Сепаратор для пива ВСП

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

 

ВЛП.00.00.000.С6

          1 Описание технологического процесса на участке брожения и осветления пива

          Аппаратурно технологическая участка  брожения и осветление пива  показано на рисунке 1.

Производство пива слагается  из следующих этапов: приготовление пивного сусла, охлаждение сусла, приготовление дрожжей чистой культуры, главное брожение, дображивание, осветление пива, розлив.[10]

 Горячее сусло из сборника 1 стекает в сусловый центробежный сепаратор 2, в котором оно очищается от взвешенных частиц коагулированных белков. Из сепаратора сусло нагнетается в пластинчатый теплообменник 4, где охлаждается до 5-6°С.Сусло перекачивается в бродильные танки.

Для размножения дрожжей  чистой культуры охмеленное сусло после  очистки его в сепараторе стерилизуют в стерилизаторе 7 и затем перекачивают в бродильные  аппараты 8,9,10, в которые задают чистую культуру дрожжей из лаборатории.

Охлажденное сусло сливается в бродильные танки 16,17, сюда же задаются дрожжи. По окончании главного брожения, протекающего в течение 6-8 сут, молодое пиво насосом 18 перекачивают в лагерные танки 23,24. Дрожжи, остающиеся на дне бродильных танков, посредствам вакуума, создаваемого вакуум-насосом 13, направляются в сборник 12 для повторного использования или в сборник 20 для продажи. Из сборника 20 давлением сжатого диоксида углерода дрожжи перемещаются в фильтр-пресс 21. Пиво, отфильтрованное в фильтр-прессе, сливается в танк 22 для переработки. Отмывание дрожжей от остатков пива и охлаждение их производят водой, охлаждаемой рассолом в баке 11.

          Дображивание пива происходит  в лагерных танках в течение  11-90 сут в зависимости от типа  приготовляемого пива и принятой  технологии. По окончании дображивания  пиво под давлением диоксида  углерода стекает из танков 23 и 24 в смеситель 25, затем пивным  насосом 26 нагнетается в сепаратор-осветитель 28. В сепараторе пиво освобождается от взвешенных в нем дрожжей, других микроорганизмов и разных мелкодисперсных частиц. Для придания готовому напитку полной прозрачности и блеска его фильтруют на фильтр-прессе 29. Осветленное пиво охлаждается гликогелем в пластинчатом теплообменнике 30, насыщается диоксидом углерода в карбонизаторе 31 и сливается в форфас 32.

Отфильтрованное пиво из форфаса 32 под давлением диоксида углерода подают в отделение розлива.  

 

2 Описание основного оборудования

.    Пластинчатые теплообменники. Пластинчатые теплообменники широко применяются в пивоваренном производстве для охлаждения горячего сусла, а также для стерилизации сусла и для пастеризации фильтрованного пива. Эти аппараты применяют не только для тепловых, но и для некоторых массообменных процессов: деаэрации и газирования воды, карбонизации пива. Пластинчатый теплообменник (рисунок 6) состоит из тонких штампованных стальных пластин 7 - 11, устанавливаемых параллельно на штангах 3, концы которых закреплены в стойках 1 и 5. Пластины посредством плиты 4 и винта 6 сжимаются так, что между каждой парой пластин образуется узкое пространство, по которому протекает жидкость. Уплотнение пластин создается посредством резиновых прокладок, приклеиваемых по периферии пластин и вокруг отверстий для прохода жидкостей.

Достоинства пластинчатых теплообменников: большая поверхность  теплопередачи при малых габаритных размерах; возможность легко увеличивать  и уменьшать поверхность теплообмена; наличие рифленой поверхности позволяет  энергично перемешивать жидкости, протекающие  в турбулентном режиме, что способствует увеличению коэффициента теплопередачи; простота разборки и мойки всех элементов.

Недостаток –  наличие уплотнительных резиновых  прокладок большой протяженности  приводит с течением времени к  изнашиванию, появлению течи и требует  их замены.

Сепаратор. Хорошую прозрачность сусла и быстрое его осветление обеспечивают сусловые сепараторы-осветлители с центробежной пульсирующей выгрузкой осадка. Рабочий орган сепаратора - барабан, в котором установлен тарелкодержатель с набором конических тарелок. Дно барабана подвижное. Оно прижато к уплотняющему кольцу вспомогательной жидкостью. Мутное сусло поступает в барабан через внутреннюю полость тарелкодержателя. Взвешенные частицы под действием центробежной силы отбрасываются в шламовое пространство, а осветленное сусло оттесняется к центру барабана по каналам между тарелками и поступает в напорную камеру, захватывается диском и выводится из сепаратора. Когда грязевое пространство заполняется осадком, автоматически прекращается подача сусла в сепаратор. В барабан подается промывная вода и вытесняет остатки сусла. Автоматически прекращается подача жидкости, которая прижимает дно барабана. Она выбрасывается наружу через специальный клапан, и дно барабана опускается. Через образовавшуюся кольцевую щель осадок из грязевого пространства вместе с промывной водой выбрасывается из барабана.

