Зразок роботи
Технологічна схема виробництва пива складається із наступних стадій: подрібнення солоду та зернопродуктів, затирання, фільтрування, кип’ятіння сусла з хмелем, охолодження, бродіння сусла, фільтрування пива, розлив [3, 4].
Дуже важливим для якісного проходження процесу затирання і бродіння пивного сусла є ступінь подрібнення солоду і несолодженої сировини. Даний процес проводиться на стадії підготовки сировини у дробильному відділенні, що, як правило, розміщене над варильним цехом. Оптимальний склад помелу зерна і солоду повинен забезпечувати максимально можливий вихід екстракту та достатньо високу швидкість фільтрації сусла. Солод подрібнюють в сухому або мокрому стані. Краще використовувати для подрібнення мокрий спосіб, так як підвищується еластичність оболонок, яка практично не зменшується на вальцевих станках. Це веде до створення рихлого та пористого фільтрувального шару дробини.
Схема дробильного відділення пивоварного заводу наведена на рис. 1.
Рис. 1. Апаратурно-технологічна схема підготовки солоду і несолодженої сировини до затирання: 1 – автомашина; 2 – автомобільні ваги;
3 – приймальний бункер; 4 – гвинтовий транспортер; 5 – норія;
6 – автоматичні ваги; 7 – силос; 8 – бункер для солоду; 9 – полірувальна машина; 10 – бункер полірованого солоду; 11 – магнітна колона; 12 – бункер очищеного солоду; 13 – вальцева дробарка; 14 – передзаторний апарат;
15 – підйомник несолодженої сировини; 16 – насос.
Солод постачається на пивоварний завод автомобільним транспортом (1). Всі автомобілі зважуються на автомобільних вагах (2) із солодом та після його вигрузки для контролювання кількості солоду, що надходить на підприємство. Із автомашин солод вигружається у приймальний бункер (3) звідки гвинтовим транспортером (4) та норією (5) через автоматичні ваги (6) надходить для зберігання у солос (7). Зважування солоду на вагах (6) проводять з метою контролювання його втрат при транспортуванні. Солод зберігається у силосах до подачі його на виробництво.
При подачі на виробництво солод із силосу гвинтовим транспортером і норією через автоматичні ваги розприділяється у бункери (8). Роль вагів на цьому етапі полягає у контролюванні втрат при очищенні. Із бункерів (8) солод самопливом надходить до полірувальної машини (9) де очищується від домішок. Відходи при цьому направляються на утилізацію. Відполірований солод через бункер (10) направляється на магнітну колонку (11) для видалення металевих домішок. Очищений солод через ваги (6) поступає в бункер (12) звідки дозується на вальцеву дробарку (13). Завдяки зважуванню очищеного солоду перед подрібненням можна прогнозувати вихід екстракту у варильному відділенні. При мокрому подрібненні у бункер (12) подається вода для замочування солоду. Дозування солоду із бункеру (12) здійснюється порціями. Об’єм порції та швидкість подачі залежить від конструкції та продуктивності дробарки.
Із дробарки (13) подрібнений солод порціями постачається у передзаторний апарат (14). В даному апараті здійснюється змішування подрібненого солоду із аналогічно очищеною несолодженою сировиною,
тобто – приготування засипу. Кількість солоду у засипі становить 80%, а несолодженої сировини – 20%. Кількість останньої може коливатися від 15 до 40% від маси засипу, проте за використання її більше ніж 20% від маси всього засипу, потрібно додатково використовувати ферментні препарати при затиранні. Кількість несолодженої сировини впливає на смак і аромат готового пива, а також здешевшує його вартість. У передзаторному апараті солод і несолоджена сировина попередньо змочуються гарячою водою шляхом розпилення. Вже на цьому етапі відбувається попереднє змочування солоду і процес ферментації. Це спрощує процес затирання та сприяє кращому його проходженню.
Готовий засип із передзаторного апарату (14) насосом (16) подається у варильне відділення, а саме – у заторні апарати для приготування затору.
Дробильне відділення повинно бути добре освіченим, до всіх машин повинен бути вільний доступ. Машини у дробильному відділенні герметизують для того, щоб знизити викид пилу. Дробильне відділення повинно зв’язуватись з іншими поверхами пивзаводу додатково вантажним ліфтом.
На великих сучасних підприємствах дробильне відділення є частиною варильного цеху і контролюється варщиком.
2. ПОРІВНЯЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА І ВИДИ ДРОБАРОК, ЩО ЗАСТОСОВУЮТЬСЯ ДЛЯ ПОДРІБНЕННЯ СОЛОДУ
Процес подрібнення солоду дуже часто проводять на дробарках для сухого подрібнення, так як це є більш економічно вигідним для підприємств і не потребує проведення додаткових технологічних операцій та застосування обладнання. В них солод подрібнюється між попарно розташованими вальцями. За числом вальців розрізняють двовальцьові, чотирьовальцьові, п’ятивальцьові та шестивальцьові дробарки. Найбільше використання у промисловості мають шестивальцьові дробарки.
Рис. 1. Шестивальцьова дробарка (принцип дії): 1 – розприділяючий вал,
2 – перша пара вальців (для попереднього крупного подрібнення), 3 – друга пара вальців (для відділення м’якинних оболонок), 4 – третя пара вальців (для отримання крупки), 5 – набір верхніх вібросит, 6 – набір нижніх вібросит,
7 – лушпиння з крупкою, що прилипла, 8 – крупка, 9 – борошно, 10 – лушпиння.
Три пари вальців мають відповідні назви: вальці для попереднього подрібнення (2), вальці для відокремлення м’якинних оболонок (3), вальці для отримання крупки (4).
Між вальціями завжди підвішений набір вібросит (5) і (6) з двома розмірами отворів в кожному. Вони розділяють помел, що проходить між вальціми, на три частини:
1 – груба складова частина – лушпиння з крупкою, що прилипла (7) або лушпиння (10);
2 – середня складова частина – крупка (8);
3 – тонка складова частина – тонка крупка і борошно (9).
Борошно відводиться безпосередньо в бункер для помелу, так як його більше не подрібнюють. Оболонки розмелюють на другій парі вальців (3) і при цьому намагаються якнайкраще їх зберегти. На третій парі вальців (4) подрібнюється крупка (до будь-яких розмірів).
Сучасні шестивальцьові дробарки зазвичай працюють з суттєво видозміненим компонуванням вальців при збільшенні площі сит.
Рис. 2. Шестивальцьова дробарка із зміненим компонуванням вальців:
W1 – пара вальців для попереднього подрібнення, W2 – пара вальців для відокремлення м’якинних оболонок, W3 – пара вальців для отримання крупки,
1 – подача солоду, 2 – живильний валик, 5 – направляючі листи, 6 – щітка, 10 – помел, 13, 24 – крупка, 15, 27 – борошно, 23 – пробовідбірна гілза.
В такій дробарці весь потік солоду направляється через дві перші пари вальців, що розташовані один над одним, при цьому відокремлюються м’якинні оболонки.
Помел, що сиплеться, розсортовується на чотири ситових проходи. До необхідного ступеню подрібнюється лише крупка на третій парі вальців.
У звичайних шестивальцьових дробарках на першій парі сит відокремлюється приблизно 10% помелу, а в дробарках із зміненим компонуванням вальців досягається кращий розсів із-за збільшення площі ситових поверхонь та зменшується навантаження на сито з 34…42 кг/дм2 до 18 кг/дм2. Одночасно з цим обидва набори сит рухаються від ексцинтрекового приводу в протифазі і на відміну від звичайних дробарок не передають коливань на обладнання і на будівлю.
Продуктивність таких установок складає до 14 т/год для солоду грубого помелу, що призначається для фільтраційного чану.
Після вальців попереднього подрібнення помел не повинен містити цілих зерен. Після вальців м’якинних оболонок крупка, що прилипла до лушпиння, повинна бути розмелена, а саме лушпиння не повинне отримати сильних пошкоджень. Вальці для крупки мають забезпечувати її тонку структуру, а не борошно, так як воно може заважати процесу фільтрування.
П’ятивальцьова дробарка являє собою різновидність шестивальцьової в якій один валець виконує подвійну функцію. Їх більше не випускають.
Двовальцьові дробарки для сухого подрібнення зустрічаються лише на невеликих пивоварних виробництвах і міні-пивзаводах ресторанного типу. Так як з однією парою вальців при сухому помелі неможлива подальша деференціація помелу, то оптимального виходу екстракту не вдається отримати. Це не відноситься до двовальцьових дробарок мокрого помелу і із замочувальним кондиціонуванням.
На якість помелу вирішальний вплив мають вальці дробарки. Тому будова і взаємне розташування вальців повинно задовільнять певні вимоги.
