 10,0 5,0 Менее 2,0
Степень осахаривания при 45 °C (число Хартонга VZ),%J - - - - 37,0-41,0
Массовая доля влаги (влажность), % 4,5 5,0 6,0 5,0 Менее 5,0
Массовая доля сорной примеси. % Не допустимо 0,3 0,5 0,3 Менее 0,8
Продолжительность осахаривания, мин Менее 15 Менее 20 Менее 25 - -
Показатели лабораторного сусла
Вязкость 8,6 % сусла, мПа с - - - - Менее 1,55
Цвет после кипячения, ед. ЕВС - - - - Менее 5,0
Цвет, ед2, не более 0.18 0.20 0,40 0.50.1,30 -
1 Относительная величина экстрактивности сусла при температуре 4э °C.
2 Цветовая единица — количество см3 раствора йода концентрацией 0,1 моль 'дм3 на 100 см3 воды.
Карамельный солод получают из свежепроросшего солода влажностью 45...50
при этом температуру проращивания в течение последних 30...36 часов повышают до
50 °C, что способствует более глубокому ферментативному гидролизу с образовани-
ем низкомолекулярных соединений — белков и сахаров. Последующую тепловую
ОЧАКОВО
КАЧЕСТВО, КОТОРОМУ ДОВЕРЯЮТ
Москва, ул. Рябиновая, 44, тел. (095) 785-39-12, www.ochakovo.ru
ПРОИЗВОДСТВО ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
113
обработку осуществляют в обжарочном аппарате в зависимости от желаемой окраски
солода. Например, в одном из способов вначале выдерживают проросший солод при
температуре 60...90 °C в течение 1,5 часов, затем в течение 1 часа постепенно нагре-
вают до 120...180 °C и выдерживают при этой температуре в течение 1...2 часов.
В результате тепловой обработки происходит карамелизация сахаристых веществ
солода, придающая ему специфические цвет, вкус и аромат. Карамельный солод вы-
пускают первого и второго класса.
Жженый солод — зерновая масса темно-коричневого цвета с кофейным арома-
том. На срезе зерно жженого солода имеет темно-коричневую (но не черную) окрас-
ку. Имеет цвет 1300...2500 ед. ЕВС. Жженый солод получают из сухого очень
хорошо растворенного светлого солода путем предварительного равномерного ув-
лажнения и тепловой обработки в обжарочном аппарате в течение 2 часов при темпе-
ратуре 70 °C без отвода образующихся паров. Затем солод подвергают обжариванию
при температуре 175...220 °C в течение 1,5 часов. В результате обжаривания проис-
ходит карамелизация сахаров и образование других продуктов высокотемпературной
обработки солода.
Томленый солод имеет цвет 30...40 ед. ЕВС. Отличительная особенность тех-
нологии томленого солода в том, что проращиваемый в условиях, аналогичных усло-
виям проращивания темного солода, в последние 36 часов подвергают томлению —
тепловой обработке при температуре 40...50 °C со слабым продуванием воздуха для
подавления дыхания зерна. Это способствует прекращению роста зародыша и обра-
зованию низкомолекулярных продуктов ферментативного гидролиза — сахаров и
аминокислот. Затем томление постепенно переводят в начальную фазу сушки —
подвяливание. Завершающую фазу сушки — химическую — осуществляют при тем-
пературе 80...90 °C в течение 3...4 часов.
Кислый солод содержит до 2...4 % молочной кислоты. В одном из способов его
получают из светлого сухого солода, который замачивают в чистой воде при темпера-
туре 40...50 °C и выдерживают до образования около 1 % молочной кислоты в ре-
зультате жизнедеятельности молочнокислых бактерий. После этого солод высушива-
ют при постепенном повышении температуры от 50 до 60 °C.
В другом способе кислый солод получают, обрабатывая ячмень в последней ста-
дии замачивания суспензией чистой культуры молочнокислых бактерий.
3.2. РЕТРОСПЕКТИВА РАЗВИТИЯ СОЛОДОВЕННОЙ ИНЖЕНЕРИИ
Светлое пиво впервые было сварено в Баварии в 1895 году. А до этого времени
; варили исключительно темное пиво и, соответственно, производили только темный
* солод, производство которого в те времена было достаточно продолжительным —
замачивание длилось от 2 до 4,5 суток, проращивание — от 8 до 11 суток, а сушка
в одноярусной, а позже в двухъярусной сушилке — 2 суток.
3.2.1. Токовые солодовни
Предшественником современных солодовенных производств, вплоть до середины
XX века, были токовые солодовни (рис. 3.1), функционируемые чаще всего непо-
средственно при пивоваренных заводах, которые вынуждены были сами заботиться о
приготовлении солода для своих нужд.
ОЧАКОВО
КАЧЕСТВО, КОТОРОМУ ДОВЕРЯЮТ
Москва, ул. Рябиновая, 44, тел. (095) 785-39-12, www.ochakovo.ru
114
ИНЖЕНЕРИЯ ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
Рис. 3.1. Устройство токовой солодовни:
1 — слой солода; 2— нижняя отдушина; 3—вытяжной канал; 4 — верхняя отдушина;
5 — дефлектор; 6 — поворотное приемное устройство; 7 — приточный канал
Процесс солодоращения в токовых солодовнях осуществляли на гладком ровном полу —
току. Замоченное зерно распределяли равномерным слоем толщиной 400...200 мм
на току и периодически перелопачивали (ворошили): первый раз приблизительно
через 6 часов, а затем — через каждые 12 часов.
Температуру проращиваемого солода регулировали путем изменения толщины слоя /
и, соответственно, площади его поверхности. Так, в стадии самого интенсивного роста
толщину слоя уменьшали до 100 мм, увеличивая при этом площадь слоя, что обеспе-
чивало большую поверхность контакта с окружающим воздухом.
Аэрацию зерна осуществляли атмосферным воздухом за счет естественной венти-
ляции, при этом она была организована таким образом, что приток холодного воздуха
в солодовню осуществлялся сверху через поворотные приемные устройства 6 и
приточные каналы 7, расположенные в потолке. Холодный воздух равномерно рас-
пределялся над слоем зерна и вытеснял в нижние отверстия 2 вытяжных каналов 3
выделяемую при дыхании зерна двуокись углерода. Застоявшийся теплый воздух
периодически удаляли через верхние отверстия 4 вытяжных каналов 3- Отработан-
ный воздух из вытяжных каналов 3 удалялся в атмосферу через дефлекторы 5.
ОЧАКОВО
КАЧЕСТВО, КОТОРОМУ ДОВЕРЯЮТ
Москва, ул. Рябиновая, 44, тел. (095) 785-39-12, www.ochakovo.ru
ПРОИЗВОДСТВО ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
115
Несмотря на непрерывное испарение с поверхности проращиваемого солода, влаж-
ность его оставалась практически неизменной — 43...45 %, поскольку потери влаги
компенсировались водой, выделяемой при дыхании зерна.
Во избежание образования хлорофилла естественное освещение в солодовнях
недопустимо, поэтому окна в токовых солодовнях покрывали известью с добавлени-
ем ультрамарина.
Работа на токовой солодовне была весьма тяжелой. Солодовщик за смену должен
был переворошить 25...30 т зерновой массы, равномерно распределить на току замо-
ченное зерно, переместить в сушилку свежепроросший солод и тщательно промыть
освободившиеся площади тока.
Но еще тяжелее в тот период была работа в сушилке. В обязанности сушильщика
входило: выгрузка горячего солода с нижнего яруса сушилки; перемещение липкого,
подвяленного солода при влажности 20...25 % и температуре 60 °C с верхнего яруса
сушилки на нижний; распределение свежепроросшего солода на верхнем ярусе; пери-
одическое ворошение высушиваемого солода. При подвяливании на верхнем ярусе
солод ворошили вначале через каждые 2 часа, а по истечении 12 часов — ежечасно.
На нижнем ярусе ворошение осуществляли каждые полчаса при повышенной темпе-
ратуре, которая достигала 120... 130 °C.
Основным недостатке,'! токовых солодовен является большое количество ручно-
го труда при практически полном отсутствии средств механизации. Помимо этого к
недостаткам токовых солодовен следует причислить:
• потребность в относительно больших производственных площадях;
• малую удельную нагрузку на площадь поверхности тока, которая составляет в
среднем всего около 35 кг/ м ,
• зависимость от климатических условий;
• невозможность автоматизированного управления.
Со второй половины XIX века были начаты работы по повышению уровня меха-
низации солодовен, что можно считать зарождением солодовенной инженерии. В 1865
году солодорашение начали осуществлять в барабанных солодорастильных аппара-
тах конструкции Vallery, в которых проращиваемый солод проветривали с помощью
вентилятора через перфорированный цилиндрический корпус.
Чуть позже (в 1870-е годы) появились солодовни полунепрерывного действия
системы Gecmen, состоящие из 35-ти горизонтальных ярусов, расположенных один
под другим. Ежесуточно солод перемещался последовательно через 5 ярусов, благо-
даря чему осуществлялось его ворошение, а воздух, подаваемый в аппарат для аэра-
ции солода, охлаждали и увлажняли, пропуская через мелко распыленную воду, а
нагревали, пропуская через пучок нагретых труб. Таким образом, солодовня системы
Gecmen явилась прообразом современных пневматических солодовен.
3.2.2. Пневматические солодовни
В настоящее время повсеместно используют пневматические солодовни, технологи-
ческий процесс в которых не зависит от климатических условии и может осуществляться
круглогодично. Характерными особенностями пневматических солодовен являются:
• использование кондиционированного воздуха;
• принудительное нагнетание воздуха через слой проращиваемого зерна;
• механизация процесса ворошения (а в современных солодорастильных аппара-
тах и всего технологического цикла).
ОЧАКОВО
КАЧЕСТВО, КОТОРОМУ ДОВЕРЯЮТ
Москва, ул. Рябиновая, 44, тел. (095) 785-39-12, www.ochakovo.ru
116
ИНЖЕНЕРИЯ ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
Пневматические солодовни более компактны и требуют в 4...7 раз меньшей произ-
водственной площади по сравнению с токовыми солодовнями той же производитель-
ности, поскольку в них солодоращение осуществляют в толстом слое зерна (до 1,6 м)
с удельной нагрузкой на рабочую поверхность солодорастильного аппарата, достигаю-
щей 750 кг/м2 (по исходному ячменю).
Современные пневматические солодовни полностью автоматизированы.
Недостатком пневматических солодовен является невозможность обеспечения не-
зависимо друг от друга охлаждения и проветривания солода, которые осуществляют
ся совместно благодаря продуванию воздуха через слой зерна. Сущность проблемы
в том, что для обеспечения оптимального тепло- и массообмена в процессе солодора-
щения требуется различное количество воздуха. Так, для отвода выделяемого тепла
из слоя проращиваемого солода требуется подводить во много раз больше воздуха,
чем это необходимо для дыхания зерна, в то время как при избыточной вентиляции
зерна повышается испарение влаги и увеличиваются потери сухих веществ солода.
Для снижения потерь сухих веществ солода применяют герметизированные пнев-
матические солодовни, в которых осуществляют проращивание зерна с накоплением
двуокиси углерода.
Для ориентировочных расчетов затрат энергоносителей в солодовенном произ-
водстве принимают следующие удельные расходы на 1 т производимого товарного
солода:
Вода:
при 2-х сменах воды, м3/т ............................ ... 4,5
при 3-х сменах воды, м3/т.....................................6,0
Сжатый воздух, м3/т . . ... ..... . . 140... 160
Электроэнергия, кВт/т.......................................95... 120
Газ" природный, нм3/т............................................70
Пар", т/т .......................................................1,1
3.3. ИНЖЕНЕРНЫЕ ЗАДАЧИ СОЛОДОВЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА
И МАШИННО-АППАРАТУРНЫЕ ВАРИАНТЫ ИХ РЕШЕНИЯ
В производстве солода, принципиальная структурная схема которого приведена на
рис. 3.2, можно выделить следующие технологические стадии:
• мойка и замачивание зерна; 1
• солодоращение;
• сушка свежепроросшего солода;
• отделение от высушенного солода ростков.
Операторная модель технологического потока солодовенного производства при-
ведена на рис. 3.3. Она представляет собой совокупность нескольких подсистем,
среди которых: А — подсистема отгрузки товарного солода, В — подсистема очистки
солода, С — подсистема отлежкп солода, D — подсистема отбивки ростков, Е —
подсистема сушки солода (/ — оператор охлаждения солода, II — оператор терми-
ческой обработки солода, III — оператор сушки солода, IV — оператор подготовки
сушильного агента); F] — подсистема проращивания солода (I — оператор вороше-
ния зерна, II — оператор образования ферментов, III — оператор увлажнения зерна,
Для нагрева воздуха для сушки солода применяют природный газ или пар в зависимости от
реальных условий производства.
ОЧАКОВО
КАЧЕСТВО, КОТОРОМУ ДОВЕРЯЮТ
Москва, ул. Рябиноввя, 44, тел. (095) 785-39-12, www.ochakovo.ru
ПРОИЗВОДСТВО ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
117
Очищенный
и отсортированный ячмень
Вода
Вода
Воздух
Воздух
Вода на увлажнение
Горячий воздух
Рис. 3.2. Структурная схема солодовенного производства
Дезинфицируют ее
средство
IV — оператор аэрации зерна), F2 ~ подситема кондиционирования воздуха, G —
подсистема замачивания зерна.
Основные инженерные задачи, с которыми приходится сталкиваться при реализа-
ции основных стадий солодовенного производства, рассмотрены ниже.
Мойка и закачивание зерна. Технологическими целями мойки зерна явля-
ются:
• удаление загрязнений с поверхности зерна;
• удаление легких примесей (сплава), плотность которых меньше плотности воды;
• предварительное увлажнение зерна;
• дезинфекция зерна.
Мойку ячменя осуществляют в моечных аппаратах. При этом в процессе мойки
необходимо обеспечить:
• загрузку и выгрузку зерна;
• подвод промывной воды;
• перемешивание зерна;
ОЧАКОВО
КАЧЕСТВО, КОТОРОМУ ДОВЕРЯЮТ
Москва, ул. Рябиновая, 44, тел. (095) 785-39-12, www.ochakovo.ru
118
ИНЖЕНЕРИЯ ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
Отработанный Отработанный
воздух воздух
ОЧАКОВО
КАЧЕСТВО, КОТОРОМУ ДОВЕРЯЮТ
Москва, ул. Рябиновая, 44, тел. (095) 785-39-12, www.ochakovo.ru
ПРОИЗВОДСТВО ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
119
• подвод дезинфицирующих агентов;
• отвод грязной воды;
• удаление и утилизацию сплава.
Технологической целью замачивания является активизация зерна перед проращи-
ванием за счет его увлажнения до 43.. .48%-го содержания влаги, при котором обеспе-
чивается хорошее растворение эндосперма и биосинтез ферментов.
Замачивание зерна осуществляют в замочных аппаратах, при этом в процессе
замачивания необходимо организовать;
• загрузку и выгрузку зерна;
• подвод воды с оптимальной температурой;
• подвод и равномерное распределение воздуха в аппарате для аэрации зерна;
• удаление диоксида углерода из зерновой массы;
• отвод замочной воды.
Процесс замачивания может быть осуществлен одним из следующих способов.
Воздушно-водяное замачивание, при котором зерно попеременно находится то
под водой, то без воды. Во время водяной фазы замачивания через водозерновую
смесь периодически прокачивают сжатый воздух, а во время воздушной фазы — из
межзернового пространства периодически отсасывают воздух, содержащий образую-
щийся при дыхании диоксид углерода.
Оросительное замачивание, при котором промытое и продезинфицированное зер-
но непрерывно орошают водой и аэрируют кондиционированным воздухом.
Воздушно-оросительное замачивание, при котором орошение зерна водой череду-
ют с продолжительными воздушными паузами, во время которых осуществляют аэри-
рование.
Замачивание в непрерывном потоке воды и воздуха, при котором в аппарат
непрерывно подают воду, предварительно насыщенную воздухом.
Продолжительность цикла мойки и замачивания в современных солодовнях со-
ставляет 24...48 часов.
Солодоращение. Технологической целью солодоращения является обогаще-
ние зерна ферментами, которые активно синтезируются в процессе проращива-
ния.
С олодоращение осуществляют в солодорастильных аппаратах в течение 5...7 су-
ток, при этом необходимо обеспечить;
• загрузку и равномерное распределение замоченного зерна в солодорастильном
аппарате;
• кондиционирование воздуха;
• подвод воздуха для дыхания зерна;
• удаление диоксида углерода, выделяемого при дыхании зерна;
• отвод теплоты, выделяющейся в процессе жизнедеятельности зерна;
е подвод влаги для предотвращения подвяливания зерна;
• периодическое ворошение проращиваемого зерна;
• выгрузку свежепроросшего солода из солодорастильного аппарата.
Ворошение зерна в процессе проращивания осуществляют во избежание превра-
щения сыпучей массы зерна в сплошной «монолит», который может образовываться
за счет переплетения солодовых ростков, и для улучшения тепло- и массообмена в
слое зерна.
Ряд инженерных задач, таких как подвод кислорода и влаги, а также отвод избы-
точного тепла и удаление диоксида углерода, решаются одновременно за счет прину-
дительного нагнетания кондиционированного воздуха через слой зерна. При этом
ОЧАКОВО
КАЧЕСТВО, КОТОРОМУ ДОВЕРЯЮТ
Москве, ул. Рябиновая, 44, тел. (095) 785-39-12, www.ochakovo.ru
120
ИНЖЕНЕРИЯ ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
расчет систем аэрации солодорастильного аппарата осуществляют исходя из теплово-
го баланса, поскольку на обеспечение эффективного теплообмена требуется суще-
ственно большее количество воздуха, нежели для массообмена.
Тепловыделение в процессе солодоращения не равномерно и носит экстремальный
характер. Поэтому расход воздуха, нагнетаемого в солодорастильный аппарат, также
не равномерен и зависит от стадии проращивания. Ориентировочно его относитель-
ный расход составляет: в первые сутки — 30...40 % от максимального значения,
вторые — 60...70 %, третьи — 80...90 %, четвертые — 100 %, пятые — 90...95 %,
шестые — 80...90 % и седьмые — 15...30 %.
Сушка свежепроросшего солода. Технологическими целями сушки пивова-
ренного солода являются:
• подавление физиологических и ферментативных процессов в зерне;
• снижение влажности солода до 3...4 % для обеспечения его продолжительного
хранения и транспортировки;
• тепловая обработка, в результате которой солод приобретает специфические
органолептические показатели (вкус, цвети аромат);
е придание хрупкости и ломкости солодовым росткам.
Сушку солода осуществляют в солодосушилках с использованием в качестве
сушильного агента горячего воздуха. Продолжительность сушки, в зависимости от
принятой технологии, составляет обычно от 18 до 36 часов.
При организации процесса сушки необходимо обеспечить:
• загрузку и равномерное распределение свежепроросшего солода в сушилке;
• подготовку сушильного агента (нагрев воздуха);
• подвод горячего воздуха к объекту сушки;
• устранение неравномерности высушивания солода;
• рекуперацию тепловой энергии;
• охлаждение свежевысушенного солода до температуры -35...40 °C;
• выгрузку высушенного солода из сушилки.
Отделение ростков. Технологической целью этой операции является освобож-
дение свежевысушенного солода от ростков, придающих пиву неприятную горечь.
Отделение ростков осуществляют в росткоотбойных машинах или пневматиче-
ских росткоотбойных установках. Освобожденный от ростков солод направляют в
зернохранилище или силоса элеватора на отлежку, продолжительность которой долж-
на составлять не менее 30 суток, а солодовые ростки, являющиеся отходом солодо-
венного производства, — в бункер для последующей отгрузки на утилизацию (пред-
приятиям микробиологической промышленности, животноводческим фермам и пр.).
При производстве солода от стадии к стадии происходят изменения массы и
объемов перерабатываемого продукта (табл. 3.2).
Для ориентировочных расчетов обычно принимают выход товарного пивоварен-
ного солода из очищенного и отсортированного ячменя 80 %, но в технически совер-
шенных современных солодовнях он может достигать 82...83 %. Из товарного ячме-
ня, с учетом отделения отходов и щуплого зерна, выход товарного солода обычно
составляет около 70 %.
Ячмени разного качества хранят и перерабатывают отдельно, и только партии
готового солода смешивают друг с другом в целях выравнивания качества товарно-
го солода и обеспечения в дальнейшем стабильности вкуса выпускаемого пива.
Инженерные особенности производства пшеничного солода. При про-
изводстве пшеничного солода необходимо использовать зерновое сырье, пригодное
ОЧАК0ВО
КАЧЕСТВО, КОТОРОМУ ДОВЕРЯЮТ
Москва, ул. Рябиновая, 44, тел. (095) 785-39-12, www.ochakovo.ru
ПРОИЗВОДСТВО ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
121
Таблица 3.2
Материальный баланс при производстве пивоваренного солода
№ п/п Наименование лродуктови отходов производства Масса, кг Объем, м3 Влажность, мае. % Насыпная плотность, кг/м3
1 Продукты: очищенный и отсортированный 1000,0 1,54 14,5 650
2 ячмень замоченный ячмень 1476,0 2,24 43 660
3 свежепроросший солод 1366,5 3,69 42 370
4 свежевысушенный солод 779,2 1,53 3,5 510
5 отлежавшийся солод 797,0 1,50 5 530
6 товарный солод 792,0 1,49 5 530
7 Отходы производства: воздушно-сухой сплав 10,0 0,025 15 400
8 влажный сплав 12,1 0,024 30 500
9 солодовые ростки 40,8 0,124 10 330
для получения пивоваренного солода, в частности, безупречно здоровую и чистую в
микробиологическом отношении пшеницу, клейковина которой не превышает 18 %.
Для приготовления предпочтительны сорта пшеницы с меньшим содержанием белка
(желательно до 11 %) и с большим содержанием крахмала, которые позволяют полу-
чать хорошо растворимые светлоокрашенные и богатые экстрактом солода.
Показатели светлого пшеничного солода приведены в табл. 3.3.
Из пшеницы производят также темный и карамельный солода, цветность которых
составляет соответственно 15...17 и 100...120 ед. ЕВС, а экстрактивность — 77...82
и 74...77 % СВ.
Производство пшеничного солода осуществляют аналогично ячменному с учетом
некоторых специальных особенностей, рассмотренных ниже.
Таблица 3.3
Осноаные характеристики светлого пшеничного солода
Наименование показателей
Массовая доля белковых веществ в сухом веществе (СВ) солода, % Отношение массовой доли растворимого белка к массовой доле белковых веществ в СВ солода (чисто Кольбаха), % Массовая доля экстракта -в СВ солода тонкого помола, % Разница массовых долей экстрактов в СВ солода тонкого и грубого помолов, % Цвет. ед. ЕВС Содержание общего азота, % Содержание растворимого азота в СВ солода, г/100 г Степень осахаривания при 45°С (число Хартонга VZ), % Массовая доля влаги (влажность), % Продолжительность осахаривания, мин Менее 12.5 39,0—45,0 Более 82,0 Менее 1,5 2...4 2.0...2.2 0.7... 1.0 35.0...41.0 5...6 10... 15
ОЧАКОВО
КАЧЕСТВО, КОТОРОМУ ДОВЕРЯЮТ
Москва, ул. Рябиновая, 44, тел. (095) 785-39-12, www.ochakovo.ru
122
ИНЖЕНЕРИЯ ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
Продолжительность водяной фазы замачивания пшеницы должна быть короче,
поскольку ее зерна не имеют мякинной оболочки и несколько мельче зерен ячменя,
что способствует ускорению водопог лощения. Для замачивания пшеницы наиболее
предпочтителен воздушно-водяной способ.
При производстве пшеничного солода загрузка зерна в технологическое оборудо-
вание должна быть снижена на 20...30 % по сравнению с производством ячменного
солода. Это обусловлено необходимостью уменьшить сопротивление слоя зерна в
аппаратах, поскольку из-за более плотной укладки зерен друг к другу скважистость
пшеничной массы существенно ниже. Кроме того, из-за очень коротких солодовых
ростков особенно ощутимо повышенное сопротивление слоя свежепророщенной пше-
ницы в сушилке.
Физиологической особенностью проращивания пшеницы является то, что у нее
образуется чаще всего один и лишь в редких случаях два корешка, которые гораздо
слабее, чем у ячменя. Это обстоятельство, а также сокращение продолжительности
проращивания способствует снижению потерь при производстве пшеничного солода
по сравнению с ячменным.
Ввиду меньшего обезвоживания зерна вследствие небольших корешков и меньшей
продолжительности сушки конечная влажность пшеничного солода выше, чем у яч-
менного. Содержание экстракта в пшеничном солоде (в зависимости от содержания
белка) составляет 82...87 % в пересчете на сухое вещество. Более высокое содержа-
ние экстракта характерно для бедных белком и богатых ферментами сортов пшени-
цы, при у этом у яровых содержание экстракта выше, чем у озимых.
В пшеничном солоде содержится меньше полифенолов, что по-видимому, является
причиной более высокой стабильности пшеничного пива, несмотря на высокое содер-
жание азота.
Еще одной важной инженерной задачей солодовенного производства является
обеспечение щадящих условий транспортировки ячменя и солода, при которых меха-
нические воздействия на зерно должны быть минимизированы, чтобы предотвратить
или, по крайней мере, уменьшить его истирание и травмирование.
На современных солодовенных производствах преимущественно применяют лен-
точные и скребковые конвейеры, а также ковшовые нории.
Скорость транспортировки зерна механическим транспортом не должна быть слиш-
ком высокой. Рекомендуется обеспечивать следующие скорости движения (м/с):
нория ковшовая.................................2,0...2,8
конвейер скребковый............................0,3...0,5
конвейер ленточный.............................1,6...2,5
конвейер винтовой (шнек) ..:...................0,6...0,8
Для транспортировки ячменя на замачивание и проращивание применяют также
системы гидротранспорта, при котором исключается пылеобразование, зерно подвер-
гается предварительной мойке, замачиванию. Благодаря конструктивным особенно-
стям их проще промывать и дезинфицировать, обеспечивая требования производ-
ственной санитарии.
Однако следует учитывать, что при использовании гидротранспорта зерно подвер-
гается интенсивным механическим и физическим воздействиям, которые могут ока-
зывать негативное влияние на его проращивание. В частности, при использовании
систем гидротранспорта ячменя необходимо руководствоваться тем, чтобы высота
перекачивания не превышала 8 м. Это объясняется тем, что при перекачивании на
большую высоту, после воздействия резкого перепада давления зерно испытывает
ОЧ АКОВО КАЧЕСТВО, КОТОРОМУ ДОВЕРЯЮТ
Москва, ул. Рябиновая, 44, тел. (095) 785-39-12, www.ochakovo.ru
ПРОИЗВОДСТВО ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
123
шок, приводящий к так называемому «наркотизированному» состоянию, в результате
чего его проращивание осуществляется труднее и продолжительнее. Например, при
высоте перекачивания -10 м, продолжительность проращивания возрастает на -0,5
суток. При этом следует учитывать, что замоченный ячмень более чувствителен к
резкому перепаду давлений, чем сухой.
Транспортные устройства для замоченного ячменя должны регулярно очищаться
и дезинфицироваться. При перекачивании ячменя уклон тру^ в системе гидротранс-
порта принимают 0,05.
Типичные варианты принципиальных аппаратурно-технологических схем солодо-
венных производств описаны ниже.
3.3.1. Производство солода периодическим способом
На рис. 3.4 приведен современный вариант принципиальной аппаратурно-техноло-
гической схемы традиционного солодовенного производства с раздельными процесса-
ми замачивания ячменя, проращивания и сушки солода, осуществляемыми в периоди-
ческом режиме.
Очищенный и отсортированный ячмень I или II классов из соответствующих
бункеров / или 2 конвейером 3 и норией 4 подают через автоматические весы 5 в
сборник 6, в котором ячмень смешивают с водой. Зерноводяную смесь направляют
системой гидротранспорта с помощью насоса 7 в цилиндро-конические моечно-замоч-
ные аппараты 8. Замоченное зерно подают в один из солодорастильных аппаратов 9,
в котором осуществляют проращивание ячменя. Воздух, доведенный до требуемых
параметров в кондиционере 10, нагнетают в подситовое пространство солодорастиль-
ного аппарата вентилятором 11. Свежепроросший солод системой механического транс-
порта — конвейерами 12, 14 и норией 13 — подают в солодосушилку 15. Воздух,
Рис. 3.4. Принципиальная машинно-аппаратурная схема традиционного производства
солода с раздельными процессами замачивания ячменя, солодоращения и сушки солода
в разных аппаратах:
1,2—бункеры отсортированного солода; 3, 12, 14, 18,20, 22, 27—конвейеры; 4, 13, 19. 23 —нории; 5—
автоматические весы; 6—сборник; 7— насос; 8 — моечно-замочные аппараты; 9—солодорастильный
аппарат; 10—кондиционер; 11, 17,31 — вентиляторы; 15—сушилка; 16 — калорифер;24— росткоотбойная
машина; 25—воздушно-ситовый сепаратор; 26—автоматические весы; 28 — шнек; 29 — бункер ростков;
30 —рукавный фильтр; 32— шлюзовой затвор; 33—шумогаситель; 34 —дефлектор
ОЧАКОВО
КАЧЕСТВО, КОТОРОМУ ДОВЕРЯЮТ
Москва, ул. Рябиновая, 44, тел. (095) 785-39-12, www.ochakovo.ru
124
ИНЖЕНЕРИЯ ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
нагретый в калорифере 16, нагнетают в подрешетчатое пространство солодосушилки
вентилятором 17.
Свежевысушенный и охлажденный до -35...40 °C солод быстро выгружают из
сушилки конвейерами 18, 20 и норией 19 в промежуточный бункер2/, из которого
его равномерно, с помощью конвейера 22 и нории 23, подают в росткоотбойную
машину 24. Отделенный от ростков солод дополнительно подвергают очистке на
воздушно-ситовом сепараторе 25, взвешивают на автоматических весах 26 и направ-
ляют конвейером 27 в силоса зернохранилища на отлежку. Солодовые ростки от
росткоотбойной машины24 и воздушно-ситового сепаратора25 отводят шнеком28 в
бункер 29, из которого их отгружают на корм скоту или другие цели.
Запыленный воздух от технологического и транспортирующего оборудования
удаляют вентиляторами 31 через рукавные фильтры 30. Аспирационные относы из
фильтров выгружают через шлюзовые затворы 32, а очищенный от пыли воздух
через шумогаситель 33 и дефлектор 34 выбрасывают в атмосферу.
3.3.2. Производство солода периодическим способом
в статической солодовне
На рис. 3.5 приведен современный вариант принципиальной аппаратурно-техноло-
гической схемы производства солода в башенной статической солодовне периодиче-
ским способом с осуществлением процессов проращивания и сушки солода в одном
аппарате.
Очищенный и отсортированный ячмень I или II классов из соответствующих
бункеров 1 или 2 конвейерами 3, 5 и норией 4 подают через автоматические весы 6
в замочный аппарат 7 с плоским днищем. Замоченное зерно подают в один из рас-
тильно-сушильных аппаратов 11, в котором осуществляют последовательно проращи-
вание и сушку ячменя. Воздух, доведенный до требуемых параметров в кондиционере
9 или нагретый в калорифере 10, нагнетают в подситовое пространство каждого
растильно-сушильного аппарата индивидуальным вентилятором 8.
Свежевысушенный и охлажденный солод выгружают из аппаратов 11 и подверга-
ют аналогичной обработке, описанной в комментарии к рис. 3.4.
Иногда в растильно-сушильных аппаратах осуществляют и замачивание ячменя
оросительным способом. Технология производства пивоваренного солода статиче-
ским способом с совмещением процессов замачивания, проращивания и сушки в од-
ном аппарате была положена в основу проектирования и строительства новых соло-
довен в России во второй половине XX века.
К преимуществам статического способа производства солода следует отнести:
• сокращение продолжительности производства солода за счет исключения меж-
операционной транспортировки зерна;
• повышение качества солода за счет уменьшения его травмируемости благодаря
исключению межоперационной транспортировки зерна;
• улучшение санитарно-гигиенических условий солодоращения благодаря устране-
нию постоянной влажности и периодическому прогреву помещения в процессе сушки,
что препятствует развитию микроорганизмов;
• снижение потребности в производственных площадях;
• уменьшение капитальных затрат на технологическое оборудование;
ОЧАКОВО
КАЧЕСТВО, КОТОРОМУ ДОВЕРЯЮТ
Москва, ул. Рябиновая, 44, тел. (095) 785-39-12, www.ochakovo.ru
ПРОИЗВОДСТВО ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
125
Рис. 3.5. Принципиальная машинно-аппаратурная схема производства солода в башен-
ной солодовне статическим способом с совмещением процессов солодоращения и суш-
ки солода а одном аппарате:
1,2—бункеры отсортированного солода; 3, 5, 12, 14, 16,21—конвейеры; 4, 13, 17—нории; 6—автоматические
весы; 7 — замочный аппарат; 8, 25 — вентиляторы; 9 — кондиционер; 10 — калорифер; 11 — солодильно-
сушильный аппарат; 15—бункер свежевысушенного солода; 18—росткоотбивная машина; 19—воздушно-
ситовой сепаратор; 20—автоматические весы; 22—шнек; 23—бункер ростков; 24—рукавный фильтр; 26—
шлюзовой затвор; 27 — шумогаситель; 28—дефлектор
• снижение энергозатрат на производство солода;
• уменьшение расхода воды на замачивание благодаря применению оросительного
метода.
К техническим трудностям этой технологии следует отнести:
• более сложное конструктивное устройство оборудования вследствие его много-
функциональности;
• необходимость дополнительного прогрева помещения после цикла солодораще-
ния перед сушкой;
• ограниченность статических солодовен по производительности — они достаточ-
но эффективны дл>1 солодовенных предприятий малой и средней мощности.
3.3.3. Производство солода полунепрерывным способом
Попытки производства солода полунепрерывным способом были предприняты
еще в конце XIX века в установках системы Gecmen. Однако лишь во второй полови-
не прошлого века установки подобной структурой рабочего цикла на основе солодо-
растильных аппаратов типа «передвижная грядка» нашли достаточно широкое рас-
пространение в промышленности.
На рис. 3.6 приведен один из современных вариантов принципиальной аппаратур-
но-технологической схемы производства солода полунепрерывным способом.
ОЧАКОВО
КАЧЕСТВО, КОТОРОМУ ДОВЕРЯЮТ
Москва, ул. Рябиновая, 44, тел. (095) 785-39-12, www.ochakovo.ru
126
ИНЖЕНЕРИЯ ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
Рис. 3.6. Принципиальная машинно-аппаратурная схема полунепрерывного производ-
ства солода:
1, 2— бункеры отсортированного солода; 3, 13, 15, 19, 21, 23, 28— конвейеры; 4, 14, 20, 24— нории; 5 —
автоматические весы; 6—сборник;/— насос; 8— моечно-замочные аппараты; 9, 18, 32—вентиляторы; 10-
кондиционер; 11 — солодорастительный аппарат; 12—ковшовый ворошитель; 16 — солодосушилка; 17-
калорифер; 22—бункер свежевысушенного солода; 25—росткоотбивная машина: 26— воздушно-ситовой
сепаратор; 27 — автоматические весы; 29 — шнек; 30 — бункер ростков; 31 — рукавный фильтр; 33 —
шлюзовой затвор; 34—шумогаситель;35—дефлектор
Технологические операции, предшествующие стадии замачивания, осуществляют
аналогично рассмотренным выше схемам. Отличительной особенностью работы за-
мочного отделения, является то, что организация замачивания в аппаратах 8 периоди-
ческого действия со сдвигом по фазе обеспечивает выгрузку замоченного зерна на
солодоращение через каждые 12 часов. Проращивание солода осуществляют в соло-
дорастильном аппарате / / типа «передвижная грядка». Воздух в солодорастильный
аппарат нагнетают вентилятором 9 через кондиционер 10. Загрузку замоченного
зерна в солодорастильный аппарат осуществляют с одной стороны, а затем с помо-
щью ковшового ворошителя /2 постепенно — через каждые 12 часов, — перемеща-
ют в аппарате на длину переброса в направлении разгрузочного бункера, из которого
свежепроросший солод транспортируют конвейерами 13, 15 и норией 14 к вертикаль-
ной солодосушилке 16, которая также работает в полунепрерывном режиме, через
каждые 12 часов производя свежевысушенный солод. В остальном переработку све-
жевысушенного солода осуществляют также, как в описанных выше схемах.
3.3.4. Производство солода непрерывным способом
В 1954 году Е. Н. Бартеневым была создана установка для непрерывного произ-
водства солода, состоящая из двух последовательно установленных вращающихся
барабанов, оси которых слегка наклонены к горизонтали. В первом барабане осуще-
ствляли непрерывное замачивание, а во втором — непрерывное проращивание. Тех-
нологическую согласованность процессов замачивания и проращивания обеспечива-
ли длиной и диаметром барабанов.
В непрерывном режиме производили солод в солодовнях системы Domalt [7].
Процесс производства солода осуществляли следующим образом. Зерно, промытое в
моечном аппарате непрерывного действия, подавли на подвижные ситчатые поверх-
ности, перемещающиеся со скоростью около 0,7 М/ ч. Высота слоя зерна на подвиж-
ных ситах составляла около 0,9 м. На первом участке осуществляли замачивание,
ОЧАКОВО
КАЧЕСТВО, КОТОРОМУ ДОВЕРЯЮТ
Москва, ул. Рябиновая, 44, тел. (095) 785-39-12, www.ochakovo.ru
ПРОИЗВОДСТВО ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
127
орошая зерно водой. На втором участке осуществляли проращивание солода, проду-
вая его кондиционированным воздухом. На определенных участках над подвижными
ситами были установлены ворошители, осуществлявшие рыхление перемещаемого зерна.
На следующем участке осуществляли непрерывную сушку зерна и его охлаждение,
после чего направляли в росткоотбойную машину.
Еще один вариант непрерывного производства солода разработан П. Я. Заринем
в ЛСХА. Принципиальная аппаратурно-технологическая схема этого производства
приведена на рис. 3.7.
Ячмень подвергают непрерывной мойке в моечном аппарате 7, откуда его направ-
ляют в замочный аппарат? для щелочной обработки, в котором выдерживают при
воды
Рис. 3.7. Принципиальная машинно-аппаратурная схема непрерывного производства
солода:
1 — моечный аппарат; 2 — замочный аппарат для щелочной обработки; 3 — ловушка-сушилка; 4, 14 —
конвейеры; 5 —камера замачивания; 6, 8 — насосы; 7, 9—воздуходувки; 10—теплое б мен ник-охладитель;
11 —- кондиционер; 12—отделитель воды; 13 — камера проращивания; 15—нория; 16,20 — калориферы; 17,
18,21 — вентиляторы; 19 — солодосушилка
ОЧАКОВО
КАЧЕСТВО, КОТОРОМУ ДОВЕРЯЮТ
Москва, ул. Рябиновая, 44, тел. (095) 785-39-12, www.ochakovo.ru
128
ИНЖЕНЕРИЯ ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
температуре 9... 10°C до 6 часов в воде, содержащей около 0,1 % гидроксида натрия.
Отработанную воду со сплавом из аппаратов 1 и 2 отводят в ловушку-сушилку 3,
в которой происходит отделение сплава от воды и его сушка.
После щелочной обработки ячмень транспортером 4 направляют в замочную уста-
новку, состоящую из четырех камер 5, расположенных одна под другой, образуя
шахту. Камеры изготовлены из листовой стали и имеют форму усеченной пирамиды, в
нижней части которой размещено разгрузочное устройство шнекового типа. Из верх-
ней камеры зерно под действием силы тяжести перемещается последовательно через
все камеры, каждая из которых снабжена системой форсунок для увлажнения ячменя
водой и системой воздушных каналов для аэрации зерна. Воду подают в камеры
насосом 6, а воздух нагнетают воздуходувкой 7.
В описанной замочной установке реализуется оросительный способ замачивания.
Продолжительность пребывания зерна в каждой камере не более 16 часов.
Замоченное зерно перекачивают гидротранспортом с помощью насоса# в аппарат
12, в котором замоченное зерно отделяют от воды. Из аппарата 12 замоченный
ячмень направляют в установку проращивания, состоящую из восьми камер 13, обра-
зующих вертикальную шахту. Камеры проращивания конструктивно во многом ана-
логичны камерам замачивания. Они изготовлены из листовой стали и также имеют
форму усеченной пирамиды, в нижней части которой размещено разгрузочное устрой-
ство шнекового типа. Из верхней камеры зерно под действием силы тяжести переме-
щается последовательно через все камеры, каждая из которых снабжена системой
воздушных каналов для аэрации зерна. Воздух, нагнетаемый в камеры 13 воздухо-
дувкой 9, предварительно кондиционируют, термостатируя в теплообменнике 10 и
увлажняя форсунками 11.
Пророщенный солод транспортируют транспортером 14 к нории 15, которая под-
нимает его к камере подвяливания шахтной сушилки 19 непрерывного действия.
Подвяливание осуществляют теплым воздухом, нагнетаемым в камеру подвялива-
ния вентилятором 17 через нагреватель 16. Сушку солода осуществляют горячим
воздухом, нагнетаемым в нижнюю часть сушилки вентилятором? / через нагреватель
20. Отработанный воздух из сушилки откачивают вторым вентилятором 18.
Высушенный солод направляют на стадию отделения ростков.
Основной причиной, сдерживающей в настоящее время развитие солодовенных про-
изводств непрерывного действия, является их ограниченность по производительности,
например, типовые сушилки имеют производительность всего лишь 5, 10 и 20 т/сут.
По этой причине даже на солодовенных предприятиях относительно малой и средней
мощности вынуждены устанавливать 3...5 и более сушилок и прочего однотипного
оборудования, а это приводит к повышению инвестиционных затрат на 1 т выпуска-
емой продукции.
К настоящему времени в России остались в эксплуатации лишь сушилки непре-
рывного действия шахтного типа, а замачивание и проращивание осуществляют по-
прежнему в периодическом режиме.
