Высокопроизводительные сушилки с погрузочно-разгрузочными устройствами
Современные сушилки оснащены погрузчиками и разгрузчиками. Такие сушилки бывают в прямоугольном или круглом исполнении и могут иметь конструкцию в виде одно- или двухъярусной сушилки (рис. 2.59, 2.60).
На рис. 2.59 представлен пример одноярусной высокопроизводительной сушилки с круглой решеткой.Она оборудована погрузочно-разгрузочным устройством. Для таких сушилок отсутствует необходимость в ворошителе.
Решетки в виде перфорированных листов или сит с прорезями имеют 30%-ную свободную проходную поверхность (см. об этом рис. 2.50а), опираются снаружи на ролики и равномерно приводятся в движение 3-6 двигателями мощностью по 1-2 кВт каждый. Приводы снабжены переключателями для правого и левого вращения, а также имеют две скорости.
Погрузочно-разгрузочное устройство может подниматься и опускаться и имеет в качестве основного элемента конструкции горизонтальный транспортирующий шнек, который по мере необходимости перемещает продукт из периферии к центру или наоборот. Вся операция занимает обычно около часа.
Для загрузки погрузочно-разгрузочное устройство устанавливается на высоте, соответствующей предусмотренной толщине слоя. В конструкциях со вращающейся решеткой транспортировка и загрузка продукта осуществляется из периферии к центру, при этом полная загрузка сушилки занимает около часа.
По окончании процесса сушки погрузочно-разгрузочное устройство опускается в нижнее положение и при поворачивающейся решетке постепенно перемещает солод к выгружному отверстию.
Весь процесс сушки, включая загрузку и выгрузку, осуществляется автоматически и занимает 18-20 часов.
В конструкциях с неподвижной решеткой поворачивается и перемещается в горизонтальной плоскости сам шнек.
Преимущества конструкции с поворачивающейся решеткой заключаются в том, что
· отбиваемые транспортным шнеком ростки солода падают в определенном месте и могут оттуда удаляться;
· солод при опорожнении сушилки может перемещаться к неподвижному отверстию в стенке.
Двухъярусная сушилка состоит из двух решеток, расположенных друг над другом. В то время как на одной решетке идет отсушка, на другой свежепроросший солод находится в фазе подвяливания. При этом горячий сухой воздух от решетки для отсушки можно направлять после добавления свежего воздуха под решетку подвяливания, а затем отводить увлажненный в процессе подвяливания воздух наружу.
Две решетки в двухъярусной сушилке можно:
· располагать в вертикальной плоскости друг над другом или рядом;
· работать с перебрасыванием солода или без него.
При работе с перебрасыванием процессы подвяливания и сушки ведут на отдельных решетках. Необходимость в перебрасывании может отпадать, если подвяливание и сушка проводятся на одной и той же решетке. Однако для реализации этого технического решения необходима система, позволяющая переключать воздушные каналы.
Оба варианта имеют свои преимущества и недостатки. Преимущество переключения воздушных каналов состоит прежде всего в возможности увеличения продолжительности сушки, так как отсутствует перебрасывание, отнимающее примерно 2 часа.
В принципе существует возможность эксплуатировать две одноярусные сушилки как одну двухъярусную.
Если имеется в наличии двухъярусная сушилка с перебрасыванием солода, и с ней хотят работать в два этапа (подвяливание и сушка) в течение 2 х 20 ч, то происходит это так, как показано на рис. 2.60.
Подвод воздуха для верхнего яруса регулируется совершенно независимо от температуры нижнего яруса. Количество воздуха устанавливается таким образом, чтобы отводимый над верхним ярусом воздух при температуре 25-30°С постоянно насыщался влагой, в то время как независимо от этого процесса нижний ярус мог бы работать при температуре отсушки.
Загрузка и разгрузка ярусов осуществляется описанными выше способами. Для перегрузки с верхнего на нижний ярус обе решетки и оба шнека двигаются с одинаковой скоростью.
Из экономических соображений следует как можно полнее использовать тепловую энергию отводимого воздуха: вентилятор прогоняет свежий воздух через теплообменник, где воздух предварительно нагревается, а затем с помощью системы отопления доводится до нужной температуры. При эксплуатации двухъярусной сушилки данный процесс проводится несколько по-другому: воздух, пройдя нижний ярус, доводится до требуемой температуры путем регулируемого добавления теплого и холодной воздуха, благодаря чему достигается раздельное управление температурой и подачей воздуха для верхнего и нижнего яруса.
Вертикальные сушилки
Совершенно другой принцип сушки используется в вертикальных сушилках. В них солод находится между двумя вертикально расположенными решетками в слое шириной около 20 см и продувается попеременно с одной и с другой стороны теплым воздухом (рис. 2.61). Такой слой солода называют продуктовой шахтой или секцией. В зависимости от величины сушилки от 3 до 12 таких солодовых шахт отделяют друг от друга воздушными шахтами шириной около 80 см. Межэтажными перекрытиями сушилка делится по высоте на 2 или 3 яруса, благодаря чему в воздушных шахтах получаются проходы. Продуктовые шахты делятся на ярусы на той же высоте, что и воздушные. При открывании заслонок солод под действием силы тяжести падает на ниже лежащую решетку или в транспортное устройство для удаления.