Схематически принцип работы суслового сепаратора представлен на рисунке 1.

 

 

Рисунок 1 – Схема работы сепаратора-осветлителя

 

 

      Бродильный танк. Танк брожения (рисунок 2) предназначен для главного брожения. Главное брожение ведется в стационарных танках брожения при температуре 5-14 градусов. Для сбраживания пивного сусла используются пивные дрожжи: сухие в количестве 50-100 грамм на 100 дал или 5-10 литров на 100 дал. В результате главного брожения получают молодое пиво. Продолжительность главного брожения 6-8 суток.

      Танк дображивания. Аппарат предназначен для дображивания молодого пива.При дображивании,  молодое пиво подается в герметичные стационарные аппараты дображивания, где создается давление углекислоты 0,06-0,07 МПа при температуре 1-2 градуса. Пиво насыщается углекислым газом и дозревает в течении 30 суток, превращаясь в готовый напиток.

 

 

 

Рисунок 2 –  Танк бродильный вертикальный

 

 

 

Сепаратор для  осветления пива. Для осветления пива используют тарельчатые сепараторы (рисунок 3). Они герметизированы с целью исключения потерь СО₂ и предотвращения окислительных процессов.

Главной составной частью сепаратора является барабан 5, в котором  размещены одна над другой конусообразные тарелки 4. В сепараторе имеется встроенный насос 1 и тахометр 7 для определения  частоты вращения. Пиво поступает  в сепаратор снизу через входной  патрубок 8, по полому валу 6 поднимается  в барабан, попадает в его периферийную часть и распределяется по тарелкам. При частоте вращения 5000-7000 об/мин  тяжелые частицы отбрасываются  к стенкам барабана, а пиво поднимается  по межтарелочному пространству к центру барабана и отводится сверху через патрубок 3. При работе сепаратора поддерживают давление пива на входе 0,07 МПа, а на выходе 0,5 МПа.

 

 

Рисунок 3 – Пивной сепаратор:

1 - встроенный насос; 2 - устройство  для смазки; 3 - выходной патрубок; 4 - тарелка; 

5 - барабан; 6 - полый вал; 7 - тахометр; 8 - входной патрубок

 

Фильтр-пресс. (рисунок 7) Для обезвоживания суспензии с 50-70 до 24-28% используют рамные фильтры-прессы. Они состоят из двух опорных стоек, двух балок, соединяющих эти стойки, и металлических щитов (рам), обтянутых фильтровальным полотном.

          Рамы по форме бывают квадратные или круглые, имеют рифленую поверхность и утолщенные края, вследствие чего при смыкании рам между ними образуются камеры, ограниченные фильтровальным полотном, в которые под давлением 10-12 ат мембранным насосом нагнетается суспензия (при обезвоживании полуфарфоровой массы давление поднимается до 15-17 ат ). Смыкание рам производится с помощью специального устройства и гидравлического домкрата.

Суспензия, попав в камеру, отдает часть воды через полотно, загустевает при этом и превращается через 1,5-3 ч (для фарфоровой массы  до 6 ч) в осадок в виде пласта - "коржа". После этого зажимы снимают, рамы раздвигают, вынимают пласты готовой  керамической массы.

          Недостатки фильтр-прессов, трудоемкость процесса, низкая производительность (до 0,5 т/ч), большие металлоемкость и габариты, неоднородность получаемых "коржей".

         В связи с последним недостатком масса, подготовляемая для изделий пластическим прессованием, должна перерабатываться еще в вакуум-прессах не менее 2 раз. Производительность фильтр-пресса можно повысить ускорением фильтрации шликера на 15-20%, что достигается его подогревом острым паром под давлением 1,5-2 ат до температуры 40-50° в мешалке- сборнике.

         Скорость фильтрации массы на фильтр-прессах зависит от вязкости суспензии, пластичности массы, толщины ее осадка, разности давлений по обеим сюро- нам фильтрующего слоя, действия электролитов, качества фильтрующей ткани. Для этой цели применяются коагулирующие электролиты, которые способны увеличивать скорость фильтрации за счет образования укрупненных агрегатов из тонкодисперсных частиц массы и менее плотной укладки их в фильтрующем слое.