Подытоживая вышеизложенную информацию об основных способах производ-
ства пивоваренного солода, следует отметить, что статический и непрерывный спосо-
бы солодовенной технологии являются, безусловно, более прогрессивными, по сравне-
' Конструкция п принцип действия вертикальной сушилки непрерывного действия описаны далее
в разделе 3.6.2.3.
ОЧАКОВО
КАЧЕСТВО, КОТОРОМУ ДОВЕРЯЮТ
Москва, ул. Рябиновая, 44, тел. (095) 785-39-12, www.ochakovo.ru
ПРОИЗВОДСТВО ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
129
нию с периодическим способом. Благодаря этому на определенном этапе техническо-
го развития солодовенных производств они, как более совершенные, начали постепен-
но вытеснять периодический способ.
Однако с конца XX века наблюдается возврат к периодическому способу пивова-
ренного солода. Это вызвано, в первую очередь, востребованностью солодовен боль-
шой и очень большой мощности — 50 000... 100 000 т/год и более, для которых
периодический способ более предпочтителен по экономическим причинам. Спрос вызвал
предложение на технологическое оборудование повышенной производительности пе-
риодического действия, благодаря чему оно стало развиваться более стремительно и
опередило по техническому уровню оборудование статических и непрерывно дей-
ствующих солодовен.
История развития солодовенного оборудования, кстати, еще раз подтверждает
диалектический закон развития по расширяющейся спирали: оборудование периоди-
ческого действия предыдущего поколения, вытесненное более совершенным обору-
дованием, возвращается в солодовенные производства, но на качественно более со-
вершенном уровне.
Однако тот же закон диалектики позволяет убедительно спрогнозировать, что
статические и непрерывные технологии производства солода неизменно возвратятся
в производство, но в качественно новом виде.
3.4. МОЙКА И ЗАМАЧИВАНИЕ ЯЧМЕНЯ
3.4.1. Технологические аспекты замачивание ячменя
Замачивание ячменя — искусственное насыщение зерна водой — осуществляют
в целях активизации в нем ферментных систем, способствующих проращиванию.
Степень замачивания. Жизнедеятельность зерна активизируется с появлени-
ем в нем свободной влаги. При этом роль воды сводится, во-первых, к обеспечению
перехода растворимых питательных веществ в раствор и транспортирование их к
зародышу и, во-вторых, к созданию возможности для проникновения в эндосперм
ферментов, способствующих переводу резервных веществ зерна в растворимые, усво-
яемые зародышем.
Влажность зерна до мойки и замачивания обычно не превышает 14,5 %, а после
замачивания достигает 42...48 % относительно общей массы. Конечную влажность
замоченного зерна называют степенью замачивания. Типичная динамика поглоще-
ния влаги ячменем с течением времени приведена на рис. 3.8. Как видно из графика,
повышение влажности зерна осуществляется неравномерно — вначале сравнительно
быстро, а затем замедляется.
Очень важно обеспечить оптимальную степень замачивания зерна, поскольку при
недостаточной степени замачивания затрудняется каталитическое действие фермен-
тов, что приводит к снижению экстрактивности и качества солода, а при высокой
степени замачивания повышается биосинтез ферментов и осуществляется более глу-
бокий ферментативный гидролиз крахмала и белков. Перезамачивание зерна недопу-
стимо, поскольку это приводит к разрушению семенной оболочки и нарушению ее
полупроницаемости, вследствие чего в ячмень начинают проникать соли из воды,
приводящие к гибели зародыша.
КАЧЕСТВО, КОТОРОМУ ДОВЕРЯЮТ O4AKORO
Москва, ул. Рябиновая, 44, тел. (095) 785-39-12, www.ochakovo.ru ЛХ ЖЛ
130
ИНЖЕНЕРИЯ ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
Рис. 3.8. Динамика поглощения в~тги ячменем при замачива-
нии: W— влажность замачиваемого зерна, %; t — продолжитель-
ность замачивания, ч
В процессе замачивания зерно набухает, и вследствие этого примерно на 45 %
увеличивается в объеме. Это обстоятельство необходимо учитывать при расчете
вместимости замочных аппаратов. Химические изменения в зерне при замачивании
незначительны.
Степень замачивания контролируют в лабораторных условиях. Ориентировочно
о завершении замачивания можно судить и по следующим признакам:
• при сдавливании между большим и указательным пальцами в продольном на-
правлении зерно должно сгибаться (но не раскалываться) с характерным потрески-
ванием, возникающем при отделении эндосперма от мякинной оболочки;
• при сдавливании зерна между пальцами в продольном направлении не должны
ощущаться уколы от его острых концов;
• при сгибании зерна на ногте большого пальца оболочка отстает, но зерно не
ломается;
• поперечный срез зерна посередине должен иметь белую точку.
Замоченный ячмень должен иметь дружный, но умеренный «наклев», поскольку
сильное развитие корешков зерна способствует их механическому повреждению в
процессе транспортирования замоченного зерна.
Факторы, влияющие на замачивание. Оптимизация режима замачивания
является важнейшей предпосылкой для получения качественного солода. На эффек-
тивность замачивания ячменя влияют следующие основные факторы:
• однородность зерна;
• степень аэрации зерна;
• содержание двуокиси углерода;
• температурный режим.
Однородность зерна, способствующую равномерности замачивания, обеспечивают
предварительной классификацией ячменя на стадии вторичной очистки. На замачива-
ние подают зерно одного класса.
Дыхание зерна при замачивании. С повышением влажности интенсивность
дыхания зерна существенно возрастает, что требует обеспечения зерна в процессе
замачивания кислородом. Например, 1 кг ячменя в течение 1 часа поглощает 63 мг
кислорода и выделяет 86 мг диоксида углерода [2]. Если принять, что на замачивание
1 кг ячменя расходуется 1,7 л воды, в которой растворено 15... 17 мг кислорода, то
ОЧАКОВО
КАЧЕСТВО, КОТОРОМУ ДОВЕРЯЮТ
Москва, ул. Рябиновая, 44, тел. (095) 785-39-12, www.ochakovo.ru
ПРОИЗВОДСТВО ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
131
этого количества может хватить на дыхание ячменя в течение всего 15 минут. Поэто-
му при замачивании зерна необходимо обеспечить его искусственную аэрацию.
Дыхательная способность ячменя и, следовательно, его прорастание сдерживаются
блокированием дыхательных ферментов естественными ингибиторами, содержащими-
ся в зерне — желтыми пигментами, относящимися к флавоновым глюкозидам.
В процессе замачивания при пяти-шестикратной смене воды эти вещества легко вымы-
ваются из зерна. При необходимости осуществляют искусственное ингибирование ды-
хательных ферментов внесением в замочную воду ортофосфата или сульфитов [2].
Во время воздушных фаз в результате дыхания зерна в нижней части замочных
аппаратов скапливается выделяемый зерном диоксид углерода, оказывающий нега-
тивное влияние на развитие зерна. Буквально через первые 1...2 часа воздушной
фазы замачивания концентрация диоксида углерода повышается до 3...5 % об., поэто-
му необходимо обеспечить его удаление из аппарата.
Требования к воде для замачивания. Для мойки и замачивания ячменя
необходимо использовать чистую воду с температурой 12... 14 °C. При температуре
воды ниже 10 °C замедляются физиологические процессы в зерне, а при температуре
выше 18 °C обильно развивается гнилостная микрофлора. Воду накапливают в спе-
циально предназначенном для этого резервуаре и при необходимости, например,
в зимний период подогревают до требуемой температуры.
Поскольку зимой зерно поступает на производство переохлажденным, то в первых
операциях мойки и замачивания ячменя необходимо использовать воду, подогретую
до температуры 20...22 °C, либо перед замачиванием предварительно выдерживать
ячмень в течение суток в накопительных бункерах, расположенных в производствен-
ном помещении.
Вода должна соответствовать требованиям, предъявляемым к питьевой воде,
в которой не должно содержаться загрязнений физической, химической и биологиче-
ской природы. Хлориды натрия, кальция и магния ингибируют процесс прорастания
ячменя, поэтому содержание хлоридов в воде не должно превышать 300 мг/л,
а содержание сульфатов — 500 мг/л.
Соли, содержащиеся в воде, могут химически взаимодействовать с веществами
оболочки ячменя либо адсорбироваться на его поверхности. Карбонат кальция, на-
пример, при взаимодействии с дубильными веществами оболочки образует нераство-
римые соединения.
Рекомендуемая жесткость воды должна быть 2,5...3,0 мг-экв./л. Допускается
более высокая жесткость, но не выше 7 мг-экв./л. С повышением жесткости воды ее
поглощение зерном ухудшается, что обусловлено не только замедлением осмотиче-
ского >[ассопереноса вследствие уменьшения движущей силы процесса, но прежде
всего худшим набуханием органических коллоидов в зернах ячменя.
Механизм водопоглощения. Распределение влаги в зерне можно представить
следующим образом. Поступление воды внутрь зерна через оболочки не столь вели-
ко, не смотря на то, что они обладают полупроницаемыми свойствами. Преимуще-
ственное проникновение воды в зародыш осуществляется через сосуды, расположен-
ные на базисном конце зерна, а уже из него поступает внутрь — в эндосперм.
В зависимости от физиологических свойств ячменя механизм распределения влаги в
зерне может осуществляться по разному.
Одни, более жизнеспособные сорта ячменя, характеризующиеся интенсивным про-
растанием и сильным ростом корешка, отличаются высокой степенью водопоглоще-
1шя зародышем, но замедленным распределением влаги в эндосперме.
ОЧАКОВО
КАЧЕСТВО, КОТОРОМУ ДОВЕРЯЮТ
Москва, ул. Рябиновая, 44, тел. (095) 785-39-12, www.ochakovo.ru
132
ИНЖЕНЕРИЯ ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
Другие менее активные сорта ячменя, характеризующиеся невысокой интенсивно-
стью прорастания и слабым ростом корешка, наоборот, отличаются пониженной степе-
нью водопоглощения, но ускоренным распределением влаги в эндосперме.
Эти различия в механизме распределения влаги в зерне необходимо учитывать
при организации процесса замачивания. Замачивание активных сортов можно осуще-
ствлять в непрерывном потоке воды и воздуха. При замачивании менее активных
сортов необходимо обратить внимание на достаточное обеспечение зерна кислородом,
для чего организовать замачивание с продолжительными воздушными фазами.
Интенсификация замачивания. Продолжительность замачивания зависит от
физиологических свойств ячменя (размеров, сорта, толщины и водопроницаемости
оболочки), а также температуры замачивания. Поэтому в некоторых случаях, напри-
мер, для ускорения замачивания или при использовании ячменя с низкой водопрони-
цаемостью оболочки, замочную воду подогревают до температуры 15...18 °C. Это
обусловлено тем, что при увеличении температуры улучшается набухание органиче-
ских коллоидов (белков, крахмала, клетчатки) благодаря v ушчению скорости диф-
фузии воды вследствие активизации молекулярного движения и понижения вязкости
воды — около 2 % на 1 °C. Белковые вещества способны поглотить до 180 % воды,
крахмал — до 70 %, а клетчатка — до 30 % по массе сухого вещества [8].
Во избежание температурного шока зерна замачивание теплой водой следует осу-
ществлять лишь в течение первых 3...4 часов во время первой водяной фазы замачи-
вания, когда влажность зерна еще не достигла 30...32 %.
Иногда в целях улучшения выщелачивания из цветковой оболочки дубильных,
горьких и белковых веществ, размягчения оболочки зерна и ускорения солодораще-
ния, в замочную воду добавляют NaOH в концентрации до 0,1 %. При более высоких
концентрациях затрудняется образование и действие ферментных комплексов, а так-
же ухудшается осветление пива.
Сокращение водопотребления при замачивании. Замачивание ячменя —
весьма водоемкий технологический процесс, в котором потребляется около 90 % всей
воды, расходуемой в производстве солода. Поэтому актуальной проблемой солодо-
венного производства является обеспечение снижения водопотребления.
Одним из способов экономии воды может быть повторное использование замоч-
ной воды. При этом необходимо учитывать, что первую замочную воду повторно
использовать нельзя — в ней, помимо механических загрязнений, смытых с поверхно-
сти зерна, содержатся дубильные и горькие вещества, белковые вещества оболочек,
перешедшие из зерна в раствор. При замачивании также выщелачиваются из цветко-
вой оболочки ячменя ингибиторы роста, сдерживающие прорастание зерна при хране-
нии.
Третья замочная вода также слишком перенасыщена соединениями органической
природы, экстрагированными из зерна, поэтому ее тоже не рекомендуется использо-
вать повторно. Лишь вторую замочную воду можно использовать вторично в каче-
стве первой замочной воды в последующем цикле замачивания новой партии ячменя.
Повторное использование замочной воды, помимо сокращения объемов водопот-
ребления и уменьшения стоков, способствует также улучшению микробиологическо-
го состояния солода. Это обусловлено тем, что не смотря на увеличение общего
количества микроорганизмов на поверхности зерна, их состав позитивно изменяется.
Микроскопические грибы, продукты метаболизма которых ядовиты, вытесняются дру-
гими плесневыми грибами, не оказывающими токсичного влияния на солод.
Снижение водопотребления в солодовенном производстве ведет к сокращению
сточных вод, характеризующихся следующими показателями:
ОЧАКОВО
КАЧЕСТВО, КОТОРОМУ ДОВЕРЯЮТ
Москва, ул. Рябиновая, 44, тел. (095) 7В5-39-12, www.ochakovo.ru
ПРОИЗВОДСТВО ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
133
pH 6...9;
БПК5 800... 1500 мг/л;
ХПК/БПК5< 1,5;
Общий азот < 30 мг/л;
Аммоний < 5 мг/л;
Нитриты <0,1 мг/л;
Нитраты < 4 мг/л;
Фосфаты <15 мг/л;
Содержание твердых частиц < 20 мг/л.
Дезинфицирование зерна. В качестве дезинфицирующих веществ при замачи-
вании ячменя используют: гашеную известь, формальдегид, перманганат калия, перок-
сид водорода и др.
Внесение 1,0...1,5 кг формальдегида на 1 т ячменя способствует очищающему и
дезинфицирующему действию, снижает потери солода и способствует его меньшему
растворению вследствие блокирования ферментных систем.
Перманганат калия добавляют в количестве 10. ..15 г на 1 м3 воды.
Использование пероксида водорода не только улучшает очистку ячменя, действуя
как окислитель, но и способствует лучшему прорастанию водочувствительных ячме-
ней. Однако этот метод сравнительно дорог, поскольку требует добавления перокси-
да водорода в 30%-ной концентрации в количестве 3 л на 1 м3 замочной воды.
Хлорную известь в качестве дезинфектанта использовать не рекомендуется, по-
скольку это приводит к ухудшению вкуса солода.
Применение стимуляторов при замачивании. Некоторые химические ве-
щества, добавляемые в замочную воду, оказывают стимулирующее действие на после-
дующее проращивание ячменя. К таким веществам, в частности, относят: пероксид
водорода, перманганат калия, хлорит марганца, хлорное железо, молочную кислоту с
диаммоний фосфатом, цитолитические ферменты.
Наиболее эффективным стимулятором роста является гибберелловая кислота, ко-
торую относят к группе геббереллинов — биологически активных веществ (фито-
гормонов), стимулирующих рост и развитие растений, способствующих прорастанию
семян, сокращая период покоя зародыша ячменя. По химической природе гибберелли-
ны — дитерпеновые полициклические кислоты, которых насчитывают свыше 60.
Наиболее известны гиббереллины А1(С19Н24О6), А2(С19Н2^Об), А3(С,9Н22О6) и
А^С^Нг^Оз), различающиеся друг от друга оптическими свойствами и физиологи-
ческой активностью. При этом наибольшей физиологической активностью обладает
гиббереллин А3 — гибберелловая кислота. В небольших количествах гибберелловая
кислота, как естественный стимулятор роста, содержится в непроросшем ячмене.
В процессе водопоглощения зрелый зародыш зерна также синтезирует гиббереллин
А[ и гиббереллин А3 — гибберелловую кислоту, которые, в свою очередь, способству-
ют биосинтезу гидролитических ферментов.
В качестве искусственного стимулятора роста используют гибберелловую кисло-
ту, являющуюся продуктом микробиологического синтеза при культивировании мик-
роскопического гриба Gibberella fujikuroi.
В одних случаях гиббереловую кислоту в качестве стимулятора роста используют
на стадии замачивания, а в других - на стадии проращивания.
Добавление в замочную воду 0,5 мг гибберелловой кислоты на 1 кг ячменя
позволяет сократить продолжительность замачивания на сутки, а солодоращения —
до 5 суток [2]. При этом все основные качественные показатели солода улучшаются;
в частности, повышается выход экстракта примерно на 1 %.
ОЧАКОВО
КАЧЕСТВО, КОТОРОМУ ДОВЕРЯЮТ
Москва, ул. Рябиновая, 44, тел. (095) 785-39-12, www.ochakovo.ru
134
ИНЖЕНЕРИЯ ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
Качество солода может быть еще выше, если использовать не одну гибберелло-
вую кислоту, а в сочетании ее с 2,3-бензоксазалоном или броматом калия [2].
При использовании гибберелловой кислоты на стадии проращивания зерна ее ра-
створ тонко распыляют в процессе ворошения солода на вторые сутки проращива-
ния через специальные форсунки, закрепленные на ворошителе. Расход гибберелло-
вой кислоты составляет при этом 0,15...0,2 г на 1 т зерна. Раствор стимулятора
готовят следующим образом. Вначале необходимое количество препарата растворя-
ют в спирте, а затем спиртовой раствор разбавляют водой до объема из расчета 10 л
смеси на 1 т зерна.
3.4.2. Оборудование для мойки и замачивания ячменя
Наибольшее распространение в солодовенном производстве получили моечные и
замочные аппараты с цилиндрическим корпусом и коническ им днищем. Оптимальная
вместимость таких аппаратов составляет обычно от 35 до 6.. t зерна. По этой причи-
не в крупных солодовенных производствах при одновременном замачивании ячменя
более 70 т используют группы замочных аппаратов. При этом суммарная вмести-
мость каждой группы замочных аппаратов по ячменю должна соответствовать за-
грузке одного солодорастильного аппарата.
Однако увеличение количества замочных аппаратов ведет к повышению капи-
тальных затрат и удорожанию системы автоматизации производства. Поэтому при
проектировании новых солодовенных производств или реконструкции существую-
щих солодовен необходимо руководствоваться принципом масштабирования, то есть,
по возможности, стремиться к уменьшению количества единиц оборудования за счет
увеличения его единичной мощности.
В связи с этим в последние годы для замачивания ячменя начали применять
замочные аппараты цилиндрической формы с плоским днищем, вместимость которых
соответствует одноразовой загрузке солодорастильных аппаратов.
Рис. 3.9. Основные аппаратурные варианты организации мойки и замачивания ячменя:
а— одностадийное замачивание в цилиндроконических замочных аппаратах; б — одно-
стадийное замачивание в замочном аппарате с плоским днищем; в — двухстадийное за-
мачивание в цилиндроконических замочных аппаратах; г — двухстадийное замачивание в
цилиндроконических замочных аппаратах (1 стадия) и в замочном аппарате с плоским
днищем (2 стадия)
ОЧАКОВО
КАЧЕСТВО, КОТОРОМУ ДОВЕРЯЮТ
Москва, ул. Рябиновая, 44, тел. (095) 785-39-12, www.ochakovo.ru
ПРОИЗВОДСТВО ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
135
Фото 1. Установка для замачивания ячменя, включающая группу цилиндро-конических
замочных аппаратов, для первых суток замачивания, и один замочный аппарат с плоским
днищем, предназначенный для вторых суток замачивания
Организация и аппаратурное оформление мойки и замачивания ячменя могут быть
осуществлены различными способами. Например, в одних случаях мойку и замачивание
зерна осуществляют в одну стадию — в моечно-замочных аппаратах цилиндрокониче-
ской формы (рис. 3.9, д) или замочном аппарате с плоским днищем (рис. 3.9, б).
В других случаях замачивание осуществляют в две стадии: мойку и предварительное
замачивание проводят в моечно-замочном аппаратах, а основное замачивание — в
замочном аппаратах цилиндроконической формы (рис. 3.9, в) или начальный период
замачивания проводят в группе цилиндроконических аппаратов, а конечный — водном
аппарате круглого сечения с плоским днищем (рис. 3.9, г) (фото 1). !
Организация процесса в одном из вариантов двухстадийного замачивания ячменя
по схеме, показанной на рис. 3.9, в, приведен на диаграмме (рис. 3.10).
До недавнего времени моечное и замочное оборудование изготавливали из деше-
вой углеродистой стали. В настоящее время его изготавливают из более дорогой
нержавеющей стали.
Системы аэрации. При дыхании зерна выделяются диоксид углерода и водя-
ной пар:
С6Н12°6 + 6О2 6СО2 + 6Н2° + 2822 КДЖ <674 ккал). (3.1)
ОЧАК0ВО
КАЧЕСТВО, КОТОРОМУ ДОВЕРЯЮТ
Москаа, ул. Рябиновая, 44, тел. (095) 785-39-12.www.ochakovo.ru
136
ИНЖЕНЕРИЯ ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
Как видно из уравнения, коэффици-
ент дыхания соответствует соотноше-
нию СО2/О2 = 1, поскольку на каж-
дую молекулу поглощаемого кислоро-
да выделяется одна молекула диокси-
да углерода. При недостаточной аэра-
ции образуется избыток диоксида
углерода и коэффициент дыхания ста-
новится больше 1, что приводит к инт-
рамолекулярному дыханию, продукты
которого — спирт и углекислый газ —
вызывают задерживание проращивания
и повреждение зародышей зерна. При
этом прочность зерча снижается, воз-
растает его водопо лицение и умень-
шается всхожесть. Во избежание этого
во время воздушных пауз необходимо
удалять диоксид углерода из замочных
аппаратов.
Аэрацию зерна в моечных и замоч-
ных аппаратах осуществляют различ-
ными способами:
• с применением эрлифта, при ко-
тором воздух в аппарат нагнетают че-
рез одно или несколько сопел, располо-
женных в нижней конической части
аппарата под центральной трубой; при
этом ячмень вместе с водой поднимает-
ся с помощью системы эрлифта по цен-
тральной трубе вверх, распределяется
посредством специального отбойника к
стенкам аппарата и опускается вниз; та-
ким образом, осуществляется циркуля-
ция зерна в аппарате, при которой обес-
печиваются хорошее поглощение кис-
лорода и достаточно эффективная
мойка зерна;
• с помощью барботеров — ко-
лец различного диаметра из перфориро-
ванных труб, расположенных на разных
уровнях в конической части замочного
аппарата; к каждому из барботеров под-
водят сжатый воздух, который, подни-
маясь вверх, распределяется по всей
массе замачиваемого зерна;
• с применением эжекторов —
струйных аппаратов, в которых за счет
кинетической энергии прокачиваемой
ОЧАКОВО
КАЧЕСТВО, КОТОРОМУ ДОВЕРЯЮТ
Москве, ул. Рябиновая, 44, тел. (095) 785-39-12, www.ochakovo.ru
ПРОИЗВОДСТВО ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
137
жидкости создается разрежение и подсасывается воздух; это организовано следую-
щим образом: воду откачивают насосами из пространства под плоским ситчатым
днищем замочного аппарата и вновь возвращают в него через эжекторы и тангенци-
ально расположенные патрубки; таким образом, осуществляют циркуляцию замочной
воды, ее насыщение воздухом и постоянную ротацию в подситовом пространстве
замочного аппарата; воздух, засасываясь из окружающей среды с помощью эжекто-
ров, равномерно распределяется в воде в виде мельчайших пузырьков, обеспечивая
большую поверхность контакта с зернами ячменя и очень эффективное обеспечение
их кислородом;
• через форсунки, равномерно расположенные в несколько ярусов по окружности
конического днища замочного аппарата; сжатый воздух подводят по эластичным поли-
мерным трубкам от наружного кольцевого коллектора к каждой из форсунок, с помо-
щью которых он нагнетается внутрь аппарата и, поднимаясь вверх, равномерно распре-
деляется в толще замачиваемого зерна.
При аэрации с применением барботеров или эрлифта, образуются сравнительно
большие воздушные пузыри, при этом массоперенос кислорода, осуществляе-
Фото 2. Отделение замачивания, включающее 6 закрытых замочных аппаратов цилиндро-
конической формы вместимостью по 50 т ячменя
ОЧАК0ВО
КАЧЕСТВО, КОТОРОМУ ДОВЕРЯЮТ
Москвв, ул. Рябиноввя, 44, тел. (095) 785-39-12, www.ochakovo.ru
138
ИНЖЕНЕРИЯ ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
мый преимущественно через стенки воздушных пузырей, менее интенсивен, а
следовательно, и дыхание зерна происходит менее эффективно.
При использовании открытых моечных и замочных аппаратов аэрацию зерна в
период водяной фазы замачивания и удаление диоксида углерода в период воздуш-
ной фазы замачивания осуществляют традиционным образом: воздух с помощью
воздуходувки забирают из помещения и продувают через слой зерно-водяной смеси в
аппарате, причем отработанный воздух возвращается в то же помещение. При удале-
нии диоксида углерода вентилятором из нижней части аппарата воздух вследствие
создаваемого разряжения засасывается в аппарат из помещения, проходит через тол-
щу зерновой массы сверху вниз и обычно выбрасывается обратно в помещение
замочного отделения. При такой организации процесса в помещении необходимо
осуществлять воздухообмен и поддерживать температуру на оптимальном уровне.
В современных солодовнях при использовании закрытых моечных и замочных
аппаратов (фото 2) организацию воздушных потоков при замачивании зерна осуще-
ствляют иначе: воздух с помощью воздуходувки забирают из смещения, продувают
через слой зерно-водяной смеси в аппарате, а отработанный воздух выбрасывают за
пределы здания по воздуховоду, соединяющему крышку аппарата с атмосферой. При
удалении диоксида углерода атмосферный воздух засасывается в аппарат с улицы по
упомянутому воздуховоду, пронизывает слой зерна сверху вниз, отводится вентиля-
тором из нижней части аппарата и выбрасывается за пределы помещения.
Во избежание переохлаждения пли перегрева замачиваемого зерна при удалении
диоксида углерода во время воздушной фазы замачивания в холодные, зимние или
жаркие, летние периоды года, атмосферный воздух, поступающий в замочные аппараты
непосредственно с улицы, подвергают тепловой обработке — подогревают или ох-
лаждают. Осуществляют это в общем для каждой группы замочных аппаратов тепло-
обменном устройстве, смонтированном на воздуховоде, соединяющем крышки замоч-
ных аппаратов с атмосферой. В целях предохранения верхних слоев зерна от подсу-
шивания во время воздушной фазы замачивания воздуховод оснащают системой
форсунок, разбрызгивающих воду в потоке воздуха, увлажняя его.
11а практике встречаются и другие способы организации аэрации и удаления диок-
сида углерода в процессе замачивания зерна.
3-4.2.1. Моечные аппараты
Моечные аппараты классифицируют по следующим основным специальным при-
знакам: •
• по способу перемешивания зерна (механическое или пневматическое); j
• по конструктивным особенностям, к числу которых можно отнести устройство
для распределения зерна по поверхности аппарата (отбойный колпак или сегнерово
колесо), устройство для удаления сплава (сплавная коробка или телескопическая
сплавная труба), вид конструкционного материала (углеродистая или нержавеющая
сталь) и пр.
Моечный аппарат с механическим перемешивающим устройством
(рис. 3.11) состоит из цилиндрического корпуса 5 с коническим днищем 2, угол
наклона которого составляет 60°. В центре аппарата вертикально установлена цирку-
ляционная труба 3, внутри которой распложен вал с закрепленными на нем пропел-
лерными мешалками-/. Вал вращается от электропривода6. Над циркуляционной
ОЧАКОВО
КАЧЕСТВО, КОТОРОМУ ДОВЕРЯЮТ
Москве, ул. Рябиновая, 44, тел. (095)785-39-12, www.ochakovo.ru
ПРОИЗВОДСТВО ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
139
Рис. 3.11. Принципиальное устройство моечного аппа-
рата с механическим перемешивающим устройством:
1 — распределительный конус; 2—коническое днище; 3—циркуляци-
онная труба; 4 — перемешивающие устройства; 5 — цилиндрический
корпус; 6—электропривод; 7— отбойный колпак; 8—поддерживаю-
щее устройство; 9— сплавная коробка; 10 — ловушка сплава; 11-
шибер
трубой установлен отбойный колпак 7. Для улавливания легких всплывающих зерен
к верхней кромке аппарата прикреплена сплавная коробка 9 с сеткой-ловушкой 10.
В нижней части днища расположен распределительный конус 1 с двойной стенкой,
причем внутренняя стенка конуса перфорирована. Свежую воду в аппарат подают
через межстеночное пространство распределительного конуса, в которое она поступа-
ет из патрубка, приваренного к наружной стенке конуса.
Аппарат работает в периодическом режиме. Зерно загружают в него сверху, а
снизу подают воду, которая равномерно распределяется через отверстия перфориро-
ванной стенки распределительного конуса. В процессе мойки зерно с водой циркули-
рует с помощью мешалок по центральной трубе. Загрязнения удаляются с избытком
воды через верхнюю кромку аппарата в сплавную коробку, при этом сплав задержи-
вается и накапливается в сетке-ловушке. Вымытое зерно отводят из аппарата снизу
через штуцер, перекрываемый шиберной заслонкой /1.
При необходимости дезинфицирующий агент подают в моечный аппарат сверху
вручную или с помощью насоса.
Моечно-замочный аппарат с пневматическим перемешиванием
(рис. 3.12) состоит из цилиндрического корпуса 7 с коническим днищем 9, угол
ОЧАКОВО
КАЧЕСТВО, КОТОРОМУ ДОВЕРЯЮТ
Москва, ул. Рябиновая, 44, тел. (095)785-39-12, www.ochakovo.ru
140
ИНЖЕНЕРИЯ ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
Слив Вода Замоченное
зерно
Рис. 3.12. Принципиальное устройство моечно-замоч-
ного аппарата с пневматическим перемешиванием:
1 — вентилятор; 2 — водяной коллектор; 3 — отбойный колпак; 4 —
привод сплавной трубы; 5—поддерживающее устройство; 6— сплав-
ная труба; 7— цилиндрический корпус; в— циркуляционная труба;
9— коническое днище; 10—распределительный конус; 11 — шибер
наклона которого составляет 55°. В центре аппарата вертикально установлена на
растяжках 5 циркуляционная труба 8 системы эрлифта. Над циркуляционной трубой
установлен отбойный колпак 3. Для улавливания легких всплывающих зерен в аппа-
рате установлена телескопическая сплавная труба 6. В нижней части днища располо-
жен распределительный конус 10 с двойной стенкой, причем внутренняя стенка кону-
са Перфорирована. Свежую воду в аппарат подают через штуцер, приваренный к
распределительному конусу. Через этот же штуцер осуществляют опорожнение ап-
парата по окончании водяной фазы замачивания и удаляют вентилятором / диоксид
углерода в период воздушной фазы замачивания.
Сжатый воздух подводят через стенки распределительного конуса под нижнюю
часть центральной трубы с удельным расходом около 18...30 м3/(т • ч). При этом
плотность зерно-водяной смеси за счет насыщения пузырьками воздуха становится
меньше и она начинает перемещаться вверх по трубе. На выходе из трубы зерно с
помощью отбойного колпака равномерно распределяется по поверхности аппарата,
пузырьки воздуха выделяются из воды в атмосферу, плотность зерно-водяной смеси
повышается и она опускается вниз аппарата, где снова засасывается в центральную
ОЧАКОВО
КАЧЕСТВО, КОТОРОМУ ДОВЕРЯЮТ
Москва, ул. Рябиновая, 44, тел. (095) 785-39-12, www.ochakovo.ru
ПРОИЗВОДСТВО ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
141
трубу. Таким образом осуществляется циркуляция и перемешивание зерна в аппа-
рате.
В современных конструкциях моечных аппаратов вместо сплавной коробки при-
меняют регулируемый по высоте водослив. Он представляет собой размещенную
вертикально внутри аппарата телескопическую трубу 6, высоту которой можно регу-
лировать вручную или автоматически с помощью электропривода 4. Вначале процес-
са верхняя кромка водослива располагается в нижнем положении, а по мере набуха-
ния зерна, объем которого увеличивается при замачивании на 40...45 %, кромку трубы
поэтапно поднимают до верхнего положения. За счет этого обеспечивают экономию
воды и снижение объема стоков и, соответственно, уменьшают эксплуатационные
расходы на мойку и замачивание зерна.
Внутри аппарата вдоль его верхней кромки закреплен кольцевой водяной коллек-
тор 2 с равномерно расположенными форсунками для омывания стенок аппарата и
подгона сплава к верхней кромке сплавной трубы.
Учитывая, что в аппарат этой конструкции подводят сжатый воздух, то в нем
помимо мойки осуществляют предварительное замачивание зерна в течение первых
суток. При удалении двуокиси углерода из массы замачиваемого ячменя в воздушной
фазе удельный поток воздуха должен составлять -50...60 м3/(т • ч).
Вымытое и предварительно замоченное зерно выгружается из аппарата самотеком
при открытой шиберной заслонке 11.
Моечно-дезинфицирующий аппарат (рис. 3.13) непрерывного действия
Н ДМ ДА представляет собой корпус 4, в котором расположен наклонный шнек 2 диа-
метром 400 мм и длиной 4500 мм, вращающийся от привода /. На нижней части вала
шнека укреплены разорванные витки 5 или отдельные лопасти, а на верхней — сплош-
ная спираль с шагом 600 мм. Производительность аппарата по ячменю 1100 кг/'ч.
Зерно поступает в корпус 4 аппарата непрерывным потоком, интенсивно переме-
шивается в воде лопастями шнека, в результате чего хорошо промывается. Неполно-
ценное зерно всплывает и вместе с загрязненной водой поступает в сплавную короб-
ку 6, приваренную к верхней части корпуса. Отмытое зерно захватывается сплошны-
ми витками верхней части шнека, ополаскивается чистой водой, вводимой в аппарат
через форсунки 3, и выгружается из аппарата. Удельный расход воды на мойку 1 т
ячменя составляет около 1 м3.
Опорожнение
Рис. 3.13. Принципиальное устройство моечно-дезинфицирующего аппарата
непрерывного действия:
/ — привод; 2 — шнек; 3 — форсунки; 4 — корпус; 5 — разорванные витки шнека; 6 — сплавная
коробка
ОЧАК0ВО
КАЧЕСТВО, КОТОРОМУ ДОВЕРЯЮТ
Москва, ул. Рябиновая, 44, тел. (095) 785-39-12, www.ochakovo.ru
142
ИНЖЕНЕРИЯ ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
Моечный аппарат непрерывного действия предназначен не только для непрерыв-
но действующих солодовенных производств, но и для солодовен, в которых реализу-
ют оросительный способ замачивания ячменя. Это обусловлено тем, что при исполь-
зовании оросительного способа замачивания расходуется минимальное количество
воды и промывки зерна при этом практически не происходит.
3-4.2.2. Замочные аппараты
В современных солодовенных производствах воду, предназначенную для замачи-
вания, доводят до оптимальной температуры. Во время влажной фазы замачивания
(когда зерно находится под водой) аэрация должна быть достаточно интенсивной,
чтобы не допустить гибель зерна от недостатка кислорода. Зерно может пребывать
под водой при отсутствии аэрации без негативных последствий не более 15 мин,
потому, что именно за этот период времени в воде полностью поглощается кислород.
Замочные аппараты классифицируют по следующим основным специальным при-
знакам:
• по форме корпуса, который может иметь круглое пли прямоугольное сечение;
• по материалам, из которого изготовлены аппараты (например, из углеродистой
или нержавеющей стали, железобетона);
• по форме днища, которое может быть коническим, призматическим пли плоским;
• по функциональному назначению (в одних может осуществляться лишь замачи-
вание, а в других также мойка зерна, а иногда и предварительное проращивание);
• по способу аэрации (с применением барботеров, форсунок, эжекторов или эр-
лифта);
• по степени герметизации (открытые и закрытые);
• по способу выгрузки зерна (за счет силы тяжести или с применением механиче-
ских устройств);
• по конструктивным особенностям (по устройству для удаления замочной воды и
сплава; по наличию системы удаления диоксида углерода; по наличию системы пере-
мешивания; по наличию системы механизированной мойки; по наличию форсунок для
орошения зерна и пр.).
Применение барботеров в современных замочных аппаратах нежелательно, по-
скольку это связано с рядом технических трудностей: они загромождают внутреннее
пространство аппарата; ухудшают условия мойки аппарата; препятствуют свободно-
му сходу зерна при гравитационной выгрузке аппарата.
Замочный аппарат с коническим днищем (рис. 3.14), угол наклона которо-
го по отношению к горизонтали составляет 45...55°, используют после мойки на
второй Стадии замачивания. Аппарат состоит пз цилиндрического корпуса 5 и кони-
ческого днища 6, в котором по окружности на нескольких уровнях вварены форсун-
ки. К каждой из форсунок по полимерному шлангу подводят сжатый воздух от
общего кольцевого коллектора 7. Удельный расход сжатого воздуха, подаваемого на
аэрацию, должен составлять около 15 м3/(м2* ч). Зерно загружают в замочный аппа-
рат самотеком сверху из моечного аппарата и распределяют в нем с помощью конуса2.
Свежую воду подают в аппарат снизу через штуцер, вваренный в распределительный
конус 8. Через этот же штуцер сливают воду при опорожнении аппарата и удаляют
диоксид углерода с помощью вентилятора / в период воздушной фазы замачивания.
При удалении двуокиси углерода из межзернового пространства в воздушной фазе
замачивания удельный поток воздуха должен составлять -100 м3/(т • ч).
ОЧАК0ВО
КАЧЕСТВО, КОТОРОМУ ДОВЕРЯЮТ
Москва, ул. Рябиноввя, 44, тел. (095) 785-39-12, www.ochakovo.ru
ПРОИЗВОДСТВО ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
143
Слив Вода Замоченное
зерно
Рис. 3.14. Принципиальное устройство замочного аппарата с коническим днищем:
1 — вентилятор; 2 — конус; 3 — водяной коллектор; 4 — сплавная коробка; 5 — цилиндрический корпус; 6 —
коническое днище; 7— воздушный коллектор; в—распределительный конус; 9— шибер
Замочную воду, переливаемую через кромку корпуса, отводят через сплавную
коробку 4. Стенки аппарата ополаскивают водой из форсунок, вваренных в кольце-
вой коллектор 3, размещенный у верхней кромки аппарата. Замоченное зерно выгру-
жают из аппарата при открытой шиберной заслонке 9-
Замочный аппарат с плоским днищем (рис. 3.15) предназначен для одно-
временного замачивания относительно крупных партий зерна (более 200 т). В замоч-
ных аппаратах с плоским днищем аэрация может производиться потоком воздуха с.
удельным расходом 250...300 м3/(т • ч), что позволяет обеспечить постепенный пере-,'
ход от замачивания к проращиванию. !
Диаметр цилиндрического корпуса 11 такого аппарата может превышать 20 м.
Над основным коническим днищем расположено второе плоское ситчатое днище 12,
на котором равномерно размещают слой замачиваемого зерна высотой до 3 м, а
удельная нагрузка на ситчатое днище может превышать 1000 (кг м2).
Аппарат оснащен механическим устройством для загрузки п выгрузки зерна. Од-
ним из конструктивных вариантов такого устройства может быть скребковый меха-
низм 6, представляющий собой группу скребков, размещенных на четырех горизон-
тально расположенных консолях, закрепленных на валу и вращающихся от привода 7
вокруг центральной вертикальной осп аппарата. Загружаемое зерно подают в аппарат
конвейером 9.
ОЧАК0ВО
КАЧЕСТВО, КОТОРОМУ ДОВЕРЯЮТ
Москва, ул. Рябиновая, 44, тел. (095)785-39-12, www.ochakovo.ru
144
ИНЖЕНЕРИЯ ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
Рис. 3.15. Принципиальное устройство замочного аппарата с плоским днищем:
1 —жалюзийная решетка; 2—вентилятор; 3—вытяжная труба; 4 —система охлаждения воздуха; 5—система
увлажнения воздуха; 6 — скребковый механизм; 7 — привод скребкового механизма; в — устройство для
подъема скребкового механизма; 9—загрузочный конвейер; 10—сплавное устройство; 11 — корпус аппара-
та; 12—ситчатое днище; 13 — циркуляционный насос; 14—эжектор
Другим вариантом загрузочно-разгрузочного устройства является горизонталь-
ный поворотный реверсивный шнек, постепенно перемещающийся над поверхностью
ситчатого днища вокруг центральной оси аппарата. Шнек может также изменять свое
положение по высоте относительно ситчатого днища аппарата. При загрузке шнек
после каждого оборота над днищем аппарата поднимается на определенную высоту
вверх и равномерно распределяет зерно слой за слоем от центра аппарата к его
периферии, а при выгрузке шнек также послойно перемещает зерно в противополож-
ном направлении.
В замочных аппаратах с плоским днищем во время водяной фазы замачивания
аэрацию осуществляют с применением циркуляционных насосов и эжекторов, количе-
ство которых зависит от диаметра аппарата.
Удельный поток воздуха при удалении диоксида углерода составляет 15 м3/(м2 • ч).
Еще одним преимуществом циркуляционной системы аэрации является то, что при
ротации воды под решеткой оттуда удаляется часть загрязнений. Кроме того, секции
ситчатого днища с помощью загрузочно-выгрузочного устройства могут поднимать-
ся, что обеспечивает доступ в подсптовое пространство и возможность его мойки
вручную. Мойка рабочей поверхности ситчатого днища осуществляется автоматиче-
ски. Другие конструктивные элементы замочного аппарата, например, боковые стенки
п крышка изнутри, также могут, при необходимости, очищаться автоматически.