В вертикальной сушилке солод опускается с одного яруса на другой под действием силы тяжести. Свежепроросший солод не ворошат.
Так как в вертикальных сушилках хорошо используется сушильное пространство, их относят к сушилкам высокой производительности. Отопление вертикальных сушилок осуществляется так же, как и горизонтальных: горячий воздух пронизывает слой солода, поступая через воздушные форсунки, расположенные в полах воздушных шахтных проходов.
Энергопотребление вертикальных сушилок составляет около 1,2 млн кДж/кг солода, что очень много, поэтому данные системы в настоящее время почти не применяются.
Процесс сушки
В процесс сушки свежепроросший солод нагревают до температуры отсушки, поддерживаемой в течение 3-8 часов, однако нагрев должен вестись очень осторожно и с учетом достигаемого уменьшения влажности. Иначе
· крахмал солода клейстеризуется, и получается стекловидный солод;
· в процессе сушки могут образоваться продукты расщепления.
Поэтому процесс сушки регулируют в зависимости от вида приготавливаемого солода. Для лучшего уяснения различий ниже приводятся основные требования к производству светлого и темного солода.
| Светлый солод (тип Пилзнер) | Темный солод (Мюнхенский тип) | |
| Содержание белка в ячмене | От 8,5 до 11% | От 11 до 13% |
| Степень замачивания | От 42 до 44% | От 44 до 47% |
| Максимальная температура проращивания | От 17 до18°С | От 22 до 25°С |
| Степень растворения | Сравнительно невысокая | Достаточно высокая |
| Длина листка зародыша | От 2/3 до 3/4 длины зерна | От 3/4 до 1 длины зерна |
| Подвяливание - верхняя решетка | Быстрое удаление поверхностной влаги путем сильной воздушной тяги, создаваемой вентилятором, инактивация ферментов без расщепления экстрактивных веществ | Создание влажного теплого климата путем циркуляции воздуха, сильная активность ферментов, образование продуктов расщепления экстрактивных веществ |
| Нижний ярус | ||
| Температура отсушки | От 80 до85°С | От 105 до 110°С |
| Мелоноидинообразование | Очень небольшое | Достаточно высокое |
В связи с этим различают три стадии сушки.
Стадия подвяливания
Благодаря большому количеству теплого воздуха влажность свежепроросшего солода медленно снижается до 12-14%, причем температура в нижнем слое солода не должна превышать 55°С. Более низкие температуры подвяливания и более длительное подвяливание при умеренных температурах дают больше продуктов расщепления жиров в сухом солоде и большую стойкость вкуса.
В конце этого периода кривая влажности отводимого воздуха (рис. 2.62, 3) пересекается с кривой температуры над решеткой (2).
Точка пересечения кривых (D) называется прорывом и обозначает конец стадии подвяливания.
Стадия нагрева
На стадии нагрева происходит медленное повышение температуры солода до температуры отсушки при одновременном снижении влажности примерно до 5%.
Стадия отсушки
Процесс отсушки - это поддержание температуры отсушки в течение 3-5 часов. (Зачастую эту стадию рассматривают как вторую составную часть стадии нагрева. - Прим.ред.)
2.5.3.1. Производство светлого солода (пильзенского типа)
При производстве этого солода должны исключаться все факторы, способствующие мелоноидинообразованию, то есть:
· используются ячмени с низким содержанием белков (до 11%);
· степень замачивания поддерживается на невысоком уровне (42-44%);
· процессы расщепления продвигаются не очень глубоко (максимальная температура - 17-18°С, невысокая степень растворения, листок зародыша составляет 2/3 длины зерна, корешок зародыша - 1,5 длины зерна);
· в первой половине процесса при невысоких температурах (55°С) влажность понижается до 8-10°С, благодаря сильной тяге вентиляторов, так что ферменты не способны далее вести расщепление экстрактивных веществ;
· температура отсушки для светлого солода составляет 80-85°С. Более высокие температуры отсушки дают всегда больше предшественников компонентов старения пива, но расщепление ДМС-П требует определенного термического воздействия.
| Производство светлого солода при использовании одноярусной сушилки | |||||||
| Часы | Температура солода,°С | Влажность, % | Работа вентилятора | ||||
| вверху | посередине | внизу | вверху | посередине | внизу | ||
| 1-3-й | Полная мощность | ||||||
| 4-7-й | Тоже | ||||||
| 8-11-й | Тоже | ||||||
| 12-15-й | 3/4 мощности | ||||||
| 16-19-й | 4,5 | 4,5 | 1/2 мощности | ||||
| 20-22-й | 1/2 мощности |
Если светлый солод производят на двухъярусной сушилке более старой конструкции с использованием ворошителей на каждом из двух ярусов по 24 часа, то применяют иной режим сушки.