 

      Колончатый карбонизатор показан на рис.4.Пиво, отфильтрованное и охлажденное до 1 °С, поступает по входному пивопроводу в нижнюю часть колонки 3, в которой происходит первое насыщение его диоксидом углерода, поступающим из форсунки 6. В распылитель газ давлением не менее 0,2 МПа подается из баллонов через редуктор и фильтр 1. Из нижней части колонки смешанное с диоксидом углерода пиво проходит вверх через решетку 5 и поступает в зону насыщения, заполненную стеклянными шариками. Назначение шариков — удлинить путь пива многократным изменением направления и увеличить поверхность соприкосновения его с диоксидом углерода, что способствует более полному насыщению пива. Карбонизованное пиво из колонки направляется по пивопроводу 13 в промежуточный сборник 10 и далее перекачивается в сборник фильтрованного пива, где его выдерживают до розлива в течение 4—12 ч при температуре не выше 2°С. 

Карбонизацию (насыщение  диоксидом углерода) пива проводят после фильтрования пива перед розливом в специальных аппаратах — карбонизаторах.

Расход диоксида углерода в среднем составляет 15 г на 1 дал пива.

     Форфасное отделение (Рис.55) (отделение сборников фильтрованного пива) Фильтрованное пиво хранится в форфасах. Форфас — это своего рода буферный танк разлива. Современные форфасы представляют из себя танки из хромоникелевой стали без встраиваемых элементов. Форфасное отделение рассчитывается на хранение одно-трехднев- ного запаса пива. В помещении поддерживается температура от 0 до 1 °С. Кроме этого, в настоящее время форфасы часто имеют еще и изоляцию. Мойка форфасов производится с помощью станции QP. В отношении степени микрошероховатости поверхности максимально жесткие требования предъявляются к стенкам танка и к поверхностям, расположенным в зоне выхода из танка (электрополировка поверхности).Следует по возможности избегать любого попадания кислорода в пиво (наполнять танк деаэрированной водой, вытеснять воду и создавать противодавление чистым СО2, заполнять танк снизу). [2]

Рисунок 5-Форфас. 

 

 

Рисунок 6 – Пластинчатый теплообменник

 

 

 

                                       

Рисунок 4 –  Колончатый карбонизатор пива

1 – фильтр для очистки  диоксида углерода; 2 – медная  решетка; 3 –  колонка (карбонизатор); 4 – стеклянные шарики; 5 – латунная  решетка; 6 – форсунка; 7 – термометр; 8 – манометр; 9 – каркас установки  сборника пива;   10 – сборник  пива, насыщенного диоксидом углерода; 11 – кран для выпуска газа  из сборника; 12 – стойка; 13 – пивопровод; 14 – смотровой фонарь

 

 

 

 

Рисунок 7- Фильтр-пресс

 

 

 

 

 

 

3 Состояние вопроса

Осветление и разделение смесей осуществляется в сепараторах. По технологическому  назначению сепараторы делятся на три класса: сепараторы-осветители (кларификаторы), предназначенные для выделения твердых частиц из жидкости; сепараторы-разделители, применяемые для разделения смеси жидкостей, не растворяемых одна в другой, и для концентрирования суспензий и эмульсий; комбинированные сепараторы, служащие для выполнения двух или более операций переработки жидкой смеси.

По типу ротора различают  сепараторы тарельчатые и камерные.

По способу выгрузки твердой  фракции из ротора различают сепараторы с ручной и центробежной выгрузкой.

По характеру выгрузки твердой фракции из ротора различают  сепараторы с периодической, непрерывной  и пульсирующей выгрузкой. По конструктивному  выполнению разгрузочного устройства для твердой фракции сепараторы подразделяются на сопловые, клапанные, с верхним или нижним расположением  подвижного затворного элемента.

По способу подачи исходного  продукта и вывода полученных жидких фракций различают сепараторы трех типов: открытые, полузакрытые т герметические.

Сепаратор ВСП является герметический  тарельчатый с периодической  выгрузкой. В настоящее время  в пивоваренной промышлености широкое  распространение получили сепараторы для осветления выдержанного пива перед  розливом.

4.1 Техническое описание

Сепаратор ВСП представлен  на рисунке 2. Механизм его действия таков. Пиво непрерывным потоком  через приемное устройство В по питающей трубе поступает в барабан.

В барабане пиво течет по каналу и попадает в грязевое пространство, затем проходя между тарелками 10, направляется к центру барабана. При движении пива между тарелками взвешенные частицы осадка действием центробежной силы отбрасываются на нижние поверхности тарелок и по ним соскальзывают в грязевое пространство. Осветленное пиво удаляется из барабана через выводное устройство А.