Ферментыдля пивоварения
и солодоращения
novozymes*
www. novozymes .com
ГРУППА КОМПАНИЙ
ВОДОПОДГОТОВКА
ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА
СОЛОДА, ПИВА, СОКОВ
И БЕЗАЛКОГОЛЬНЫХ
НАПИТКОВ
НАЦИОНАЛЬНЫЕ ВОДНЫЕ РЕСУРСЫ
ПЕРЕДОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ОЧИСТКИ ВОДЫ
проектные работы
изготовление и монтаж
оборудования
пусконаладочные работы
гарантийное и сервисное
обслуживание
141400, г. Химки Московской обл., ул. Рабочая, 1
тел.; (095) 518-9220 (многоканальный)
факс: (095J 781-2240, 573-0254
СПЕЦИАЛЬНОЕ ПРЕДОЖЕНИЕ:
автоматическая система
корректировки pH воды
в потоке при затирании
солода; точность
± 0,01 ед. pH
www.nwr.ru
ПРОИЗВОДСТВО ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
145
Универсальный моечно-замочный аппарат. На многих солодовенных пред-
приятиях мойку и замачивание зерна не разделяют, а моют и замачивают ячмень в
универсальных моечно-замочных аппаратах, устройство которых подобно конструк-
ции аппарата, показанного на рис. 3.12. Они представляют собой стальной цилиндри-
ческий резервуар с коническим днищем, телескопической сплавной трубой, форсунка-
ми для подвода воздуха, приваренными в коническом днище, системой для удаления
диоксида углерода и пр. Иногда универсальные замочные аппараты дополнительно
оснащают системой эрлифта — центральной трубой с отбойником. Угол наклона
конического днища в таких замочных аппаратах составляет обычно 55°.
3.4.2.3- Установка для непрерывного замачивания ячменя
Непрерывное замачивание зерна осуществляют в вертикальном потоке с исполь-
зованием установки шахтного типа системы ЛСХА (см. рис. 3.7).
Результаты сравнительного анализа конструктивных особенностей и технологи-
ческих возможностей основных типов замочных аппаратов обобщены в табл. 3.4.
Таблица 3.4
Сопоставление замочного оборудования различных типов
Тил замочного оборудования Преимущества Недостатки
Цилиндро-конический за- мочный аппарат Цшнщдрггческий замоч- ный аппарат с плоским днищем Замочная установка шахт- ного типа Меньшее потребление воды; простота конструктивного устройства; удобство разгрузки; простота санобработки Равномерность слоя зерна; равномерность аэрации, способствующая однородности прора- щивания; возможность одновременного замачивания больших порций зерна (более 200 т); возможность осуществления предва- рительного проращивания зерна; более эффективная аэрация, посколь- ку поток воздуха может достигать 250... 300 мЗ/т • ч Непрерывность процесса Периодичность процесса; неравномерность слоя зерна; ограничение по вместимости (не более 65 т); неравномерность аэрации и удаления газообразного СО2; недостаточно эффективное отсасывание <Х>2» особенно когда зерно находится в замочном аппарате второй день, по- скольку максимально возможный удель- ный поток воздуха достигает лишь 100... 120 м^/т - ч Периодичность процесса; более высокий расход водьц более крупные удельные капиталовло- жения при меньших порция^ зерна (ме- нее 200 т); более сложная организация санобра- ботки; более сложное конструктивное устрой- ство Громоздкость конструкции; неравно- мерность слоя зерна; неравномерность аэрации и удаления газообразного СО2
Ферменты для пивоварения
www.novozyrnes.com * и солодоращения • novozymes”
146
ИНЖЕНЕРИЯ ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
3.4.2.4. Инженерные расчеты моечных
и замочных аппаратов
1. Суточная производительность (т/сут) солодовенного производства по товар-
ному солоду:
GTC = П/N, (3.2)
где П — мощность солодовенного производства, т/г; N — количество рабочих суток солодовни в
год при трехсменной работе, сут.
2. Суточный расход (т/сут) очищенного и отсортированного ячменя для обеспече-
ния требуемой производительности солодовенного производства по товарному солоду:
Соя = Стс/£в, (3.3)
где ke — коэффициент выхода товарного солода из очищенного и отсортированного ячменя
(в современных солодовенных производствах kB = 0,8).
3. Количество замочных аппаратов (шт.):
« = Сояг3/Са> (3.4)
где т3 — продолжительность замачивания ячменя, сут (обычно т3 = 1,5...2,0 сут); Ga — масса очи-
щенного и отсортированного ячменя, загружаемого в один замочный аппарат, т (для замочных аппаратов
цилиндроконической формы Ga предварительно задаются в зависимости от мощности солодовенного произ-
водства в диапазоне 35...65 т).
Для организации ритмичной работы замочного отделения и ежесуточном обеспе-
чении солодовенного производства замоченным зерном, количество замочных аппа-
ратов, как правило, должно быть кратным количеству суток замачивания ячменя.
4. Уточненная масса (т) очищенного и отсортированного ячменя, загружаемого в
один замочный аппарат:
Ga=Go«T3/«> <35>
5. Объем (м3) очищенного и отсортированного ячменя, загружаемого в один
замочный аппарат:
Са = Щ /Pv, (3.6)
где pt, — насыпная плотность зерна, кг/м (рг, = 0.65 т м3).
6. Полная вместимость (м3) замочного аппарата:
Гп = *3Га. (3.7)
где k — коэффициент запаса вместимости замочного аппарата, учитывающий увеличение объема замо-
ченного зерна на 40...45 % и увеличение вместимости еще на 5...10 % для предохранения от выброса
зерна и воды при мойке и перекачке зерна через центральную трубу (/е3 = 1,5).
В ориентировочных расчетах можно принимать вместимость замочных аппаратов
2,2...2,4 м3 на тонну воздушно-сухого ячменя.
Ферменты для пивоварения
и солодоращения • www.novozymes.com
novozymes
ПРОИЗВОДСТВО ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
147
7. Полную вместимость (м3) замочного аппарата можно подсчитать также и по
формуле:
Vn = nD2H/4 + nD2h/12, (3.8)
где D — диаметр аппарата, м; Н — высота цилиндрической части, м (Н - 0,5£>); h — высота
конического днища, м (при угле образующей конуса а = 45° -> Л = 0,5£>).
С учетом указанных соотношений соответствующих высот с диаметром уравнение
(3.8) примет вид:
Vn = 0,17лО3. (3.9)
8. Отсюда диаметр (м) замочного аппарата:
D = ^Рп/(0,17л). (3.10)
9. Расход воды (м3) на мойку и замачивание ячменя зависит от способа замачива-
ния, температуры воды, загрязненности зерна и др.:
VB = (VM+mV3) Goa, (3.11)
где VM - удельный расход воды на мойку зерна, м3,'т; (VM = 1,5...2 м3/т); / — удельный расход
на 1 смену воды при замачивании, м3/т; (Г3 = 0,8... 1,3 м3/т); т количество смен воды в цикле
замачивания, раз (чаще всего т = 2...3 раза).
10. Расход воздуха (м3/ч) на мойку и замачивание ячменя в моечном аппарате
цилиндроконической формы с эрлифтом:
Vp = vfioa, (3.12)
где от — удельный расход воздуха на мойку и замачивание, от = 18...30 м3/т • ч.
И. Расход воздуха (м3/ч) на замачивание ячменя в замочном аппарате цилинд-
роконической формы с подачей воздуха через форсунки:
Рр = (3.13)
где г ы — удельный расход воздуха на замачивание, г>м = 15 м3/№ • ч; £а = пО2/4 — площадь
сечения замочного аппарата, м2.
12. Поток воздуха при удалении диоксида углерода из замочного аппарата (м3/ч):
^ду=%Соя, * (3.14)
где гду — удельный поток воздуха при удалении диоксида углерода (зависит от стадии замачивания: ти-
пичные значения для первых суток — оду = 50...60 м3/ т • ч, для вторых суток — = 90...100 ъ?/л ч).
13. Пересчет расхода сжатого воздуха при рабочем давлении на расход при нор-
мальном давлении (нм3/ч) осуществляют по формуле:
^h=Vp/Ph- (3.15)
Ферменты для пивоварения
и солодоращения
novozymes
www. no vozymes. com
148
ИНЖЕНЕРИЯ ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
где Ур — расход воздуха на замачивание при рабочем давлении, м3/ч; р рн — плотность воздуха
соответственно при рабочем и нормальном давлениях, кг/м3 (принимают при Р = 0,15 МПа -» р =
= 2,82 кг/м3; рн = 1,29 кг/м3).
Пример. Определить количество, вместимость и основные конструктивные пара-
метры замочных аппаратов цилиндроконической формы для солодовенного произ-
водства мощностью 100 000 т в год.
Расчет
1. Суточная производительность (т/сут) солодовенного производства по товар-
ному солоду при 360 рабочих сутках в год:
GTC = П/N = 100 000/360 = 280 т/сут.
2. Суточный расход (т/сут) очищенного и отсортированного ячменя для обеспе-
чения требуемой производительности солодовенного производства по товарному со-
лоду:
GOH = GTt/&B = 280/0,8 = 350 т/сут.
3. Количество замочных аппаратов (шт.) при двухсуточном замачивании и макси-
мально возможной вместимости замочного аппарата цилиндроконической формы:
n = Gosj3/Ga = 350 • 2/65 =11 шт.
Поскольку количество замочных аппаратов должно быть кратным количеству
суток замачивания ячменя, то есть в нашем случае двум, то принимаем п = 12 шт.
4. Уточненная масса (т) очищенного и отсортированного ячменя, загружаемого в
один замочный аппарат:
Ga = Goax3/« = 350 • 2/12 = 58,4 т.
5. Объем (м3) очищенного и отсортированного ячменя, загружаемого в один
замочный аппарат:
Va = Ga/pr= 58,4/0,65 = 90 м3.
6. Полная вместимость (м3) замочного аппарата:
V=kAr = 1,5-90= 135 м3.
II о <1
7. Диаметр (м) замочного аппарата:
D = /(0,17л) = ^135/(0,17-3,14) = 6,3 м.
Ферменты для пивоварения
и солодоращения * www.novozymes.com
novozymes
ПРОИЗВОДСТВО ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
149
3.4.2.5. Аппарат для отделения сплава
В традиционных моечных аппаратах промывную воду отводят через индивиду-
альные сплавные коробки, оснащенные сетками-ловушками, для улавливания сплава.
В современных солодовнях сплав, отводимый с водой от моечных и замочных
аппаратов, централизованно подают в аппарат для отделения сплава (рис. 3.16), со-
стоящий из приемной камеры3 с входным4 штуцером, корпуса? с выходным штуце-
ром / и выгнутого сита 5. Сплавная вода поступает через штуцер в приемную
камеру и переливается через ее край на вогнутое сито. Она просачивается через
ячейки сита, а сплав задерживается и скатывается с его поверхности в приемный
контейнер.
3.5. ПРОРАЩИВАНИЕ ЯЧМЕНЯ
3.5.1. Технологические аспекты проращивания ячменя
Технологической целью солодоращения являются биосинтез ферментов и актива-
ция неактивных ферментов, в результате действия которых происходит растворение
резервных веществ ячменя. Ферментативный гидролиз сложных веществ ячменя
начинается при проращивании и завершается при затирании зернового сырья.
Ферменты для пивоварения
и солодоращения
novozymes
www. novozymes. cotn
1
150
ИНЖЕНЕРИЯ ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
При искусственном проращивании зерна в нем осуществляются те же биохимиче-
ские процессы, что и при прорастании зерна в естественных условиях. Появление в
зерне свободной влаги способствует улучшению проницаемости клеточных стенок,
набуханию резервных веществ эндосперма и переходу их в состояние легко доступ-
ное действию ферментов.
В этом состоянии в зерне начинается ферментативный гидролиз высокомолеку-
лярных веществ, входящих в состав стенок клеток и запасных веществ эндосперма
(гемицеллюлоз, крахмала, белков, пектиновых веществ, жира и т. д), которые превра-
щаясь в простейшие и растворимые соединения, приобретают способность к диффу-
зии, что позволяет им в дальнейшем использоваться для питания зародыша.
На биосинтез ферментов и образование новых тканей в процессе проращивания
расходуется энергия, которая высвобождается в процессе дыхания зерна, в ходе
которого происходит окисление части углеводов и небольшого количества белков и
жиров. В протоплазме химическая энергия окисления трансформируется в другие
формы и частично расходуется на обмен веществ, а остаток ее выделяется в виде
теплоты в окружающую среду.
Факторы, влияющие на проращивание. На качество проращиваемого со-
лода влияют следующие основные факторы:
• расход воздуха для аэрации и охлаждения зерна;
• состав аэрируемого воздуха;
• влажность проращиваемого зерна;
• температурный режим;
• продолжительность процесса;
• увлажнение зерна во время ворошения (расход распыляемой воды должен со-
ставлять =3 % от массы ячменя на каждый цикл ворошения);
• качество ворошения проращиваемого материала — обычно 1...2, а если необхо-
димо, то и 3 раза в сутки;
• равномерность слоя зерна в солодорастильном аппарате для улучшения тепло- и
массообмена;
• щадящие условия при загрузке и выгрузке, обеспечивающие меньшее травмиро-
вание зерна.
Граница между замачиванием и проращиванием весьма условна, поскольку при
повышении влажности до -30 % физиологические проявления в зерне становятся
заметными, а при влажности -38 % зерно уже на вторые сутки постепенно начинает
прорастать. Видимым признаком начала проращивания является проникновение заро-
дышевого корешка через цветковую оболочку. =
Поскольку все жизненно важные процессы в зерне протекают при достаточном
количестве влаги, то проращиваемое зерно должно иметь влажность не менее 40 %.
При дыхании зерна выделяется диоксид углерода и водяной пар. Если солодора-
щение осуществляют в токовой солодовне, то пар конденсируется на проращиваемом
зерне, образуя на его поверхности так называемый «пот», который, впитываясь зер-
ном, способствует сохранению определенной степени влажности. В пневматических
солодовнях выделяемый зерном водяной пар удаляется с продуваемым через зерно
воздухом и отпотевания не происходит. В этом случае для поддержания необходи-
мой степени влажности зерна, его орошают водой во время ворошения.
Температура в зерне при проращивании светлого солода не должна превышать
17...18 °C, а темного солода — 23...25 °C.
Ферменты для пивоварения
и солодоращения www.novozymes.coni
novozymes*
ПРОИЗВОДСТВО ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
151
Основные процессы, осуществляемые при проращивании. При прора-
щивании в зерне осуществляется комплекс взаимосвязанных внешних и внутренних
процессов, среди которых можно выделить:
• физиологические, в ходе которых осуществляется дыхание зерна, рост зароды-
шевых корешков и рост листка зародыша;
• активацию и биосинтез ферментов в зерне;
• биотрансформацию веществ в зерне в результате каталитического действия
ферментов.
3.5.1.1. Физиологические процессы при проращивании
Дыхание зерна, активизировавшееся при замачивании, продолжается и при прора-
щивании, в результате чего часть сухих веществ (крахмал) зерна окисляется, удовлет-
воряя потребности зародыша в энергии. Вследствие дыхания зерна образуется водя-
ной пар и диоксид углерода, выделяется избыточное тепло, которое, если его не
отводить, может привести к разогреву гряды.
В зависимости от размеров зародышевого корешка можно визуально определить,
в какой стадии находится проращиваемое зерно. Если в завершающей стадии замачи-
вания, переходящей в начальную стадию проращивания, зародышевый корешок про-
никает через цветковую оболочку — наклевывается и становится видимым (наклю-
нувшаяся гряда), то к третьему дню проращивания он начинает ветвиться, образуя
3...5 отростков (развивающаяся гряда), а к пятому дню корешки отрастают настоль-
ко, что начинают переплетаться между собой (схватившаяся гряда).
При солодоращении следует стремиться к тому, чтобы не допускать чрезмерного
роста зародышевых корешков. Например, у светлого солода длина корешков должна
быть около полуторной длины зерна, а у темного солода — около одинарной длины
зерна. Это обусловлено тем, что зародышевые корешки после сушки солода отбива-
ются и в качестве отхода солодовенного производства представляют технологиче-
ские потери, доля которых составляет около 4 % сухих веществ от общей массы
ячменя (см. табл. 3.2). Равномерность роста корешков свидетельствует о правиль-
ном ведении процесса, высоком качестве ячменя и равномерности растворения при
солодоращении. Толстые короткие корешки — признак нормального развития зерна
при проращивании.
Если же к началу замачивания ячмень не прошел стадию покоя или подвергся
избыточному замачиванию, то зародышевые корешки не развиваются и такое состоя-
ние замоченного зерна называют непроростками.
Регулирование роста зародышевых корешков и, следовательно, снижение потерь
при солодоращении обеспечивают оптимизацией параметров процесса, главным обра-
зом температуры, при которой рост корешков был бы минимален. При повышенной
температуре или большей продолжительности проращивания ячменя зародышевые
корешки получаются длиннее и, следовательно, потери сухих веществ возрастают.
В процессе проращивания ячменя рост корешка сопровождается ростом листка
зародыша, который прорывает плодовую и семенную оболочки и устремляется меж-
ду ними и спинной цветковой оболочкой от зародыша к противоположному концу
зерна. При искусственном проращивании листок зародыша не должен выступать из
под цветковой оболочки наружу, поскольку это снижает качество солода. О наличии
зародышевого листка можно судить лишь по утолщению на спинной стороне зерна.
Ферменты для пивоварения
www.novozymes.com • и солодоращения ° B0V0Zym6Sw
152
ИНЖЕНЕРИЯ ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
При производстве светлого солода длина листка должна быть примерно 0,65...0,75
длины зерна.
При нарушении режимов солодоращения листок перерастает длину зерна и высту-
пает наружу из вершины зерна. В результате образуются проростки, называемые
иногда «гусарами». Наличие проростков недопустимо, поскольку свидетельствует о
чрезмерном растворении и избыточном потреблении сухих веществ. Причинами обра-
зования проростков могут быть затягивание процесса проращивания, применение по-
вышенной температуры или недостаточно эффективное ворошение зерна.
3-5.1.2. Активация и биосинтез ферментов при проращивании
В созревших зернах ячменя большая часть ферментов адсорбирована протоплаз-
менными структурами и поэтому находится в неактивном состоянии. С повышением
влажности начинается период прорастания зерна, когда наряду с переходом фермен-
тов ячменя из связанного в свободное состояние, благодаря чему они активизируют-
ся, происходит биосинтез новых ферментов. Таким образом, активация существую-
щих и образование новых ферментов непосредственно связаны с процессами прора-
щивания солода.
Ферменты (от лат. fermentum — закваска) — соединения белковой природы,
обладающие высокой субстратной специфичностью (способностью ускорять строго
определенные реакции без образования побочных продуктов) и необычайно высокой
биокаталитической активностью. Достаточно отметить, что в концентрации всего лишь
10-7...10"9М ферменты ускоряют катализируемую ими реакцию иногда более, чем в
К)10 раз.
Впервые практическое подтверждение существования ферментов было осуществ-
лено в 1833 году, когда французский химик Ансельм Пайен (1795-1871) выделил из
проросшего зерна вещество, названное им «диастаз», в присутствии которого крахмал
из зерен разлагался на простые сахара во много раз быстрее.
Среди важнейших для пивоварения ферментов пивоваренного солода следует
выделить: амилазы (а- иР-амилазы), цитазы (р-глюканаза, целлобиаза), пептидазы
(эндо- и экзопептидазы), фосфатазы (фитаза, нуклеотидаза), а-глюкозидазы, липазы,
оксидазы, пероксидазы, каталазы и дегидразы [2]. Все перечисленные ферменты, за
исключением а-амилазы, в небольших количествах первоначально уже содержатся в
ячмене. Исключение представляет только а-амилаза, биосинтез которой начинается
непосредственно в ходе проращивания ячменя.
^-амилаза обладает способностью катализировать гидролиз крахмала ячменя,
который состоит из смеси двух полисахаридов — амилозы (~20 %) и амилопектина
(-80 %). Амилоза расщепляется Р-амилазой до мальтозы на 100%, а амилопектин —
примерно на 50 % с образованием а-ами.тодекстрина.
Содержание р-амилазы в непроросшем зерне зависит от сорта ячменя, климатиче-
ских условий, года и места произрастания, но прежде всего от содержания белка в
ячмене. Одна часть р-амилазы содержится в зерне в свободной форме, а другая —
в связанной, при этом фермент соединен с нерастворимым белком дисульфидными
связями. Концентрация свободной р-амилазы в непроросшем ячмене снижается от
алейронового слоя к середине эндосперма. В процессе проращивания связанная
Р-амилаза переходит в растворимое состояние и становится активной. Это становит-
ся возможным благодаря действию пептидазы, которая к этому времени увеличивает
Ферменты для пивоварения
novozymes • И солодоращения • www.novozymes.com
ПРОИЗВОДСТВО ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
153
свою активность и разрывает дисульфидные связи между Р-амилазой и нераствори-
мым белком.
Диапазон стабильностир-амилазы наблюдается при pH 4...8, а оптимум активно-
сти — при pH 4,5...5,0 [2].
Максимальная активность р-амилазы достигается на четвертые—пятые сутки про-
ращивания (рис. 3.17).
Активация р-амилазы интенсифицируется с увеличением влажности проращивае-
мого ячменя вплоть до 43 %. Более высокие значения влажности не дает заметного
эффекта.
В более крупных зернах ячменя одного и того же сорта содержание р-амилазы
больше, чем в мелких.
Проращивание ячменя при температуре более 15 °C не способствует активизации
ферментов, что подтверждают нижеприведенные данные [8]:
Температура проращивания ячменя, °C ......13 15 17
Активность Р-амилазы высушенного солода, ед. 251 263 230
В общем, можно отметить, что влияние технологических режимов проращивания
на активность р-амилазы относительно невелико. Основным фактором, определяю-
щим степень активности р-амилазы в солоде, является содержание белка в исходном
ячмене.
а-амилаза обладает способностью катализировать гидролиз амилозы до мальто-
зы на 87 % и глюкозы на 13 %. Активность а-амилазы характеризуетпродолжатель
ность осахаривания солода.
В отличие от прочих ферментов а-амилаза в непроросшем ячмене отсутствует, и
ее образование происходит только в процессе проращивания ячменя. При этом неза-
висимо от интенсивности дыхания зерна, которая на четвертые-пятые сутки прора-
щивания начинает снижаться, накопление а-амилазы продолжает возрастать в течение
всего цикла проращивания (рис. 3.17).
Замачивание Проращивание
Рис. 3.17. Характер изменения активности амилоли-
тических ферментов при замачивании и проращива-
нии ячменя:
1 —а-амилаза; 2—р-амилаза; 3— интенсивность дыхания зерна
Ферменты для пивоварения
и солодоращения
novozymes*
www. novozymes. com
154
ипжгпстя ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
Диапазон стабильностиа-амилазы наблюдается при pH 5...9, а оптимум активно-
сти при pH 5...6. Она способна выдерживать термическую нагрузку, при которой
р-амилаза необратимо инактивируется, например, нагревание до 70 °C в течение 20
минут.
Активность а-амилазы, в отличие от Р-амилазы, повышается ионами Са2+ а ее
действие усиливается в присутствии ионов С1.
Цитазы обладают способностью расщеплять гемицеллюлозу, целлюлозу и гумми
вещества, в том числе р-глюканы и пентозаны. Гидролиз Р-глюканов осуществляется
с помощью эндо-р-глюканазы, целлобиазы и ламинарибиазы. Расщепление пентозанов
происходит под действием эндо- и экзоксиланаз, арабинозидазы, ксилобиаз.
На активность эндо-р-глюканазы оказывают влияние влажность, температура и
способ замачивания ячменя, а также интенсивность воздухообмена. Оптимальными
условиями являются: замачивание ячменя с продолжительной воздушной фазой влаж-
ность зерна около 40 %, температура проращивания 13... 15°C и постоянный подвод
кислорода. Эидо-р-глюканазная активность возрастает на третьи сутки проращива-
ния и остается постоянной вплоть до окончания процесса.
Активность целлобиазы при солодоращении снижается пропорционально повыше-
нию активност и других ферментов.
Активность ферментов, расщепляющих пентозаны, при проращивании возрастает
примерно в 3 раза.
Пептидазы. К этим ферментам относят эндо- и экзопептидазы. Первые расщеп-
ляют неактивные белки до полипептидов и пептидов, а вторые —полипептиды и
пептиды до аминокислот.
Активность пептидаз возрастает при солодоращении примерно в 4 раза. Эндопеп-
тидаза по сравнению с экзопептидазой более устойчива к тепловому воздействию и
при pH 4,4...4,6 способна выдерживать температуру 6О...7О°С.
Фосфатазы расщепляют фосфорорганические соединения. Важнейшими из них
в ячмене являются фитаза и нуклеотидаза. Активность фосфатаз увеличивается при
проращивании ячменя в 7...10 раз.
а-глюкозидаза (мальтаза) расщепляет мальтозу до глюкозы. В процессе про-
ращивания его активность возрастает примерно в 2 раза.
Липазы содержатся главным образом в оболочках зерна и в алейроновом слое.
В процессе проращивания зерна липазы расщепляют жиры.
Оксидазы - ферменты класса оксидоредуктаз, катализирующие окислительно-
восстановительные реакции, способствуют отдаче отнятого от окисляемого субстрата
водорода непосредственно кислороду воздуха, в результате чего образуется вода или
пероксид водорода, который может играть роль окислителя [2J.
Пероксидазы катализируют реакции окисления органических соединений с по-
мощью пероксида водорода.
Каталаза катшчизнрует реакцию разложения пероксида водорода с образовани-
ем воды и молекулярного кислорода.
Активность ферментов, катализирующих окислительно-восстановительные реак-
ции дыхания, и процессе проращивания зерна значительно возрастает. Однако это
происходит в меньшей степени, чем у амилаз.
Дегидразы способствуют осуществлению при дыхании зерна анаэробной стадии
окисления органических веществ, отнимая от них водород [2]. В процессе сушки
солода дегидразы полностью разрушаются.
Ферменты для пивоварения
и солодоращения
novozymes *
www. novozymes .com
ПРОИЗВОДСТВО ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
155
3-5-1.3- Биотрансформация веществ в зерне при его проращивании
Под действием ферментов в прорастающем зерне начинается биотрансформация
веществ, характеризующаяся расщеплением всех высокомолекулярных нераствори-
мых соединений (крахмала, белков) и переходом их в низкомолекулярные раствори-
мые вещества, которые могут быть использованы для питания зародыша. В свою
очередь потребление зародышем преобразованных с помощью ферментов запасных
веществ зерна сопровождается образованием в нем новых клеток. Таким образом,
процесс проращивания зерна характеризуется двумя взаимно противоположными, но
неразрывно связанными между собой процессами — гидролизом запасных веществ
эндосперма и синтезом новых веществ в прорастающем зародыше. В результате
осуществления обоих процессов изменяется химический состав зерна.
Биотрансформация веществ при дыхании зерна. Под действием оксидаз
осуществляется важнейший энергетический процесс на стадии проращивания — ды-
хание зерна (см. формулу 3.1), в результате которого сахара окисляются до диоксида
углерода и воды с выделением 2822 кДж теплоты на 1 г-мол глюкозы. Приблизи-
тельно 20...25 % крахмала превращается в сахар, из них 9...11 % расходуется на
дыхание, 3...4 % — на построение корешков и ростков и 8... 12 % остается в солоде в
виде сахара, придавая ему сладковатый вкус [2].
При дыхании повышается температура зерна, что способствует образованию фер-
ментов и увеличению потерь. Даже небольшое возрастание потерь на дыхание приво-
дит к существенным потерям наиболее ценной составной части зерна — экстракта.
Например, увеличение потерь на дыхание всего на 0,1% при выработке 1000 т солода
приводит к потерям 1 т экстракта.
Если приток кислорода воздуха стимулирует дыхание, то накапливание диоксида
углерода сдерживает его.
Снижению потерь сухого вещества на дыхание способствуют:
• сокращение продолжительности проращивания;
• проращивание при относительно низких температурах;
• сдерживание дыхания зерна.
Ограничение дыхания зерна в процессе проращивания, которое можно осуществ-
лять уже с третьих суток, позволяет не только снизить потери сухих веществ на
дыхание, но и снизить значение числа Кольбаха и содействовать вкусовой стабильно-
сти пива благодаря повышению ферментативной активности липоксигеназы.
Однако следует помнить, что при недостаточной аэрации и повышенном содержа-
нии диоксида углерода в зерне осуществляется интрамолекулярное дыхание, способ-
ное привести к гибели зародыша:
С6Н12О6 ФеРменть£ 2СН3СН2ОН + 2СО2 + 118 кДж (28,2 ккал). (3.16)
дыхани
Неполное окисление сахаров в процессе дыхания приводит к образованию в
зерне щавелевой и лимонной кислот. В солоде обнаружены и другие органические
кислоты — молочная, янтарная, уксусная и пропионовая. Благодаря образованию
кислот, спиртов и эфиров свежепроросший солод приобретает специфический прият-
ный аромат, напоминающий запах свежих огурцов.
При проращивании отечественных ячменей каждый килограмм потерь сухих ве-
ществ способствует выделению 17 832 кДж (4283 ккал) теплоты [2].
Биотрансформация углеводов. Одним из первых ферментативных процес-
сов при проращивании зерна является цитолиз, в результате которого происходит
•S’
novozymes®
Ферменты для пивоварения
и солодоращения
www.novozymes.com
156
ИНЖЕНЕРИЯ ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
постепенное разрушение клеточных стенок крахмалсодержащих клеток. Вследствие
этого появляется возможность доступа внутрь и активного действия других фермен-
тов, например, амилаз, катализирующих расщепление крахмала до низкомолекулярных
сахаристых веществ — глюкозы, мальтозы, мальтотриозы, мальтодекстринов, сахаро-
зы, фруктозы и пр.
Значительная часть образовавшихся сахаров незамедлительно транспортируется к
зародышу и сгорает при дыхании либо используется для образования новых клеток.
В результате этого содержание крахмала в солоде по сравнению с исходным ячменем
снижается на 4...5 % в пересчете на абсолютно сухое вещество зерна.
Количество сахаров в солоде примерно в 3,5...4 раза выше, чем в исходном
ячмене. Например, в ячмене содержится 2,33 % сахаров, а в свежепроросшем солоде
их количество возрастает до 8,56 % [2].
Из несбраживаемых углеводов при проращивании ячменя в зерне накапливаются
пентозаны. Если в ячмене их содержится 2...3 %, то в свежепроросшем солоде около
10%.
Биотрансформация азотсодержащих веществ. Протеолитические фер
менты катализируют гидролиз белков. При этом воздействию ферментов прежде
всего подвергается резервный белок, содержащийся в клетках эндосперма, прилегаю-
щих к алейроновому слою. Этот запасной белок преимущественно и служит источни-
ком азотистого питания зародыша.
Расщепление белков при проращивании зерна начинается с действия эндопептида-
зы, в результате чего высокомолекулярные резервные белки трансформируются в
низкомолекулярные водорастворимые соединения, способные транспортироваться в
качестве питательных веществ к развивающемуся зародышу. Вначале эндопептидаза
расщепляет исходные белки на альбумозы и пептоны, а затем трансформирует эти
продукты гидролиза в полипептиды. После этого вступают в действие экзопептида-
зы, и расщепляют полипеп тиды до аминокислот.
При проращивании не менее 55 % азотистых веществ ячменя трансформируются
до аминокислот, однако только 25...30 % из них вновь расходуется на синтез и пре-
вращается в водонерастворимые белковые соединения, входящие в состав зародыше-
вых корешков и листка, но уже с другими свойствами и составом.
Степень ферментативного гидролиза белковых веществ в солоде, характеризую-
щаяся числом Кольбаха, в значительной степени зависит от сорта ячменя, который,
безусловно, можно считать основным носителем свойств, определяющих в последую-
щем характер получаемого пива.
Число1 Кольбаха в интервале 36...39 % соответствует солоду удовлетворительно-
го качества, в интервале 39...41 % — солоду хорошего качества, а в интервале
42...45 % — солоду очень хорошего качества.
Типичное содержание азотистых фракций
в пивоваренном ячменном солоде [2]
Таблица 3.5
Содержание В светлом сачоде В темном солоде
Растворимого азота, % общего азота 29...35 24...30
Коагулируемого азота, % растворимого азота 21...26 16...25
Коагулируемого азота, % общего азота 7.5 4...7
Ферменты для пивоварения
и солодоращения
novozymes
www.novozymes.com
ПРОИЗВОДСТВО ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
157
Недостаточное белковое растворение солода (при числе Кольбаха менее 36%)
приводит к затруднению сбраживания и фильтрования пива, а также к повышению
его холодочувствительности — свойства, характеризующего способность пива при
понижении температуры образовывать помутнение. Из солода с повышенным белко-
вым растворением (при числе Кольбаха более 45 %) получают пиво с неудовлетвори-
тельной пеностойкостью и недостаточной полнотой вкуса.
Степень растворения белковых веществ считается нормальной при определенном
количественном соотношении между высшими и низшим! продуктами распада, в том
числе если [2]:
• не менее 33 % общего азота солода находится в растворимой форме (при опреде-
лении в лабораторном сусле из ячменя тонкого помола);
• не менее 27 % общего азота солода находится в виде продуктов распада белков;
• в лабораторном сусле не содержится эдестина и его солей;
• от 9 до 20 % азота находится в форме аминокислот;
• от 5 до 6 % азота находится в виде лейкозина.
Одним из показателей качественной оценки солода служит формольное число, то есть
содержание формольного азота в 100 г сухого вещества солода. Если солод содержит
свыше 230 мг формольного азота, то его считают перерастворенным, при 200.. .230 мг —
очень хорошо растворенным, а при менее 180 мг — плохо растворенным.
Наиболее интенсивный распад белковых веществ соответствует периоду наиболее
интенсивного образования и наиболее высокой активности пептидаз, которые наблю-
даются на 5-е сутки проращивания. Оптимальной температурой для расщепления
белковых веществ является 13... 16 °C.
В результате биотрансформации веществ в процессе проращивания зерна в солоде
остается 88 % сухих и 87,24 % белковых веществ от количества в исходном пивова-
ренном ячмене [2].
Биотрансформация жиров. В ячмене содержится примерно 2 % жира. В
процессе проращивания ячменя содержание жира сокращается. Около 0,2 % жира
окисляется или сжигается. Жир, содержащийся в щитке, расщепляется ферментом
липазой на глицерин и свободные жирные кислоты. Жир алейронового слоя перехо-
дит без изменения полностью в дробину.
Поскольку жир способствует разрушению пивной пены и снижает вкусовую ста-
бильность пива следует предотвратить его переход в сусло.
Биотрансформация фосфорорганических соединений. В процессе прора-
щивания зерна происходит гидролиз инозитфосфорной кислоты при участии фермен-
та фитазы, который обладает способностью отщеплять остатки фосфорной кислоты
от инозитфосфорной кислоты. В результате наряду с фосфорной кислотой образует- :
ся спирт инозит, являющийся, в частности, стимулятором роста растений. Один из его •
изомеров — лезо-инозит — относят к витаминам, поскольку он в очень малых
количествах необходим для роста и развития дрожжей.
Изменение pH и титруемой кислотности. В процессе солодоращения pH
водных вытяжек свежепроросшего солода изменяется незначительно, поскольку бу-
ферное действие солода выше, чем у ячменя.
Титруемая кислотность при этом возрастает более существенно, что вызвано рас-
творением кислых фосфатов и образованием органических кислот, вследствие рас-
щепления белковых веществ.
Различают начальную, ферментативную и общую кислотность солода. Начальной
называют кислотность, имеющуюся в зерне до прорастания. Кислотность фермента-
Ферменты для пивоварения
и солодорвщения
novo/ymes*’
www.novozymes.com
158
ИНЖЕНЕРИЯ ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
тивная является результатом действия ферментов при температуре затирания солода
равной 53 °C в течение 3 часов. Общая кислотность является суммой начальной и
ферментативной. Отсюда следует, что ферментативную кислотность определяют по
разности между общей и начальной кислотностями.
Количественное изменение растворимого экстракта. В результате фер-
ментативных преобразований при проращивании ячменя содержание растворимых
веществ в зерне возрастает. В расчете на 100 г сухого вещества содержание раство-
римого экстракта в свежепроросшем солоде возрастает примерно вдвое — с 7 г
в исходном ячмене до 14 г в полученном из него свежепроросшем солоде [2].
Степень ферментативного гидролиза эндосперма характеризуется степенью ра-
створения солода. При меньшем значении степени растворения качество солода выше.
Степень растворения не более 2,5 % свидетельствует о достаточно хорошем качестве
солода, соответствующего I классу. При использовании такого солода можно без
проблем перерабатывать при затирании до 30 % несоложеных зернопродуктов.
О степени общего растворения солода можно судить по вязкости лабораторного
сусла — чем выше вязкость, тем хуже растворен солод и, следовательно, выше чис-
ленное значение степени растворения солода. Качественный, хорошо растворенный
солод характеризуется вязкостью лабораторного сусла не выше 1,61 мПа • с. Вяз-
кость лабораторного сусла в интервале 1,62... 1,67 мПа • с свидетельствует об удов-
летворительном качестве солода, а более 1,67 мПа • с — о недостаточном общем
растворении солода.
Если зерна товарного солода легко раскусываются и рассыпаются — это признак
хорошего растворения эндосперма.
Крахмал при проращивании расшепляется в количестве около 5 %, но при затира-
нии он расщепляется практически полностью, поскольку температурный оптимум ами-
лаз очень высок — 66...70 °C.
Белковые вещества при проращивании расщепляются сильнее, потому что протео-
литические ферменты имеют более низкий температурный оптимум действия.
Количественные изменения основных показателей в зерне при проращивании при-
ведены в табл. 3.6.
Таблица 3.6
Основные химические показатели ячменя и свежепроросшего солода [2]
Наименование показателей Ячмень Свежепроросший солод
Влажность, % светлый темный
Влажность, % 14...16 42.44 44...48
Кислотность, мл децинормального раствора щелочи на 100 г сухого вещества: начальная ферментативная общая 1,8...1,2 5.3..5.7 7.3...7.7 5,6...6,6 6.0...6.4 11 Д..12.5 6,3...6,8 7.6...8.0 14.0...14.8
Формольный азот, мг азота на 100 г сухого вещества: начальный ферментативный общий 20...40 20...45 50...70 180...200 80... 120 270...300 220...260 100... 140 330...390
Амилолитическая активность, ед. Винди- ша-Кольбаха 60..50 300...400 400...500
Ферменты для пивоварения
и солодоращения www.novozymes.com
novozymes
ПРОИЗВОДСТВО ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
159
Образование диметилсульфида. На разных стадиях производства солода и
пива образуется S-метилметионин (СММ), являющийся предшественником диметил-
сульфида (ДМС) — летучего соединения серы. Повышенное содержание ДМС в
пиве (более 100...150 мкг/кг) заметно ухудшает его органолептические свойства —
придают пиву овощной или травянистый запах и неприятный привкус [3].
Это обстоятельство требует организовать замачивание и прорашивание ячменя
таким образом, чтобы в ДМС превращалось минимальное количество его предше-
ственника — СММ. С этой целью необходимо стремиться к обеспечению меньшей
степени растворения, для чего:
• использовать при проращивании зерно с относительно невысокой степенью зама-
чивания;
• вести проращивание при низкой влажности проращиваемого зерна;
• вести проращивание при более низкой температуре.
Основная часть образовавшегося СММ содержится в корешках зародыша и уда-
ляется с ними после отбивки от солода.
Применение стимуляторов при проращивании. В разделе 3.4.1 уже упо-
миналось о стимулирующем действии на ячмень гибберелловой кислоты, добавляемой
в замочную воду.
Однако гибберелловую кислоту применяют также и на стадии проращивания зер-
на, при этом ее удельный расход составляет всего 0,03...0,08 г на 1 т ячменя [3].
Расход стимулятора определяют в зависимости от сорта ячменя и года сбора урожая,
а также от стадии проращивания — в начале процесса в целях сокращения периода
покоя зародыша вносят большее количество гибберелловой кислоты, а при последу-
ющей обработке ее расход сокращают.
Гиббереловую кислоту, представляющую собой белый кристаллический порошок,
предварительно растворяют в спирте или ацетоне в пропорции 1 г на 50 мл, а затем
разбавляют водой до нужной концентрации. Поскольку гибберелловая кислота весь-
ма не стойка, ее раствор необходимо готовить не ранее, чем за сутки до применения.
Внесение раствора гибберелловой кислоты в массу проращиваемого зерна осуще-
ствляют различными способами. В одном из них стимулятор впрыскивают в массу
зерна со сжатым воздухом через форсунки. В другом — распыляют раствор гиббе-
релловой кислоты над проращиваемым зерном во время ворошения. Для этого воро-
шитель должен быть оснащен распылительными форсунками для орошения зерна.
Действие стимулятора наиболее эффективно, если его распылять на наклюнувшееся
зерно, на поверхности которого нет капельной влаги. В этом случае раствор гиббе-
релловой кислоты лучше задерживается на зерне и быстро поглощается зародышем.
3.5.2. Оборудование для солодоращения
Замоченное зерно проращивают в солодорастильных аппаратах с соблюдением
температурного и влажностного режимов, подвода необходимого количества конди-
ционированного воздуха и удаления диоксида углерода. Указанные условия можно
создать в помещениях или аппаратах, изолированных от окружающей среды.
Классификация солодорастильных аппаратов. Солодорастильные аппа-
раты классифицируют по ряду специальных признаков:
• по конструктивному устройству (ящичные, барабанные, шахтные И пр.);
• по форме сечения (прямоугольного, круглого);
Ферменты для пивоварения
и солодоращения
novozymes
www.novozymes.com
160
ИНЖЕНЕРИЯ ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
• по степени герметизации (открытые и закрытые);
• по функциональному назначению (специализированные, предназначенные только
для проращивания зерна, и универсальные — для проращивания, сушки, а иногда и
замачивания);
• по наличию и типу ворошителя солода (без ворошителя и с ворошителем —
шнековым, ковшовым и пр.).
3.5.2.1. Солодорастилъные аппараты ящичного типа
Традиционные солодорастилъные аппараты ящичного типа (рис. 3.18)
достаточно распространены в солодовенных производствах. Обычно их размещают
группами в общем помещении или в отдельных герметизированных камерах.
