Кондиционированное сухое дробление

Сухие оболочки очень хрупки и легко разрушаются при дроблении, но они нужны при фильтровании затора как материал для создания фильтрующего слоя. Для сохранения оболочек во многих случаях перед сухим дроблением солод слегка увлажняют. Этот процесс называется кондиционированием.

При кондиционированном сухом дроблении солод увлажняется за 1 -2 мин перед дроблением с помощью насыщенного пара или воды при температуре 30-35°С. Увлажнение повышает влажность в оболочках:

· на 1,2-1,5% при обработке паром;

· на 2,0-2,5% при использовании теплой воды, тогда как влажность в сердцевине зерна повышается только на 0,3-0,5%.

Преимущества данного метода состоят в том, что:

· оболочки становятся значительно эластичнее и лучше сохраняются;

· объем оболочек увеличивается на 10-20%, поэтому получается более рыхлый фильтрующий слой и достигается повышенная скорость фильтрования затора;

· возрастает выход и конечная степень сбраживания;

· быстрее достигается полнота осахаривания, определяемая по йодной пробе при затирании.

Недостатком является лишь некоторое увеличение затрат на приобретение и обслуживание оборудования, в особенности это относится к необходимости более частой очистки дробилок.

Общий допустимый объем фильтрующего слоя в фильтр-чане увеличивается:

· на 0,5-0,7 гл/100 кг солода при некондиционированном сухом помоле;

· на 0,8-1,9 гл/100 кг солода при кондиционированном сухом помоле.

Кондиционирование солода проводят в специальных кондиционирующих устройствах. Ниже в качестве примера приводится описание кондиционирующего шнека типа «Condimat» (фирма Bdiler, г. Брауншвейг, Германия). Это устройство (рис. 3.13) состоит из лотка, в котором солод перемещается с помощью шнека (3). При этом солод орошается водой при 30°С через оросительную форсунку (4). Далее с помощью смешивающих лопастей (5) достигается равномерное распределение влажности в толще зерна. Оболочки приобретают требуемую для дробления эластичность через 1-2 мин. Непосредственно за кондиционирующим устройством устанавливается дробилка, которая может производить требуемый помол солода при существенном сохранении оболочек.

Бункер для дробленых зернопродуктов

Если помол поступает непосредственно из дробилки, то начало затирания длится точно столько же времени, как и дробление, однако большинство дробилок сухого помола дробят солод более продолжительное время, чем длится стадия начала затирания, в связи с чем необходимо обеспечить промежуточное хранение помола.

Оно осуществляется в бункере для дробленых зернопродуктов - прямоугольной или цилиндрической емкости с выпуском для полного опорожнения. Емкость бункера для дробленых зернопродуктов должна составлять 3 гл/100 кг солода.

Бункер для дробленых зернопродуктов позволяет дробить солод постепенно без образования пиков расхода энергии на предприятии. Время хранения помола должно быть по возможности кратким, так как:

· немедленно начинаются процессы окисления (см. раздел 3.2.33);

· развиваются микроорганизмы, особенно вкондиционированном помоле.

Наполнением и опорожнением бункера для дробленых зернопродуктов управляет система управления с микропроцессорами. На небольших и более старых пивоваренных предприятиях эту функцию выполняет работник дробильного отделения вручную или с помощью дистанционного включения.

Молотковые дробилки

У фильтр-прессов современной конструкции фильтрование проводят через салфетки -«з полипропилена с тонкими порами при толщине слоя дробины всего 4 см. В этих случаях можно отказаться от оболочек как фильтрующего материала и тонко измельчать солод в молотковых дробилках.

С помощью ротора (рис. 3.14) вращаются сменные стальные бичи (2) с окружной скоростью от 60 до 100 м/с, разбивая зерна ячменя до тех пор, пока частицы не провалятся через отверстие неподвижно установленного ситчатого барабана (3). При таком помоле получаются очень тонкие частицы, проходящие сквозь отверстия сита, размер которых определяет тонкость помола и производительность дробилки. Во избежание закупоривания прохода следует очень хорошо отрегулировать подачу, и здесь особое значение приобретает питающее устройство дробилки. Чтобы износ рабочих элементов дробилки был равномерным, в некоторых конструкциях регулярно изменяют направление вращения ротора.