| Производство светлого солода при использовании двухъярусной сушилки | |||||||
| Часы | Температура солода,°С | Влажность, % | Режим обработки | ||||
| Ворошитель | Вентилятор | ||||||
| Верхний ярус | Нижний ярус | Верхний ярус | Нижний ярус | Верхний ярус | Нижний ярус | ||
| 1-4-й | 20-30 | 43-40 | 1-й | Работает с 1-го по 12-й | |||
| 5-9-й | 30-40 | 40-39 | 5-й | ||||
| 10-14-й | 40-50 | 24-12 | 9-й | ||||
| 15-19-й | Далее каждые 2 часа | ||||||
| 20-24-й | |||||||
| 25-29-й | 55-60 | 11-8 | Каждые 2 часа | Работает с 25-го до 37-го | |||
| 30-34-й | 60-64 | 8-6 | |||||
| 35-39-й | 65-74 | 6-5 | До 42 | ||||
| 40-44-й | 75-85 | 4,5 | 43-й,44-й, 45-й | ||||
| 45-48-й | 46-48-й | Работает |
| Производство темного солода с использованием двухъярусной сушилки | |||||||
| Часы | Температура солода,°С | Влажность, % | Обработка ворошителем, ч | Регулирование тяги | |||
| Верхняя решетка | Нижняя решетка | Верхняя решетка | Нижняя решетка | Верхняя решетка | Часы | Положение | |
| 1-4-й | Каждые 2 час? | 1-10-й | Открыть | ||||
| 5-9-й | |||||||
| 10-14-й | 11-14-й | Прикрыть на 1/4 | |||||
| 15-19-й | 14-17-й | Прикрыть на 1/2 | |||||
| 20-24-й | Каждый час | 19-23-й | Закрыть | ||||
| 25-29-й | Тоже | 25-34-й | Открыть | ||||
| 30-34-й | |||||||
| 35-39-й | Тоже | 35-38-й | Прикрыть на 1/4 | ||||
| 40-44-й | 38-41-й | Прикрыть на 1/2 | |||||
| 41-43-й | Прикрыть на 3/4 | ||||||
| 45-48-й | Постоянно | 43-47-й | Закрыть |
Контроль температуры в 3-х точках (вверху, посередине, внизу) выполняют термометрами, которые должны располагаться на постоянном расстоянии от решетки. Хотя высушиваемый материал не ворошат, солод, как правило, высушивается равномерно, поскольку
· сушка происходит на решетке снизу вверх;
· испаряющаяся при этом влага поддерживает температуру верхних увлажненных слоев солода на более низком уровне и препятствует таким образом появлению стекловидного солода.
В первой стадии процесса сушки температура в верхней части яруса заметно ниже, чем в нижней части яруса, и она поднимается лишь после достижения точки прорыва.
2.5.3.2. Производство темного солода (мюнхенского типа)
При производстве темного мюнхенского солода поддерживаются все факторы, способствующие мелоноидинообразованию.
Применяются богатые белком ячмени, степень замачивания поддерживают на высоком уровне (44-47%), ферменты работают интенсивно и образуют при проращивании большое число продуктов расщепления (максимальная температура 20-25°С), достаточное растворение, листок зародыша - 3/4 длины зерна, корешок зародыша - 2 длины зерна).
В течение первой половины процесса сушки влажность благодаря уменьшению тяги снижается лишь на 20%, и поэтому ферменты имеют благоприятную возможность для продолжения образования продуктов расщепления экстрактивных веществ. Этот процесс называют подвяливанием (рис. 2.63). Температура отсушки для темного солода - 105°С.
Выгрузка солода из сушилки
После отсушки сушилку следует опорожнить по возможности быстро, чтобы можно было ее снова загрузить.
Для выгрузки высушенного солода
· в более старых конструкциях его сдвигают механической лопатой;
· в сушилках с опрокидывающейся решеткой - путем ее опрокидывания;
· в сушилках с разгрузочным устройствомсолод сдвигают в расположенный с боковой стороны солодовый бункер.
Контроль за процессом сушки
Правильность организации работ по сушке зависит от постоянного контроля следующих факторов:
· температуры в солоде, над и под ним, температуры наружного воздуха, а также подаваемого и оборотного воздуха;
· влажности воздуха в слоях солода;
· времени работы ворошителя;
· времени работы вентилятора;
· положения заслонок для свежего и оборотного воздуха, и др.
Контроль за всеми указанными факторами поддается программированию и в современных установках осуществляется автоматически. Так как загрузка и выгрузка сушилки также могут быть автоматизированы, то все большее значение в настоящее время приобретает работа за пультом управления и монитором компьютера. Для обслуживающего персонала солодовенного завода все большее значение приобретает знание взаимосвязей всех происходящих процессов.