Солодорастильный аппарат состоит из ситчатого днища 2, закрепленного на опо-
рах 3, образуя при этом подситовое пространство /, в которое вентилятором 7 через
систему кондиционирования, включающую охладитель/? и ороситель5, нагнетают
воздух для аэрации проращиваемого солода. Замоченное зерно загружают на ситча-
тое днище по системе гидротранспорта 10. На верхних длинных стенках аппарата
расположены направляющие, по которым перемещается шнековый ворошитель4. Воздух,
прошедший через слой 11 зерна, циркулирует в аппарате через жалюзи?, смешиваясь
со свежим воздухом, подводимым через жалюзи6’. Отработанный воздух удаляется в
атмосферу через жалюзи 15. Свежепроросший солод выгружают из солодорастиль-
ного аппарата ворошителем 4 в бункеры 17. При этом стенка 12 аппарата отодвигает-
ся с помощью механизма 13, позволяя солоду ссыпаться в бункеры 17. Для доступа
обслуживающего персонала в надсптовое и подситовое пространство солодорастиль-
ного аппарата предназначены специальные герметичные двери / 4 и 16.
При герметизации аппаратов солодоращение проводят с накоплением диоксида
углерода, что позволяет уменьшить интенсивность дыхания и, следовательно, снизить
потери сухих веществ солода.
Количество солодорастильных аппаратов периодического действия должно быть
кратным числу суток проращивания, чтобы каждый день получать новую порцию
Рис. 3.18. Принципиальное устройство солодорастильного аппарата ящичного типа:
1 — подситовое пространство; 2—ситчатое днище; 3 — опора ситчатого днища; 4 — шнековый ворошитель;
5 — ороситель; 6 — охладитель/нагреватель; 7 — вентилятор; в — жалюзийная заслонка на входе свежего
воздуха; 9 — жалюзийная заслонка рециркулируемого воздуха; 10 — система гидротранспорта; 11 — слой
зерна; 12—отодвигаемая стена; 13 — механизм для отодвигания стенки; 14, 16—герметичные двери; 15 —
жалюзийная заслонка на выходе отработанного воздуха; 17— бункеры
Ферменты для пивоварения
и солодоращения • www.novozymes.com
novozymes
ПРОИЗВОДСТВО ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
161
свежепроросшего солода и равномерно загрузить оборудование солодовни. На ста-
рых солодовнях количество солодорастильных аппаратов обычно кратно 8, а на
современных — 5...6.
Каждый солодорастильный аппарат соединен воздуховодами с системой кондици-
онирования и нагнетания воздуха, которая может быть индивидуальной — для каж-
дого аппарата, или групповой — для нескольких аппаратов. В солодовнях с отдельно
установленными солодорастильными аппаратами и индивидуальными системами кон-
диционирования солод можно проращивать в каждом из аппаратов автономно при
оптимальных параметрах процесса для каждой партии ячменя.
Ранее применяли аппараты ящичного типа, в которых кондиционированный воз-
дух не нагнетался, а отсасывался через слой зерна с помощью вентиляторов. Эти
системы вентиляции сложны в эксплуатации и менее эффективны, поэтому в настоя-
щее время практически не применяются.
Солодорастильный аппарат ящичного типа состоит из корпуса прямоугольной
формы с ситчатым днищем, под которым расположено подситовое пространство.
Высота стенок ящика над ситами от 1,2 до 2 м. Изготавливают их из железобетона
или кирпича. Короткие стенки аппарата на внутренней стороне имеют полукруглые
выемки, соответствующие диаметру вертикальных шнеков ворошителя, что исключа-
ет на концах аппарата образование неперемешпваемых зон.
Ширина солодорастильного аппарата может достигать -7 м, а длина должна пре-
восходить ширину в 4...8 раз. Обычно она не превосходит 60 м. Это обусловлено
тем, что в более узких и длинных аппаратах труднее обеспечить равномерность венти-
лирования зерна, поскольку в удаленные зоны аппарата воздух будет поступать с
меньшей относительной влажностью за счет частичного конденсирования влаги на
стенках воздушного канала. В более широких и коротких аппаратах удорожается
ворошитель и сложнее обеспечить равномерное распределение воздуха по ширине.
Ситчатое днище аппарата состоит из отдельных секций, которые могут быть съем-
ными или стационарными. Каждая секция представляет собой металлическую раму
из профилированного уголка, на которую приварен перфорированный лист толщиной
2...3 мм из нержавеющей или оцинкованной стали. Ширина щелевых отверстий сита
составляет 1,5... 1,8 мм, а ориентированы они должны быть перпендикулярно направ-
лению движения ворошителя. Живое сечение наиболее распространенных штампо-
ванных ситчатых днищ составляет около 30 %. Живое сечение ситчатых днищ, изго-
товленных из специального профиля, достигает 38 %, но они почти вдвое дороже.
Высота подситового пространства для съемных сит 0,6...0,7 м, а для стационарных
сит — 1,8...2,0 м. В настоящее время сита в солодорастильных аппаратах преимуще-
ственно изготавливают стационарными.
Замоченный ячмень подают в солодорастпльные аппараты самотеком или гидро-
транспортом, при этом вода удаляется через подситовое пространство. Удельная на-
грузка на ситчатое днище солодорастильного аппарата по перерабатываемому ячме-
ню обычно составляет 600...650 кг/м2, а в некоторых современных конструкциях
может достигать 750 кг/м2.
Высота заполнения солодорастильных аппаратов зависит от объема прорастающе-
го ячменя и изменяется ежедневно, поскольку по мере прорастания объем 1 т ячменя
увеличивается от 2 до 3.2 м , причем, в отличие от токовых солодовен, только за счет
увеличения высоты слоя. Максимальная высота слоя солода в современных соло-
довнях достигает 1,6 м.
Ферменты для пивоварения
и солодоращения
• novozymes •'
www. no vozy mes.com
162
ИНЖЕНЕРИЯ ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
Каждый солодорастильный аппарат ящичного типа периодического действия ос-
нащен индивидуальным шнековым ворошителем, предназначенным для:
• разравнивания слоя замоченного зерна после загрузки в аппарат;
• обеспечения равномерности тепло- и массообмена и устранения застойных зон в
слое зерна за счет его периодического перемешивания;
• сохранения сыпучести зерна за счет его рыхления и предохранения от образова-
ния сплошного «монолита»;
• механизированной разгрузки аппарата.
Шнековый ворошитель (рис. 3.19) представляет собой передвижную каретку 3, на
которой установлены вертикальные шнеки 6, вращающиеся от приводов 5. Между
крайней нижней точкой шнеков и ситчатым днищем / должен оставаться зазор, ис-
ключающий контакт шнеков с днищем. Каретка благодаря приводу? перемещается
на роликах по направляющим, вмонтированным в длинные стенки аппарата, а шнеки,
вращаясь, перемешивают солод. Шнеки выполняют со сплошными витками, с ленточ-
ными витками и комбинированные, нижняя часть которых выполнена со сплошными
витками, а верхняя — с ленточными. Смежные шнеки должны вращаться навстречу
друг другу для лучшего перемешивания солода, поэтому одни из них изготавливают
с правой, а другие с левой навивкой. Для предохранения проращиваемого солода от
облома ростков частота вращения шнеков должна быть около 8 мин-1. Над каждым
шнеком закрепляют горизонтальную лопасть или вилку 4, направленную концами
вниз, для выравнивания поверхности слоя зерна.
Поступательная скорость каретки составляет около 0,5 м/мин. Передвижение
каретки и вращение шнеков осуществляются от отдельных приводов во влагозащи-
щенном исполнении.
Продолжительность механизированной выгрузки солода из солодорастильного
аппарата должна составлять 2.. .3 часа. Ее осуществляют с помощью шнековых воро-
шителей двумя основными способами. В одном из них (рис. 3.20) у аппарата одна из
коротких стенок 3 является разгрузочной — она отодвигается и шнековый вороши-
тель / сдвигает поочередно порцию за порцией проросший солод на ленточный, скреб-
ковый или винтовой конвейер 6, расположенный ниже кромки ситчатого днища.
Рис. 3.19. Принципиальное устройство шнекового ворошителя:
1 — ситчатое днище; 2 — привод; 3 — электропривод каретки; 4 — выравниватель; 5 — привод шнека; 6 —
вертикальный шнек
Ферменты для пивоварения
и солодоращения
novozymes
www. novozymes. com
ПРОИЗВОДСТВО ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
163
Рис. 3.20. Принцип выгрузки свежепроросшего солода из солодорастильного аппарата ящичного типа с применением
шнекового ворошителя: а — проращивание солода; б — разгрузка свежепроросшего солода:
1 — шнековый ворошитель; 2 — слой солода; 3 — отодвигаемая стенка; 4 — бункер; 5 — порция солода; 6 — шнек
Ферменты для пивоварения
и солодоращения
novozymes
www. novozymes .com
inuuDarttlHUIU СОЛОДА
Осушествляется эт0 следующим образом: ворошитель 1 при вращающихся шнеках
входит в толщу солода 2, а затем при неподвижных шнеках, двигаясь к открытой
разгрузочной стенке 3, захватывает порцию 5 солода и сталкивает ее в бункер 4, из
которого она выгружается конвейером 6. Скорость передвижения ворошителя при
разгрузке 10 м/мин.
Разгрузку другим способом осуществляют с помощью шнекового ворошителя,
оснащенного подвижной разгрузочной стенкой (фото 3). Принципиальное устройство
шнекового ворошителя с разгрузочной стенкой показано на рис. 3.21. Разгрузочная
стенка представляет собой узкий металлический короб 1, внутри которого расположе-
ны горизонтальный и наклонный шнеки, соответственно? и 5. Горизонтальный шнек
2 расположен у днища короба /, а верхняя часть наклонного шнека 5 выступает над
коробом 1. Перед началом разгрузки аппарата шнековый ворошитель 4 устанавлива-
ют в крайнее положение вплотную к разгрузочной стенке. С помощью рычагов
жестко соединяют ворошитель со стенкой и откидывают ее крышку. При разгрузке
ворошитель со стенкой перемещается вдоль аппарата. Вертикальные шнеки вороши-
теля 4 поднимают солод от ситчатого днища 3 до уровня верхней кромки короба 1 и
он переваливается внутрь, где перемещается горизонтальным шнеком? к приемному
устройству наклонного шнека5, который выгружает его на скребковый или ленточ-
ный конвейер 6, расположенный вдоль солодорастильного аппарата. В процессе соло-
дорашения разгрузочная стенка не используется и покоится, примыкая к одной из
коротких стенок солодорастильного аппарата.
Фото 3. Шнековый ворошитель с подвижной разгрузочной стенкой солодорастильного
аппарата прямоугольного сечения
novozymes^ •
Ферменты для пивоварения
и солодоращения
www. novozymes. com
ПРОИЗВОДСТВО ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
165
Рис. 3.21. Принципиальное устройство шнекового ворошителя с раз-
грузочной стенкой:
1 — короб разгрузочной стенки; 2— шнек горизонтальный; 3—ситчатое днище; 4—шнек
вертикальный; 5 — наклонный шнек; 6—конвейер
Иногда в ящичных аппаратах при разгрузке солод сдвигают не шнековым воро-
шителем, а специальной разгрузочной машиной 7 (рис. 3.22), которая перемещается от
одного ящика к другому на передвижной платформе 11. Она представляет собой
каретку с откидывающимся скребком. Машина останавливается над слоем солода,
скребок опускается в зерно и машина начинает перемещаться в сторону открытой
разгрузочной стенки 10, толкая скребком по ситчатому днищу 8 порцию солода.
Рис. 3.22. Принцип выгрузки свежепроросшего солода из солодорастильного аппарата
ящичного типа с применением разгрузочной машины;
1 — кондиционер воздуха; 2 и 3 — воздуховоды для рециркулирующего воздуха; 4 — вентилятор; 5 —
устройство для забора свежего воздуха; 6—ворошитель шнековый; 7—машина разгрузочная; в—ситчатое
днище; 9—замочный аппарат; 10—разгрузочная стенка: 11 — передвижная платформа; 12—конвейер
ферменты для пивоварения
и солодоращения
novozymes
www. novozymes .com
166
ИНЖЕНЕРИЯ ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
Солодорастилъные аппараты типа «передвижная грядка* (рис. 3.23)
являются одной из разновидностей ящичных аппаратов, в которых организован по-
точный метод солодоращения. Они представляет собой солодорастильные ящики 3
длиной 24...48 м, шириной 3...4,5 м с подситовым пространством 10 около 0,6 м при
съемных ситах или 2м — при несъемных. Подситовое пространство 10 ящика
разделено кирпичными или бетонными перегородками на 8... 16 отделений, в каждое
из которых через воздухораспределительный канал 4 вентилятором нагнетают кон-
диционированный воздух для охлаждения и аэрации солода. Проращиваемое зерно
периодически перебрасывают ковшовым ворошителем вдоль ящика от места загруз-
ки к месту выгрузки. Загрузку замоченного зерна из замочных аппаратов 1 и 2
осуществляют всегда с одной стороны солодорастильного аппарата.
На продольных стенках ящика уложены рельсы, по которым на каретке перемеща-
ется ковшовый ворошитель 5. Его ковши, закрепленные на двух подвижных замкну-
тых цепях, зачерпывают солод спереди и перебрасывают его через ворошитель. Та-
ким образом, одновременно с ворошением осуществляется и перемещение солода в
направлении, противоположном движению ворошителя. За один проход ворошителя
вдоль ящика весь солод перемещается по ситу к зоне разгрузки на один шаг, соответ-
ствующий длине переброски солода и ширине отделения подситового пространства.
Рис. 3.23. Принципиальное устройство солодорастильного аппарата
типа «передвижная грядка»:
1,2—замочные аппараты; 3—солодорастильный аппарат; 4 — воздухораспределитель-
ный канал; 5 — ковшовый ворошитель; 6 — передвижная тележка; 7 — бункер; 8 —
шнек; 9—нория; 10—подситовое пространство
Ферменты для пивоварения
и солодоращения
novozymes
www.novozymes.com
ПРОИЗВОДСТВО ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
167
При перемещении зерна два раза в сутки (через каждые 12 часов) подситовое
пространство разделяют на 16 отделений, а один раз в сутки — на восемь отделений.
Перемещаясь вдоль всего ящика в течение 8 суток, ячмень прорастает и ковшовым
ворошителем сбрасывается в бункер 7, откуда транспортируется конвейерами 8 и
норией 9 на сушку.
Одной из технологических особенностей солодорастильных аппаратов типа «пере-
движная грядка» является то, что они обеспечивают ежесуточную выгрузку свеже-
проросшего солода. Это обстоятельство позволяет иметь один аппарат в составе
солодовне. Однако принимая во внимание, что ширина аппарата и длина переброса
зерна ограничена конструктивными особенностями ворошителя, производительность
солодовни при использовании одного аппарата будет относительно не высока. Поэто-
Рабочий ход
А
Рис. 3.24. Принципиальное устройство ковшового ворошителя:
1 — каретка; 2 — направляющие колеса; 3 — натяжная звездочка; 4 — ковшовый
элеватор; 5 — направляющая звездочка; 6— резиновый скребок; 7—ковш; 8 —
рама; 9—ведущие колеса; 10 — ведущая звездочка
Ферменты для пивоварения
и солодоращения
novozymes
www.novozymes.com
168
ИНЖЕНЕРИЯ ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
му в состав солодовни такого типа включают несколько солодорастильных аппара-
тов, количество которых может быть не кратным числу суток проращивания. При
этом один ворошитель может обслуживать поочередно 3...4 солодорастильных аппа-
рата, для чего его перемещают от одного ящика к другому с помощью передвижной
тележки 6.
Ковшовый ворошитель (рис. 3.24) состоит из каретки 1, цепного ковшового эле-
ватора 4, смонтированного на раме#, механизма его подъема, приводов элеватора и
каретки. В процессе ворошения каретка перемещается вдоль ящика на колесах, одни
из которых направляющие?, а другие — ведущие?. Ковши 7 элеватора размещены
на цепях по всей ширине ящика. Каждая цепь элеватора огибает ведущую 10, натяж-
ную 3 и направляющую 5 звездочки. Скорость движения цепи элеватора около
20 м/мин.
В начале цикла ворошения переднюю часть элеватора опускают в крайнее нижнее
положение, при котором ковши не доходят до сит чатого днища аппарата примерно на
10...15 мм, затем приводят в движение элеватор и каретку. Скорость рабочего хода
ворошителя -0,33 м/мин. Ковши зачерпывают зерно и перебрасывают его назад
относительно движения каретки, которая медленно передвигается вперед вдоль ящи-
ка. Сита подчищаются от зерна резиновыми скребками 6, укрепленными на ковшах 7.
В конце ящика, где установлены концевые выключатели, каретка останавливается, а
ковшовый элеватор механизмом подъема перемещается в верхнее положение. При
поднятом конвейере каретка быстро совершает обратный путь. Скорость холостого
хода ворошителя -2,5 м/мин.
Обычно длина переброса зерна с помощью типового ворошителя составляет 1,5 м,
при этом длина аппарата при двухкратном перебросе ограничена 24 м. Чтобы увели-
чить производительность аппарата, были разработаны ворошители с увеличенной дли-
ной переброса, которая составляет 3 м. В этом случае длина аппарата может быть
увеличена до 48 м.
3.5.2.2. Солодорастильные аппараты круглого сечения
Конструктивные особенности солодорастплг>иых аппаратов круглого сечения де-
лают их наиболее предпочтительными при исиолыювании в современных солодовнях
башенного типа, где их размещают по вертикали один под другим. Но в последнее
время такие аппараты можно встретить и и традиционной компоновке солодовни,
когда все солодорастильные аппараты размещены на одном уровне.
Солодорастильные аппараты круглого сечения изготавливают двух типов — со
стационарным и вращающимся ситчатым днищем. Их оснащают шнековыми вороши-
телями, поэтому принцип их работы (за исключением загрузки и выгрузки) аналоги-
чен ящичным солодорастильным аппаратам.
Солодорастильные аппараты круглого сечения со стационарным
днищем (рис. 3.25) применяют при однократной загрузке до 400 т, при этом их
диаметр не должен превышать 29 м. Межэтажныс перекрытия в них изготавливают
свободнонесущими без центральных опорных конструкции.
Ситчатое днище 1 аппарата имеет кольцевую форму, поскольку в его центре
расположен поворотный бункер /2диаметром 2,11 м, через который осуществляют
выгрузку солода из аппарата или транзитное перемещение материала через аппарат.
Ситчатое днище опирается на опоры 2, установленные в подситовом пространстве,
высота которого около 2 м.
novozymes^' - ФеРгесо^оЯрХо.Х’ОНИВ - www.novozymes.com
ПРОИЗВОДСТВО ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
169
Рис. 3.25. Принципиальное устройство солодорастильного аппарата круглого сечения со ста-
ционарным днищем:
1 — ситчатое днище; 2—опора; 3 — увлажнитель воздуха; 4—охладитель; 5 — вентилятор; 6—жалюзийная
заслонка на входе свежего воздуха; 7—жалюзийная заслонка рециркулируемого воздуха; в—перекидной
клапан; 9 — шнековый ворошитель; 10 — жалюзийная заслонка на выходе отработанного воздуха; 11 —
реверсивный шнек; 12— поворотный бункер
Фото 4. Шнековый ворошитель солодорастильного аппарата круглого сечения с загруз-
кой 250 т в пересчете на суховоздушный ячмень
Ферменты для пивоварения
и солодоращения
novozymes
www. novozymes. com
170
ИНЖЕНЕРИЯ ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
Над ситчатым днищем установлен шнековый ворошитель 9 карусельного типа
(фото 4), который может вращаться вокруг центральной оси аппарата как в одном,
так и в другом направлениях. Помимо ворошения с его помощью осуществляют
загрузку замоченного зерна, выгрузку свежепроросшего солода, увлажнение зерна в
процессе проращивания, а также механизированную мойку рабочей поверхности сит-
чатого днища. Чтобы обеспечить загрузку и разгрузку аппарата, ворошитель оснащен
горизонтальным реверсивным шнеком /1, который может также изменять свое поло-
жение по высоте. Для увлажнения зерна над вертикальными шнеками установлены
распылительные форсунки, к которым подведена вода. Для обеспечения равномерно-
го увлажнения проращиваемого солода форсунки целесообразно изготавливать с
различным проходным сечением — у форсунок, расположенных ближе к центру
аппарата, оно должно быть меньше, а у форсунок, расположенных ближе к стенке
аппарата, — больше. Это позволит исключить переувлажнение проращиваемого соло-
да, расположенного в центральной части аппарата, при недостаточном увлажнении
солода в его периферийной части.
В процессе проращивания зерно, располагаемое на ситчатом днище /, продувают
кондиционированным воздухом, нагнетаемым вентилятором 5 в подситовое простран-
ство солодорастильного аппарата. До требуемых кондиций воздух доводят в системе
кондиционирования, включающей установленные последовательно теплообменник-ох-
ладитель 4 и увлажнитель 3. Воздух, прошедший через слой зерна, циркулирует в
аппарате через жалюзийную заслонку 7, подмешиваясь со свежим, поступающим в
аппарат через жалюзийную заслонку 6. При этом жалюзийные заслонки работают
синхронно в противофазе, обеспечивая нагнетание в подситовое пространство требу-
емое количество воздуха (100 %), например, если заслонка 6 приоткрыта на 20 %, то
заслонка 7 — на 80 %. Избыток отработанного воздуха при повышении давления
автоматически сбрасывается в атмосферу через жалюзийную заслонку 10.
В солодорастильных аппаратах круглого сечения может возникнуть проблема
неравномерности распределения кондиционированного воздуха под ситчатым дни-
щем. Это, в частности, можно заметить по показанию относительной влажности нагне-
таемого воздуха в разных точках подситового пространства — в значительной его
части (в виде широкой полосы по направлению движения входящего в подситового
пространство воздушного потока) относительная влажность составляет требуемое
значение 99... 100 %, в то время как вблизи стенок аппарата по обе стороны от входя-
щего воздушного потока относительная влажность может составлять всего 92...93 %,
что свидетельствует об образовании застойных зон. Для устранения этой проблемы в
подситовом пространстве, непосредственно за входом в него кондиционированного
воздуха,, размещают экраны, рассекающие воздушный поток, направляя его не только
к центральной части аппарата, но и вдоль стенок как с одной, так и с другой стороны.
Для Механизированной гидродинамической мойки ситчатого днища и стенок соло-
дорастильного аппарата в нижней части ворошителя — непосредственно над ситча-
тым днищем — смонтированы подвижные моющие устройства, а вдоль стенки — на
вертикальной трубе — стационарные форсунки для разбрызгивания моющих раство-
ров под высоким давлением 8... 10 МПа. При вращении ворошителя в процессе
мойки вокруг центральной оси аппарата, моющие устройства одновременно соверша-
ют возвратно-поступательные движения в радиальном направлении. Мойка и дезин-
фекция подситового пространства солодорастильного аппарата может осуществлять-
ся вручную или с применением системы механизированной мойки.
Поскольку линейная скорость вертикальных шнеков ворошителя карусельного
типа неодинакова и возрастает от центра к периферии, то для обеспечения равно-
Ферменты для пивоварения
и солодоращения
novozymes*1
www. novozymes. com
ПРОИЗВОДСТВО ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
171
мерного перемешивания зерна частоту вращения шнеков устанавливают также неоди-
наковой. Для удобства вертикальные шнеки разбивают на несколько групп, каждая
из которых работает от индивидуального привода, обеспечивая различные частоты
вращения, например, 2,8; 4,4; 6,6; 8,8; 12 мин-1.
Загрузку замоченного зерна в аппарат осуществляют послойно сверху через спе-
циальный перекидной клапан 8. В одном положении клапана зерно поступает на
ситчатое днище и перемещается по нему горизонтальным шнеком, а в противополож-
ном положении клапана зерно проходит транзитом через аппарат.
При загрузке аппарата ворошитель перемещается вокруг оси прерывисто — как
только концевой датчик, установленный на краю ворошителя, оказывается погружен-
ным в зерно, он поворачивается на небольшой угол и снова останавливается, пока
горизонтальный шнек не распределит равномерно зерно в радиальном направлении от
центра к периферии и концевой датчик опять не покроется зерном. Загрузив на
ситчатое днище один слой, горизонтальный шнек перемещается вертикально на высо-
ту, равную толщине загруженного слоя зерна и загрузка продолжается.
При разгрузке свежепроросшего солода стенка разгрузочного люка в цилиндри-
ческой части перегрузочного бункера /2 отодвигается внутрь и горизонтальный шнек,
находясь в крайнем верхнем положении, начинает перемещать солод от периферии
аппарата к разгрузочному люку. Совершив один оборот вокруг оси, горизонтальный
шнек опускается вниз и разгрузка продолжается.
Солодорастилъные аппараты круглого сечения с подвижным дни-
щем (рис. 3.26) применяют в солодовнях повышенной мощности. Единовременная
загрузка по ячменю в них может достигать 700 т, а диаметр — до 45 м. В этом
Водо для Загрузко зомоченно-
яойки го зерно
Рис. 3.26. Принципиальное устройство солодорастильного аппарата круглого сечения
с подвижным днищем:
1 — подвижное ситчатое днище; 2— ролики; 3 — увлажнитель воздуха; 4 — охладитель; 5 — вентилятор; 6—
жалюзийная заслонка на входе свежего воздуха; 7и /3—жалюзийные заслонки: рециркулируемого воздуха
и на выходе отработанного воздуха; 3—форсунки системы мойки; 9—загрузочно-разгрузочный шнек; 10—
перекидной клапан; 1У — форсунки системы увлажнения солода; 12— шнековый ворошитель; 14—электро-
привод
Ферменты для пивоварения
и солодоращения
novozymes
www.novozymes.com
172
ИНЖЕНЕРИЯ ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
случае по условиям механической прочности аппарат должен быть оснащен централь-
ной опорной конструкцией. Внутри такой опорной конструкции обычно монтируют
трубы для самотечного перемещения зерна сверху вниз.
Ситчатое днище 1 представляет собой кольцевую платформу с внутренним диа-
метром -5 м, а наружным — до 45 м, опирающуюся на ролики?, благодаря чему она
с помощью электропривода / 4 может вращаться вокруг вертикальной оси. При этом
шнековый ворошитель 12 находится в стационарном положении. На ворошителе
смонтирована система форсунок 11 для увлажнения проращиваемого зерна в процес-
се ворошения.
На самотечной трубе устанавливают распределительный клапан 10, с помощью
которого замоченное зерно может быть подано на ситчатое днище 1 аппарата или
транзитом переместиться в нижележащие аппараты. Загружаемое зерно распределя-
ется по ситчатому днищу горизонтальным загрузочно-разгрузочным шнеком 9, осна-
щенным системой форсунок 8 для механизированной мойки ситчатого днища солодо-
растильного аппарата. Загрузочно-разгрузочный шнек в процессе загрузки автомати-
чески перемещается по специальным рейкам вверх, равномерно распределяя в аппара-
те зерно слоями. При разгрузке аппарата горизонтальный шнек, наоборот, выгружая
зерно слой за слоем, опускается вниз.
Процесс аэрации проращиваемого зерна организован таким же образом, как в
солодорастильном аппарате, конструкция которого была описана ранее.
Солодорастильные аппараты с вращающимся днищем применяют реже по ряду
причин:
• они сложнее и дороже в изготовлении;
• они более металлоемки, поскольку днище усиливают снизу ребрами жесткости;
• они более энергоемки в эксплуатации, поскольку приходится приводить в движе-
ние очень большую массу (достаточно массивное днище, нагруженное несколькими
тоннами проращиваемого зерна);
• при их эксплуатации возникает проблема эффективного уплотнения зазора меж-
ду днищем и стенкой аппарата — поскольку зерно проваливается в подситовое про-
странство.
В солодорастильных аппаратах с вращающимся днищем проще организовать мой-
ку нижней поверхности ситчатого днища, поскольку система мойки стационарная, но
промыть такое днище, оснащенное ребрами жесткости, сложнее.
3.5.2.3. Солодорастильные аппараты барабанного типа
Барабанные солодорастильные аппараты представляют собой горизонтальный сталь-
ной цилиндрический корпус, установленный на двух парах опорных роликов. Прора-
щиваемое зерно продувают кондиционированным воздухом, а перемешивают в ре-
зультате медленного вращения барабана.
Барабанные солодорастильные аппараты бывают закрытые и открытые. Особен-
ность закрытых барабанов — полная изолированность проращиваемого зерна от
внешних условий. Существует два типа закрытых барабанов: с плоским ситом и с
ситчатыми трубами.
Барабанный солодорастильный аппарат с плоским ситом (рис. 3.27) представ-
ляет собой стальной горизонтальный цилиндрический корпус 4, опирающийся банда-
жами 3 на две пары опорных роликов 14. На одном из бандажей укреплена червяч-
Ферменты для пивоварения
liOVOZymeS • И солодоращения • www.novozymes.com
ПРОИЗВОДСТВО ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
173
Рис. 3.27. Принципиальное устройство барабанного солодорастильного
аппарата с плоским ситом:
1, 6— наружные стенки; 2— червячная шестерня; 3 — бандажи; 4 — цилиндрический
корпус; 5—сетка; 7. 13 — воздуховоды; 3. 12—внутренние стенки; 14 — опорный ролик
ная шестерня 2, которая находится в зацеплении с червяком 11 и приводит барабан в
медленное вращение. На корпусе расположены люки 10 для загрузки замоченного
зерна и выгрузки проросшего солода. Через эти же люки моют и дезинфицируют
барабан. Внутри аппарата закреплено плоское сито 9, на которое равномерно загру-
жают замоченное зерно. С торцов аппарат закрыт наружными стенками 1 и 6, к
которым подведены через лабиринтные уплотнения или прижимные кольца стацио-
нарные (неподвижные) воздуховоды 13м 7. Внутри корпуса, параллельно наружным,
закреплены внутренние стенки 12 и 8. Между наружными и внутренними стенками
образованы камеры для подвода кондиционированного и удаления отработанного
воздуха.
Замоченный ячмень загружают в аппарат, заполняя его на 50 %, через люки 10,
плотно закрывающиеся дверцами. Высота слоя зерна на ситчатом днище может до-
стигать 1 м. Проращивание ячменя осуществляют в неподвижном аппарате при ниж-
нем горизонтальном расположении ситчатого днища. Кондиционированный воздух
нагнетают в воздуховод 13, откуда он через межстеночное пространство поступает в
подситовое пространство, пронизывает слой солода и через сетку 5 внутреннего
днища 8 проходит через второе межстеночное пространство и удаляется из аппарата
по воздуховоду 7. Сетка 5 предохраняет зерно от выпадения в межстеночное про-
странство при вращении барабана.
Ворошение солода осуществляют за счет медленного вращения барабана вокруг
горизонтальной оси два раза в сутки, при этом барабан совершает 1 оборот за 45 мин.
При вращении барабана солод не проветривают, поскольку он перекрывает выход
воздуха через сетку 5.
При малых объемах производства целесообразно использовать круногабаритные
барабаны, разделенные перегородками на несколько камер. Проветривать каждую
камеру можно отдельно, не нарушая режим проращивания двух различных партий
солода.
Разгрузку солода осуществляют, установив барабан люками вниз, под которыми
расположены приемные бункеры. Для полного опорожнения внутри барабана уста-
новлен шнек, который приводят в движение с помощью электродвигателя через ре-
дуктор и две цепные передачи. На горизонтальном участке одного из воздуховодов
Ферменты для пивоварения
и солодоращения
novozymes*'
www. novozymes. com
174
ИНЖЕНЕРИЯ ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
барабана надето кольцо с двумя звездочками, которое вращается от редуктора через
первую цепную передачу. Вторая же цепная передача обеспечивает движение от
кольца к шнеку независимо от положения пневматического барабана. Шнек имеет
правые и левые витки, благодаря чему солод перемещается одновременно с двух
сторон к люкам для выгрузки.
Техническая характеристика солодорастильного аппа-
рата барабанного типа с плоским ситом:
Вместимость аппарата по ячменю, т....................... 12
Размеры барабана, мм:
наружный диаметр ....................................3100
полная длина ...................................... 9000
Размеры ситчатого днища, мм:
длина .............................................. 8400
ширина ............................................ 2800
Частота вращения барабана, ч'1 ....................... 1,33
Потребляемая мощность при индивидуальном
приводе, кВт ...........................................2,5
Габаритные размеры, мм .................... 11400x3700x4050
Масса, кг.............................................11000
Барабанный солодорастильный аппарат с ситчатыми трубами
(рис. 3.28) во многом устроен идентично вышеописанному аппарату с плоским ситом и
внешне практически не отличается от него. Он также состоит из стального горизон-
тального цилиндрического корпуса 4, опирающегося бандажами 3 на две пары опорных
роликов 14. На одном из бандажей укреплена червячная шестерня?, которая находит-
ся в зацеплении с червяком 11 и приводит барабан в медленное вращение. На корпусе
расположены люки /Одля загрузки замоченного зерна и выгрузки проросшего солода.
Через эти же люки моют и дезинфицируют рабочую полость барабана. С торцов
аппарат закрыт наружными стенками 1 и 6, к которым подведены через лабиринтные
уплотнения или прижимные кольца стационарные (неподвижные) воздуховоды 13н7.
Внутри корпуса — вблизи воздуховода 13 для входа воздуха — расположена
внутренняя стенка 9, которая наглухо перекрывает примыкающий к ней конец цент-
ральной ситчатой трубы 8, противоположный конец которой открыт и соединен
с воздуховодом 7 для удаления воздуха.
Рис. 3.28. Принципиальное устройство барабанного солодорастильного ап-
парата с ситчатыми трубами:
1,6—наружные стенки; 2—червячная шестерня; 3 — бандаж; 4 — цилиндрический корпус; 5—
ситчатая полутруба; 7, 13—воздуховоды; 3—центральная ситчатая труба; 9—стенка внутренняя;
10—люк; 11 — червяк; 12 — заслонка; 14 — опорный ролик; 15—противовес
Ферменты для пивоварения
и солодоращения • www.novozymes.com
novozymes
ПРОИЗВОДСТВО ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
175
По периферии корпуса 4 расположены ситчатые каналы 5 полуцплпдрпческой или
цилиндрической формы. Торцы этих каналов, примыкающие к внутренней стенке 9,
открыты, а противоположные торцы, примыкающие к наружной стенке 6, закрыты
съемными крышками.
В межстеночном пространстве, образованном внешней 1 и внутренней9 стенками,
расположена маятниковая заслонка 12, свободно насаженная на ось, укрепленную в
центре внутреннего днища 9. При вращении барабана заслонка постоянно удержива-
ется грузом 15 в одном и том же положении, при котором она перекрывает открытые
торцы ситчатых воздушных каналов 5, расположенных на периферии корпуса и не
покрытых зерном. Таким образом, в процессе проращивания воздух, нагнетаемый в
аппарат по воздуховоду 13, распределяется по воздушным каналам5, не перекрытым
заслонкой 12, проходит через слой зерна к центральной ситчатой трубе 8 п удаляется
из аппарата через воздуховод 7.
К достоинствам аппарата с ситчатыми трубами можно отнести более высокий
коэффициент заполнения — 60 % и возможность непрерывного ворошения солода в
процессе проращивания.
В солодорастильных аппаратах барабанного типа можно получать солод высокого
качества, процесс соложения вести с накоплением диоксида углерода, полностью авто-
матизировать процесс и механизировать трудоемкие работы по загрузке, перемешива-
нию и выгрузке солода. Однако эти аппараты конструктивно сложны, металлоемки и
работают в периодическом режиме.
3-5.2.4. Шахтные солодорастильные установки
Шахтные солодорастильные установки применяют в солодовнях непрерывного
действия.
После непрерывного замачивания (рис. 3.7) ячмень гидротранспортом перекачи-
вают в аппарат 12 для удаления поверхностной влаги, где оно содержится около
4 часов, после чего его направляют в верхнюю растильную камеру шахты 13. Камеры
для проращивания устроены аналогично камерам для замачивания. В них лишь отсут-
ствуют за ненадобностью форсунки для разбрызгивания воды.
Общая продолжительность проращивания составляет около 135 часов. Скорость
прохождения зерна через все 8 камер установки регулируют шнековыми перегрузоч-
ными механизмами, которые одновременно при перемещении солода из верхних ка-
мер в нижние обеспечивают его ворошение.
Свежепроросший солод выгружают из нижней растильней камеры в приемный
бункер, из которого его конвейером 14 и норией 15 транспортируют на сушку.
3.5.2.5. Солодорастильные аппараты типа < перегружаемый ящик>
В солодорастильных аппаратах типа «перегружаемый ящик» (рис. 3.29) осуще-
ствляют ежесуточное последовательное перемещение проращиваемого зерна из одно-
го аппарата в другой.
Аппараты прямоугольного или квадратного сечения непосредственно примыкают
один к другому, располагаясь в ряд. К последнему солодорастильно.му аппарату при-
Ферменты для пивоварения
www.novozymes.com • и солодоращения • nOVOZyiTlCS
176
ИНЖЕНЕРИЯ ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
Рис. 3.29. Принципиальное устройство установки с солодорастильными аппаратами типа «перегружаемый ящик»:
1 — загрузочный шнек; 2 — ситчатое днище солодорастильного аппарата; 3 — подъемный механизм; 4 — подситовое пространство; 5—ороситель;
6 —ворошитель; 7—измеритель температуры; 3 — вентилятор; 9— увлажнитель воздуха; 10 — теплообменник; 11 — клапаны для притока свежего
и рециркулирующего воздуха; 12— ворота сушилки; 13 — ситчатое днище сушилки; 14 — подъемный механизм сушилки; 15—бункер высушенно-
го солода; 16 — вентилятор сушилки; 17 — клапаны для притока свежего и рециркулирующего воздуха
• Schmidt-Seeger ПБ
www. schmidt-seeger. com
ПРОИЗВОДСТВО ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
177
мыкает одноярусная горизонтальная сушилка. Над разделительной стенкой между
последним солодорастильным аппаратом и сушилкой установлены ворота 12, откры-
вающиеся только при перегрузке свежепроросшего солода в сушилку и позволяю-
щие обеспечить автономную работу солодорастильных аппаратов и сушилки.
Конструктивно солодорастильные аппараты типа «перегружаемый ящик» во мно-
гом похожи на традиционные аппараты ящичного типа. Отличия их заключаются в
следующем: во-первых, ситчатые днища 2 и 13 соответственно солодорастильных
аппаратов и сушилки могут перемещаться по вертикали с помощью специальных
подъемных механизмов 3 и 14; во-вторых, все аппараты обслуживает один скребко-
вый ворошитель 6 специальной конструкции, еще одним назначением которого явля-
ется обеспечение перегрузки зерна из аппарата в аппарат.
Осуществляют это следующим образом: при постепенном подъеме днища выгру-
жаемого аппарата и синхронном опускании днища загружаемого аппарата солод скреб-
ковым ворошителем 6 слой за слоем перемещают через разделительную стенку в
смежный солодорастильный аппарат. При этом, помимо перемешивания солода, одно-
временно обеспечиваются хорошая очистка днища выгружаемого аппарата и равно-
мерное распределение зерна на поверхности днища 2 загружаемого аппарата. Анало-
гично свежепроросший солод перегружают из последнего солодорастильного аппара-
та в сушилку.
Начинают перегрузку с выгрузки солода из сушилки в бункер 15, а затем пооче-
редно из аппарата в аппарат перемещают солод на освободившееся место. По завер-
шению перегрузки в освободившийся первый солодорастильный аппарат загружают
шнеком 1 замоченное зерно из замочных аппаратов и процесс возобновляется.
При ворошении проращиваемый солод увлажняют с помощью оросителя 5.
3.5.2.6. Универсальные аппараты статических солодовен
Функциональная универсальность таких аппаратов обеспечивается комбинирова-
нием основных технических систем солодовенного производства в одном аппарате. В
таких аппаратах осуществляют последовательно замачивание, проращивание и сушку
без перемещения зерна между стадиями производства. В некоторых случаях ограни-
чиваются только проращиванием и сушкой в одном аппарате, а замачивание осуществ-
ляют в традиционном оборудовании.
Универсальный ящичный аппарат статической солодовни конструк-
тивно напоминает устройство аппаратов для проращивания, но сечение воздуховодов,
по которым нагнетают в подситовое пространство воздух, должно быть больше, по-
скольку расход горячего воздуха на сушку в 5...8 раз превышает расход кондицио-
нированного воздуха на проращивание.
Замачивание в таких аппаратах осуществляют исключительно оросительным ме-
тодом, при этом форсунки для распыления воды могут быть стационарными или
подвижными — закрепленными на ворошителе, к которому подведена вода.
Универсальный цилиндроконический аппарат статической солодов-
ни. В этом аппарате также осуществляют все основные операции солодовенного
производства, но в силу своих конструктивных особенностей он может быть исполь-
зован в относительно небольших солодовенных производствах.
Аппарат может изменять свою ориентацию, поворачиваясь на осях. Принцип рабо-
ты такого аппарата приведен на рис. 3.30. В аппарат, установленный конической
www.schmidt-seeger.com
• Sahiniitt"SEEgerHE
178
ИНЖЕНЕРИЯ ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
Солод
„ истпойство универсального цилинд-
Рис. 3.30. Принципиально У Р й СОЛОдовни: а — загрузка яч-
роконического аппарата ста водяная фаза замачивания;
меня; б - подача воды; в-* мойкаи п“оращивание зерна; е _
г — воздушная фаза замачи солода' з — выгрузка свежевысу-
ворошение солода; ж — сушка солод..