Молотковые дробилки выпускают следующих конструкций:

· с горизонтально расположенным валом ротораили (в последнее время все больше);

· с вертикально расположенным валом ротора,то есть в виде дробилок с вертикальным ротором.

Устройство и принцип действия дробилки с вертикальным ротором

Такая дробилка (рис. 3.15) типа «Vertica» (фирма Bükhler, г. Брауншвейг, Германия) состоит из кожуха ротора с находящимся над ним вертикальным приводом. В подающем устройстве расположен питатель с удалением легких примесей и повторным удалением всех металлических предметов. При высокой скорости ротора весьма велика опасность образования искр, и, кроме того, легко повреждается сито.

По тем же причинам в подающей линии также устанавливается камнеотборник для отделения камней и прочих тяжелых примесей.

Входящие тонкой струей зерна солода в кожухе (см. рис. 3.14) захватываются и дробятся стальными бичами и разделяются с помощью цилиндрического сита с мелкими отверстиями. Измельченный материал попадает в воронку и удаляется через шлюзовый затвор (6). Взрыворазрядная перегородка (5) и отводящая труба (4) сбрасывают наружу давление, возникающее при взрыве пыли (альтернативой может также быть использование взрывогасящих трубок).

Мокрое дробление

Мякинные оболочки при дроблении солода даже в щадящих условиях в той или иной степени повреждаются и не могут при фильтрации полностью выполнять свою фильтрующую функцию. Но если солод перед дроблением замочить, то оболочки, а также сердцевина зерна поглощают влагу и становятся эластичными. Тогда зерно легко отделяется от оболочки, которая при этом почти не повреждается и поэтому может лучше обеспечивать более быстрое фильтрование, а сердцевина зерна измельчается тоньше и поэтому может лучше использоваться.

Дробилка мокрого помола (рис. 3.17) состоит из корпуса солододробилки, над котором установлен бункер с коническим выпуском. В этом бункере осуществляется увлажнение солода.

Важнейшей частью дробилки для мокрого помола является пара дробильных вальцов (3) с очень узким зазором между ними (0,45 мм). Перед этими вальцами находится распределительный валик (2). Затираемый материал собирается шнеком и подводится к заторному насосу (6). Сложная система оросительных и распылительных форсунок обеспечивает замачивание солода, а также промывку установки.

Дробилка мокрого помола работает следующим образом.

a. Замачивание.Взвешенный на автоматических весах солод транспортируется в солодовый бункер (1), расположенный над дробилкой и там замачивается водой при температуре от 30 до 50°С. С помощью заторного насоса стекающая вниз вода снова возвращается в систему, так что гарантируется равномерное замачивание измельчаемого материала. Этот процесс длится 15-30 мин, и в это время влажность солода поднимается до 30%. Одновременно солод набухает до 35-40% и ферменты солода медленно активируются;

b. Откачка замочной воды.

c. Начало затирания.Замоченный солод попадает через питающий валик (2) на пару дробильных вальцов (3) с очень узким зазором (0,45 мм). Здесь содержимое зерна выдавливается из практически неповрежденной оболочки почти без сопротивления и выходит с гладкой поверхностью. Поэтому дробина солода мокрого помола выглядит так, как будто бы в ней еще находятся целые зерна. Проблемой является то, что нерастворенные кончики зерен попадают в заторную емкость вместе с измельченными компонентами, оставаясь при этом не измененными и не раздробленными.

Количество заторной воды в емкости для затирания рассчитывают из: требуемого количества воды для проведения процесса затирания и с учетом количества содержащей экстракт замочной воды в бункере для замачивания солода, добавки воды на вальцы в процессе раздавливания содержимого солода, воды для последующей промывки дробилки мокрого помола.

d. Промывка дробилки. С помощью встроенных распылительных форсунок интенсивно промываются все соприкасавшиеся с солодом части оборудования.