Дуже важливим для отримання помелу найкращої якості є правильна подача продукту в міжвальцевий зазор. Сюди відноситься необхідність постійного рівномірного розприділення зерен солоду по всій довжині вальців і автоматичного вирівнювання коливань подачі. Для цього кожна дробарка має живильний валик з рифлями або борозенками. Вид рифлення, а також колова швидкість і зазор живильного пристрою визначають витрати солоду, що подається.
Вальці вальцевих дробарок виготовляються способом лиття, що забезпечує необхідну твердість поверхні. Діаметр вальців складає приблизно 250 мм. Він не повинен бути меншим, так як кут захвату зерен буде надто малим, що спричинить зниження продуктивності дробарки. Під кутом захвату розуміють кут, що утворюється в той момент, коли рифлі захвачують зерно.
У нових дробарок вальці завжди із фрезерованими рифлями число яких складає від 600 до 900 (рис. 3).
Рис. 3. Рифлення вальців: а – спинка; b – різець;і – кут різання h – кут спинки; k – кут рифлі.
Рифлі зазвичай йдуть не паралельно осі вальці, а мають бокову закрутку, завдяки чому посилюється їх притискаюча і ріжуча дія на матеріал, що подрібнюється. Обидва вальці завжди мають однакову закрутку, що складає від 4 до 14%.
Різниця колових швидкостей у парі вальців з рифлями складає приблизно 1,25:1. Більш швидкий хід одного з вальців називається випередженням. У гладеньких вальців розмелювальна дія досягається саме завдяки такому випередженню, а також завдяки стисканню вальців і притисканню до шорохуватої їх поверхні. Завдяки притисканню вальців вони дещо вигинаються, тому в середині вальців ефект від подрібнення буде меншим ніж по краям. Абсолютно рівномірний розмелювальний ефект досягається шляхом «випуклої» обробки вальців, коли їх діаметр на кінцях дещо звужується.
Рифлі вальців швидко затуплюються, якщо на них потрапляють тверді предмети (металеві домішки, каміння тощо). Тому рекомендується перед подрібненням окрім обов’язкових магнітних вловлювачів монтувати ще й каменевловлювачі.
Колова швидкість вальців змінюється в наступних межах:
• Для попереднього подрібнення – 400…420 об/хв;
• Для відділення лушпиння – до 400 об/хв;
• Для отримання крупки – 380…440 об/хв.
Довжина вальців зазвичай складає 0,8…1,0 м. Вона може коливатися від 0,4 (на дуже маленьких дробарках) до 1,5 м (на дуже великих дробарках).
Зазор між вальцями може безперервно регулюватися від 0 до 2,5 мм [3].
Вальцеві дробарки різних конструкцій застосовують для подрібнення солоду якщо фільтрування затору в подальшому буде проходити у фільтрувальних апаратах і важливим є отримання дробини з цілісними оболонками. Якщо ж в подальшому фільтрування затору будуть проводити на сучасних філтр-пресах, можна відмовитись від збереження цілісності оболонок солоду і тонко подрібнювати солод в молоткових дробарках (рис. 4) [5].
Рис. 4. Молоткова дробарка:
1 – сито, 2 – стрижні, 3 – пластинчасті молотки, 4 – патрубок, 5 – підживлювач, 6 – горизонтальний вал ротора,
7 – диски, 8 – дистанційні кільця, 9 – люк.
Основним елементом дробарки є ротор, який має горизонтальний вал (6) з дисками (7), що закріплені на певній відстані за допомого дистанційних кілець (8). До дисків на стрижнях (2) рухомо прикріплені пластинчасті сталеві молотки (3). При обертанні вала солод, що проходить через підживлювач (5) і патрубок (4), піддається багаторазовим ударам молотків, подрібнюється, проходить крізь сито (1) і вивантажується. Стан сита контролюють через люк (9).застосовують дробарки з молотками кулачкового типу. При обертанні ротора його швидкість і кінетична енергія удару мають бути достатніми, щоб зруйнувати солод.
Однією з найбільш важливих характеристик молоткових дробарок є так звана лінійна швидкість обертання молотків. Для тонкого подрібнення краще підходять високі швидкості молотків. Більш грубе подрібнення може проводитись при більш низьких швидкостях.
Несолоджену сировину подрібнюють переважно на молоткових дробарках.
На підприємствах середньої потужності та приватних броварнях доцільним вважається використовувати для подрібнення чотирьохвальцеві дробарки адже вони споживають менше електроенергії та більш компактні. На сьогоднішній день дуже широкого розповсюдження набувають саме такі підприємства. Тому доцільним вважали розглянути принцип дії та конструкцію саме чотирьохвальцевих дробарок.
Магістр