шейного солода
Таблица 3.7
типов солодорастильных аппаратов
Сравнительная оценка основных типов с н н-------------------
Тип солодораспыьного аппарата |1|ж11Мун»т™1 Недостатки
Ящичный Возможность С.).1одо|>апк-'ПЫ партии зерна а»,-—»1- » Периодичность действия; сложность механизации выгрузки со- лода;
оптимальном режиме получение очередной порции солода через 5...7 суток
Возможность солодоратсипн партии зерна -более Периодичность действия;
Ящичный герметизирован- ный сложность механизации выгрузки со- лода; получение очередной порции солода через 5...7 суток Цикличность действия; '
оптимальном |Х-жпм1. . возможност,. mnWH»»»-»"4 1 "‘,ко" леиием диоксида yiwp°*w Комплексная мгхлпи.шцпя. 1|||Я ж . . илимыюваипя оолее высокая < п п< »•” производственно»' 1Г„..||||Я ем.ч«чн<'нпоп> шхаучсния ВОЗМОЖ1 юсть « Ж< ДИ»1 '
«Передвижная грядка» невозможность солодоращения с на- коплением диоксида углерода; трудность регулирования процесса со- лодоращения в отдельных зонах при
солода неразделенном подситовом простран- стве и общем кондиционере
Повышение- к:,че<11“'coion, возможшкть саюдоран,1 пн 1 леиием диоке.ыа у.jr' Периодичность действия:
Барабанный высокая удельная металлоемкость: сложность конструкции;
получение очередной порции солода
полная мемшплш1’'1 " процесса — через 5—7 суток
• Sthmiitt’Seeger НБ
www.schmidt-seeger.com
ПРОИЗВОДСТВО ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
179
Окончание таблицы 3.7
Тип сатодораспьтьного аппарата Преимущества Недостатки
Статический Шахтный Сокращение продолжительности про- изводства солода; сокращение транспортных операций; меньшая потребность в производствен- ной площади; меньшие капитальные затраты Непрерывность процесса; универсальность конструкции аппара- тов для замачивания и проращивания Периодичность действия Громоздкость
частью вниз, загружают ячмень (а), после чего в него подают воду (б). В процессе
мойки ячменя и водяной фазы замачивания аппарат вращают на осях (в). Воздуш-
ную фазу замачивания осуществляют в положении аппарата, ориентированном кони-
ческой частью вверх (г), при этом воздух нагнетают в подсптовое пространство.
Аналогично осуществляют проращивание зерна (б), периодически вращая аппарат
для солодоворошения (е). При сушке солода в подситовое пространство нагнетают
воздух, нагретый до требуемой температуры в калорифере (ж). По окончании сушки
аппарат переворачивают конической частью вниз и выгружают солод через люк с
помощью механического или пневматического транспорта (з).
Сравнительный анализ конструктивных особенностей и технологических возмож-
ностей основных типов солодорастильных аппаратов обобщены в табл. 3.7.
3-5.2.7. Кондиционирование воздуха
В пневматических солодорастильных аппаратах солод проветривают для отвода
выделяющейся в процессе жизнедеятельности зерна теплоты, удаления диоксида уг-
лерода и подачи кислорода воздуха, необходимого для дыхания зерна. Удельный
расход воздуха на аэрацию в зависимости от стадии проращивания обеспечивают
обычно в диапазоне 100...600 м3/(т • ч). При этом применяемый воздух должен
удовлетворять определенным технологическим требованиям: он должен быть очи-
щен, увлажнен, нагрет либо охлажден. Поэтому перед подачей в солодорастильный
аппарат воздух подвергают кондиционированию.
Кондиционирование воздуха — специальная обработка в целях доведения его
параметров до требуемых кондиций. В частности, температура воздуха, подаваемого
на проветривание, должна быть ниже температуры проращивания примерно на 3 °C —
обычно она составляет 10... 14 °C. Относительная влажность воздуха должна быть
максимально возможной — не ниже 98...100 %. Воздух должен быть максимально
очищен от пыли и микроорганизмов.
Эти параметры обусловлены следующими обстоятельствами:
• более теплый воздух плохо охлаждает проращиваемый солод, а более холодный,
имея более высокую охлаждающую способность, способствует замедлению развития
солода, особенно его нижних слоев;
• максимальная влажность воздуха необходима для предотвращения подвялпва-
ния солода;
www.schmidt-seeger.com
© "Seeger ЯБ
180
ИНЖЕНЕРИЯ ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
• отсутствие пыли в воздухе исключает загрязнение солода, а отсутствие микро-
организмов предотвращает их развитие на проращиваемом солоде.
Определение характера операций, которые необходимо выполнить для доведения
параметров воздуха до заданных значений, можно осуществлять с помощью/—х-
диаграммы влажного воздуха проф. Л. К. Рамзпна (рис. 3.31).
Это делают следующим образом: устанавливают на I—х-диаграмме (рис. 3.32)
точку С, соответствующую требуемым параметрам кондиционированного воздуха, на-
пример, температуре — t = 12 °C и относительной влажности — <р = 100 %. Из точки
С проводят линии, соответствующие постоянным энтальпии (I = const) и влагосодер-
жанию (х = const). Эти линии делят площадь диаграммы на три зоны А, Б и В. После
этого определяют состояние исходного воздуха перед кондиционированием и выби-
рают необходимые операции для доведения его до требуемых кондиций. Все воз-
можные варианты состояния исходного воздуха приведены в табл. 3.8.
Очистка воздуха. Как правило, в кондиционерах пневматических солодовен
нет необходимости устанавливать для очистки атмосферного воздуха специальные
Рис. 3.31. /-х-диаграмма влажного воздуха проф. Л. К. Рамзпна
© UaUt'leegerHE
www.schmidt-seeger.com
ПРОИЗВОДСТВО ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
181
фильтры, поскольку, во-первых,
засасываемый из атмосферы воз-
дух уже должен быть достаточ-
но чистым, для чего воздухопри-
емные отверстия размещают не
ниже 2.. .3 м от поверхности зем-
ли, а чаще всего выше кровли
здания, а во-вторых, при увлаж-
нении и охлаждении распылен-
ной водой в процессе кондицио-
нирования воздух одновременно
хорошо промывается и очищает-
ся от пыли и микроорганизмов.
Но если атмосфера в окру-
жении солодовенного производ-
ства сильно запылена, то в этом
случае перед кондиционером це-
лесообразно установить масля-
ные воздушные фильтры.
Охлаждение и увлажне-
ние воздуха. В кондиционерах
пневматических солодовен ох-
Рис. 3.32. К оценке параметров исходного возду-
ха и выбору операций при его кондиционирова-
нии
лаждение и увлажнение воздуха осуществляют за счет распыления воды в потоке
воздуха. Вода, частично испаряясь, насыщает воздух водяным паром. Если температура
воды ниже температуры воздуха, то одновременно происходит охлаждение воздуха.
Вода, распыляясь на мельчайшие капли, образует огромную поверхность контакта
с воздухом, обеспечивая высокие скорости тепло- и массообмена при охлаждении
воздуха и испарении воды.
Таблица 3.8
К оценке параметров исходного воздуха
и выбору операций при его кондиционировании
Местонахождение точки на f-х-диаграмме Характеристика состояния воздуха, соответствующая данной точке Необходимая операция при кондиционировании
Зона А Энтальпия меньше требуемой Влагосодержание меньше требуемого Нагревание Увлажнение
На линии I = const Энтальпия соответствует Влагосодержание меньше требуемого Увлажнение [
Зона Б Энтальпия больше требуемой Влагосодержание меньше требуемого Охлаждение Увлажнение
На линии .V - const Энтальпия больше требуемой Влагосодержание соответствует Охлаждение
Зона В Энтальпия больше требуемой Влагосодержание больше требуемого значения Охлаждение
При охлаждении воздуха с более высоким удельным влагосодержанием ниже точки росы часть
водяного пара будет конденсироваться.
www.schmidt-seeger.com
• SthmiM’SeBger НЕ
182
ИНЖЕНЕРИЯ ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
Устройство для увлажнения (рис. 3.33) воздуха в системе кондиционирования
представляет собой бетонные камеры с центробежными устройствами или форсунками
2 для распыления воды. Зачастую камеры состоят из двух-трех вертикальных отделе-
ний?, вследствие чего обеспечивают увеличение продолжительность контакта воздуха
с распыленной водой. Воздух в камеру увлажнения нагнетают вентилятором 1.
Проходное сечение камеры увлажнения рассчитывают с учетом расхода воздуха и
его скорости, которая должна составлять 1,5...2,5 м/с. Распылительные диски пли
форсунки размещают в камере таким образом, чтобы факелы распыляемой воды не
перекрывали друг друга и не образовывали сплошной водяной завесы. При таком
условии на 1 мг поперечного сечения камеры устанавливают 6 дисков или 30 форсу-
нок. Удельный расход распыляемой воды на каждый квадратный метр поперечного
сечения камеры должен составлять 5...13,5 м3/(м2 • ч).
При охлаждении воздуха распыляемая вода нагревается не более чем на 3 °C,
потому при использовании противотока конечная температура воздуха может стать
равной конечной температуре охлаждающей воды, например, если воздух необходимо
охладить до 12 °C, то достаточно, чтобы температура охлаждающей воды была не
более 9 °C.
Если нельзя использовать холодную воду из водопроводной сети, то воздух мож-
но охлаждать с помощью холодильных машин (в теплообменниках или распылением
охлажденной воды).
Количество теплоты, которое необходимо отнять от воздуха (кДж):
Q=L(IO-IX), (3.17)
где L — количество охлаждаемого воздуха,кг; Z0,/j — энтальпия соответственно свежего и конди-
ционированного воздуха, кДж/кг.
Теоретический расход воды на увлажнение воздуха (кг):
W7T = L(xi - х0), (3.18)
где х0, — влагосодержание соответственно свежего и кондиционированного воздуха, кг/кг.
Рис. 3.33. Принципиальное устройство кондиционера
для подготовки воздуха перед подачей на солодора-
щение:
1 — вентилятор; 2 — форсунки; 3 — вертикальные отделения
• Sdimiitt’SeEgerHB
www.schmidt-seeger.com
ПРОИЗВОДСТВО ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
183
Холодная вода испаряется медленно — 1 ...3 % общего количества распыленной
воды в час, а подогретая — до 5 % в час, поэтому приходится распылять во много раз
большее количество воды по сравнению с рассчитанным теоретическим расходом.
Нагревание воздуха. В пневматических солодовнях воздух можно нагревать
различными способами. Сопоставление возможностей и технологических особенно-
стей этих способов приведено в табл. 3.9.
При нагревании воздуха за счет смешивания холодного, свежего и теплого отра-
ботанного воздуха исключается дополнительный подогрев, а следовательно, сокраща-
ется и расход топлива. Поэтому этот способ наиболее целесообразен при использова-
нии в солодовнях.
Для определения оптимального соотношения потоков свежего и отработанного
воздуха для получения необходимой смеси удобно использовать!—х-диаграмму проф.
Л. К. Рамзина.
Если смешать 1 кг свежего воздуха и п кг отработанного воздуха, то получим
(1 + п) кг смеси по сухому воздуху. При этом энтальпия (кДж) и влагосодержанпе
(кг/кг) воздушной смеси соответственно составят:
!о + nIK = (1 + п)!с; (3.19)
хо + пхк = (1 + п)хс. (3.20)
Преобразуя эти уравнения относительно п, получим:
/с - /о = п(/к - /с); (3.21)
Хс - Хо = п(хк - Хс). (3.22)
Таблица 3.9
Основные способы нагревания технологического воздуха
Способ Преимущества Недостатки
Непосредственное смеши- вание воздуха с водяным паром Одновременное повышение влагосо- держания до насыщения; простота осуществления, поскольку не требуется дополнительное оборудова- ние Повышенные энергозатраты вслед- ствие безвозвратного расхода пара; сложность регулирования соотноше- ния воздуха и пара
Нагревание воздуха в ка- лорифере Простота рехулировки температуры воздуха, что исключает запаривание солода; возможность получения сухого воздуха для подсушки замоченного зер- на вди подвяливания свежепроросшего солода Резкое снижение относительной влаж- ности воздуха, поэтому после калори- фера его необходимо увлажнять; расход пара еще выше
Смешивание холодного, свежего и теплого отрабо- танного воздуха Экономия энергозатрат: снижение потерь сухих веществ солода благодаря сдерживанию интенсивно- сти дыхания зерна вследствие повы- шенного содержания диоксида углеро- да в отработанном воздухе Сложность регулирования соотноше- ния потоков свежего и отработанного воздуха
www.schmidt-seeger.com
• ЫяЫМеедегЯВ
184
ИНЖЕНЕРИЯ ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
Рис. 3.34. К графическому методу определения
соотношения отработанного и свежего воздуха
Разделив уравнение (3.21) на уравнение (3.22), получим:
(/. - /о) / (х - х_) = (I - П / (г - Г ). (3.23)
Полученное уравнение соответствует прямой линии, проходящей на / —х-диаг-
рамме (рис. 3.34) через точки А (1О, хо) и С (JK, хк), характеризующие состояние
свежего и отработанного воздуха. Этой же прямой должна принадлежать и точка
М (1С, хс), характеризующая состояние воздушной смеси.
На основании анализа подобных треугольников А СР и AM К, с учетом выражения
(3.22), можно зашхать:
АМ/МС = АК/КР = (хс - хо) / (хк - хс) = п.
(3.24)
Следовательно, соотношение отрезков AM пМС обратно пропорционально коли-
чествам сухого воздуха в исходных состояниях А и С или соотношение отрезков
AM и МС равно соотношению количеств соответственно отработанного и свежего
воздуха в смеси.
В случае пересечения прямойАС кривой насыщения (ср = 100 %), точка Л/ будет
располагаться ниже кривой насыщения в области тумана. Следовательно, часть водя-
ного пара будет конденсироваться и получаемая воздушная смесь будет не только
полностью насыщена влагой, но и содержать капельную влагу в виде тумана.
3.5.2.8. Инженерные расчеты солодорастильных аппаратов
Задачами расчетов солодорастильных аппаратов являются определение площади
поверхности ситчатого днища и основных геометрических размеров аппарата, количе-
ства аппаратов, производительности солодовни и параметров солодоворошителей.
© Sthmidt’Seeger ПБ
www. schmidt-seeger. com
ПРОИЗВОДСТВО ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
185
Расчет солодорастильных аппаратов ящичного типа. Основные гео-
метрические параметры отдельно стоящих солодорастильных аппаратов ящичного
типа определяют, исходя из объема замоченного ячменя, единовременно загружаемо-
го в них.
1. Объем замоченного ячменя, загружаемого в солодорастильный аппарат (м^):
V* = 1.4 G0„/Pr,
(3.25)
где 1,4 — коэффициент, учитывающий увеличение объема ячменя при замачивании; Соя — количе-
ство воздушно-сухого очищенного ячменя, единовременно загружаемого в виде замоченного зерна в
солодорастильный аппарат, кг; рг — насыпная плотность воздушно-сухого ячменя, кг/м3.
2. Площадь поверхности ситчатого днища солодорастильного аппарата (м2):
Гд = Уя/Л-
(3.26)
где h — высота слоя замоченного ячменя в аппарате, м.
Высоту слоя зерна в солодорастильном аппарате выбирают в соответствии с
рекомендациями (табл. 3.10).
3. Длина солодорастильного аппарата:
I = Fa/b,
(3.27)
где Ъ — ширина солодорастильного аппарата, м.
На практике шириной b задаются с учетом ширины рабочей зоны серийно выпус-
каемых шнековых ворошителей и в соответствии с рекомендациями конструктивного
характера: Ь до 7 м, а соотношение Ъ/1 = 1 / (4...8).
4. Для пневматических солодовен, в которых организовано ежесуточное получе-
ние замоченного ячменя, принимают количество солодорастильных аппаратов, равное
числу суток проращивания солода или кратное ему.
5. Производительность одного вертикального шнека солодоворошителя (кг/с):
Пш = 0,013 Г>2ЛЛ«ц,РзяФ>
(3.28)
где D — диаметр витка вертикального шнека, м; для серийных шнеков D = 0,485 м; /ег — геометри-
ческий коэффициент, учитывающий соотношение площадей сечения винта и вала шнека; обычно
принимают kr = 0,9; 5В — шаг витка шнека, м; для серийных шнеков 5В = 0,335 м; пш — частота
вращения шнека, мин-1; пш - 8,3 мин-'; рзл - насыпная плотность замоченного зерна, кг/м3; рзл =
= 660 кг/м3; <р — коэффициент производительности, учитывающий условия загрузки зерновой массы
<4 = 0,55...0,65) и степень заполнения желоба (<у = 0,5...0,75); <р = фу; обычно принимают <р = 0,4.
Таблица 3.10
Характеристика солодорастильных аппаратов ящичного типа по ячменю
Тип солодорастильного аппарата ящичного типа Высота слоя h замоченного ячменя в аппарате, м Удельная нагрузка qn на ситчатое днище по ячменю, кг/м2
Аппарат малой вместимости 0.6...0.75 280...350
Аппарат повышенной вместимости 1.1...1.6 500...750
.Аппарат типа «передвижная грядка» 0.5...0.8 230..380
Аппарат статической солодовни 0.8...1.2 380...560
www.schmidt-seeger.com
• кЫЛ'ВадегНв
186
ИНЖЕНЕРИЯ ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
6. Мощность электродвигателя шнекового ворошителя (Вт):
X = ПшгНкт (kc + 1) <7/т]пер. (3-29)
где Пш — производительность одного вертикального шнека солодоворошнтеля при перемешивании
зерновой массы, имеющей наибольшую насыпную плотность, т.е. непосредственно после замачивания;
z — количество вертикальных шнеков в солодоворошителе, шт; Н — высота подъема зерновой
массы, м; обычно принимают Н равной высоте слоя зерна в аппарате Л; kT — коэффициент, учитыва-
ющий трение в подшипниках: кт= 1,2; кс — коэффициент, учитывающий сопротивление перемешива-
емого продукта; kc = 5...6; д — ускорение свободного падения, м/с2; г] — кпд передачи; г]пе
равен произведению промежуточных передач Т)г1ер = И [ПгЧз-.-П,/ обычно принимают П,,ср = 0,85.
7. Крутящий момент на валу каждого вертикального шнека (Н • м):
Мкр = 0,244Л^/пш. (3.30)
Величину крутящего момента на валу шнека используют при расчете вала на
прочность.
Особенности расчета солодорастильных аппаратов круглого сече-
ния. Солодорастпльные аппараты круглого сечения рассчитывают аналогично аппа-
ратам ящичного типа с учетом некоторых специфических особенностей.
1. Внутренний диаметр солодорастильного аппарата (м):
DB = ^4(F.( +F6)/n,
(3.31)
где Гд — площадь поверхности ситчатого днища солодорастильного аппарата, м2; — площадь,
занимаемая разгрузочным бункером, м2; л = 3,14.
Типовой разгрузочный бункер, размещаемый в центре солодорастильного аппарата,
имеет диаметр 2,11 ми, следовательно, площадь, занимаемая им, составит F6 =3,5 м2.
2. Общая мощность, затрачиваемая шнековым ворошителем на перемешивание
проращиваемого солода:
N = + N2+...+ Nn,
(3.32)
где N| , ~ мощности, затрачиваемые отдельными группами (от 1 до п) вертикальных
шнеков солодоворошнтеля, Вт.
Мощности, затрачиваемые отдельными группами вертикальных шнеков, расчиты-
вают по формуле 3.27 с учетом различных частот вращения шнеков в каждой груп-
пе. Ориентировочные значения п = 2,8; 4,4; 6,6; 8,8; 12 мин-1. Частоту вращения
увеличивают в направлении от центра к периферии солодорастильного аппарата.
Пример 1. Определить основные геометрические параметры и количество соло-
дорастильных аппаратов круглого сечения для солодовенного производства мощно-
стью 100 000 т в год по товарному пивоваренному солоду. Количество дней работы
солодовни в году - 360 при трехсменной работе. Выход товарного солода из очи-
щенного ячменя принять 80 %.
Расчет
1. Суточная производительность (кг/сут), солодовенного производства по товар-
ному солоду при 360 рабочих сутках в год:
GTC = П/iV = 100 000 000./360 = 280 000.
Ф Sdimidt"5eEger№
www. schmidt-seeger. com
ПРОИЗВОДСТВО ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
187
2. Суточный расход (кг/сут) очищенного и отсортированного ячменя для обес-
печения требуемой производительности солодовенного производства по товарному
солоду:
Соя = Стс/^в = 280 000/ 0,8 = 350 000.
3. Объем замоченного ячменя, поступаемого на солодоращеие в сутки (м!/сут):
Уя = 1,4 Соя/рг = 1,4 • 350 000 650 = 753.85.
4. Площадь поверхности ситчатого днища солодорастильного аппарата (м2):
Гд = Гя/Л = 753,85/1,5 = 502,6.
5. Внутренний диаметр солодорастильного аппарата (м):
DB = ^(J^ + F^/n = ^4(502,6 + 3,5) 3,14 = 22,5.
6. Для организации ритмичной работы солодовенного производства количество соло-
дорастильных аппаратов примем равным числу суток проращивания солода — 6 шт.
7. Удельная нагрузка на ситчатое днище солодорастильного аппарата по очищен-
ному и отсортированному ячменю (кг/м2):
<7Я = Соя/Гд = 350 000 - 502,6 = 696.
Расчет солодорастильных аппаратов типа «передвижная грядка». Геометри-
ческие параметры солодорастильного аппарата типа «передвижная грядка» зависят
не только от количества перерабатываемого зерна, но и от конструктивных парамет-
ров (ширины и длины переброса солода) ковшового ворошителя.
Объем замоченного ячменя, который может принять один солодорастильный аппа-
рат в течение суток (м3/сут):
Va = nlhb, (3.33)
где п ~ число рабочих ходов ворошителя или число ворошении в сутки (принимают п = 1...3); I —
длина переброса солода ворошителем, м (длину переброса принимают в зависимости от конструкции
ворошителя 1,5; 2,5 пли 3,0 м); h — высота слоя замоченного ячменя в солодорастильном аппарате, м
(принимают в соответствии с рекомендациями табл. 3.7); b — ширина солодорастильного аппарата, м
(принимают в пределах от 2,5 до 4,5 м, в соответствии с шириной серийно выпускаемых ковшовых
во родителей).
Количество солодорастильных аппаратов (шт.):
k = v«/yZ’ (3.34)
где V — объем замоченного ячменя, поступаемого на солодоращеие в сутки, м3 сут.
Длина аппарата типа «передвижная грядка» (м):
La = ini, (3.35)
где т продолжительность проращивания солода, сут (принимают г = 6...8 сут);
www.schmidt-seeger.com
• Sehmidi’SEeger НБ
188
ИНЖЕНЕРИЯ ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
Ширина аппарата типа «передвижная грядка» (м):
b = Va/nl h. (3.36)
Площадь поверхности ситчатого днища солодорастильного аппарата (м2):
Гд = Lab = Пат/Л. (3.37)
Производительность солодорастильного аппарата (кг/сут) по переработке воз-
душно-сухого ячменя:
Оа=^дЛр„/(1,4г). (3.38)
Производительность ковшового ворошителя (кг/ч):
Пв = 3,6гк1окурэя, (3.39)
где zK — количество ковшей на 1 погонном метре, шт /м; i — вместимость одного ковша, дм3; vK —
скорость перемещения ковша, м/с; у — коэффициент использования вместимости ковшей; принима-
ют у = 0,9; рзя - насыпная плотность замоченного зерна, кг/м3; рзя = 660 кг/м3.
Мощность электродвигателя ковшового ворошителя (Вт):
N = ПвЯ/гп/367пнппер, (3.40)
где Пв — производительность ковшового солодоворошителя при перемешивании зерновой массы,
имеющей наибольшую насыпную плотность, т. е. непосредственно после замачивания; кг/ч; Н —
высота подъема зерновой массы, м; обычно принимают// равной высоте слоя зерна в аппарате А; кп —
коэффициент, учитывающий перегрузку электродвигателя; Ап = 1,1...1,2; Г|„ — коэффициент полез-
ного действия ворошителя (зависит от высоты подъема); принимают г)и = 0,75; г]пер — кпд передачи;
Чнер равен произведению промежуточных передач Г|П1?р = обычно принимают г]П(,р = 0,85.
Пример 2. Определить основные геометрические параметры и количество соло-
дорастильных аппаратов типа «передвижная грядка» для солодовенного производ-
ства мощностью 6 600 т в год по товарному пивоваренному солоду. Количество дней
работы солодовни в году — 330 при трехсменной работе. Выход товарного солода из
очищенного ячменя принять 80 %.
Расчет
1. Суточная производительность, солодовенного производства по товарному соло-
ду при 330 рабочих сутках в год:
GTC = П/N = 6 600 000 / 330 = 20 000 кг/сут.
2. Суточный расход очищенного и отсоргированного ячменя, для обеспечения тре-
буемой "производительности солодовенного производства по товарному солоду:
боя = Grc/kv = 20 000/0,8 = 25 000 кг/сут.
3. Объем замоченного ячменя, покупаемого на солодоращеие в сутки:
Гя = l,4G()H/pf. = 1,4-25 000/650 = 53,85 м3/сут.
www.schmidt-seeger.com
© SthmiJi'Seeger НБ
ПРОИЗВОДСТВО ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
189
4. Объем замоченного ячменя, который может принять один солодорастильный
аппарат в течение суток (м3/сут):
Va = nlhb = 3 - 1,5 • 0,7 • 4,5 = 14,2 м3/сут.
5. Количество солодорастильных аппаратов:
k = Уя/Уа = 53,85/14,2 = 3,8 шт.
Поскольку количество аппаратов должно быть целым числом, принимаем А =4 шт.,
обеспечивая тем самым небольшой запас производительности солодовенного произ-
водства.
6. Длина аппарата типа «передвижная грядка»:
La = xnl = 8 • 3 • 1,5 = 36 м.
где т — продолжительность проращивания ячменя (т = 8 сут) : п — число перебросов (рабочих
ходов ворошителя) в сутки (п = 3): / — длина переброса солода ворошителем, м (/ = 1,5 м).
7. Площадь поверхности ситчатого днища солодорастильного аппарата:
F =L,b = 36 • 4,5 = 162 м2.
д а
где b — ширима солодорастильного аппарата, которую принимаем 4,5 м в соответствии с шириной
серийно выпускаемого ворошителя ВВК-4,5-0,75-150.
8. Удельная нагрузка на ситчатое днище солодорастильного аппарата по очищен-
ному и отсортированному ячменю (кг/м2):
<7я=тУар1,/1,4Гд = 8 • 14-2 • 650/1,4 • 162 = 325,6.
9. Уточненная производительность солодорастильного аппарата по переработке
воздушно-сухого ячменя:
Са = ГдЛрг/(1,4т) = 162 • 0,7 • 650/1,4 - 8 = 6 581 кг/сут.
Расчет солодорастильных аппаратов барабанного типа. При расчете
пневматических солодорастильных аппаратов барабанного типа их количество при
ежедневном замачивании ячменя принимают равным числу суток проращивания со-
лода. Размеры аппаратов барабанного типа рассчитывают с учетом единовременной
загрузкр ячменя и степени их заполнения.
Для аппаратов с плоским ситом степень заполнения 50 %, с ситчатыми трубами —
60 %. Вместимость аппарата барабанного типа рассчитывают по объему свежепророс-
шего солода, который принимают в 1,8 раза больше, чем объем воздушно-сухого
ячменя.
Солодорастильные аппараты барабанного типа изготавливают вместимостью от 2
до 35 т зерна в пересчете на воздушно-сухой ячмень.
Диаметр солодорастильных аппаратов барабанного типа принимают D = 2.3...3,4 м,
а длину L = 3... 17 м.
Максимальная толщина слоя (м) солода для аппарата с плоским ситом (рис. 3.35, д):
www. schmidt- seeger. com
© Sehmiilt’Seeger НБ
9
ИНЖЕНЕ ИЯ ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
Рис. 3.35. Соотношение размеров и принцип установки пневматических
солодорастильных аппаратов барабанного типа: а — поперечное сечение
барабана с плоским ситом; б — установка барабана на опорных роликах
Н = 2R sin 23°45' = 0,40,
(3.41)
где R -- внутренний радиус барабана, м; D — внутренний диаметр барабана, м.
Высота (м) подситового и воздушного пространства над слоем солода в солодо-
растильном аппарате с плоским ситом:
h = (D - Н)/2 = 0,30.
(3.42)
Ширина (м) сита в солодорастильном аппарате с плоским ситом:
b = 27?cos 23°45'=0,9О,
Внешний радиус центральной трубы (м) для солодорастильных аппаратов барабан-
ного типа с центральной трубой:
г = 7?/а/1 + л2 =0,37?, 0.43)
где R — внутренний радиус барабана, м.
Полную длину барабана (м) любого типа определяют из объема солода и степени
наполнения аппарата:
L = 1,8Ооя/(рг.О) + г/,
(3.44)
где G — масса воздушно-сухого ячменя, единовременно перерабатываемого в барабане на солод,
кг; рг, — насыпная плотность воздушно-сухого ячменя, кг,/ м3; F — площадь поперечного сечения
слоя солода в барабане, м2 (в барабане с плоским ситом F = Q,5nR~; в барабане с центральной
ситчатой трубой F — 0,6л/?2): г — количество межстеночных камер (в барабане с ситчатым дном
а = 2; в барабане с ситчатой трубой г = 1); I — ширина междонной камеры, м (/ = 0,25...0,3 м).
Мощность привода для вращения солодорастильного аппарата барабанного типа
определяют, руководствуясь следующими соображениями.
Мощность, затрачиваемая на вращение солодорастильного аппарата барабанного
типа расходуется на:
© UeM’SeegerHB
www.schmidt-seeger.com
ПРОИЗВОДСТВО ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
191
• преодоление силы трения качения бандажей по опорным роликам;
• преодоление силы трения цапф опорных роликов в подшипниках;
• преодоление силы сопротивления солода в барабане.
Вертикальную составляющую реакции опорного ролика РХ(Н), определяют из
уравнения, составленного после проецирования на вертикальную ось (рис. 3.35, б)
сил, действующих на аппарат:
(Рс + Pf)/kp = Рх cos а, (3.45)
откуда
Рх = (Рс + Pf)/kp cos а, (3.46)
где — реакция опорного ролика, Н; Рс — сила тяжести массы солода, Н; Рс - Gcg; Р& — сила
тяжести массы барабана, Н; = G6g, Н; яр — количество опорных роликов, шт.; а — центральный
угол между вертикалью и направлением реакции опорного ролика, град; д — ускорение свободного
падения, м/с2.
Реакция всех опорных роликов (II):
Р = (Gc + G6)p/cosa. (3.47)
Работа (Дж) силы трения качения за один оборот барабана определяют как про-
изведение силы трения на длину окружности бандажа:
= Pf^D6x/Rp, (3.48)
где /| — коэффициент трения качения; = 0,05; О6ж — диаметр бандажа барабана, м; Rp — радиус
опорного ролика, м.
Работа (Дж) силы трения скольжения цапф опорных роликов в подшипниках за
один оборот барабана или за О6ж/Ор оборотов:
А2 = Pf2nDuD6iK/Dp, (3.49)
где /2 — коэффициент трения скольжения; /2 = 0,12; £)ц — диаметр цапфы опорного ролика, м;
£)р — диаметр опорного ролика, м.
Работа (Дж) силы сопротивления солода вращению барабана определяют как
работу, затрачиваемую на преодоление силы трения скольжения продукта по внутрен-
ней поверхности барабана:
Л3 = f$tDGcg, (3.50)
где /3 5- коэффициент трения скольжения солода по поверхности стального барабана, f3 = 0.35...0,65.
Полная работа, совершаемая за один оборот барабана (Дж):
А = Ах + А2 + Ау. (3.51)
Мощность привода, необходимая для вращения солодорастильных аппаратов бара-
банного типа (Вт):
N = Ап6/т), (3.52)
где ив - частота вращения барабана, с •; Т) кпд передачи привода, и = 0,75...0,85.
www.schmidt-seeger.com
© Sdmhtt’Seeger ЯП
192
ИНЖЕН ИЯ ПИВОВАРЕНИЕ»! Еилидл
Пример 3. Определить необходимую мощность привода для вращения солодора-
стильного аппарата барабанного типа.
Исходные данные. Вместимость барабана по очищенному воздушно-сухому ячме-
ню Соя = 30,3 т; масса металлических частей вращающегося барабана G6 = 30,0 т;
Gc — масса свежепроросшего солода 42,4 т; диаметр барабана D = 3,4 м; длина
барабана L = 17,3 м; частота вращения барабана п6 = 1,33ч-1; диаметр бандажа
барабанаОбж = 3,8 м; диаметр опорных роликовD = 0,8 м; центральной угода =
= 30°; число опорных роликов 4; диаметр цапф роликов £>ц = 0,14 м.
Расчет
1. Реакция всех опорных роликов:
Р = (Gc + G6)^/cos а = (42 400 + 30 000) 9,81/0,866 = 819 575 Н.
2. Работа силы трения качения за один оборот барабана:
Л1 = Pf^D6x/Rp= 819 575 • 0,05 • 3,14 • 3,8/0,4 = 1 222 396 Дж.
где — коэффициент трения качения стали по стали, ft = 0,05.
3. Работа силы трения скольжения цапф опорных роликов в подшипниках за один
оборот барабана или за D6x/Dp оборотов ролика:
Л2 = Pf2nDuD6x/D = 819 575 • 0,12 • 3,14 • 0,14 • 3,8/0,8 = 205 362 Дж,
где [2 — коэффициент трения скольжения; f2 = 0.12.
4. Работа силы сопротивления солода вращению барабана:
А3 = f3nDGcg = 0,5 • 3,14 • 3,4 • 42 400 • 9,81 = 2 220 309 Дж.
где 7з — коэффициент трения скольжения солода по поверхности стального барабана примем рав-
ным 0,5.
5. Полная работа, совершаемая за один оборот барабана:
А = Л( + А2 + А3 = 1 222 396 + 205 362 + 2 220 309 = 3 648 067 Дж.
6. Мощность привода, необходимая для вращения солодорастильного аппарата
барабанного типа:
i Аг = Л п6 /г] =3 648 067 • 1,33/3600 • 0,8 = 1680 Вт.
где т) — кпд передачи привода примем равным 0,8.
Определение расхода воздуха на аэрацию проращиваемого солода.
1. Расход воздуха на аэрацию определяют из теплового баланса солодорастильно-
го аппарата, который складывается из следующих составляющих, описывающих при-
ход и расход теплоты при организации процесса солодоращения (рис. 3.36).
Приход теплоты. кДж:
— с замоченным ячменем: Q3 = G3c3t2;
— выделяемой при солодоращении: Qp = qmGm\
© SshmhUSeeger ЯБ www. schmidt-seeger. com
Рис. 3.36. К схеме теплового баланса пневматиче-
ской солодовни
— выделенной солодорастильный аппаратом при загрузке ячменя: 0аз= Gaca£2;
— вносимой с кондиционированным воздухом: QBK ~ЦЬ.
Расход теплоты, кДж:
— выносимой с солодом при выгрузке: Qc = Gccct^
— выносимой с отработанным воздухом: QBO = Г2ь;
— отдаваемой солодорастильным аппаратом при разгрузке солода: Qa = Gaca^3;
— расходуемой в окружающую среду с поверхности солода при солодораще-
нии: Qn = uFMt,
где Gv Gc. Ga — масса соответственно замоченного ячменя, проросшего солода и солодорастильного
аппарата, кг; с3. сс, са — удельная теплоемкость соответственно зерна, солола. материала стенок аппа-
рата, кДж/(кг • К); t'), t-^ ~ температуры замоченного ячменя при загрузке и солода при выгрузке.
°C; q — удельное количество теплоты, выделяемой при проращивании зерна, на 1 кг потерь сухих
веществ, кДж кг; т — потери сухих веществ при проращивании 1 т воздушно-сухого зерна, кг г:
~ УД^ьная энтальпия кондиционированного и отработанного воздуха,кДж/ кг; L — расход
воздуха на проветривание солода, кг; а — коэффициент теплоотдачи от поверхности солода в соло-
дорастилыюм аппарате в окружающий воздух, Вт/(м2 • К); F— площадь открытой поверхности
солода в аппарате, м2; ДГ — разность между средней температурой солода в аппарате и температурой
в помещении, °C; т — продолжительность солодоращения, ч.
Поскольку количество теплоты Qqp, отдаваемой аппаратом при разгрузке, мало
отличается по величине от теплоты 0 выделяемой аппаратом при загрузке (т. е.
Qap= Qa3), то в уравнение теплового баланса эти два члена можно не вводить.
Таким образом, уравнение теплового баланса примет вид:
Оз + 0р + Овк = ос + 0ВО + Он (3.53)
ИЛИ
Оз + 0р + itL = 0с + i2l + 0п, (3.54)
откуда расход воздуха на проветривание солода будет:
£ = (Q3 + Qp-Q(.-Рп) (/2-7,). (3.55)
Расход воздуха зависит от многих факторов, в том числе в значительной мере от
потери сухих веществ ш и разности энтальпии (/2 - /(). Чем меньше потери сухих
веществ и чем больше разность энтальпий, тем меньше расход воздуха.
www.schmidt-seeger.com
© ПБ
1Ч7Ч
niimi^icriin nnDUDAKtflHUllTLUJlU/lA
Потери теплоты в окружающую среду учитывают только с поверхности солода,
поскольку потери через стенки аппарата вследствие малого перепада температур
очень малы.
2. Удельное количество теплоты q, выделяемой при проращивании зерна на 1 кг
потерь сухих веществ, зависит от сорта ячменя и характера протекающих при солодо-
ращении процессов. Для приближенных расчетов принимают q = 17 980 кДж/кг.
Для точного определения удельного количества выделяемой теплоты можно исполь-
зовать формулу:
9 = [G3q3 - (Gcqc + Gpgp)]/[G3 - (Gc + Gp)], (3.56)
где G3, Gc. Gp — количество соответственно замоченного ячменя, солода и ростков, кг; q3, qc, qp —
удельное количество теплоты, идущее соответственно на дыхание ячменя при замачивании, проращи-
вании солода, на образование ростков, кДж/кг.
3. Энтальпия I (кДж/кг) влажного воздуха определяется по диаграмме проф.
Л. К. Рамзина или рассчитывается по формуле:
I = t + + гхк>, (3.57)
где Садзд — удельная теплоемкость абсолютно сухого воздуха, кДж/(кг • К); = 1,005 кДж /(кг • К);
t — температура абсолютно сухого воздуха, °C; сп — удельная теплоемкость водяного пара, кДж/(кг • К);
сп = 1,88 кДж/(кг • К); х — влагосодержание влажного воздуха, кг/кг; г — удельная теплота
испарения воды при 0 °C, кДж/кг; г = 2500 кДж/кг; (р — относительная влажность воздуха. %.
4. Для подбора вентилятора определяют объемный часовой расход воздуха (м3/ч)
по формуле:
V= £/г/24тар, (3.58)
где L — полный расход воздуха за т-суточный цикл проращивания солода, кг; k — коэффициент
неравномерности [при индивидуальной установке вентилятора на каждом аппарате принимают k -
2,3; при групповой установке (один вентилятор на 4...8 солодорастильных аппаратов) k = 1,1]; та -
число суток аэрации зерна за т-суточный цикл ращения; например, при 8-суточном цикле солодора-
щения та = 6,5 суток, а при 6-суточном цикле — та = 5 суток; р — плотность кондиционированного
воздуха, подаваемого на аэрацию слоя зерна, кг/м3 (при t = 12 °C принимают р = 1,23 кг/м3).
5. Удельный объемный расход воздуха Ууд на каждую тонну очищенного воз-
душно-сухого ячменя Соя, идущего на замачивание (м3/ч):
^уд = V/G0H. (3.59)
6. Удельные теплоемкости влажных продуктов обычно рассчитывают как средневзве-
шенную величину удельных теплоемкостей сухих веществсо и водысв [кДж /(кг • К)]:
с = [со(100 - те) + свте]/100, (3.60)
где со —- удельная теплоемкость сухих веществ зерна (ячменя и солода). кДж '(кг * К); с0 = 1,423
кДж-Чкг • К); св — удельная теплоемкость воды, кДж (кг • К); св = 4,1868 кДж - (кг К).
Пример 4. Определить расход воздуха для азрации проращиваемого солода в
солодовенном производстве с солодорастпльными аппаратами ящичного типа.
Исходные данные. Ящичная солодовня оснащена шестью солодорастпльными ап-
паратами с 6-суточным циклом проращивания зерна. В один из аппаратов ежесуточно
www.schfnidt-seeger.com
© SthmiutSeeger НЕ
ПРОИЗВОДСТВО ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
195
загружают замоченное зерно массой Соя = 25 т (в пересчете на воздушно-сухой
ячмень). Размер ситчатых днищ солодорастильных аппаратов 4,5 • 36 м. В соответ-
ствии с материальным балансом (см. табл. 3.2) принимаем, что па 1 т очищенного
воздушно-сухого ячменя приходится в среднем: замоченного ячменя с влажностью
гг> = 43 мае.% — 1476 кг; свежепроросшего солода с влажностью w - 42 мас.% —
1366,5 кг; потери сухих веществ па 1 т воздушно-сухого ячменя т = 45 кг. Параметры
воздуха в соответствии с технологическими условиями: кондиционированный воздух
при 1, = 12 °C и <pt =97%; отработанный воздух при t'2 = 17 °C и <pt =86%.
Температура замоченного ячменя t2 = 11 °C и свежепроросшего солода Г3 = 17 °C.
Средняя температура солода в солодорастильном аппарате за весь период проращи-
вания 16 °C, а в помещении 14 °C.
Расчет
1. Удельная теплоемкость замоченного зерна:
с, = [с (100 - к-) + сяк-]/100 = [ 1.423 (100 - 43) + 4,1868 • 43]/100 =
= 2,611 кДж/(кг • К).
2. Удельная теплоемкость свежепроросшего солода:
сс = [со (100 - к-с) + сва-с]/100 = [1,423(100 - 42) +4,1868 • 42J/100 =
= 2,584 кДж/(кг • К).
3. Теплота, подводимая с замоченным зерном:
Q3 = G3c3t2 = 25 • 1476 2,611 • И = 1 059 804,9 кДж.
4. Теплота, отводимая с солодом при выгрузке:
Qc =Gccct3 = 25 • 1366,5 • 2,584 • 17 = 1 500 690,3 кДж.
5. Теплота, выделяемая при проращивании зерна:
Qp = qmGоя = 17980 • 45 • 25 = 20 227 500 кДж.