Дробилки мокрого помола больше не выпускаются.

Замочное кондиционирование

При замочном кондиционировании используются преимущества мокрого дробления, когда солод в течение 50-60 с контактирует при 50-70°С с 60 л воды/100 кг солода. За это короткое время впитать воду (около 15 л/100 кг) успевают только оболочки, повысив свою влажность до 18-22% и приобретя эластичность. Такое же количество воды захватывается поверхностью зерен, а ее избыток (в количестве 20-30 л/100 кг солода) отводится. Такое кратковременное кондиционирование требует, однако, принудительного движения солода, чтобы за это время добиться нужного увлажнения. Принудительное прохождение солода достигается благодаря использованию следующих узлов:

· шлюзовых затворов (рис. 3.18);

· шахт для замочного кондиционирования (рис. 3.19).

В заключение солод измельчается в расположенной ниже дробилке мокрого помола и после этого сразу же смешивается с водой, подаваемой для затирания, и избытком замочной воды.

Так как при затирании немедленно начинается активация ферментативных процессов, то в этот момент рекомендуется проводить биологическое подкисление.

Дробилка мокрого помола с замочным кондиционированием действует следующим образом (рис. 3.20).

В бункер для солода (1) предварительно взвешенная засыпь солода помещается в сухом виде, а в шахте для замочного кондиционирования (2) непрерывно обеспечивается контакт солода с теплой водой в течение примерно 60 с (3). Температура воды, подаваемой на замачивание, может выбираться произвольно (обычно она составляет 60-70°С).

Так как поглощение воды с увеличением температуры проходит быстрее, то естественно, что данный процесс следует контролировать и регулировать. В приведенном примере регулирование выполняют посредством питающего валика (4) дробилки. За счет специального рифления пары дробильных вальцов (5) влажные оболочки сохраняются, а содержимое зерна измельчается.

Затем помол с помощью оросительных форсунок (6) перемешивается с водой, температура которой равна температуре начала затирания, и расположенным снизу насосом (8) затор перекачивается в заторный чан. Насос регулируют так, чтобы в процессе дробления дробилка никогда не оказывалась бы пустой (чем исключается опасное насыщение затора кислородом).

Питающий валик также имеет большое значение: он должен подать требуемое количество солода, распределив его по всей длине вальцов. Для этого он снабжен плавно регулируемым приводом, обеспечивающим вращение со скоростями от 25 до 138 об/мин.

Дробильные вальцы снабжены рифлями и расположены друг против друга остриями (резец на резец). Зазор между ними может плавно регулироваться (от 0,25 до 0,40 мм).

Скорость вращения вальцов изменяется в зависимости от степени растворения солода: плохо растворенный солод имеет более твердые зерна, из-за чего дробилка потребляет больше электроэнергии. Система управления уменьшает скорость вальцов, обеспечивая необходимое более длительное время замачивания.

Шахту для мокрого кондиционирования и дробилку изготавливают из нержавеющей стали для возможности их оптимальной мойки растворами CIP. Подобные дробилки выпускаются с производительностью от 4 до 20 т/час.

У дробилок мокрого помола время дробления является одновременно временем стадии начала затирания, так как у них нет промежуточного бункера для помола. Поэтому они рассчитаны на большую производительность, создавая тем самым высокие пики потребления электроэнергии и, кроме того, они сами по себе сравнительно дороги.

Поглощение кислорода при этом виде дробления происходит уже в самом процессе дробления в связи с увеличенным временем начала затирания.

Комплектная линия подработки и дробления солода с сухим кондиционированным дроблением (рис. 3.21) работает следующим образом.