6. Потери тепла в окружающую среду:
Qn = aFMx = 25,12 • 4,5 • 36 • (16 - 14) • 24 • 6 = 1 171 998,72 кДж,
где а!~ коэффициент теплоотдачи с поверхности солода растильного аппарата в окружающую среду,
Вт/(.ч2 • К); принято а = 25,12 Вт/(м^ К).
7. Энтальпия кондиционированного воздуха:
Л = СВОЗД + Cnf/l<Pl + ГХ1<Р1 =
= 1,005 • 12 + 1,88 • 12 • 0,0089 • 0,97 + 2500 • 0,0089 • 0,97 = 33,8 кДж/кг,
где — влагосодержание насыщенного воздуха при = 12 °C находят либо по диаграмме 1—х,
либо по таблице - приложению 2; = 0,0089 кг кг.
www.schmidt-seeger.com
• Sthmidi-SeegerHE
196
ИНЖЕНЕРИЯ ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
8. Энтальпия отработанного воздуха:
72 = своз?2 + cnf2x2<P2 + ГХ2<Р2 =
= 1,005 • 17 + 1,88 • 17 • 0,01237 • 0,86 + 2500 0,01237 0,86 = 44,02 кДж/кг,
где х2 — влагосодержание насыщенного воздуха при t’l = 17 °C находят аналогично; х2 = 0,01237 кг/кг.
9. Массовый расход воздуха для аэрации солода за весь цикл солодоращения:
L = (Q3 + Qp~ Qc~ Qn)/(I2 - Ix) =
= (1 059 804,9 + 20 227 500 - 1 500 690,3 - 1 171 998,72) / (44,02 - 33,8) =
= 1 824 962,34 кг.
Анализ уравнения теплового баланса показывает, что на расход воздуха наиболь-
шее влияние оказывают потери сухих веществ и разность энтальпий отработанного и
кондиционированного воздуха.
10. Производительность индивидуального вентилятора для подачи воздуха в соло-
дорастильный аппарат:
Пин = ££/24тар = 1 824 962,34 • 2,3/24 • 5 • 1,23= 28 437,8 ^/ч.
11. Производительность группового вентилятора для подачи воздуха в шесть со-
лодорастильных аппаратов:
vrp= 6 • £/г/24тар = 6 • 1 824 962,34 • 1,1/24 5 • 1,23 = 81 604 м3/ч.
12. Удельный расход кондиционированного воздуха на каждую тонну перерабаты-
ваемого ячменя при использовании индивидуального вентилятора:
П,._ = гш/соя= 28 437,8/25 = 1137,5 м3/(ч • т).
13. Удельный расход кондиционированного воздуха на каждую тонну перерабаты-
ваемого ячменя при использовании группового вентилятора:
Vvq = ггп/6пя = 81 604/25 • 6 = 544,0 м3/(ч • т).
Уд 1 р' Uzl
Пример 5. Определить удельный расход кондиционированного воздуха на прора-
щивание зерна в аппарате статической солодовни.
Исходные данные. Потери сухих веществ 8 при изготовлении солода на основа-
нии нормативных материалов принимают 5.5...6,0 %. Начальная влажность зерна
гс’о = 10 мае.%; влажность замоченного ячменя сс3 = 45 мае..%"; влажность свежепро-
росшего солода гс = 42 мае.%; температура кондиционированного воздуха =
= 12°С, а его относительная влажность <р, = 98 %; температура помещения t’2 = 17°С.
а относительная влажность воздуха в помещении<р2 = 86 %.
Расчет
1. Удельное количество теплоты, выделяемое из 1 кг проращиваемого ячменя
при максимальных потерях сухих веществ на дыхание (6 %):
© Uaii'SeegerHE
www.schmidt-seeger.com
ПРОИЗВОДСТВО ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
197
Qp = Aiax/100 = 17 980 • 6/100 = 1078,8 кДж/кг.
2. Удельное количество теплоты, выделяемое из 1 кг проращиваемого ячменя
при минимальных потерях сухих веществ на дыхание (5,5 %):
Qp= Аш/ЮО = 17 980 • 5,5/100 = 988,9 кДж/кг.
3. Удельная теплоемкость замоченного зерна:
с3= [со(100 - щ3) +сва'3]/100 = [1,423(100 - 45) + 4,1868 • 45]/100 =
= 2,667 кДж/(кг • К).
4. Удельная теплоемкость свежепроросшего солода:
сс = [со(100 - щс) + свас]/100 = [1,423(100 - 42) + 4,1868 • 42J/100 =
= 2,584 кДж/(кг • К).
5. Удельный выход замоченного ячменя из 1 кг очищенного воздушно-сухого
зерна:
G3 = 1 + (ш3 - а?о)/(100 - »о) = 1 + (45 - 10)/(100 - 10) = 1,389 кг.
6. Энтальпия замоченного ячменя:
/3= G'c3i3 = 1,389 • 2,667 • 17 = 62,98 кДж/'кг,
где t3 — температура замоченного ячменя, °C; принимаем t3 равной температуре помещения, т. е. t. —
= 17 °C.
7. Удельный выход свежепроросшего солода за вычетом потерь сухих веществ
при дыхании зерна (при8та = 6 мае.%) из замоченного ячменя:
G'1 = G’ (100- 8тя„)/100 = 1,389 (100 - 6)/100 = 1,31 кг.
С О П1<2А
8. Энтальпия свежепроросшего солода:
/с = G;ccic = 1,31 • 2,584 • 18 = 60,93 кДж/кг,
где tc — температура свежепроросшего солода в конце цикла проращивания. °C; принимаем t3 = 18 СС.
9. Удельные потерн теплоты в окружающую среду можно принять равными 10 ‘с
от общего количества теплоты, выделяемой при замачивании п ращении солода:
О; = (/3 + Qp 10, 100 = (62,98 + 1078,8) 10 100 = 114,18 кДж кг.
10. Удельное количество теплоты, которое необходимо удалить из 1 кг солода
при аэрации его воздухом:
Q = 1Л + Qp - /г - О; = 62,98 + 1078,8 - 60,93 - 114,18 = 966,7 кДж 'кг.
www.schmidt-seeger.com
198
ИНЖЕНЕРИЯ ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
I
11. Энтальпия кондиционированного воздуха, поступающего в аппарат: (
71 = своздГ1 + ci/l*l<Pl + ^1Ф1 =
1,005 • 12 + 1,88 • 12 • 0,0089 • 0,98 + 2500 • 0,0089 • 0,98 = 34,06 кДж/кг.
где х, - влагосодержание насыщенного воздуха при - 12 °C находят либо по диаграмме 1-х,
либо по таблице — приложению 2; х, = 0,0089 кг/кг.
12. Энтальпия отработанного воздуха:
Ч = своз,?2 + спе2х2Ъ. + гх2<₽2 =
= 1,005 • 17 + 1,88 • 17 • 0,01237 • 0,86 + 2500 0,01237 • 0,86 =
= 44,02 кДж/кг.
где х2 — влагосодержание насыщенного воздуха при ft = 17 °C находят аналогично; х2 = 0,01237 кг/'кг.
13. Удельный массовый расход воздуха на аэрацию 1 кг свежепроросшего солода:
L = Q/(I2 ~Ii> = 966,7/(44,02 - 34,06) = 97,3 кг/кг.
14. Удельный объемный расход воздуха на аэрацию 1 кг и 1 т свежепроросшего
солода:
V = L/p = 97,3/1,23= 79,1 м3/кг = 79 100 м3/т.
15. Удельный объемный часовой расход воздуха на 1 т свежепроросшего солода:
V' = V/-ta = 79 100/132 = 599,24 м3/(ч • т),
УД 'а
где та — продолжительность проращивания солода в статической солодовне составляет в среднем
т = 5,5 сут (132 ч).
16. Удельный объемный часовой расход воздуха на 1 т свежепроросшего солода с
учетом неравномерности нагнетания в течение цикла проращивания:
Суд = С'дй = 599,24 • 1,8 = 1078,6 м3/(ч • т),
где k — коэффициент неравномерности нагнетания воздуха; k = 1,8.
3.6. СУШКА СОЛОДА
3.6.1. Технологические аспекты сушки солода
При сушке свежепроросшего пивоваренного солода преследуют следующие тех-
нологические цели:
• снижение влажности солода от 42...48 до 3,0...3,5 % для обеспечения возможно-
сти его продолжительного хранения и транспортировки (при производстве темного
солода влажность снижают до 1,5...2,0 %);
www.schmidt-seeger.com
© SriimhllrSeeger ЯБ
ПРОИЗВОДСТВО ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
199
• подавление физиологических и ферментативных процессов в зерне;
• осуществление тепловой обработки, в результате которой солод приобретает
специфические органолептические показатели (вкус, цвет и аромат);
• придание хрупкости и ломкости солодовым росткам для их последующего уда-
ления;
• сохранение комплекса синтезированных ферментов.
Инактивация ферментов в процессе сушки. Последнее из перечисленных
требований вызвано тем, что в процессе сушки под воздействием высоких темпера-
тур биокаталитическая активность ферментов снижается. Механизм термоинактива-
ции ферментов заключается в следующем: под действием повышенных температур
белковые молекулы ферментов развертываются, в результате чего происходит дена-
турация белка и инактивация его активного начала. Особенностями и различиями в
третичной структуре белковых молекул ферментов можно объяснить то, что у одних
из них термоинактивация происходит в большей степени, а у других — в меньшей.
При сушке светлого солода общая амилолитическая активность снижается на
30...40 % по сравнению с первоначальной активностью свежепроросшего солода, и на
70 “о — при сушке темного [8]. При этом р-амилаза инактивируется в большей
степени, нежели а-амилаза, которая более устойчива в условиях повышенных темпе-
ратур. Характер изменения активности некоторых ферментов солода в процессе его
сушки показан на рис. 3.37.
У некоторых термостойких ферментов, напротив, в процессе сушки, каталитиче-
ская активность возрастает. Например, активность термостойких протеаз в процессе
сушки возрастает до 30 %, а активностьа-амилазы — примерно на 15 %. Этот фено-
мен объясняется тем, что в начале сушки (до достижения температуры солода около
50 °C) биосинтез ферментов продолжается, и не смотря на то, что при повышении
температуры к окончанию сушки они претерпевают частичную инактивацию, их ак-
тивность превышает тот уровень, который был в свежепроросшем солоде к началу
сушки.
Пептидазы, обладающие очень
высокой термоустойчивостью и не
разрушающиеся в сухом виде даже
при температурах более 100 °C, при
сушке солода начинают инактиви-
роваться только в интервале тем-
ператур 95... 100 °C, поэтому в свет-
лом солоде они сохраняются практи-
чески полностью, а в темном солоде
их активность значительно снижена.
Поскольку фермент4>1 лучше вы-
держивают высокие температуры
при пониженной влажности, то в це-
лях снижения степени инактивации
ферментов в процессе сушки их
прежде всего обезвоживают при от-
носительно невысокой температуре
(до ~50 °C), а затем уже при невы-
сокой влажное™ подвергают воздей-
ствию более высоких температур.
Изменение фермента-
тивной активности, %
подвяливания сушки
Рис. 3.37. Характер изменения активности
некоторых ферментов при сушке солода:
1 —а-амилаза; 2—р-амилаза; 3—глюканаза
www.schmidt-seeger.com
• Sshmidl’SsBger НБ
200
ИНЖЕНЕРИЯ ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
Начальный период обезвоживания пивоваренного солода до влажности -10... 12 %
называют подваливанием, а конечный — сушкой. Свободная влага хорошо испаряет-
ся, поэтому отдача влаги при подвяливании происходит достаточно легко и быстро, а
при сушке трудно и медленно, что обусловлено более прочным связыванием воды
гидрофильными коллоидами зерна.
Основные фазы сушки солода. Сушка пивоваренного солода, в зависимости
от процессов, происходящих в зерне, проходит через три последовательно протекаю-
щие фазы: физиологическую, ферментативную и химическую.
Физиологическая фаза сушки характеризуется следующими явлениями:
• повышением температуры солода до 40...45 °C;
• снижением влажности солода до -30 %;
• продолжением физиологических процессов (рост листков и корешков, а также
дыхание зерна продолжаются; при дыхании происходит неполное окисление углево-
дов с образованием этилового спирта и альдегидов);
• протеканием гидролитических ферментативных процессов, в результате которых
накапливаются сахара и аминокислоты.
Ферментативная фаза сушки характеризуется следующими явлениями:
• повышением температуры до 70 °C;
• снижением влажности солода до 10... 12 %;
• затуханием жизнедеятельности зерна (рост листков и корешков, а также дыха-
ние зерна прекращаются);
• продолжением ферментативных гидролитических процессов в зерне, которые к
тому же вначале активизируются, так как оптимум действия большинства гидролити-
ческих ферментов находится в диапазоне температур 45...60 °C. Но поскольку дей-
ствие ферментов зависит от содержания воды, то с понижением влажности зерна
ферментативные процессы постепенно замедляются.
Химическая фаза сушки характеризуется следующими явлениями:
• повышением температуры при сушке светлого солода до 85.. .87 °C, а темного —
до 105 °C;
• снижением влажности светлого солода до 3,0.. .3,5 % (темного солода до 1,5.. .2,0 %);
• прекращением ферментативных процессов в зерне при температуре выше 75 °C
вследствие частичной инактивации ферментов или переходом их в неактивное состо-
яние;
• протеканием химических процессов, в результате которых'продолжают образо-
вываться ароматические и красящие вещества, в частности, летучие альдегиды и мела-
ноидины — продукты взаимодействия аминокислот с сахарами, содержащими свобод-
ную карбонильную группу. ;
Образование продуктов меланоидинизации происходит болфе интенсивно при по-
вышенной термической нагрузке на солод, характеризующейся совокупностью темпе-
ратуры и продолжительности тепловой обработки. Степень термической нагрузки
оценивают по значению показателя тиобарбитуровой кислоты, которое в солоде не
должно превышать 14. С увеличением термической нагрузки на солод, сусло или
пиво показатель тиобарбитуровой кислоты также повышается.
При производстве темного солода продуктов меланоидинизации должно быть
больше, а при производстве светлого солода, напротив, их содержание должно быть
минимизировано, поскольку они способствуют образованию веществ, оказывающих
неблагоприятное влияние на вкусовые качества готового пива. Одним из очевидных
способов минимизации продуктов меланоидинизации в солоде является создание уело-
® ЗвЬтнП'Ве&двгШЗ
www.schmidt-seeger.com
ПРОИЗВОДСТВО ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
201
вий, при которых уменьшается образование продуктов расщепления белков. Это, в
частности, может быть обеспечено за счет:
• применения специальных сортов ячменя с относительно невысокой степенью
растворимости белков;
• организации замачивания до невысокой степени увлажнения зерна;
• уменьшения интенсивности дыхания зерна в целях ограничения его в кислоро де
начиная с третьего дня проращивания;
• достижения степени растворимости белков не выше 41 %;
• организации подвяливания при начальной температуре 35...50 °C;
• изменения режима сушки при обеспечении неизменного показателя тиобарбиту-
ровой кислоты благодаря применению более высокой температуры, но сокращению
продолжительности теплового воздействия.
Ограничение образования диметпилсулъфида при сушке. Два последних
условия, упомянутых выше и относящихся к сушке солода, позволяют одновременно
снизить в готовом солоде содержание диметилсульфида (ДМС). Это обусловлено
тем, что ДМС термически не стоек и при повышенных температурах распадается
Однако полностью удалить ДМС при сушке нельзя и достаточно большое количе-
ство его будет поступать с солодом в сусло.
Предотвращение стекловидности солода. Гуммиобразная или камедная
стекловидность солода образуется в результате ферментативного воздействия на
гемицеллюлозу клеточных стенок эндосперма при повышенных (более 50 °C) темпе-
ратурах. Вследствие этого гемицеллюлоза переходит в гуммиобразные вещества, про-
никающие в рыхлое мучнистое тело и затвердевающие в нем [8]. Для предотвраще-
ния образования стекловидности, делающей солод непригодным для пивоварения, при
его сушке не рекомендуется до снижения влажности ниже 12 % повышать темпера ту-
ру зерна более 50 °C.
3.6.2. Солодосушилки
’ Классификация сушилок. Сушилки для солода классифицируют по следую-
щим специальным признакам:
• по ориентации слоя высушиваемого солода (горизонтальные и вертикальные);
• по количеству ярусов (одно-, двух- и трехярусные);
• по форме сушильной решетки (прямоугольные и круглые);
• по высоте слоя солода (обычные и высокопроизводительные);
• по типу сит сушильных решеток (штампованные или из профилированной про-
> волоки);
• по степени подвижности сушильных решеток (стационарные, опрокидывающие-
ся или поворотные);
• ио структуре рабочего цикла (периодического, циклического и непрерывного
действия);
’ • по сочетанию со смежными сушилками (одиночные пли спаренные - объеди-
ненные друг с другом энерготехнической связью);
• по функциональному назначению (специализированные, предназначенные только
для сушки, и универсальные — растпльно-сушпльные аппараты статических солодо-
вен);
www.schmidt-seeger.com
© SshmidiKSesgerHE
202
ИНЖЕНЕРИЯ ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
• по способу нагревания сушильного агента (с косвенным нагревом, при котором
воздух нагревают через поверхность теплообмена, и с прямым нагревом, при котором
воздух смешивают с газами, образующимися при горении топлива);
• по виду используемого топлива или теплоносителя (на твердом, газовом или
жидком топливе; с использованием пара, горячей воды ит. д.).
Конструктивно сушилки для солода включают в себя сушильные решетки
(в вертикальных сушилках — сушильные шахты), вентиляционные системы и устрой-
ства для нагрева воздуха.
3.6.2.1. Горизонтальные сушилки
Горизонтальные сушилки конструктивно проще и дешевле сушилок других типов.
Они пригодны для сушки солода в высоком слое, благодаря чему процесс сушки в
них может быть интенсифицирован.
Толщина слоя высушиваемого солода в высокопроизводительных горизонталь-
ных сушилках может достигать 1,3 м, а удельная нагрузка на сушильную решетку до
460 кг/м2.
Разность температур Af сушильного агента (воздуха), подаваемого под сушиль-
ную решетку и прошедшего через слой солода при подвяливании составляет обычно
25...35 °C, а при сушке — около 3 °C. Существенная разница температур сушильного
агента при подвяливании обусловлена, в частности, тем, что сухой воздух, проходя
через слой относительно влажного солода, быстро увлажняется, и вследствие этого
его температура существенно снижается; в процессе же сушки влажность сушильного
агента изменяется незначительно.
Предпосылкой для получения солода хорошего качества является равномерность
сушки, которая обеспечивается, если распределение воздуха под сушильной решеткой
как в количественном, так и в температурном отношении подвергается только незна-
чительным колебаниям — не более 2 °C.
Загрузку солода в сушилку необходимо осуществлять бережно, без уплотнения
слоя, при максимальной неравномерности толщины слоя не более 4 см. Продолжи-
тельность загрузки и разгрузки сушилки не должны превышать 2...3 часов.
Горизонтальные одноярусные сушилки прямоугольного сечения с двухстворча-
той поворотной сушильной решеткой конструктивно устроены следующим образом
(рис. 3.38). В их состав входят загрузочные / и разгрузочные 6 транспортирующие
системы, поворотная распределительная труба?, площадка обслуживания3, сушиль-
ная решетка4, бункер5, вентилятор?, регулирующая заслонка#, калорифер?, жалю-
зийная заслонка 10, воздуховод 11, поворотная заслонка 12.
Свежепроросший солод транспортирующими устройствами 1 загружают на решет-
ку 4, распределяя его по ее поверхности равномерно с помощью поворотной трубы?.
По окончании загрузки под решетку нагнетают вентилятором 7 нагретый в калори-
фере? воздух, засасываемый снаружи через проем, оснащенный жалюзийной заслон-
кой 10. Расход сушильного агента регулируют заслонкой#.
На стадии подвяливания теплый воздух удаляют в атмосферу после прохождения
через слой высушиваемого солода. Это обусловлено тем, что на этой стадии сушки
зерно достаточно легко отдает влагу, и воздух быстро увлажняется уже за один
проход через слой солода.
© SdmhJirSeegEr FHS
www.schmidt-seeger.com
ПРОИЗВОДСТВО ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
203
Рис. 3.38. Принципиальное устройство горизонтальной од-
ноярусной сушилки прямоугольного сечения:
1 — загрузочный шнек; 2 — поворотная распределительная труба; 3 —
площадка обслуживания; 4—сушильная решетка; 5 — бункер; 6 — шнек;
7 — вентилятор; 8—регулирующая заслонка; 9 — калорифер; 10—жалю-
зийная заслонка; 11 — воздуховод; 12—поворотная заслонка
На заключительной стадии сушки с помощью поворотной заслонки 12 обеспечива-
ют рециркуляцию отработанного воздуха по воздуховоду / /, поскольку на этой ста-
дии влажность солода снижается гораздо труднее и медленнее, а воздух, прошедший
через слой солода, остается относительно сухим и горячим, что делает нерациональ-
ным его выброс в атмосферу.
Одной из технических проблем традиционных горизонтальных одноярусных су-
шилок является обеспечение равномерности слоя при загрузке свежепроросшего
солода на сушильную решетку. Обычно это обеспечивает рабочий, стоя на площадке
обслуживания3 и управляя вручную поворотной трубой?.
Горизонтальные сушилки, имеющий квадратную или прямоугольную сушильную
решетку, можно относительно просто недостаточно эффективно модернизировать при
условии, что другие системы сушилки, такие как вентиляционные, нагревательные и
транспортирующие, находятся в удовлетворительном состоянии. Обычно в этом слу-
чае устанавливают новое загрузочное устройство, совершающее как вращательные,
так и возвратно-поступательные движения (для заполнения углов сушильной решет-
ки), которое осуществляет автоматический режим загрузки, обеспечивающий все каче-
ственные критерии, в частности, равномерность слоя.
Горизонтальные одноярусные сушилки круглого сечения (рис. 3.39) начали ис-
пользовать в начале 1980-х годов и сегодня благодаря своим техническим и техноло-
гическим достоинствам они наиболее предпочтительны при реконструкции действую-
www.schmidt-seeger.com
© Sehmiili-SeBger НБ
204
ИНЖЕНЕРИЯ ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
Рис. 3.39. Принципиальное устройство горизонтальной одноярусной
сушилки круглого сечения:
1 — калорифер; 2—вентилятор; 3 — сушильная решетка; 4 — слой солода; 5—бункер; 6—
конвейер; 7— опора; 8—загрузочно-разгрузочный шнек; 9—стеклянный теплообменник:
10, 77—жалюзийные заслонки
щих и строительстве новых солодовенных производств. Преимущества круглых су-
шилок заключаются в следующем:
• простота загрузки и выгрузки солода и их полная механизация;
• равномерность распределения загружаемого солода по слоям;
• равномерность распределения воздушных потоков;
• простота строительной конструкции, выполняемой из стали или бетона.
Сушильная решетка 3 горизонтальной одноярусной сушилки круглого сечения
имеет кольцевую форму, поскольку в его центре расположен поворотный разгрузоч-
ный бункер 5 диаметром 2,11 м, через который осуществляют выгрузку свежевысу-
шенного солода на конвейер 6. Сушильная решетка опирается на опоры 7, установ-
ленные в подрешетчатом пространстве, высота которого около 2 м.
Горизонтальные сушилки круглого сечения оснащают загрузочно-разгрузочным
шнеком# (фото 5), вращающимся вокруг центральной оси сушилки, и который может
также изменять свое положение по высоте относительно плоскости сушильной ре-
шетки.
Загрузку проросшего солода в сушилку осуществляют послойно сверху.
При загрузке сушилки шнек 8 перемещается вокруг оси прерывисто — как толь-
ко концевой датчик, устанЬвленный на краю ворошителя, оказывается погруженным в
солод, он поворачиваетсяжа небольшой! угол и снова останавливается, пока горизон-
тальный шнек не распределит равномерно солод в радиальном направлении от центра
к периферии и концевой датчик опять не покроется солодом. Загрузив на сушильную
решетку один слой, горизонтальный шнек перемещается вертикально на высоту, рав-
ную толщине загруженного слоя солода и загрузка продолжается.
Воздух для сушки солода подогревают в калорифере / и вентиляторами? нагне-
тают в подрешеточное пространство сушилки. Воздуховоды сушилки оснащены жа-
люзийными заслонками 10 и 11 для регулирования потоков соответственно рецирку-
лируемого и холодного воздуха.
Отработанный воздух отводят из сушилки через стеклянный теплообменник —
рекуператор 9, в котором теплоту отработанного воздуха используют для подогрева
© SAM’SeEger НЕ
www.schmidt-seeger.com
ПРОИЗВОДСТВО ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
205
Фото 5. Загрузочно-разгрузочный шнек солодосушилки круглого сечения с загрузкой
250 т в пересчете на воздушно-сухой ячмень
свежего холодного воздуха. В процессе сушки свежий холодный воздух поступает в
сушилку исключительно через стеклянный теплообменник. Часть влаги, содержащей-
ся в отработанном воздухе, конденсируется в стеклянном теплообменнике и, одновре-
менно, вместе с конденсатом из отводимого воздуха удаляется двуокись серы, что
способствует снижению негативного воздействия на окружающую среду.
При пуске солодосушилки зимой при температуре наружного воздуха ниже -30 °C
стеклянные термостойкие трубы теплообменника могут лопаться вследствие образо-
вания в них ледяных пробок, образующихся при замерзании конденсата. Во избежа-
ние этого при проектировании сушилок для регионов с суровььм климатом на входе
свежего холодного воздуха в стеклянный теплообменник предусматривают дополни-
тельное устройство («оттаиватель») для предотвращения отложений льда при низких
наружных температурах. Это устройство в виде воздуховода, подводящего часть
отработанного теплого воздуха на вход в стеклянный теплообменник, используют
лишь в очень холодные периоды с критическими температурами наружного воздуха.
Удельный расход сушильного агента — нагретого воздуха, продуваемого через
слон зерна 4 зависит от продолжительности цикла сушки. Короткий цикл сушки
www.schmidt-seeger.com
© Sshsmdi-SE&gEr ЯБ
206
ИНЖЕНЕРИЯ ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
требует большего расхода сушильного агента. Ориентировочные удельные расходы
нагретого воздуха при сушке солода приведены ниже.
Продолжительность сушки, ч
24
36
48
Удельный расход воздуха, м3/(м2 • ч)
840...860
540...560
340...360
Перед разгрузкой высушенный солод продувают холодным воздухом для охлажде-
ния его до температуры 40.. .50 °C. Для холодной аэрации горячего солода используют
свежий холодный воздух, всасываемый через жалюзийную заслонку 11 непосредствен-
но с улицы. Удельный расход охлаждающего воздуха — 130...150 м3/(м2 • ч).
При разгрузке свежевысушенного солода стенка разгрузочного люка в цилиндри-
ческой части центрального бункера отодвигается внутрь и горизонтальный шнек#,
находясь в крайнем верхнем положении, начинает перемещать солод от периферии
сушилки к разгрузочному люку. Совершив один оборот вокруг оси, горизонтальный
шнек опускается вниз и разгрузка солода продолжается. Из центрального бункера
высушенный охлажденный солод транспортируют в промежуточный бункер, из кото-
рого его затем постепенно подают в росткоотбивную машину.
Эксплуатация горизонтальных одноярусных сушилок сопряжена с рядом общих
технических трудностей.
Во-первых, сушка солода в них происходит неравномерно: в верхнем слое темпе-
ратура повышается медленнее, чем в нижнем, поэтому влага в верхнем слое удаляется
с опозданием, солод продолжает еще расти с образованием ферментов, а в нижнем
слое с опережением протекают химические процессы. Кривые, описывающие динамику
сушки солода в толстом слое (рис. 3.40), для верхнего и нижнего слоев высушиваемо-
го материала могут быть смещены на -4 часа. Для устранения этого недостатка
сушилки часто оснащают специальными ворошителями.
Во-вторых, в одноярусных горизонтальных сушилках также неравномерно и не-
полно используется теплота нагретого воздуха. Для более экономичного расходова-
ния теплоты такие сушилки спаривают, объединяя их общей теплоэнерготехнической
Рис. 3.40. Динамика сушки солода в тол-
стом слое
связью.
Спаренные горизонтальные одно-
ярусные сушилки (рис. 3.41) загружа-
ют свежепроросшим солодом не одно-
временно, а со сдвигом во времени на
половину продолжительности цикла
сушки. Таким образом, отработанный,
но еще сухой и горячий воздух из од-
ной сушилки, в которой солод уже до-
сушивается, по воздуховодам направ-
ляется для повторного использования
в другую сушилку, где осуществляет-
ся подвяливание.
Каждая из сушилок оснащена кон-
вейером / для загрузки свежепророс-
шего солода, загрузочно-разгрузочным
шнеком 7 для равномерного распреде-
ления солода по сушильной решетке 4,
• ЫшИ’ХеедегНВ
www.schmidt-seeger.com
ПРОИЗВОДСТВО ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
207
Отработанный
воздух
www.schmidt-seeger.com
• Sthmhli-SeegBr НЕ
208
ИНЖЕНЕРИЯ ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
стационарно смонтированной на опорах 3. Толщина слоя высушиваемого солода мо-
жет достигать 1300 мм. С помощью того же загрузочно-разгрузочного шнека 7
осуществляют разгрузку высушенного солода. Вращаясь вокруг центральной оси
сушилки, загрузочно-разгрузочный шнек постепенно перемещает послойно высушен-
ный материал от периферии сушильной решетки в разгрузочный бункер 5, из которо-
го он поступает на конвейер 6, а по нему на дальнейшую технологическую переработ-
ку. Каждая сушилка оснащена индивидуальными вентиляторами 8 и калориферами 9
для нагревания воздуха. Для рекуперации теплоты отработанного воздуха сушилки
оснащены общим стеклянным теплообменником 2.
После выгрузки высушенного солода из первой сушилки (по ходу горячего воз-
духа) и загрузки ее свежепроросшим солодом направление движения воздуха изме-
няют на противоположное. В результате последовательного прохождения сквозь два
слоя солода улучшается использование воздуха и сокращается расход тепловой энер-
гии.
Схема распределения воздушных потоков в спаренных горизонтальных сушилках
приведена на рис. 3.42.
На схеме показана ситуация, когда в сушилке 4 осуществляют конечную стадию
сушки, а в сушилке 7 — начальную стадию сушки — подвяливание.
Свежий воздух, всасываемый с улицы вентиляторами 3 первой сушилки4, прохо-
дит через стеклянный теплообменник 6, в котором подогревается за счет обмена
теплотой отработанного воздуха, удаляемого из второй сушилки 7. В теплообменни-
ках 2 воздух дополнительно нагревают до требуемой температуры (65...87 °C), после
чего он поступает в подситовое пространство первой сушилки 4, проходит через слой
Свежий воздух для
охлаждения солода
Рис. 3.42. Схема распределения воздушных потоков в спаренных горизонтальных
сушилках:
1 — клапаны;?— калорифер;3— вентилятор;4, 7—сушилки;5—слой солода; б —стеклянный теплооб-
менник
© SieM’Seeger RB
www.schmidt-seeger.com
ПРОИЗВОДСТВО ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
209
высушиваемого солода 5, отводится из первой сушилки при влажности 4...12 % и
направляется на вход второй сушилки. Температуру (50...63 °C) и количество возду-
ха, подаваемого на подвяливание в сушилку 7, регулируют с помощью подмешивания
отработанного воздуха, отводимого из сушилки4 со свежим воздухом. На подвяли-
вание солода расходуют существенно большее количество воздуха, чем на сушку.
Например, если удельный расход воздуха на сушку составляет около 1500 м3/(т • ч),
то на подвяливание — около 2500 м2/(т • ч) [9]. Из сушилки 7 воздух отводится в
теплообменник — рекуператор 6 с температурой 20...60 °C и влажностью около
100%.
Цвух- и трехъярусные сушилки. Горизонтальная двухъярусная сушилка (рис. 3.43)
представляет собой инженерное сооружение с расположенными внутри на двух уров-
нях сушильными решетками? круглого сечения, на которых высушивается солод.
Сушильные решетки опираются на вертикальные опоры 6. Свежепроросший солод
загружают ровным слоем 7 на решетку верхнего яруса, где из него в процессе
подваливания испаряется большая часть влаги. На решетке нижнего яруса одновре-
менно с удалением остатков влаги происходит тепловая обработка солода.
Каждый ярус оснащен индивидуальным загрузочно-разгрузочным шнеком 3 и
разгрузочным бункером4 с самотечными трубами. Из бункера нижнего яруса высу-
шенный солод транспортируют конвейером 5 на дальнейшую технологическую пере-
работку.
Рис. 3.43. Принципиальное устройство горизонтальной двухъ-
ярусной сушилки:
1 — калорифер;?—сушильная решетка:3 —загрузочно-разгрузочный шнек;
4 — разгрузочный бункер; 5 — конвейер; 6 — опора; 7 — слой солода; 8 —
стеклянный теплообменник; 9 - вентиляторы; 10—клапаны
www.schmidt-seeger.com
© Seeger Шз
210
ИНЖЕНЕРИЯ ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
Сушильный агент — горячий воздух, нагреваемый в калорифере /, нагнетают
вентиляторами 9, а температуру и объемный поток воздуха регулируют специальны-
ми клапанами 10. В верхней части сушилки смонтирован стеклянный теплообменник
8 для утилизации теплоты отработанного воздуха.
Трехъярусная горизонтальная сушилка по конструктивному устройству отличает-
ся от двухъярусной лишь наличием третьей сушильной решетки. При одинаковой
продолжительности сушки в нее загружают солод чаще, чем в двухъярусную, поэтому
при одинаковой площади поверхности решеток ее производительность больше.
В горизонтальных сушилках устаревших конструкций с естественной тягой слой
солода на решетках ограничен высотой 14...22 см из-за большого гидравлического
сопротивления солода. Такие сушилки с двумя и тремя горизонтальными решетками
громоздки, малопроизводительны, потребляют много топлива, сложны в обслужива-
нии, поэтому на ряде российских солодовен они модернизированы.
В модернизированной двухъярусной сушилке [ 1 ] высота слоя на верхней решетке
достигает 0,7 м. Сушилка укомплектована центробежным вентилятором и калорифе-
ром с большой поверхностью теплопередачи. Горизонтальные стационарные решетки
заменены на поворотные и опрокидывающиеся. Верхняя решетка изготовлена в виде
узких створок, при повороте которых солод с верхней решетки ссыпается на нижнюю
и распределяется ровным слоем. Нижняя решетка выполнена в виде двух опрокиды-
вающихся створок, благодаря которым можно ссыпать сухой солод в приемный бун-
кер и шнеком выводить наружу в бункер. В модернизированной сушилке солод
высушивают так же, как и в одноярусной, в сравнительно высоком слое без примене-
ния ворошителей.
3.6.2.2. Вертикальные сушилки
Вертикальные сушилки (рис. 3.44) представляет собой несколько вертикальных
шахт6, образованных решетчатыми стенками5. Между шахтами расположены верти-
кальные воздуховоды 4. Каждая шахта по высоте условно разделена на две или три
зоны. В воздуховодах 4 между шахтами установлены клапаны 3, которые через
определенные промежутки времени открывают или закрывают попеременно в шах-
матном порядке, создавая при этом зигзагообразное движение воздушных потоков в
сушильном аппарате.
Если в сушилке имеется три зоны, то воздух трижды пересекает слой солода в
шахтах 6. Для равномерного высушиваний через каждые 4...6 часов изменяют на-
правление движения воздуха переключением клапанов 3 в противоположное положе-
ние. Свежий воздух подают в верхние ярусы сушилки по стальным воздуховодам (на
рисунке не показаны).
Свежепроросший солод загружают в сушилку конвейером 7 и равномерно распре-
деляют по верхним зонам вертикальных шахт 6 шнеками 8.
Нагнетаемый вентилятором / воздух нагревается в калорифере 2 и поступает в
нижние открытые зоны шахт, пронизывая нижний слой солода, затем направляется
через открытые клапаны 3 во вторую зону, где снова проходит слой солода, но уже в
обратном направлении и так далее. На выходе из сушилки отработанный воздух
всасывающим вентилятором 9 выбрасывается наружу.
• UaHi'Seeger №
www.schmidt-seeger.com
ПРОИЗВОДСТВО ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
211
Рис. 3.44. Принци-
пиальное устрой-
ство вертикальной
сушилки:
1,9 — вентиляторы; 2~
калорифер; 3—клапан;
4 — воздуховод; 5 — ре-
шетчатая стенка; 6 —
вертикальная шахта; 7—
конвейер; 8, 10, 11 —
шнеки
Техническая характеристика вертикальных сушилок
Число ярусов (сушильных зон)..........................2 3
Производительность сушилки по высушенному светлому
солоду:
общая, т/сут..................................... 10 28
с 1 м2 площади решеток, кг/сут ................. 24 32
Число вертикальных шахт (секций)..................... 7 10
Продолжительность сушки, ч:
в одной зоне ......................................24 12
общая............................................. 48 36
Установленная мощность электродвигателей, кВт .......21.5 49.6
Размеры, мм:
ширина по фронту ... ... 7800 10 800
длина (глубина) . . .... 6162 6162
высота зон:
верхней..................................... 2745 2740
средней ................. ... ........... - 2640
нижней .................................... 2710 2633
www.schmidt-seeger.com
© Sthmii№"SeegErHE
212
ИНЖЕНЕРИЯ ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
1
Под каждой вертикальной шахтой установлен шнек 10 для перегрузки высушен- (
но го солода в разгрузочный шнек 11.
В двухзонной сушилке через каждые 24 ч сухой солод из нижней зоны удаляется
разгрузочными шнеками 10, затем солод из верхней зоны спускается в нижнюю зону.
Освободившаяся верхняя зона заполняется свежепроросшим солодом. Общая про-
должительность пребывания солода в шахтах двухзонной сушилки 48 ч, трехзон- I
ной — 36 ч. Слои солода в зонах шахт в процессе сушки образуются естественным
путем и имеют постоянную толщину. Исходя из этого, и с учетом того, что объем
солода в процессе сушки уменьшается, на верхнюю зону загружают большее количе-
ство свежепроросшего солода, обеспечивая тем самым полную загрузку каждой зоны.
Вертикальные сушилки удобны в работе, производительность их в 1.5...3 раза
больше производительности двух- и трехъярусных горизонтальных сушилок, однако
они обладают общим недостатком сушильных аппаратов циклического действия. Во
время загрузки свежепроросшего солода, перегрузки с решетки на решетку или из
одной зоны в другую и выгрузки солода в сушильных аппаратах нарушается техно-
логический режим. Температура в слое солода и скорость сушки резко снижаются, в
результате чего задерживаются происходящие в солоде сложные физико-химические
процессы. j
Неравномерность сушки в вертикальных сушилках обеспечивают периодическим
изменением направления воздушных потоков через слои высушиваемого солода.
Однако при каждой перемене направления воздушного потока влага от более влаж-
ного солода переносится воздухом к более сухому солоду. Вследствие такого перио-
дического чередования подсушки и увлажнения солод сморщивается, а содержащиеся
в нем ферменты снижают биокаталитическую активность в результате частичной
инактивации.
3.6.2.3. Сушилки непрерывного действия
При использовании сушилок непрерывного действия конструкции ЛСХА (табл. 3.11),
достаточно распространенных на солодовнях в России и странах ближайшего зарубе-
жья, во многом устраняются недостатки сушилок периодического действия и сокра-
щается продолжительность процесса сушки.
Схема работы сушилки непрерывного действия представлена на рис. 3.45. Свеже-
проросший солод по конвейеру 7 поступает на распределитель 8, который равномерно
распределяет его по камере подвяливания 6. В ней свежепроросший солод подсуши-
вается проходящим сквозь него подогретым в калорифере наружным воздухом, на-
гнетаемым вентилятором 5 через воздуховоды 9. ;
Во время работы сушилки из камеры подвяливания 6 дозирующими валками (на
рисунке не показаны) солод подают в загрузочные шахты 10, а из них он сходит в
сушильные шахты 11, к которым снизу примыкают разгрузочные шахты 14. Продоль-
ные сечения сушильных шахт имеют трапецеидальную форму с небольшим расшире-
нием к низу, что устраняет возможность зависания в них солода. Ширина верхней
части шахты -185 мм, а нижней -275 мм. В сушильных шахтах солод движется
непрерывным потоком вниз под действием силы тяжести, при этом слой солода не-
сколько раз пронизывается поперечным потоком сушильного агента. Изменение на-
правления движения воздуха обеспечивается перекрытием среднего /2 и боковых 13
каналов воздуховодами для подвода свежего воздуха и внутренней перегородкой.
9 SdimhltSeeger НБ
www.schmidt-seeger.com
ПРОИЗВОДСТВО ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
213
Таблица 3.11
Техническая характеристика сушилок непрерывного действия ЛСХА
Показатели ЛСХА-5 ЛСХА-10 ЛСХА-20
Производительность по сухому солоду с рост- 5000 10000 20000
ками, кг/сут
Число сушильных шахт 2 2 4
Общая вместимость сушильных шахт, м3 7,05 12.9 23,8
Количество выделяемой влаги, кг/ч 167 336 672
Расход воздуха летом, кг/ч И 700 23 500 38 600
Расход теплоты, МДж/ч:
летом 603 1277 2554
зимой 915 1901 3802
Расход пара (давление 0,294 МПа), кг/ч:
летом 312 603 1206
зимой 425 885 1770
Расход теплоты на 1 кг испаренной влаги,
кДж/(кг • ч):
летом 3622 3831 3831
зимой 5442 5652 5652
Продолжительность цикла сушки солода, ч 15...17 15...17 15...17
Поперечное сечение одной сушильной шахты, мм;
верхнее 2408x16-4 4008x185 4008x185
нижнее 2408x254 4008x275 4008x275
Высота сушильной шахты, мм 7008 9350 9350
Габаритные размеры, мм:
длина 2740 4500 4500
ширина (по оси шахты без вентиляторов) 2650 2650 6200
высота (без учета вентиляторов) 15 300 15 000 15 000
Масса, кг 18 000 27 000 50 000
Примечание. Расход теплоты и пара даны для температуры летом +20 °C, зимой -20 °C.
По высоте сушильных шахт можно выделить четыре зоны. Некоторые показате-
ли, характерные для каждой зоны при сушке светлого солода, приведены ниже.
Обозначение зоны Температура сушильного Влажность высушиваемого
воздуха, °C солода на выходе из зоны, мае.’»
Зона I 50 27
Зона II 67 12
Зона III 81 6
Зона IV 85 3
Воздух, нагретый паровым калорифером?, подают в средний канал /2нижним
нагнетающим центробежным вентилятором 3. Проходя зигзагообразно через слой
солода, нагретый воздух попадает в боковые каналы 13, возвращается в канал /2 и
вентилятором 4 выбрасывается наружу. Высушенный солод выгружается валками
www.schmidt-seeger.com
© Schmidi-SEEgerHE
214
ИНЖЕНЕРИЯ ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
Рис. 3.45. Схема работы сушилки непрерывного действия
ЛСХА:
7 — бункер; 2— калорифер; 3,4,5—вентиляторы; 6—камера подвялива-
ния; 7—конвейер; 3—распределитель;!?—воздуховоды; 70—загрузочная
шахта; 7 7 — сушильная шахта; 12. 73—средний и боковой каналы воздухо-
вода; 74—разгрузочная шахта; 75—подпорный валок; 76—шнек
15 из разгрузочных шахт 14 в приемный бункер 1, откуда шнеком 16 транспортиру-
ется для дальнейшей переработки.
Продолжительность сушки солода в сушилке ЛСХА составляет -15... 17 часов.
В процессе сушки солода в вертикальных непрерывно действующих сушильнях
зерно постоянно подвергается вредным механическим воздействиям вследствие его
трения при перемещении сверху вниз. Кроме того, они трудоемки в обслуживании и
более опасны в эксплуатации.
Сушилка ЛСХА-20 состоит из двух аппаратов ЛСХА-10. Основные узлы и дета-
ли, применяемые в конструкции обеих сушилок, унифицированы.
© Sthmiili-SeegerFIE
www.schmidt-seeger.com
ПРОИЗВОДСТВО ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
215
3.6.2.4. Основные узлы и механизмы сушилок для солода
Сушильные решетки. Основные требования, предъявляемые к сушильным
решеткам: достаточная механическая прочность, гладкая горизонтальная поверхность
и достаточно большое живое сечение.
Штампованные сита изготавливают из листовой нержавеющей стали толщиной
2 мм. Размер щелевых отверстий в сите — 1,8x20 мм. Их живое сечение составляет
около 30 %, поскольку при большей величине живого сечения они существенно утра-
чивают механическую прочность. Живое сечение сит из профилированной проволоки
трапециевидного сечения — 38...40 %. Поперечное сечение отверстий профилирован-
ных сит (рис. 3.46) расширяется к низу и поэтому теоретически они более предпоч-
тительны с точки зрения уменьшения сопротивления решетки и снижения затрат
энергии. Однако практически эти преимущества оказываются не столь значимы, в то
время как стоимость профилированных сит почти вдвое дороже штампованных.
Тканные проволочные сита в современных сушилках практически не применяют,
поскольку их живое сечение составляет только около 25 %, а поверхность не гладкая.
Сушильные решетки горизонтальных сушилок могут быть стационарными, опро-
кидывающимися или поворотными. При опрокидывании сушильной решетки осуще-
ствляют быструю разгрузку сушилки. Для опрокидывания решетки используют ка-
натные лебедки или электромеханические и гидравлические устройства. Поворотные
сушильные решетки составные. Они состоят из нескольких элементов с ситчатой
поверхностью, расположенных на осях. Такие сушильные решетки обычно использу-
ют в многоярусных сушилках, в которых перегрузку солода с верхнего яруса на
нижний производят за счет синхронного поворота всех элементов решетки вокруг
своих осей на 90°, после чего они возвращаются в свое первоначальное горизонталь-
ное положение.
Системы нагрева воздуха. Воздух для сушки солода нагревают двумя спо-
собами: смешиванием воздуха с топочными газами (прямой нагрев) и пропусканием
воздуха через калорифер (косвенный нагрев).
При использовании систем прямого нагрева воздуха необходимо принимать во
внимание природу и состав топлива, поскольку пахучие летучие компоненты и взве-
шенные твердые частицы, содержащиеся в отходящих топочных газах, при прямом
контакте с солодом могут негативно влиять на его качественные показатели. К
чистым видам топлива относят: кокс хорошего качества, антрацит, природный газ.
Системы прямого нагрева воздуха проще, компактнее и экономичнее систем с
косвенным нагревом. Потери тепловой энергии минимальны.
Количество сжигаемого топлива для
сушки солода невелико, поэтому для су-
шплок с горизонтальными решетками ре- <\хххххх хххх'Х \
комендуется принимать площадь колосни- хх''Х^Х\
ковой решетки топки 0,01 ...0,02 площади
сушильных решеток. \\ХХ, хх ххххх\\
К преимуществам систем косвенного х!\\\ хХ хххх\\ хх>Х\
нагрева воздуха, при котором он не со- 'ухх Jxx \х \х'хх\х \
прикасается с топочными газами, можно
отнести возможность использования лю-
бого топлива, в том числе и такого, кото- Рис. 3.46. Поперечное сечение отверстий
рое не допускается при прямом нагреве. профилированных сит сушильной решетки
www.schmidt-seeger.com
• НшИНЬедегНВ
216
ИНЖЕНЕРИЯ ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
Для осуществления этого способа необходимо оснащение сушилки калорифером с
относительно большой площадью поверхности теплообмена. Калориферы сушилок
бывают с огневым, паровым или водяным обогревом.
Огневые калориферы для воздушных сушилок изготавливают в виде горизон-
тальных газоходов из тонколистовой стали, расположенных в несколько рядов таким
образом, что воздух нагревается по всему сечению калорифера равномерно. Горячие
участки газоходов размещают рядом с холодными, причем наиболее горячие газы
направляют в верхний ряд, а затем последовательно в нижние противотоком нагрева-
емому воздуху. Диаметр стальных газоходов принимают 0,3... 1,0 м в зависимости от
величины сушилки. Соединения газоходов тщательно уплотняют. Для периодическо-
го удаления золы в газоходах делают отверстия, закрываемые плотными задвижка-
ми. Огневые калориферы громоздки, их необходимо часто чистить.
Более распространенными являются пластинчатые калориферы, в которых тепло-
носителями являются пар или горячая (перегретая) вода. Они проще в обслужива-
нии, удобнее в регулировании технологических режимов сушилки. При их использо-
вании улучшаются условия производственной санитарии и отпадает необходимость в
истопниках.
Поверхность теплообмена в пластинчатых калориферах образуют стальные трубки
диаметром 22 мм, на которых с интервалом 5 мм насажены пластины толщиной 0,5 мм,
изготовленные из декапированной стали. Для предохранения от коррозии трубки и
пластины оцинковывают. Концы трубок развальцованы в трубных решетках.
Пластинчатые калориферы различают на одноходовые и многоходовые. В одно-
ходовых калориферах греющим агентом является пар с давлением до 0,6 МПа,
проходящий по всем трубкам параллельными потоками (рис. 3.47, а). В многоходо-
вых калориферах в качестве теплоносителя используют горячую воду, проходящую
последовательно по нескольким пучкам трубок (рис. 3.47, б). При подготовке возду-
ха для подвяливания солода температуру греющего агента в калорифере поддержи-
вают около 110 °C, а при сушке — 160 °C.
Следует учитывать, что косвенный нагрев требует более высоких затрат энергии
вследствие потерь при теплопередаче и сжигании топлива. При подборе калориферов
необходимо принимать запас на теплопередачу до 15 %, а на сопротивление проходу
воздуха — до 10 %. Оптимальная массовая скорость воздуха через калорифер
составляет 4...6 кг/(м2 • с).
Для уменьшения тепловых потерь стены сушилки должны быть надежно тепло-
изолированы.
Ворошители солода. В некоторых конструкциях ярусных сушилок во время
сушки на горизонтальных решетках солод перемешивают механическими ворошите-
лями шнекового или лопастного типа. При сушке солода в высоком слое целесооб-
разно использовать шнековые ворошители, а при относительно небольшом — лопаст-
ные.
Лопастной ворошитель представляет собой горизонтальный вал с лопастями, со-
вершающий одновременно врашательное и поступательное движение. Во время вра-
щения вала, закрепленные на нем лопасти захватывают солод и перебрасывают его.
Частота вращения вала 3...8 мин-1. Одновременно ворошитель медленно продвигает-
ся над сушильной решеткой со скоростью 0,15.. .0,7 м7 мин. Когда ворошитель дости-
гает конца сушильной решетки, направление его движения автоматически переключа-
ется на противоположное.
© Sehmiilk’SeegEr НЕ
www.schmidt-seeger.com
ПРОИЗВОДСТВО ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
217
Рис. 3.47. Принципиальное устройство пластинчатых кало-
риферов: а — одноходовой; б — многоходовой
По конструкции привода различают лопастные ворошители с приводным валом и
с цепным приводом. Следует учитывать, что эксплуатация ворошителя с цепным
приводом менее надежна вследствие вытягивания и разрыва звеньев цепи.
Учитывая, что в современных горизонтальных солодосушилках ворошители соло-
да практически не используют, не будем задерживаться на представлении их конст-
руктивного устройства и принципа действия, которые подробно описаны в книге [ 1 ].
3.6.2.5. Инженерные расчеты сушилок для солода
Производительность сушилки для солода периодического действия с горизонталь-
ными решетками определяют по количеству сухого солода, снимаемого с плошади
решетки. Она зависит от высоты слоя солода и продолжительности пребывания его
на решетках между очередными разгрузками.
www.schmidt-seeger.com
218
ИНЖЕНЕРИЯ ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
Производительность горизонтальной сушилки (кг/сут):
П = 24FApV/2/V1T, (3.61)
где F — площадь сушильной решетки, м2; h — высота слоя свежепроросшего солода на верхней
решетке, м; р — насыпная плотность высушенного солода, кг/м3; V] и V2 — объем соответственно
свежепроросшего и высушенного солода, получаемого из 1000 кг отсортированного ячменя, м3 (для
приближенного расчета принимают Vt = 3,2 м3; V2 = 1,42 м3); t — продолжительность сушки
между двумя очередными разгрузками высушенного солода, ч.
Производительность установки для сушки солода в статическом солодорастиль-
ном аппарате рассчитывают так же, как горизонтальных сушилок периодического
действия. Производительность статического солодорастильного аппарата по солоду
превышает производительность обычных горизонтальных сушилок, поскольку пло-
щадь решет (сит) ящиков и высота слоя солода в них значительно больше.
Производительность вертикальной солодосушилки циклического действия (кг/сут)
рассчитывают, учитывая вместимость нижней зоны сушильных шахтIbhn:
П = 24№/щр//т, (3.62)
где I — длина шахты (в плане), м; Ь — ширина шахты (ширина слоя солода) (Ь = 0,2 м); А — высота
нижней зоны шахты, м; и — число шахт в сушилке; f — коэффициент усадки солода при сушке
(/= 0,85); т = 12 ч.
Производительность сушилки непрерывного действия (кг/сут) определяют по
объему солода, находящегося в аппарате, пересчитанному на объем свежевысушенно-
го солода, и по частоте смен его в течение суток (24/т):
П = 24Vp//x, (3.63)
где V — вместимость сушильной шахты, м3; f — коэффициент усадки солода за весь период сушки
(/= 0,65): т — продолжительность цикла сушки, ч.
Если в полученные формулы производительности сушильных аппаратов вместо
величин насыпной плотности высушенного солода (р = 510 кг/м3) подставить вели-
чину насыпной плотности товарного солода (рт = 530 кг/м3), то получим производи-
тельность сушильных аппаратов по готовому товарному солоду.
Материальный баланс сушильных аппаратов рассчитывают следующим образом.
Количество испаряемой из солода влаги (кг):
IV = А/вл(дав1 - дас)/( 100 - tt’c) = А/С(гс’вл “ а'с>/(100 ~ а’в.Л (3.64)
где Л/в1, А/с — количество свежепроросшего и высушенного солода, кг; гс*В1, а*с — влажность
свежепроросшего и высушенного солода, мае. %.
Уравнение материального баланса влаги (кг):
IV = £d2 - Ld0, (3.65)
где L — расход воздуха в сушилке, кг; d0 и rf, — влагосодержанис свежего и отработанного
воздуха, кг кг.
Расход воздуха в сушильном аппарате (кг):
L = W/{d2 - d0). (3.66)
www.schmidt-seeger.com
© Sthmiilh "Seeger HE
ПРОИЗВОДСТВО ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
219
о)
Свежий
воздух
Ll„
-►TF*- °-
Калорифер
Свежепрор ос-
илю солод
Mrcrt, + Wet.
Отработанный
воздух
Тепловые
потери 0п
Свежевысушен-
ный солод
МсЛ,
Свежепророс-
ший солод
Свежевысушен-
ный солод
Рис. 3.48. К схеме теплового баланса сушилок: а — одноярусной; б — с переменным
количеством воздуха в зонах
Тепловой баланс сушилки рассчитывают с учетом следующих соображений. Ос-
новная масса влаги удаляется из солода воздухом, нагретым до 40...50°C. В конце
сушки температуру воздуха повышают до 85...105 °C (в зависимости от вида полу-
чаемого солода). Поэтому сушилки должны работать при переменном количестве
воздуха в зонах, т. е. в калорифер и нижнюю зону аппарата подают ограниченное
количество воздуха; в средней и верхней зонах к воздуху, выходящему из нижней
зоны, подмешивают холодный воздух в количестве, необходимом для получения сме-
си требуемой температуры. Сушилки устаревших конструкций работают при одина-
ковом количестве воздуха во всех зонах.
В сушилках непрерывного действия приток сушильного агента в каждую зону и
его температура различны по величине, но постоянны.
Схема распределения теплоты в сушилке с одной решеткой, работающей при по-
стоянном количестве воздуха, показана на рис. 3.48, а.
Приход теплоты, кДж: Расход теплоты, кДж:
с наружным воздухом: LIq с отработанным воздухом: i/,
от калорифера: QK с высушенным солодом: Mcc~t2
со свежепроросшпм солодом без учета влаги: Mccctl тепловые потери: Qn
с испаряемой влагой: VVcBr,
Уравнение тепловогЬ баланса одноярусной сушилки имеет вид (кДж):
£/0 + Ок + МесЛ* + W1* = LI2 + Мссс*2 + Он- (3.67)
где L — расход воздуха, кг; Zo к 12 — энтальпия свежего и отработанного воздуха, кДж кг; QK —
теплота, сообщаемая воздуху калорифером, кДж; — количество высушенного солода, кг; сс п св —
удельная теплоемкость сухих веществ солода и воды [сс = 1,42 кДж (кг * К); св = 4,1868 кДж (кг • К)];
Zj и t2 — начальная и конечная температуры солода, °C; И’ — количество влаги, испаряемой из солода,
кг; Qn — потери теплоты в окружающую среду, кДж.
* Энтальпию свежепроросшего солода для удобства преобразования в дальнейшем выражаем как
сумму энтальпий свежевысушеиного солода и испаряемой влаги lVcB£r
www.schmidt-seeger.com
• Sehmiilt-SeegerHE
220
ИНЖЕНЕРИЯ ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
Из уравнения теплового баланса найдем расход теплоты, переданной воздуху ка-
лорифером (кДж):
Qk = L О2 - '()> + McCt(f2 - - W1 + Оп- (3.68)
Теплота, затраченная на подогрев воздуха (кДж):
QK = L а{ - 70), (3.69)
где 7, — энтальпия воздуха после калорифера, кДж/кг.
Тогда
L (Jx -Iq) = L (12 - /0) + Mccc(t2 - t,) - WcBtx + Qn (3.70)
h - Л = [ W1 - AW'2 - *i> - OJ/1- <3.7i>
Правая часть уравнения показывает изменение энтальпии 1 кг воздуха при про-
хождении его через сушилку.
Схема теплового баланса сушилки с переменным количеством воздуха в зонах
показана на рис. 3.48, б. Уравнение теплового баланса в этом случае:
LJ, + T2Z0 - Mccctx + WcBtx = Ы2 + Mccct2 + Qn, (3.72)
где £p £2 и £ — количество воздуха, соответственно нагреваемого калорифером, поступающего в
сушильные камеры, минуя калорифер, и общее, проходящее через сушильный аппарат,кг (£ == £j +
+ £2); 70, /j и /2 — энтальпия воздуха соответственно свежего, после калорифера и отработанного,
кДж/кг.
Если величину Д2 заменить разностью (Z. -Ij/to количество воздуха, нагревае-
мого в калорифере (кг):
L, = [£ (Z2 - Zo) + Mccc(t2 - t,) - WcBtx + Qn]/(71 - /0). (3.73)
Полученное уравнение позволяет определить количество воздуха Ер нагреваемо-
го в калорифере, и количество воздуха L2, поступающего дополнительно.
3.7. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ОБРАБОТКИ СУХОГО СОЛОДА
i
Высушенный солод, выгруженный из сушилки, собирают в промежуточный бун-
кер из которого его направляют в росткоотбойные машины, где освобождают от
ростков, а затем - в силоса на отлежку. Перед дальнейшей переработкой солод
очищают от пыли и случайных примесей на полировочной машине.
3.7.1. Росткоотбойные машины
Необходимость удаления солодовых ростков обусловлена тем, что они содержат
легкоэкстрагируемые горькие вещества с неприятным вкусом, которые могут оказы-
вать негативное влияние на вкус пива. Ростки очень гигроскопичны и при относи-
тельно продолжительном пребывании на воздухе могут быстро утратить хрупкость,
© SthmiM’Seeger НЕ
www.schmidt-seeger.com
ПРОИЗВОДСТВО ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
221
На аспирацию
Ростки
Солод
без ростков
Рис. 3.49. Принципиальное устройство росткоотбойной
машины с бичевым барабаном:
1 — шнек загрузочный; 2—ситчатый барабан; 3 — бичевой барабан; 4 —
вентилятор; 5—аспирационный канал; 6—шнек для выгрузки ростков
приобретенную в процессе сушки. Это обстоятельство необходимо учитывать при
организации отделения от солода ростков.
Простейшая росткоотбойная машина (рис. 3.49) представляет собой ситчатый
медленно вращающийся барабан?, внутри которого расположен бичевой барабан3
с винтообразными лопастями, вращающийся в том же направлении, но с большей
частотой, которая обычно составляет 200...275 мин-1.
Солод с ростками шнеком 1 подают внутрь барабана 2, где он подхватывается
винтообразными лопастями, которые энергично перемешивают и перемещают его по
ситчатой поверхности барабана 2. Ростки отделяются от зерен солода в результате
ударных воздействий лопастей и сил трения при перемешивании и передвижении
солода и проваливаются сквозь отверстия барабана? в шнек 6, по которому выво-
дятся из машины. Очищенный от ростков солод при выходе из машины проветрива-
ется воздухом, отсасываемым по аспирационному каналу 5 вентилятором 4. Пыль и
легкие примеси, удаляемые вентилятором, собирают в бункере отходов.
Аналогичный механизм отделения ростков реализован в конструкции росткоот-
бопноп машины МСА-20 германского производства, которую выпускает фирма
«Schmidt-Seeger AG» (рис. 3.50). Основным рабочим органом в ней является вал-/
с закрепленными на нем и слегка повернутыми относительно горизонтальной оси
лопастями 5. Вал, вращающийся от привода?, размещен в корпусе / над ситчатым
желобом 6 с щелевыми отверстиями размером 1,75x20 мм. Площадь поверхности
этого желоба составляет 4,6 м2. Солод с ростками, равномерно загружаемый в маши-
ну через верхний штуцер, перемещается вращающимися лопастями по ситчатому же-
лобу. При этом за счет ударных воздействий лопастями, а также в результате трения
зерен солода как друг о друга, так и о поверхность ситчатого желоба, ростки отделя-
ются от зерен и проваливаются через отверстия ситчатого желоба в разгрузочный
www.schmidt-seeger.com
© SduM’SeegerHB
222
ИНЖЕНЕРИЯ ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
На аспирацию
Солод
примеси ный солод
Рис. 3.50. Принципиальное устройство росткоотбойной машины МСА-20:
1 — корпус; 2— крупноячеистое сито; 3—проем; 4 — вал; 5—лопасти; 6—ситчатый
желоб; 7—шнек для выгрузки ростков; в, 9—электроприводы
шнек 7, вращающийся от привода 8. С помощью этого шнека солодовые ростки
выгружаются из машины.
Непосредственно перед выгрузкой из росткоотбивной машины солод с ситчатого
желоба попадает на крупноячеистое сито 2, с диаметром отверстий 15 мм. Площадь
поверхности крупноячеестого сита составляет 0,9 м*. Зерна солода проваливаются
через эти отверстия и на выходе обдуваются воздухом, поступающим в машину через
проем 3. Воздух захватывает частицы, отличающиеся от зерен солода аэродинамиче-
скими свойствами, и удаляется вместе с ними на аспирацию. Грубые частицы и комоч-
ки зерен, сцепленных между собой ростками, так называемые «зайцы», задерживаются
ситом 2 и удаляются из машины по отдельному патрубку.
3.7.2. Росткоотбойные установки
Для отделения от солода ростков применяют также установки пневматического
типа (рис. 3.51). При использовании этого способа удаления ростков выгрузку соло-
да из бункера 4 высушенного солода целесообразно осуществлять пневмотранспор-
том с одновременным удалением ростков.
Установка включает компрессор /, загрузочное устройство?, отбойник3 ростков
и воздушный сепаратор 5, из которого воздух с легкими примесями (ростками)
направляют в циклон 7, в котором ростки осаждаются, а отработанный воздух отво-
дят на очистку в рукавный фильтр. Очищенный от ростков солод из сепаратора и
ростки из циклона отводят соответственно через шлюзовые затворы 6 и 8, препят-
ствующие подсосу воздуха в пневматическую систему извне.
3.7.3. Полировочные машины
Наиболее совершенной является щеточная полировочная машина ЗЩГ-5 (рис. 3.52),
производительность которой 5000 кг/ч.
Солод подают через приемные устройства? регулирующую заслонку 8 в валко-
вый питатель 7, валок 6 которого направляет его в зазор между вращающимся
© Sshmilli-SeegernE
www.schmidt-seeger.com
ПРОИЗВОДСТВО ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
223
Рис. 3.51» Принципиальное устройство ро-
сткоотбойной установки пневматического
типа:
1 — компрессор; 2— загрузочное устройство; 3 — от-
бойник ростков; 4—бункер свежевысушенного солода;
5 — воздушный сепаратор; 6,8— шлюзовые затворы;
7 — циклон
73 12
Рис. 3.52. Принципиальное
устройство полировочной машины:
1 — регулятор зазора; 2—прижимное устрой-
ство; 3 — щеточный барабан; 4 — щеточная
дека; 5 — цепная передача; 6 — валок; 7 —
валковый питатель; в—регулирующая заслон-
ка; 9—приемное устройство; 10— трубопро-
вод; 7 7 —труба; 12— шнек; 73 —механизм
щеточным барабаном? и щеточной декой4. Расстояние между щетками регулируют
с помощью прижимного устройства 2 и регулятора зазора /. Выделяющуюся при
работе пыль отсасывают из машины по трубопроводу 10.
Машину изготавливают в двух вариантах: для производств с механическим и
пневматическим транспортом. В первом случае очищенный солод отводят из машины
шнеком 12, а во втором — с поморью барабанного питателя и далее удаляют пневмо-
транспортом через трубу 11. Питатель солода и щеточный барабан приводят в дви-
жение от электродвигателя через цепную передачу 5. Натяжение цепей осуществля-
ют посредством механизма 13.
3.8. СОЛОДОВНИ БАШЕННОГО ТИПА
В последние годы среди вновь построенных солодовенных производств домини-
руют солодовни башенного типа, характеризующиеся более высокой технологической
эффективностью и экономичностью.
www.schmidt-seeger.com
9 ЫяШ’/еедегИБ
224
ИНЖЕНЕРИЯ ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
В солодовнях башенного типа оборудование для замачивания, проращивания и
сушки размещают ярусами — одно под другим, в основной производственной башне
цилиндрической формы, в которой размещают технологическое оборудование. В ба-
шенных солодовнях используют технологическое оборудование, описанное ранее в
соответствующих разделах: замочные аппараты цилиндроконической формы и с плос-
ким днищем, солодорастильные аппараты и солодосушилки круглого сечения.
В непосредственной близи от производственной башни, примыкая к ней, располага-
ют рабочую башню, в которой размещают вспомогательное оборудование: системы
аэрации, охлаждения (или при необходимости нагревания) и кондиционирования воз-
духа для проращивания. Помимо этого в рабочей башне расположены: лестничные
марши, лифт и вертикальные каналы для электрокабелей, водопровода, сточных вод,
хладагента, сжатого воздуха для привода механизмов, шкафы управления и пр.
В рабочей башне смонтирована также система транспортировки ячменя к верхне-
му ярусу. Транспортировку замоченного ячменя, свежепроросшего и свежевысушен-
ного солода осуществляют самотеком по круглой, гладкостенной трубе, установлен-
ной вдоль центральной вертикальной оси башни.
Одним из примеров типовой компоновки башенных солодовен, когда все техноло-
гическое оборудование размещено в одной башне, может служить шведская солодов-
ня «Svenska Malt АВ» (Halmstad) мощностью 75 000 т товарного солода в год,
построенная фирмой «Schmidt-Seeger AG» (фото 6). Размещение оборудования в
этой солодовне показано на рис. 3.53. На самом верхнем уровне размещают замоч-
ные аппараты цилиндроконической формы для первой ступени замачивания; под ними
устанавливают аппарат круглого сечения с плоским днищем для замачивания и пер-
вой стадии проращивания; ниже размещают б солодорастильных аппаратов круглого
сечения; под отделением проращивания располагают горизонтальную солодосушилку,
которая конструктивно является трехъярусной, но функционально представляет со-
бой двухъярусную горизонтальную солодосушилку, поскольку свежепроросший со-
лод перед подачей на сушку разделяют на две равные части, одну из которых загру-
жают на верхнюю решетку, а вторую — на среднюю для уменьшения толщины слоя
высушиваемого солода.
На обеих верхних сушильных решетках осуществляют параллельно первую ста-
дию сушки солода от влажности -45 % до -12 %, до так называемого «прорыва»
горячего воздуха. Вторую стадию сушки, на которой происходит дальнейшее сниже-
ние влажности от -12 % до -4 % осуществляют на третьей (нижней) сушильной
решетке, на которую перегружают весь подсушенный солод с обеих верхних решеток.
Годовая мощность таких башенных солодовен может составлять от 70 до 120 тыс. т
в год, а высота достигать 90...100 м.
Башенные солодовни фирмы «Schmidt-Seeger AG» меньшей производительности
от 10 до 60 тыс. т солода в год могут иметь другое компоновочное решение, напри-
мер (рис. 3.54): сверху располагают замочное отделение, состоящее из одного аппа-
рата круглого сечения с плоским днищем; под ним — три солодорастильных аппара-
та; а одноярусную горизонтальную сушилку располагают вне основной производ-
ственной башни поблизости от нее.
В башенных солодовнях ячмень при помощи нории подают в смеситель при одно-
временной подаче воды, в котором зерно интенсивно перемешивают, а затем транспор-
тируют гидротранспортом в отдельные замочные аппараты. Для этой цели использу-
ют специальные насосы, позволяющие производить щадящую транспортировку зерна.
При этом одновременно достигают моющего эффекта в целях удаления с повсрхно-
© Sthmlilt’SeBgEr №
www. schmidt-seeger. com
Достижения, которые убеждают!
2
3
а
б
в
г
Солодовенные установки
Элеваторы и дробильные
отделения
Подготовительные отделения
и транспортирующие системы
Росткоотбойная машина для
солода
Аспираторы
Просеивающие машины
Ультратриеры
Мы являемся Вашим надежным
партнёром по вопросам изгототовления
высококачественного оборудования для
приготовления солода.
© Schmidt Seeger ЯБ
Шмидт-Зеегер АГ
Айхштеттерштрассе 49,92339 Байльнгрис/Германия,
Тел. +49(0)8461 701-0, Факс. +49(0)8461 701-133
info@schmidt-seeger.com www.schmidt-seeger.com,
Московское представительство
Россия, 103031, Москва, ул. Неглинная, 18/1-26
Тел.: (095) 925-23-15,923-35-64,200-40-46, Факс: (095) 921-11-06,923-08-84
Email: schmidt-seeger@mail.ru
ПРОИЗВОДСТВО И РЕАЛИЗАЦИЯ СВЕТЛОГО ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
ОАО «РУССКИЙ СОЛОД»:
. ВОРОНОВСКИЙ ЗАВОД ПО ПРОИЗВОДСТВУ СОЛОДА
. ОСТРОГОЖСКИЙ ЗАВОД ПО ПРОИЗВОДСТВУ СОЛОДА
. ОРЛОВСКИЙ ЗАВОД ПО ПРОИЗВОДСТВУ СОЛОДА (ВВОД В ЭКСПЛУАТАЦИЮ В 2005 ГОДУ)
. ТОРГОВАЯ КОМПАНИЯ «РУССКИЙ солод»
К 2005 ГОДУ ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ МОЩНОСТЬ ЗАВОДОВ СОСТАВИТ 300 ТЫС. ТОНН СОЛОДА В ГОД
ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО
«ГИПРОПИЩЕПРОМ-2»
105043, Москва, Первомайская ул., 58-0
тел.: 165-59-12,165-59-14,165-56-73
факс: 165-60-60
E-mall: glpro2@gpp2.ru; Internet: www.gpp2.ru
ОАО «ГИПРОПИЩЕПРОМ-2» - головной институт по комплексному про-
ектированию для строительства и реконструкции предприятий солодовен-
ной, пивоваренной, спиртовой, ликеро-водочной, винодельческой, табачной
и других отраслей пищевой промышленности.
По проектам института построены крупнейшие пивоваренные заводы,
среди которых ПК «Балтика», МПБК «Очаково» и другие.
В 2003-2004 годах пущены в эксплуатацию современные солодовни про-
изводительностью 100 тыс. тонн/год в Подольском районе Московской обла-
сти, в Липецкой, Воронежской областях, в г. Туле, генеральным проектиров-
щиком которых является ОАО «Гипропищепром-2».
Наш полувековой опыт проектирования и организации
строительства - к Вашим услугам!
- — — _.~_W wa а амв *BI » i
Подпишитесь
на журнал
НАПИТКИ
кшпгиыи1испшиацав>
выпускаемый
ООО «Пищепромиздат»
Научно-производственный журнал «Пиво и
напитки» — профессиональное издание для
руководителей и специалистов предприятий, произво-
дящих пиво, алкогольные и безалкогольные напитки,
соки, вино, а также для поставщиков сырья,
оборудования и вспомогательных материалов.
На страницах журнала рассматриваются вопросы
менеджмента и маркетинга, публикуются научные
статьи о новых достижениях науки и техники,
информация об ингредиентах, материалах, сырье
и оборудовании, освещаются материалы конференций
и семинаров.
Основан в 1996 г. издательством «Пищевая
промышленность».
Выходит один раз в два месяца.
Вы можете оформить подписку
на журнал «Пиво и напитки»:
1) В любом отделении почтовой связи:
— по каталогу агентства «Роспечать», подписной индекс журнала 72023
(полугодие) и 48642 (год);
— по объединенному каталогу «Пресса России», подписной индекс
83152 (второе полугодие).
2) Для библиотек — по адресному «Каталогу периодических изданий
для библиотек» по более выгодным ценам, подписной индекс Б 836.
3) Непосредственно в редакции журнала. Для этого заполните, пожалуй-
ста, бланк-заявку и отправьте его по адресу: Редакция журнала
«Пиво и напитки», ул. Садовая-Спасская, д. 18, оф. 607, Москва,
Россия, 107996, по факсу (095) 208-89-52 или по электронной
почте beerprom@ropnet.ru.
Мы направим вам счет на оплату, и вы будете получать журнал сразу
после его выхода из печати. Стоимость 1 (одного) номера журнала —
250 рублей, годовой подписки — 1500 рублей.
4) На Украине — обратившись в фирму «Троян» по тел.:
+38 (044) 258-00-22, 258-27-32, 258-27-75, 258-01-23,
В. Г. Виноградов.
Мы будем рады видеть Вас
в числе наших читателей!
ПРОИЗВОДСТВО ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
225
Рис. 3.53. Вариант компонов-
ки башенной солодовни с
размещением всего техноло-
гического оборудования в од-
ной башне
www.schmidt-seeger.com
© Sthimdi-Seeger НЕ
226
ИНЖЕНЕРИЯ ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
Фото 6. Солодовня «Svenska Malt АВ» мощностью 75 000 т товарного солода в год
• Sehmidt-Seeger НЕ
www.schmidt-seeger.com
ПРОИЗВОДСТВО ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
227
сти пыли и значительной части микроорганизмов. За счет интенсивного перемешива-
ния удаляются воздушные пузырьки с поверхности зерен, а в процессе транспорти-
ровки вследствие повышенного давления в трубопроводе выдавливается воздух, на-
ходящийся под оболочкой зерна. В результате этого происходит быстрое проникно-
вение воды внутрь зерна уже в самом начале процесса замачивания, и тем самым
достигается лучшее замачивание.
Транспортировку замоченного ячменя из цилиндроконических замочных аппара-
тов в замочный аппарат с плоским днищем осуществляют вместе с водой или «су-
хим» способом, т. е. без воды. Транспортировку замоченного ячменя в солодорас-
тильный аппарат осуществляют «сухим» способом, которая может быть идеальным
образом осуществлена в солодовнях башенного типа благодаря силе гравитации.
Транспортировку свежепроросшего солода из солодорастильного аппарата в су-
шилку производят аналогично по центральной трубе, которая самоочищается прохо-
дящим по ней материалом. Поскольку отпадает необходимость в применении транс-
портных систем, то исключаются трудоемкие и продолжительные операции по их
чистке и мойке.
Башенные солодовни строят из монолитного железобетона методом скользящей
опалубки. При диаметре до 24 м башенные солодовни не имеют центральной опоры.
Первоначальный диаметр цилиндрической башни из железобетона может иметь
очень большую погрешность. Но после монтажа рыхлителя обеспечивают более точ-
ный диаметр. Осуществляют это так: укрепляют на рыхлителе металлический шаб-
лон, который повторяет форму стенки аппарата, и приводят рыхлитель во вращатель-
ное движение, при этом на внутреннюю стенку набрызгивают бетон. Таким образом,
относительно просто получают великолепную стенку очень точного диаметра.
При диаметре башенных солодовен до 24 м межэтажные перекрытия толщиной
всего 600 мм выполняют свободнонесущими, при этом при загрузке зерна их прогиб
составляет -40 мм. После выгрузки зерна перекрытие возвращается в свое первона-
чальное положение.
К основным преимуществам башенных солодовен следует отнести:
• компактность;
• снижение строительных затрат;
• компактность и, следовательно, меньшая потребность в площади застройки;
• сокращение внутриплощадочных инженерных сетей и коммуникаций;
• снижение затрат энергии на охлаждение и обогрев помещений;
• сокращение тепловых потерь за счет меньшей площади поверхности стен и крыши;
• снижение инвестиций на техническое оснащение солодовни за счет ненадобности
транспортных систем для замоченного зерна и свежепроросшего солода;
• упрощение транспортировки замоченного ячменя и свежепроросшего солода под
собственным весом по центральной вертикальной трубе;
• возможность герметизации отделения солодоращения, что позволяет управлять
солодоращением каждой порции зерна индивидуально, например, в начальный период
проращивания можно работать с большим расходом свежего воздуха, содержащего
больше кислорода, а в заключительный период с накоплением углекислого газа, что
способствует снижению потерь сухих растворенных веществ солода.
Башенные солодовни могут быть изготовлены из металлоконструкций типа «сэнд-
вич» из углеродистой стали, а внутренние стенки и воздушные каналы, подверженные
воздействию агрессивной влажной среды, облицовывают нержавеющей сталью.
www.schmidt-seeger.com
• ЫшМЯ~ВеедегНП
228
ИНЖЕНЕРИЯ ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
Рис. 3.54. Вариант компоновки башенной солодовни с размещением одного замочного
аппарата с плоским днищем и трех солодорастильных аппаратов
К преимуществам солодовен из металлоконструкций, по сравнению с солодовнями
из монолитного железобетона, относят:
• меньшая трудоемкость, благодаря простоте сборки и поставкам на строительную
площадку готовых узлов каркаса п обшивки;
• сокращение сроков строительства;
• исключение условий для развития микроорганизмов, поскольку на металличе-
ских поверхностях в процессе эксплуатации не образуется микротрещин;
• увеличение сроков эксплуатации солодовен, поскольку металлоконструкции более
устойчивы в эксплуатации при повышенной влажности и температурных перепадах.
© ишЫНведегЯ
www.schmidt-seeger.com
ПРОИЗВОДСТВО ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
229
Фото 7. Башенная солодовня фирмы «Бавария Б. В.» в г. Лисхауте, постро-
енная фирмой «Buhler»
www.schmidt-seeger.com
• Sdumdi’Seeger ЯБ
LoovuAriiiiHUl U СОЛОДА
Аналогичное оборудование солодовен, в том числе и башенного типа, производят
фирмы «Buhler», «Nordon», «Hanner». Так, оборудование фирмы « Buhler» смонтирова-
но на солодовенных заводах Суффле (Санкт-Петербург) и компании «Русский Со-
лод» в пос. Вороново, Московской обл.; г. Острогожск, Воронежской обл.; г. Змиев-
ка, Орловской обл. Одна из башенных солодовен, построенных фирмой «Buhler»,
показана на фото 7.
3.9. ОСНОВНЫЕ ПРОБЛЕМЫ И ТЕНДЕНЦИИ ТЕХНИЧЕСКОГО
РАЗВИТИЯ ПРОИЗВОДСТВА ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
Вновь построенные современные солодовни оснащены достаточно совершенным
технологическим оборудованием, но в старых солодовнях возникает множество про-
блем, которые необходимо устранить или минимизировать при осуществлении их
технической реконструкции.
Ряд производственных проблем, а именно проблема сохранения зерна при
транспортировке, проблема совершенствования механизации производ-
ства, проблема совершенствования управления производством и про-
блема производственной безопасности аналогичны тем, которые имеют место
при приеме, хранении, транспортировке, очистке и сортировании зерна, и рассмотрены в
разделе 2.7. Другие проблемы производства солода и возможные направления их
решения проанализированы ниже.
Проблема снижения энергопотребления. Производство солода весьма энер-
гоемко. При этом самыми большими энергопотребителями на солодовенных предпри-
ятиях являются:
• холодильные установки кондиционеров для воздуха, подаваемого на проращива-
ние зерна;
• вентиляторы для воздуха, подаваемого на проращивание и сушку;
• калориферы для нагрева воздуха, подаваемого в сушилки.
Один из путей снижения энергозатрат на охлаждение воздуха — применение
автоматического управления процессом, при котором при подаче на проращивание
можно обеспечить оптимальное регулирование соотношения между свежим, холод-
ным и теплым, отработанным воздухом. При относительно низкой наружной темпера-
туре воздуха расход энергии на выработку холода в холодильной установке может
быть значительно снижен.
Для снижения расхода энергии, потребляемой вентиляторами, необходимо прежде
всего уменьшить сопротивление потоку воздуха. В первую очередь следует осуще-
ствить проверку высоты загружаемого слоя зерна, а также контроль сопротивления
потоку воздуха в воздуховодах.
Снижение энергозатрат можно обеспечить за счет:
• выбора более удобной аэродинамической формы воздуховодов и оптимизации их
сечения;
• уменьшения толщины слоя загружаемого зерна.
Уменьшение толщины слоя высушиваемого солода требует увеличения площади
поверхности сушильной решетки, чего можно достигнуть при объединении несколь-
ких сушилок в одну большую сушилку.
Благодаря совершенствованию механизации и автоматизации процессов загрузки
и выгрузки зерна можно сократить продолжительность этих вспомогательных опера-
• Sthmidi'Seeger НБ www.schmidt-seeger.com
ПРОИЗВОДСТВО ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
231
ций, а сэкономленное время можно использовать для более продолжительной сушки,
при которой требуется меньший расход воздуха и, следовательно, меньшие затраты
электроэнергии.
Снижение потребления тепловой энергии при сушке можно достичь за счет:
• улучшения изоляции корпуса сушилки;
• повышения надежности герметизации корпуса сушилки, воздуховодов, клапанов
и пр.;
• повторного использования отработанного воздуха;
• рекуперации тепла отработанного воздуха;
• производства тепла с высоким коэффициентом полезного действия (например,
котельные работают с самым низким, а газовые горелки с самым высоким коэффици-
ентом полезного действия);
• применения сушилок с экономным потреблением энергии, к которым можно
отнести одноярусные горизонтальные спаренные сушилки и двухярусную горизон-
тальную сушилку с энерготехнической связью.
Расход тепла у технически совершенных горизонтальных одноярусных сушилок
составляет приблизительно 59 000...64 000 ккал на 100 кг солода. У спаренных и
двухярусных горизонтальных сушилок этот показатель может быть снижен до
49 000...54 000 ккал на 100 кг солода.
Еще одной причиной повышенного расхода энергии в солодовне может быть
неудачно спроектированная разветвленная система транспортировки зерна. Всегда
необходимо отдавать предпочтение сокращению количества конвейеров за счет уве-
личения их длины, совершенствованию схемы организации транспортных потоков и
применению более экономичных транспортных устройств.
Из всех транспортных систем пневматический транспорт является самым энерго-
емким, поэтому этот вид транспортировки зерна целесообразно заменять на менее
энергоемкие ленточные конвейеры.
Проблема увеличения выпуска солода. Среди важнейших мер, способству-
ющих увеличению производительности действующих солодовен следует отметить:
• совершенствование технологии;
• сокращение продолжительности транспортировки;
• увеличение единичной мощности оборудования.