Поступающий из силоса солод направляется через солодоочистительную машину с виброситами (1). При этом отделяются грубые посторонние примеси. Пыль отсасывается в подключенный к солодоочистительной машине аспирационный канал (2). В камнеотборнике (4) отделяются еще оставшиеся камни и удаляется пыль (3). Солод взвешивается на автоматических весах (5). В зависимости от компоновки оборудования между машинами и установками линии подработки солода размещают транспортеры, представленные большей частью нориями (6) и шнеками. Магнитный сепаратор (7) удаляет все металлические предметы, препятствуя тем самым искрообразованию и повреждению вальцов. Для установки кондиционирования солода (9) требуется подведение воды (10) и наличие буферной воронки на впуске солода (8). Шлюзовой затвор (11) или другой регулятор дозирует солод на дробилку (12). После солододробилки помол собирается в бункере для дробленых зернопродуктов. Данный вариант линии подработки и дробления солода является одним из многих возможных вариантов.

Оценка качества помола

Регулярный контроль помола является решающим условием для достижения хорошего результата дробления, однако количественная оценка качества возможна только для сухого и кондиционированного помола. Оценка мокрого помола возможна только путем визуального и ручного обследования. Для правильного отбора проб в дробилках сухого помола под каждой парой вальцов устанавливаются пробоотборные гильзы, а на выпуске дробилки имеется специальное устройство для отбора средней пробы помола (от 150 до 200 г), которая во избежание ошибок больше делиться на части не должна. Грубые ошибки в составе помола можно эмпирически определить вручную, для точной же оценки следует применять сортировальные лабораторные сита.

Для точной оценки помола используют пфунгштедский планзихтер- небольшой лабораторный планзихтер (рассев), в котором 100-200 г помола с помощью пяти сит делится на 6 частей:

сита	Фракции	Толщина проволоки в мм	Размер отверстий в просвете в мм
	Оболочки	0,31	1,27
	Крупная крупка	0,26	1,01
	Мелкая крупка I	0,15	0,547
	Мелкая крупка II	0,07	0,253
	Мука	0,04	0,152
Дно сита	Пудра	-	-

В качестве нормативных значений хорошего состава помола для фильтр-чана или фильтр-пресса может служить следующий рассев:

	Помол для фильтр-чана	Помол для фильтр-пресса
Старой конструкции	Современной конструкции (2001)
Сито 1	18%	11%	1%
Сито 2	8%	4%	2%
Сито 3	35%	16%	15%
Сито 4	21%	13%	29%
Сито 5	7%	10%	24%
Дно сита	11%	16%	29%

В 1996 году в результате сравнительных исследований были определены следующие средние значения:

Результаты, %	Помол для фильтр-чана	Помол молотковой дробилки
Ситовая фракция 1, шелуха	16,9	1,0
Ситовая фракция 2, крупная крупка	15,2	3,6
Ситовая фракция 3, мелкая крупка I	36,2	20,9
Ситовая фракция 4, мелкая крупка II	15,9	39,1
Ситовая фракция 5, мука	7,9	30,8
Дно сита, пудра	8,0	4,6

При этом важно, чтобы на первом сите не оставалось целых или слегка надломленых зерен.

Качество помола влияет на:

· способ затирания;

· время осахаривания;

· фильтрование затора;

· выход экстракта в варочном цехе;

· степень сбраживания;

· фильтруемость пива (содержание ß-глюкана!);

· цветность, вкус и общий характер пива.

Для получения оптимального состава помола:

Дробят более тонко	Дробят более грубо
При солодах с высокой влажностью	При солодах с очень низкой влажностью
При плохо растворенных солодах	При хорошо растворенных и рыхлых солодах
При мало интенсивных способах затирания	При интенсивных способах затирания
При плохом выходе варочного цеха	При большой продолжительности фильтрования затора

Для точной регулировки дробилки наряду с оценкой результатов рассева следует проверять также содержание вымываемого и остающегося экстракта в дробине (см. разд. 3.3.5.2).

У всех дробилок верхняя пара вальцов (вальцы предварительного дробления) должна быть отрегулирована на содержание шелухи в помоле около 40%.

Затирание