Очевидно, что увеличение объемов производства солода может быть обеспечено
прежде всего за счет сокращения продолжительности цикла и увеличения коэффици-
ента оборачиваемости оборудования. Это возможно, во-первых, за счет совершенство-
вания технологии, в результате которого продолжительности отдельных технологиче-
ских стадий производства будет сокращена. Например, в современных солодовнях
вполне возможно сократить замачивание до -,1 суток, а проращивание — до ~5 суток.
Во многих солодовнях загрузку и выгрузку замочных, солодорастильных аппара-
тов и сушилок осуществляют слишком долго, в то время как в современных солодов-
нях эти операции осуществляют за 2...3 часа. Сократив продолжительность этих
вспомогательных операций, можно получить ежегодно дополнительные дни для про-
изводства солода. Осуществить это можно, например, за счет оснащения действующе-
го оборудования новыми, более совершенными загрузочно-разгрузочными устрой-
ствами.
Еще одним направлением повышения производительности солодовни при реконст-
рукции является масштабирование производства за счет увеличения единичной мощ-
ности оборудования и по возможности сокращения его количества, что одновременно
www.schmidt-seeger.com
• Sshmidt’SEeger НБ
_________________ ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
позволит снизить энергозатраты и расходы на техническое обслуживание. Увеличе-
ние единичной мощности оборудования прежде всего возможно за счет увеличения
вместимости замочных аппаратов и увеличения загрузки солодорастильных аппара-
тов.
Проблема снижения потерь при производстве солода. Помимо рассмот-
ренных выше, еще одно из направлений увеличения выпуска солода — снижение
потерь на технологических стадиях. Выход товарного солода из очищенного и отсор-
тированного ячменя составляет обычно около 80 %, но на современных солодовнях,
оснащенных технически совершенным технологическим оборудованием, выход может
быть повышен до 82...83 %*.
Снижение потерь сухих веществ на стадиях замачивания и проращивания зерна
может быть обеспечено, например, за счет контроля и оптимизации дыхания зерна. В
частности, с этой целью можно осуществлять проращивание ячменя при повышенной
концентрации диоксида углерода.
Проблема повышения качества выпускаемого солода. Решение этой,
пожалуй, важнейшей технологической проблемы зависит, во-первых, от качества при-
меняемого сырья, а во-вторых, от уровня совершенства техники и технологии. Основ-
ные меры технического и технологического обеспечения солодовенного производ-
ства, направленные на повышение качества выпускаемого солода, рассмотрены в раз-
деле 1.6.
Проблема улучшения производственной санитарии на солодовенных
предприятиях в последние годы выдвигается в число основных. Прежде всего это
относится к замочному и солодорастильному оборудованию, поскольку условия тех-
нологического процесса, обеспечиваемые в них, весьма благоприятны для развития
посторонней микрофлоры.
В связи с этим конструкция замочных и солодорастильных аппаратов должна
обеспечить удобство мойки, исключение плохо промываемых, глухих мест и пр. Все
эти аппараты оснащают системами безразборной мойки и дезинфекции, которая может
быть ручной или автоматизированной.
В сушилках особые мероприятия по мойке и дезинфекции не нужны, поскольку
при нагревании до 80 °C практически происходит обеззараживание оборудования.
Разумеется, необходимо регулярно (примерно 1 раз в неделю) очищать подситовое
пространство от ростков, провалившихся через ячейки сушильной решетки.
Устройствами для очистки оснащают также механические транспортные средства,
предназначенные для замоченного продукта и особенно для свежепроросшего солода.
Проблема улучшения экологичности солодовенного производства.
Как и при приеме, хранении, транспортировке, очистке и сортировании ячменя, эколо-
гическая безопасность собственно солодовенного производства сопряжена с рядом
техногенных факторов, среди которых:
• взрывоопасность при обработке, транспортировке, хранении и отгрузке как све-
жевысушениого, так и отлежавшегося товарного солода;
• остаточное содержание пыли в воздухе, выбрасываемом в атмосферу из аспира-
ционных систем на стадиях обработки и транспортировки солода;
• шум, производимый работающим оборудованием.
* Общий выход товарного солода из исходного ячменя (с учетом очистки и сортирования ячме-
ня) составляет около 70 %.
© Sthmidi’SeEgErFSS www.schmidt-seeger.com
ПРОИЗВОДСТВО ПИВОВАРЕННОГО СОЛОДА
233
В разделе 2.7 указаны некоторые меры по предупреждению или минимизации
негативных воздействий на окружающую среду от перечисленных техногенных фак-
торов.
Однако к указанным факторам следует присовокупить и другие техногенные
проявления, характерные для солодовенных производств, в том числе:
• образование значительного количества сточных вод на стадии замачивания яч-
меня;
• образование и выброс в атмосферу продуктов сгорания, образующихся при
сжигании топлива для нагрева воздуха при сушке солода;
• образование и выброс в атмосферу теплоты: 1) выделяющейся вследствие ды-
хания зерна на стадии проращивания солода, 2) удаляемой с топочными газами и
3) удаляемой с отработанным воздухом на стадии сушки солода.
В этой связи развитие солодовенных производств в направлении повышения эко-
логической безопасности будет осуществляться за счет:
• применения водоэкономных технологий замачивания ячменя;
• повторного применения некоторой части замочной воды;
• применения замкнутых технологических циклов на основе очистки замочной
воды и возврата ее в производство;
• эффективной организации процесса сушки солода, в частности, благодаря приме-
нению спаренных сушилок с теплоэнергетической связью или двухярусных сушилок;
• рекуперации теплоты из отработанного при сушке воздуха;
• повышения эффективности работы сушилок солода благодаря снижению энерго-
потребления (см. выше).
Обобщая весь комплекс проблем солодовенных предприятий, рассмотренных в
разделах 2.7 и 3.9, следует еще раз подчеркнуть, что с современных позиций систем-
ного подхода целесообразно решать единую всеобъемлющую проблему — совершен-
ствование технологического потока производства солода за счет повышения каче-
ства его функционирования как системы. Эта общая комплексная проблема, включа-
ющая в себя все упомянутые частные проблемы, на основе методологии системных
исследований производства может быть решена гораздо эффективнее и быстрее.
www.schmidt-seeger.com
Ф SthmiM’SeEger НБ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В начале XXI века стремительно возросли темпы технического развития солодовенной
отрасли отечественной пнвобезалкогольной промышленности, основными задачами которой
на ближайший период являются существенное наращивание объемов производства пивова-
ренного солода н повышение его качества. С одной стороны, это позволит сократить, а впо-
следствии и преодолеть долголетний дефицит пивоваренного солода в стране, а с другой, —
послужит новым импульсом к развитию зерновой отрасли российского сельского хозяйства,
обеспечив его стабильным заказом на производство пивоваренного ячменя.
Наряду со строительством новых солодовен в России происходит реконструкция дей-
ствующих солодовенных производств на базе замены устаревшего оборудования более эф-
фективным либо его технической модернизации. Все это, безусловно, позволит в ближайшие
годы значительно повысить технологический уровень отечественного солодопропзводства и
приблизить его к достаточно высокой степени технического совершенства отечественного
пивоварения, которое, благодаря интенсивному развитию на протяжении последнего десяти-
летия, считается на сегодняшний день одним из самых прогрессивных в мире по инженерно-
му обеспечению.
В связи с этим автор надеется, что сведения о современной инженерии пивоваренного
солода, систематизированные в книге, будут: полезны специалистам, способствующим техни-
ческому прогрессу солодовенной отрасли.
Для специалистов, работающих на вновь построенных солодовенных заводах, оснащен-
ных современным технологическим оборудованием, настоящая книга может служить подруч-
ным справочным материалом, а также учебным пособием для подготовки новых кадров.
Но особую роль, на наш взгляд, книга призвана сыграть для специалистов реконструиру-
емых предприятий, поскольку в ней акцентированы основные технические проблемы дей-
ствующих солодовенных производств, требующие своего эффективного и экономичного ре-
шения. В диалектическом понимании эти производственные проблемы и представляют со-
бой те технические противоречия, обострение которых стимулирует инженерное развитие пред-
приятия.
Кроме того, проблемный характер книги, несомненно, поможет студентам и аспирантам
правильно сориентироваться в выборе актуальных тем для своих курсовых, дипломных
проектов и научных работ, направленных на практическое совершенствование техники и
технологии производства пивоваренного солода.
Особые надежды автор возлагает но то, что вдумчивый читатель обратил внимание на
раздел книги, в котором впервые сделана попытка показать специалистам солодовенной
отрасли как, опираясь на знание и понимание диалектических, системных и инженерных
закономерностей, можно активно и целенаправленно воздействовать на техническое развитие
производственного объекта, достигая высокой технологической эффективности с наименьши-
ми затратами.
ЛИТЕРАТУРА
I. Балашов В. Е., Федоренко Б. Н. Технологическое оборудование предприятий пивова-
ренного и безалкогольного производств. — М.: Колос, 1994.— 384 с.
2. Калунянц К. А. Химия солода и пива. — М.: Агропромиздат, 1990. — 176 с.
3. КунцеВ., Мит Г. Технология солода и пива: Пер. с нем. — СПб.: Профессия, 2001.— 912 с.
4. Машины и аппараты пищевых производств. В 2 кн. Кн. 1: Учеб, для вузов / С. Т. Ан-
типов, И. Т. Кротов, А. Н. Остриков и др.: Под ред. акад. РАСХН В. А. Панфилова. — М.:
Высш, шк., 2001. — 703 с.
5. Панфилов В. А. Технологические линии пищевых производств (тория технологичес-
кого потока).— М.: Колос, 1993.— 288 с.
6. Панфилов В. А.. Ураков О. А. Технологические линии пищевых производств: созда-
ние технологического потока. — М.: Пищевая промышленность, 1996.— 472 с.
7. Правила взрывобезопасности для опасных производственных обектов по хранению и
переработке зерна ПБ-14-159-97. — М.: Московский Лицей, 1998.— 89 с.
8. Технология солода: Пер. с нем, — М.: Пищевая промышленность, 1980.— 504 с.
9. NarzifiL. Abribder Bierbrauerei. — WILEY-VCH.2001.— 397 с.
ТОЛКОВЫЙ СЛОВАРЬ СПЕЦИАЛЬНЫХ ТЕРМИНОВ
Агрегат — оборудование, в котором объединены в единый блок две или более
машины, предназначенные для одновременного осуществления в определенной после-
довательности смежных технологических операций.
Аппарат — устройство, в котором осуществляются все, кроме механических,
воздействия на перерабатываемый материал, в результате которых происходят изме-
нения физико-химических свойств или агрегатного состояния обрабатываемого мате-
риала. Характерным признаком аппарата является наличие реакционного простран-
ства, рабочей камеры или поверхности контакта.
Бункер — емкость для кратковременного хранения и гравитационной разгрузки
сыпучих материалов.
Взрыв — быстрое неконтролируемое горение пылевоздушной, газовоздушной
(паровоздушной) или гибридной смеси, распространяющееся за пределы зоны влия-
ния источника зажигания (источника инициирования взрыва), сопровождающееся
выделением энергии, образованием сжатых газов, приводящее к травмированию лю-
дей и (или) материальному ущербу.
Взрывобезопасность — состояние производственного процесса, при котором
исключается возможность взрыва, или в случае его возникновения предотвращается
воздействие на людей вызываемых им опасных и вредных факторов и обеспечивает-
ся сохранение материальных ценностей.
Взрывозащита — меры, предотвращающие воздействие на людей опасных и
вредных факторов взрыва и обеспечивающие сохранение материальных ценностей.
Взрывоопасная зона — помещение или ограниченное пространство в помеще-
нии или наружной установке, в котором имеются или могут образовываться взрыво-
опасные смеси.
Взрывоопасная смесь — пылевоздушная, газовоздушная (паровоздушная) или
гибридная смесь с содержанием горючего вещества в пределах области воспламене-
ния.
Взрывоподавление — прекращение процесса горения смеси на начальной ста-
дии развития взрыва применением флегматизаторов.
Взрывопредупреждение — меры, предотвращающие возможность возникно-
вения взрыва. i
Взрыворазряжение — предотвращение возрастания давления посредством выб-
роса из объема защищаемого объекта продуктов горения и негоревшей смеси приме-
нением специальных технических устройств (разрывных мембран, предохранитель-
ных клапанов, легкосбрасываемых конструкций и др.).
Возгорание — начало горения под воздействием источника зажигания.
Вредный производственный фактор — производственный фактор, воздей-
ствие которого на работающего в определенных условиях приводит к заболеванию
или снижению работоспособности.
236
ТОЛКОВЫЙ СЛОВАРЬ СПЕЦИАЛЬНЫХ ТЕРМИНОВ
Выдержанный пивоваренный солод — сухой пивоваренный солод после
определенного периода выдержки.
Выдержка пивоваренного солода — хранение сухого пивоваренного солода
перед переработкой.
Выход экстракта зернопродукта — масса экстракта, перешедшая в горя-
чее сусло из определенной массы зернопродуктов, выраженная в процентах.
Галерея — надземное или наземное, полностью или частично закрытое, горизон-
тальное или наклонное протяженное сооружение, соединяющее помещения зданий или
сооружений, предназначенное для инженерных и технологических коммуникаций, а
также для прохода людей.
Гибридная смесь — система, состоящая из пылевоздушной и газовоздушной
(паровоздушной) смесей.
Горение — взаимодействие вещества с кислородом, сопровождающееся выделе-
нием тепла и (или) дыма, появлением пламени и (или) тлением.
Горючая пыль — пыль, способная самостоятельно гореть (тлеть) после удале-
ния источника зажигания.
Замачивание зерна (не допускается замочка) — увлажнение зерна водой пе-
ред проращиванием.
Зернопродукты — солод и несоложеное зерно, используемые для приготовле-
ния пива.
Источник зажигания — тепловая энергия, приводящая к возгоранию.
Источник инициирования взрыва — источник, обладающий запасом энергии
и температуры, достаточными для инициирования взрыва взрывоопасной среды про-
изводственного процесса.
Лабораторное пивное сусло — сусло, полученное при лабораторном затира-
нии солода для определения его качественных показателей.
Локализация взрыва — предотвращение распространения пламени и высоко-
температурных продуктов горения применением специальных технических устройств
(пламяотсекателей, огнепреградителей, тамбур-шлюзов и др.).
Машина — механическое устройство с согласованно работающими частями, осу-
ществляющее определенные целесообразные движения в целях преобразования энер-
гии, материала или информации. Характерным признаком технологической машины
является наличие подвижных рабочих органов, соприкасающихся с перерабатывае-
мым материалом и воздействующих на него.
Мучнистое зерно — зерно рыхлой, мучнистой структуры с не просвечиваемым
на специальном устройстве эндоспермом.
Обрушивание ячменя (не допускается обрушка) — механическое отделение
от ячменя оболочки или ее части.
Опасный производственный фактор — производственный фактор, воздей-
ствие которого на работающего в определенных условиях приводит к травме илп
другому внезапному резкому ухудшению здоровья.
Отделение ростков — освобождение солода от ростков после сушки.
Очистка зерна — отделение от зерна сорной, вредной примеси и пыли.
ТОЛКОВЫЙ СЛОВАРЬ СПЕЦИАЛЬНЫХ ТЕРМИНОВ
Первичный взрыв - взрыв, являющийся причиной возникновения последую-
щего(их) взрыва(ов). J
Пивоваренный солод — солод, приготовленный из пивоваренного ячменя или
пшеницы по определенной технологии, соответствующий требованиям нормативно-
технической документации. р
Пивоваренный ячмень — ячмень определенных районированных сортов ис-
пользуемый для производства солода.
Подвяливание пивоваренного солода — частичное удаление влаги из све-
жепроросшего пивоваренного солода перед сушкой.
Полировка пивоваренного солода — очистка пивоваренного солода от пыли
и остатков ростков на полировочных машинах перед дроблением.
Продолжительность осахаривания лабораторного затора — показа-
тель качества пивоваренного солода, определяемый периодом времени, необходимым
для полного осахаривания солодового затора в лабораторныхусловиях при темпера-
туре 70 °C, выраженный в минутах.
Проросток — зародышевый листок свежепроросшего солода, превышающий
длину зерна.
Пыль производственная — мельчайшие органические пли неорганические
твердые частицы, способные находиться в воздухе во взвешенном состоянии.
Растворение пивоваренного солода — образование мучнистой структуры
эндосперма зерна при солодоращении.
Самовозгорание — начало возгорания без воздействия источника зажигания.
Самонагревание — явление повышения температуры за счет внутренних экзо-
термических реакций при наличии благоприятных условий накопления тепла в массе
вещества (материала, смеси).
Свежепроросгиий солод (не допускается зеленый солод) — пивоваренный
солод с ростками до стадии сушки.
Силос — вертикальная емкость круглого, квадратного или прямоугольного сече-
ния, предназначенная для хранения сыпучих материалов.
Совмещенный способ солодоращения — способ проведения нескольких стадий
солодовенного производства (замачивания, проращивания и сушки или замачивания
и проращивания; или проращивания и сушки) в одном аппарате.
Солодовые ростки — корешки, отделенные от проросшего и высушенного
солода, — отходы солодовенного производства. i
Солодоращение (не допускается соложение, солодование) - проращивание
зерна при определенных условиях.
Сортирование зерна (не допускается сортировка) — разделение зерна на
фракции по толщине зерна.
Стекловидное зерно — зерно плотной структуры с полностью гладкой и бле-
стящей поверхностью разреза эндосперма, полностью просвечиваемое на специальном
устройстве.
Сухой пивоваренный солод — высушенный свежепроросший пивоваренный
солод, освобожденный от ростков.
238
ТОЛКОВЫЙ СЛОВАРЬ СПЕЦИАЛЬНЫХ ТЕРМИНОВ
I
Сушка пивоваренного солода — тепловая обработка пивоваренного солода. I
Техническая причина взрыва — действие или явление, непосредственно обус-
ловившее возникновение первичного взрыва и, как правило, исчезающее на начальной
стадии развития взрыва.
Условия возникновения взрыва — совокупность производственных факто-
ров, обусловливающих возможность образования взрывоопасной смеси и возникно-
вения источника инициирования взрыва.
Установка — совокупность отдельных аппаратов, соединенных между собой
коммуникациями в единую техническую систему, предназначенную для осуществле-
ния, как правило, одной технологической операции.
Число Кольбаха — показатель степени белкового растворения солода, опреде-
ляемый отношением растворимого белка к общему, выраженный в процентах.
Экстракт зернопродукта — масса водорастворимых сухих веществ в зер-
нопродукте.
Экстрактивность воздушно-сухого вещества солода — массовая доля
экстракта в воздушно-сухом веществе солода.
Экстрактивность зернопродукта — массовая доля экстракта в зернопро-
дукте.
Экстрактивность сухого вещества солода — массовая доля экстракта в
сухом веществе солода.
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение 1
Физические свойства воды
Температура, л °C Плотность р, кг/м3 Удельная теплоемкость с. Теплопроводность X, Кпнематм* ческая вязкость V Рг
ккал/(кг • К) кДж/(кг К) ккал/ (ч - м • К) Вг/(м К)
0 999.8 1,012 4,237 0.474 0,551 1,790 13,7
5 999,7 1.009 4,224 0,484 0,563 1,540 11,3
10 999,6 1,006 4,212 0,494 0,575 1.300 9,56
15 998,9 1,005 4.208 0,504 0.586 1,100 8,15
20 998,2 1,004 4,204 0,515 0,599 1,000 7,06
25 996.9 1,004 4,204 0,523 0,608 0,910 6,20
30 995.6 1,003 4.199 0,531 0,618 0,805 5,50
35 993.9 1.003 4,199 0.538 0,626 0.720 4,85
40 992.2 1,003 4,199 051” 0,634 0,659 4,30
45 990,1 1,003 4.199 0.551 0.641 0.615 3,90
50 988,0 1,003 4,199 0,557 0,648 0,556 3.56
55 985,6 1,003 4,199 0,562 0.654 0,515 3.25
60 983,2 1,004 4,204 0,567 0,659 0,479 3.00
65 980,5 1,005 4.208 0,571 0.664 0,445 2.75
70 977,7 1,006 4,212 0,574 0,668 0,415 2,56
75 974,8 1,006 4.212 0,577 0,671 0,385 2,35
80 971,8 1,007 4,216 0,580 0,674 0,366 2,23
85 968,5 1,008 4,220 0,583 0,678 0,347 2,10
90 965.3 1,009 4,224 0,585 0,680 0,326 1.95
95 961,8 1,009 4,224 0,586 0,682 0,310 1,85
100 958,3 1,010 4.229 0,587 0,683 0,295 1,75
110 951,0 1,012 4,237 0,589 0,685 0,268 1,58
120 943,1 1,015 4,250 0.590 0.686 0.244 1.43
130 934,8 1,020 4,271 0,590 0.686 0,226 1,32
140 926,1 1,025 4,291 0,589 0,685 0,212 1,23
240
ПРИЛОЖЕНИЯ
ПРИЛОЖЕНИЯ
241
Приложение 2
Продолжение приложения 2
Фиэические д^згГпа (745 мм рт. ст.) насыщенного водяным паром, чр г
Температура t, •с Давление насыщенной» марж Р Влапчхисржание t кт шмдуха, насыщенного юром .V, mV Энтальпия 1 кг воздуха, насыщенного водяным паром, I
кг/м2 Па ккал/кг кДж/кг
-20 10,50 102,97 0.00064 -4,42 -18,51
-19 11,56 113,36 0.00071 -4,14 -17,33
-18 12,71 121.61 0.00078 -3,86 -16,16
-17 13,96 136.90 0.00086 -3.57 -14,95
-16 15,33 150.31 0.00094 -3,29 -13,77
-15 16,82 161.95 0.1X1103 -2,99 -12,52
-14 18,44 180,83 0.1К1113 -2,69 -11,26
-13 20,19 19S.00 0.1X1124 -2,39 -10,01
-12 22,12 216.92 0.00136 -2,08 -8,71
0.1X1149 -1,76 -7,37
-и -10 24,20 26,46 237,32 259.1Н -1,43 -5,99 -4,61
0.1X1163
283.31 0.00178 -1,10
-9 2839 -3,22
-8 31,56 309.50 0.00194 -0,77
-7 34,43 337.61 0.00212 -0,42 -1,76
368.11 0.1X1231 -0,07 -0,29
-6 37,54 +1.26
-5 40,90 401.09 0.00252 +030
136.79 0.00275 0,68 2,85
-4 44,54 1.06 4,44
475.13 0.00299
-3 48,48 1,46 6,11
517,20 0.00326
-2 52,74 1.87 7,83
562,12 0.00354
-1 57.32 2,30 9,63
610.76 0,00385
0 62,28 2,71 11,35
656.16 0.00414
1 2 66,94 71,93 3,14 13,15 1499
705.39 0,00445
757,37 0.00478 3,58
3 77,23 4,03 16,87
812.87 0.00513
4 82,89 4,50 18,84
871.81 0.00551
5 88,90 499 20.89
931.57 0,00591
6 95.30 5,48 22,94
0,(10633
7 102.10 ЮО 1,26 5.99 25.08
0,00679
8 109.32 1072.06 27,34
9 116,99 1117.28 0,00727 6,53
Температура t, •с Давление насыщенного пара, р Влагосодержание 1 кг воздуха, насыщенного паром л; кг/кг Энтальпия 1 кг воздуха, насыщенного водяным паром, /
кг/м2 Па ккал/кг кДж/кг
9 116,99 1147,28 0,00727 6,53 2734
10 125,13 1227.11 0,00778 7,08 29,64
11 133,76 1311,74 0,00832 7,65 32,03
12 142,91 1401,47 0,00890 8.24 34,50
13 152,61 1496,59 0,00951 8,86 37,10
14 162,89 1597,41 0.01017 9,49 39,73
15 173,76 1704,00 0,01086 10,15 42,50
16 185.27 1816.88 0,01159 10,84 45,38
17 197,45 1936,32 0,01237 11,55 48,36
18 210,3 2062,34 0,01319 1230 51,50
19 223,9 2195,71 0,01406 13,07 54,72
20 238,3 2336,92 0,01499 13,88 58,11
21 253,4 2485,01 0,01596 14,72 61,63
22 269,4 2641,91 0,01699 15,59 65,27
23 286,3 2807,64 0,01809 16,51 69,12
24 304,1 2982,20 0,01925 17,46 73,10
25 322,9 3166.57 0.02048 18.46 77,29
26 342,6 3359,76 0,02177 19,49 81,60
27 363.4 3563.74 0.02315 20,58 86,16
28 385,3 3778,50 0,02460 21,72 90,94
29 408,3 4004,06 0,02613 22,90 95,88
30 432,5 4241,38 0,02776 24,14 101,07
31 458,0 4491,45 0,02946 25,44 • 106,51
32 484,7 4753,28 0,03126 26,79 ! 112,16
33 512.8 5028,85 0,03317 28,21 118,11
34 542,3 5318,15 0,03519 29,71 124,39
35 573,3 5622,15 0,03732 31,28 130,96
36 605,7 5939,89 0,03956 32.90 137,75
37 639.8 6274.29 0,04194 34,62 144,95
38 675,5 6624.39 0.04445 36,42 152,48
39 712,9 6991,16 0,04709 38.30 160,35
242
ПРИЛОЖЕНИЯ
ПРИЛОЖЕНИЯ
243
Продолжение приложения 2
Окончание приложения 2
Температура t. °C Давление насыщенного пара, р Влагосодержание 1 кг воздуха, насыщенного паром х кг/кг Энтальпия 1 кг воздуха, насыщенного водяным паром, I
КГ М“ Па ккал/кг кДж/кг
40 752.0 7374.60 0,04988 40,28 168,64
41 793.0 7776.67 0,05284 42,36 177,35
42 836.0 8198.36 0,05596 44,55 186,52
43 880.9 8638.68 0.05925 46.84 196.11
44 927.9 9099.59 0,06273 49,25 206,20
45 977.1 9582.08 0,06641 51,79 216.83
46 1028.4 10085.16 0,07029 54,46 228.01
47 1082.1 10611.78 0,07440 57,27 239,78
48 1138.2 11161.93 0,07875 60.23 252.17
49 1196.7 11735.62 0,08334 63,35 265.23
50 1257.8 12334.80 0.08820 66.64 279.01
51 1321.6 12960.45 0,09334 70,10 293,49
52 1388.1 13612.61 0,09878 73,76 308.82
53 1457.5 14293,19 0,10455 77,63 325,02
54 1529,8 15002,21 0,11066 81,71 342.10
55 1605,1 15740,65 0,11713 86,03 360.19
56 1683,5 16509.50 0,12400 90,59 379,28
57 1765.3 17311.68 0,13129 95.43 399.55
58 1850,4 18146,23 0,13904 100,56 421,02
59 1939,0 19015.09 0,14727 105.99 443,76
60 2031,0 19917,31 0,15601 111,75 467,87
61 2127,0 20858,74 0,16535 117.89 493,58
; 62 2227,0 21839,41 0,17531 124,43 520,96
! 63 2330.0 22849.49 0,18584 131,34 549.89
64 2438,0 23908.61 0,19719 138,76 580,96
65 2550,0 25006,96 0.20929 146,67 614,08
66 2666.0 26144.53 0.22222 155.11 649.41
67 2787,0 27331,13 0,23613 164,17 687,35
68 2912,0 28556.96 0.25099 173,84 727,83
69 3042,0 29831.83 0.26701 184,25 771,42
70 3177,0 31155.73 0.28428 195.47 818.39
Температура г, ’С Давление насыщенного пара, р В л агосодержа н не 1 кг воздуха, насыщенного паром л; кг кг Энтальпия 1 кг воздуха. насыщенного водяным паром, I
кг/м2 Па ккал кт кДж/кг
71 3317,0 32528,66 0.30290 207.55 868,97
72 3463,0 33960,43 032316 220.68 923,94
73 3613,0 35431,43 0.34492 234.77 982,94
74 3769,0 36961,27 0.36864 250.12 1047,20
75 3961,0 38549,94 039454 266.86 1117,29
77 4272.0 41894,01 0.45373 305.08 1277,31
78 4451,0 43649.40 0,48765 326.97 1368,96
79 4637,0 45473,44 0.52523 351.19 1470.36
80 4829.0 47356.31 0.56680 377.98 1582,53
81 5028,0 49307.84 0.61318 407.86 1707,63
82 5234.0 51328,01 0.66517 441.33 1847,76
83 5447,0 53416,82 0,72374 479.02 2005,56
84 5667,0 55574,29 0.79010 521.72 218434
85 5894,0 57800,40 0.86580 570.40 2388.15
86 6120,0 60104,96 0,95322 626.60 2623,45
87 6372,0 62487,97 1,05513 692.10 2897,68
88 6623,0 64949,44 1,17522 769.27 3220,78
89 6882,0 67489.37 131861 86138 3606,43
90 7149,0 70107,74 1,49252 973.08 4074,09
91 7425,0 72814.38 1.70841 1111.72 4654,55
92 7710,0 75609,27 1,98305 1288.06 5392,85
93 8004.0 78492,43 2,34359 1519.52 6361.93
94 8307,0 81463,84 2,83696 1836.23 7687’93
95 8619,0 84523,52 3,55198 2295.18 9609*16
96 8942,0 87691,06 4,68846 3024.59 12663.35
97 9274,0 90946,87 6,75222 4349.09 18208,77
98 9616,0 94300,75 11,67509 7508.42 31436,25
99 9969.0 97762,49 38,92473 24995.92 104652,92
244
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение 3
Теплофизические характеристики сухого воздуха
при давлении 735,6 мм рт. ст.
Температура t, "С Плотность р, кг/м3 Теплопровод- ность Лх ГО2 Вг/(м К) Удельная теп- лоемкость с, ДМкг-К) Температу- ропровод- ность а х I05, м2/с Динамиче- ская вяз- кость р х to6, Н с/м2 Кинематиче- ская вяз- кость vx 106. М2/С Рг
-180 3,685 0,755 1047 0,1958 6.472 1,76 0,900
-150 2,817 1,163 1038 0,4027 8,727 З.Ю 0.770
-100 1,984 1,616 1021 0,8000 10,766 5,94 0,742
-50 1,534 2,035 1013 1,3138 14,611 944 0,726
-20 1,365 2,256 1009 1,6500 16,279 11,93 0,724
0 1,252 2,372 1009 1,8750 17,161 13.70 0,723
10 1,206 2,453 1009 2.0111 17,750 14,70 0,722
20 1,164 2423 1013 21277 18240 15,70 0.722
30 1,127 2481 1013 2,2611 18,730 16,61 0,722
40 1,092 2,651 1013 2,4027 19,221 17,60 0,722
50 1.056 2.721 1017 24389 19,613 18,60 0,722
60 1,025 2,802 1017 2,6805 20,103 19,60 0,722
70 0,996 2,860 1017 2,8278 20397 20,45 0,722
80 0.968 2,930 1021 2,9583 20,986 21,70 0.722
90 0,942 3,000 1021 3,1250 21.574 22.90 0,722
100 0,916 3,070 1021 3,2778 21,770 23,78 0,722
120 0.870 3,198 1026 34833 22,751 26,20 0,722
140 0,827 3,326 1026 4,2166 23435 28,45 0,722
160 0,789 3,442 1030 42361 24,124 30,60 0,722
180 0,755 3470 1034 4,5833 25,006 33,17 0,722
ПРИЛОЖЕНИЯ
245
Приложение 4
Термодинамические свойства водяного пара
Давление р. Температу- pat, С Плот- ность пара р, кг/м* Энтальпия жидкости I, i. Энтальпия пара I. i, Теплота парообразования г.
кг/см2 кПа ккал/кг кДж/кг ккал/кг кДж/кг ккал/кг кДж/кг
0,01 0,98 6,7 0,0076 6,73 28,18 600,2 2512,9 593,5 2484,9
0,05 4,90 32,5 0,0348 32,57 136.36 611,5 2560,2 578,9 2423,7
0,1 9,81 25,4 0,0669 45,45 190,29 617,0 2583,3 571,6 2393,2
0,2 19,61 59,7 0,1284 59,65 249,74 623.1 2608,8 563,4 2358,8
0,5 49,03 80,9 0,3031 80,86 .338,54 631,6 2644,4 550,7 2305,7
1,0 98,07 99,1 0,5797 99,19 415,29 638,8 2674,5 539,6 2259,2
1.1 107,87 101.8 0,6367 101,87 426,50 639.8 2678.7 537,9 2252,1
1,2 117,68 104,2 0,6873 10438 437,02 640,7 2682,5 536,3 2245,4
1.3 127.49 106,6 0.7407 Ю6,72 446.82 641.6 2686,2 534,9 2239,5
1.4 137,29 108,7 0,7943 108,92 456,03 642,3 2689,2 533,4 2233,2
1.5 147,1 110.8 0,8467 110,99 464,69 643,1 2692.5 532,1 2227,8
1.6 156,9 112.7 0,9001 112,95 472,90 643,8 2695,5 530,8 2222,4
1.7 166,7 114,6 0,9524 114,81 480,69 644,5 2698,4 529,7 2217,7
1,8 176,5 116,3 1,0046 116,60 488,18 645,1 2700,9 528,5 2212,7
1,9 186,3 118,0 1,057 118,30 495,30 645,7 2703,4 527,4 2208,1
2,0 196,1 119,6 1,109 119,94 502,16 646,3 2705,9 526,4 2203,9
2,5 245.2 126,8 1,367 127,2 532.56 648,7 2716,0 521,5 2183,4
3,0 294,2 132,9 1,621 133,4 558,52 650,7 2724,3 517,3 2165,8
3,5 343,2 138,2 1,873 138,9 581,55 652,4 2731,5 513,5 2149,9
4,0 392.3 142,9 2,124 143.7 601.64 653.9 2737.7 510.2 2136.1
5,0 490,3 151,1 2,620 152,1 636,81 656,3 2747,8 504,2 2111,0
6,0 588,4 158.1 3,111 159,3 667.00 658,3 2756.2 498,9 2088,8
7,0 686,5 164,2 3,600 165,7 693,75 659,9 2762.9 494,2 2069,1
8,0 784,6 169,6 4,085 171,4 717,61 661,2 2768,3 489,8 2050,7 .
9,0 882,6 174.5 4.568 176,5 738,97 662.3 2772.9 485,8 2033,9
10,0 980,7 179,0 5,051 181,3 759,07 663.3 2777.1 482.1 2018.5
12,0 1176,8 187,1 6,013 189.8 794,65 664,9 2783,8 475,1 1989.1
15,0 1471 197,4 7,452 200,7 840,29 666,7 2791.3 465,9 1950.6
20,0 1961 211,4 9,852 215,9 903,93 668,5 2798.9 452,6 1894,9
30,0 2942 232,8 14.71 239,6 1003,16 669,6 2803.5 430.0 1800.3
Окончание приложения 4
Давление р. Темпериту- par. С Плот- ность пара р. КГ'ХГ Энтальпия жидкости L i. Энтальпия пара I, i, Теплота парообразования г.
кг/см2 кПа ккал/кг кДж/кг ккал/кг кДж/кг ккал/кг кДж/кг
40,0 3923 249.2 19,70 258,4 1081,87 669,0 2801.0 410,6 1719,1
50,0 4903 262.7 24.84 274,8 1148,44 667,5 2794,7 393,2 1646.2
75.0 7355 289.2 38.63 307,0 1285,35 661,0 2767,5 354.0 1482,1
ioo,o 9807 309.5 54.17 334,2 1399,22 651,7 2728,5 317,5 1329,3
150,0 14710 340,6 93.81 381,9 1598,93 625,6 2619,2 243,7 1020,3
200.0 19613 364.1 161.9 431,3 1805,77 581,4 2434,2 150,1 628.4
224,0 21967 373.6 268,0 479,0 2005,48 520,7 2180.1 45,7 191,3
СПЕЦИАЛИСТАМ ПИВОВАРЕННЫХ
И СОЛОДОВЕННЫХ ПРОИЗВОДСТВ
Кунце В. ^Технология солода и пива»
Перевод с нем. 8-го изд. (1998 г., Technologic Brauer und Maelzer) под общ. ped.
В. Б. Тихонова. - 2003. -912 с., более 600 цв. ил., 165 х 235 мм, те. пер.
Во всеобъемлющем пособии-справочнике, выдержавшем 8 изданий за ру-
бежом и переведенном на многие языки, составленном 1ивестным немецким
специалистом, содержатся сведения, необходимые для работы любого пивова-
ра. Подробно рассмотрены типы и виды необходимого сырья, оборудование,
вопросы оценки качества пива. Большое внимание уделено проблемам водо-
подготовки, стойкости пива, его розливу в различные виды тары. Книга, пред-
назначенная для широкого круга специалистов, связанных с пивоваренной от-
раслью, зарекомендовала себя как своего рода «библия пивовара».
Сырье и вспомогательные материалы в пивоварении. Меледина Т. В.
2003. - 304 с., ил., табл., 165 х 235 мм, те. пер.
В новом справочнике рассмотрены практически все виды сырья и вспомогательных мате-
риалов, используемые в пивоварении; характеристики и влияние свойств сырья на техноло-
гические процессы и качество пива, а также примеры расчетов. Сведения и
сравнительные характеристики представлены в удобном дтя использования
виде (более 30% объема книги - табличные материалы). Особый интерес пред-
ставляет обширная глава о применении несоложеных материалов.
Издание предназначено для руководителей и сотрудников лабораторий пи-
воваренных предприятий, пивоваров, технологов, специалистов по качеству, а
также менеджеров по закупкам. Студенты, аспиранты и преподаватели профиль-
ных вузов найдут в книге сведения, незаменимые для учебного процесса.
Справочник работника лаборатории пивоваренного предприятия. Ермолаева Г. А.
2004. - 544 с., ил., табл., те. пер., 165 х 235 мм.
Новый справочник отражает основные вопросы организации работы лаборатории пиво-
варенного завода, проведения технохпмического контроля, включая контроль качества сы-
рья и вспомогательных материалов, сусла и готового пива на предприятии.
В справочнике в сжатой форме представлены как традиционные, так и совре-
менные лабораторные приборы. Наряду с современными отечественными ме-
тодами технохимконтроля приведены их аналоги из аналитики ЕВС и МЕВАК
с комментариями.
Справочник предназначен для зав. лабораториями, технологов, менедже-
ров по качеству и других специалистов пивоваренных заводов. Он будет так-
же полезен студентам, аспирантам и преподавателям профильных вузов.
КНИГИ ИЗДАТЕЛЬСТВА «ПРОФЕССИЯ» МОЖНО ЗАКАЗАТЬ:
по электронной почте: bookpost@professija.ru
по телефону/факсу: (812) 140-12-60, 251-46-76
по почте, адрес: 191002, С.-Петербург, а/я 600
Информация о других книгах издательства: URL: www.professija.ru
uiuvxtHHOCTM
Шобингер У. (отв. ред.) Фруктовые и овощные соки
Пер. с нем. 3-го изд. (2001 г., Frucht- und Gemuesesaejte) под общ. ред А. Ю. Колеснова и
Н. Ф. Берестеня. - св. 750 с., ил., табл., те. пер., 165 у 235 мм.,
совместно с ООО -еНововита*.
В научно-техническом справочном издании, подготовленном ведущими мировыми специа-
листами, рассмотрены практически все аспекты производства фруктовых и овощных соков,
нектаров и сокосодержащих напитков. Большое внимание уделено производству концентри-
рованных соков и напитков на их основе. Подробно рассмотрено технологическое оборудова-
ние для производства соков и концентрированных ароматобразующих веществ, освещены
вопросы розлива, упаковки и этикетирования продукции. Выделены вопросы утилизации от-
ходов производства, включая очистку сточных вод, а также микробиологических свойств фрук-
товых и овощных соков. Приведены комментарии к последним директивам ЕС о фруктовых и
овощных соках. Книга предназначена для специалистов предприятий-производителей соков,
безалкогольных и слабоалкогольных напитков, поставщиков сырья (включая с/х предприя-
тия) и оборудования для индустрии напитков, специалистов научных организаций, центров
сертификации и стандартизации, органов государственного контроля и надзора, а также для
преподавателей и студентов высших учебных заведений.
Шуманн Г. Безалкогольные напитки: сырье, технологии, нормативы
Пер. с нем. 9~го изд. (2002 г., Alkoholfreie Cetraenke) под общ. ред. А. В. Орещенко
и Л. Н. Беневоленской. - 280 с., те. пер., 165 х 235 мм.
В новейшем немецком справочнике, ориентированном на специалистов-практиков, даны ос-
новные сведения о типах используемой для производства безалкогольных напитков воды
(минеральной, родниковой и столовой, лечебной и т. п.), а также о применяемом сырье и вспо-
могательных материалах, включая подсластители и другие добавки. Рассмотрено производ-
ство новейших типов безалкогольных напитков (в т. ч. сокосодержащих, спортивных, лечеб-
ных). Отдельные разделы посвящены собственно технологии производства безалкогольных
напитков и обработке сточных вод и отходов производства. Большое внимание уделено опи-
санию применяемых в настоящее время в ЕС норм и правил, включая тексты нормативных
документов. Справочник предназначен для технологов, менеджеров по качеству и производ-
ству, а также для поставщиков индустрии напитков.
Прист Ф., Кэмпбелл И. Микробиология пива
Пер. с англ. 3-го изд. (2002 г., Brewing microbiology) под общ. науч. ред. Т. В. Мелединой. -
ок. 500 с., ил., табл., те. пер., 165 х 235 мм. Выход книги в 2005 г.
Микробиологические риски, возникающие как в процессе производства пива, так и на его
пути к потребителю, являются важнейшими проблемами для менеджеров по качеству и со-
трудников лабораторий. В новое издание, исправленное и дополненное, вошли главы, посвя-
щенные ускоренным методам анализа порчи и идентификации микроорганизмов. Помимо
изменений, связанных с новыми тенденциями в практике пивоварения, включены разделы,
касающиеся микробиологических аспектов работы минипивзаводов. Книга сочетает в себе чер-
ты справочника и практического руководства и может быть использована специалистами по
качеству и сотрудниками лабораторий не только пивоваренных предприятий, но и других от-
раслей индустрии напитков, включая поставщиков сырья и оборудования; будет полезна сту-
дентам и аспирантам профильных вузов, а также представляет интерес для микробиологов.